estacion hidroneumatica exposición de proyectos

Es un proyecto de grado sobre un sistema hidroneumático

1. Unidad Operaciones Porce Proyecto de Investigación Análisis de la Estación Hidroneumática (Hydroflow) ANGEL NOVOA

2. Índice Introducción Generalidades de la válvula esférica Funcionamiento de los sellos (aguas arriba y aguas abajo) Estación hidroflow (hidroneumática): funcionamiento y propósito Instrumentación y sensores: evolución y tipos actuales Funcionamiento mecánico, eléctrico y electrónico Comunicación con el PLC y parámetros de programación Posibles fallas y desventajas Propuestas de mejora (enfocadas en la Hydroflow) Conclusión Aporte personal

3. Introducción

4. Generalidades de la válvula esférica Tipo: esférica de doble sello, diámetro 2800 mm, presión de operación hasta 53.5 bar. El obturador gira 90° y permite o bloquea el paso del agua hacia la cámara espiral. Componentes clave: servomotores hidráulicos, obturador, anillos móviles, by-pass , contrapesos.

5. Válvula Esférica contrapesos Manguito aguas abajo By-pass válvula Manguito aguas abajo

6. Principio de funcionamiento mecánico El obturador es una esfera perforada que gira 90°. Apertura: mediante presión de aceite sobre servomotores hidráulicos. Cierre: mediante contrapesos, incluso sin presión hidráulica. By-pass equilibra presión antes de abrir para evitar golpes de ariete.

7. Secuencia de apertura y cierre automático Apertura Activación de BC → abre válvula by-pass Igualadas las presiones, activación de BD → desaplica el sello de operación aguas abajo Activación de BF → abre la válvula esférica Cuando está abierta, BC se desactiva → se cierra el by-pass cierre Desactivación de BF → cierra la válvula esférica Luego de 5 segundos, BD se desactiva → aplica el sello aguas abajo

8. Electro-distribuidores BD BC BF sello aguas abajo By-pass válvula esférica

9. Funcionamiento de los sellos móviles Sello aguas abajo (anillo de operación): asegura estanqueidad durante operación. Sello aguas arriba (anillo de mantenimiento): permite mantenimiento del sistema sin drenar la línea. Aplicación y desaplicación por presión hidráulica controlada por electro-distribuidores. Confirmación de aplicación por medio de microswitches

10. Estación Hydroflow (hidroneumática) – Propósito Sistema encargado de aplicar el sello aguas abajo mediante presión hidráulica. Opera de forma automática o manual, alimentando un circuito hidráulico cerrado con agua a presión. Vital para permitir la operación segura de la válvula esférica.

11. Estación Hidroflow Transductor de presión Ag1 Transductor de de nivel Ag2 Cil . acumulador de presión Switch de presión manómetro Válvula de alivio

12. Funcionamiento de la estación Hydroflow Dos bombas (Ag1 y Ag2) mantienen la presión dentro del rango (40-50 bar). Cuando la presión baja, Ag1 arranca. Si sigue bajando, arranca Ag2 como respaldo. Al superar los 50 bar, ambas se detienen. Funciona de manera continua cuando la válvula esférica está cerrada.

13. Estación hidroneumática Modo automático Modo manual Si la presión cae por debajo de 40 bar → arranca Ag1 Si baja de 35 bar → arranca Ag2 (funcionamiento forzado) Cuando presión supera 50 bar → paran bombas Posible solo con grupo parado Se pueden activar desde el tablero +TCV

14. Instrumentación y sensores (antes) Flotadores mecánicos para nivel (NL, NM, NN). Funcionan mecánicamente como un swich al llegar a niveles bajo medio y normal o optimo Presostato simple para control de presión

15. Instrumentación y sensores (ahora) Transductor de presión (IR) digital Mide la presión y la transduce hacia el PLC de señales análogas a digital Transductor de nivel electrónico más preciso Detecta el nivel del tanque y lo trasmite hacia el PLC en señales digitales Micros de confirmación del sello Abren o cierran contactos dependiendo de la posición de los cellos y lo envían al plc mediante señales digitales

16. Componente Función Ag1 – Bomba principal Mantiene presión hidráulica (funciona normalmente) Ag2 – Bomba de respaldo Funciona si Ag1 no alcanza la presión o falla Válvula solenoide BK Llena el tanque de agua desde la red Tanque hidroneumático Almacena agua para el circuito hidráulico Válvula de alivio de presión Libera exceso de presión para proteger el sistema Válvula antirretorno Evita retorno de presión al tanque o bomba Filtro de succión Protege la bomba de partículas Líneas de presión Conectan bombas con válvula esférica (aplicación de sello) Actuadores y equipos hidráulicos

17. Componente Función Tablero de control +TCV Comanda bombas, sensores, válvulas y luces piloto Pulsadores y luces piloto Operación manual local y señalización de estados Contactores y relés térmicos Arranque de bombas y protección contra sobrecarga PLC (controlador lógico programable) Ejecuta lógica de encendido, alarmas, y control automático HMI (interfaz humana) Muestra estados, alarmas y permite comandos SCADA Supervisa toda la operación desde sala de control central Electricidad y control

18. acumulador de presión PI filtros Ag1 Ag2 RV SV PS PT LT V. de paso T. sumidero

19. Funcionamiento mecánico El sistema opera a través de bombas centrífugas (Ag1 y Ag2) que succionan agua del tanque y la inyectan en el circuito cerrado para aplicar presión al sello aguas abajo de la válvula esférica. incluye válvulas anti retorno, válvulas de alivio, válvulas solenoides (como la BK) y líneas de retorno hacia el tanque. La presión es controlada hidráulicamente y es esencial para mantener el sello aplicado o desaplicado según el estado de la válvula.

20. Funcionamiento eléctrico La alimentación trifásica 380V AC (L1, L2, L3 + Tierra) llega al tablero de control, pasa por contactores y protecciones, y de ahí se reparte a cada bornera. El PLC monitorea el estado de cada bomba a través de esas borneras y decide el arranque automático según presión y nivel. BN20 → bomba Ag1 (trifásico + señales de control). BN21 → bomba Ag2 (trifásico + señales de control).

21. Funcionamiento electrónico Un transductor de presión (IR) mide continuamente la presión del sistema y envía esta información al PLC. El sensor de nivel controla el llenado del tanque mediante la válvula solenoide BK. La lógica del PLC decide cuándo arrancar o detener cada bomba, qué alarmas activar, y comunica todos estos estados al SCADA y a la HMI. La estación opera de forma automática, pero también puede ser controlada manualmente desde el tablero local.

22. Comunicación con PLC y parámetros PLC recibe señales de: Parámetros programables: Presión (IR) Niveles (sensor de nivel) Confirmación de sello Estados de bombas Ag1/Ag2 Límites de presión mínima/máxima Límites de nivel mínimo, máximo y medio Tiempo de encendido y secuencia de respaldo Alarmas de falla eléctrica o bajo nivel

23. Falla eléctrica en bombas → presión insuficiente → sello no aplicable Sensor de nivel defectuoso → arranque incorrecto de bombas Acumulación de aire en el sistema → falsa presión Alta dependencia de funcionamiento continuo Posibles fallas y desventajas

24. Problema actual en la Hidroflow (línea S1 → S3) El agua tratada circula desde el tanque de almacenamiento ubicado en S3 hacia abajo para alimentar la estación. La tubería actual de acero al carbono se oxida en contacto con agua. La corrosión genera sedimentos que dañan bombas Ag1/Ag2 y provocan: Desgaste prematuro y cavitación. Obstrucción de válvulas, solenoides y filtros. Aumento de fallas y mantenimiento.

25. Propuestas de mejora Cambio de tubería S1 → S3: reducir oxidación y evitar que sedimentos lleguen a las bombas. Filtros y purgas: proteger bombas y válvulas eliminando partículas y aire del sistema. Instrumentación adicional: mejorar el control y diagnóstico para así tener un sistema mas autónomo.

26. conclusión La estación hidroneumática Hidroflow es un pilar del sistema, pues asegura la operación confiable de la válvula esférica y, con ello, la seguridad de la planta. Aunque funciona correctamente, el análisis mostró que la tubería de agua tratada (S1 → S3) es un punto débil que afecta la durabilidad de bombas y válvulas. La propuesta de mejora busca modernizar este tramo y fortalecer el control, garantizando eficiencia y confiabilidad en el largo plazo.