La norma API 670 es un estándar industrial y describe los requisitos mínimos de un sistema de protección de máquinas (MPS). Esto incluye la medición de la vibración radial del eje, la vibración de la carcasa, la posición axial del eje, la velocidad de rotación del eje, la caída del vástago del pistón, la referencia de fase, el exceso de velocidad y las temperaturas críticas de la máquina.
La norma incluye requisitos relacionados con el hardware (sensores y sistemas), la instalación, la documentación y las pruebas. En este artículo, nos centramos únicamente en la parte que describe el exceso de velocidad y nos limitamos a esta norma. Se describen los principales elementos.
Definición de exceso de velocidad
El exceso de velocidad se produce cuando la velocidad de rotación de una máquina rotativa, como una turbina de vapor o de gas, supera sus límites de diseño. Las consecuencias de un exceso de velocidad varían según el tipo de máquina y el modelo. El tiempo que dura el exceso de velocidad y el grado de exceso de velocidad en relación con el límite de diseño también son decisivos para las consecuencias.
Aunque los fabricantes suelen dar a las máquinas un cierto margen de seguridad en el diseño con respecto a la superación de la velocidad máxima de rotación, un exceso de velocidad puede provocar daños rápidos y graves. Para evitarlo, es importante equipar la máquina con un sistema de supervisión del exceso de velocidad.
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Detección electrónica de exceso de velocidad
En el pasado, las máquinas se controlaban mediante una protección mecánica contra el exceso de velocidad, pero hoy en día la protección electrónica contra el exceso de velocidad es la norma. Por lo tanto, la norma API 670 sólo describe los requisitos de los sistemas electrónicos de detección y los define como sigue:
Un sistema electrónico de detección de exceso de velocidad consta de sensores de velocidad, fuentes de alimentación, relés de salida, procesamiento de señales y lógica de alarma/apagado/integridad. Su función es medir continuamente la velocidad de rotación del eje y activar sus relés de salida cuando se detecta una condición de exceso de velocidad.
Hardware y lógica separados
La API 670 describe que un sistema electrónico de detección de sobrevelocidad debe dedicarse exclusivamente a la detección de sobrevelocidad. El sistema debe estar aislado de otros sistemas de vigilancia y protección y no puede compartir componentes. Esto garantiza que el funcionamiento del sistema sea verificable y no dependa de otros sistemas.
Tiempo de respuesta
Un sistema electrónico de detección de exceso de velocidad, para aquellas máquinas a las que se aplica la norma API 670, debe constar de tres circuitos de medición independientes. Para maximizar la seguridad y la disponibilidad de la máquina, se utiliza una votación de dos de tres (2oo3) para activar la función de disparo. En otras palabras, si al menos dos de los tres sensores detectan un exceso de velocidad, se activará la función de desconexión.
La votación está relacionada con la arquitectura de un sistema de viaje (1oo2, 2oo2, 2oo3, etc.). Puede definirse como el número mínimo de "trayectos" que deben funcionar del número total de trayectos disponibles dentro de la arquitectura. Por ejemplo, con una arquitectura 1oo2 debe funcionar al menos un trayecto, mientras que con una arquitectura 2oo4 deben funcionar al menos dos trayectos.
Huelga decir que el tiempo de respuesta durante un evento de exceso de velocidad es muy importante. La API 670 describe que el sistema puede tardar hasta 40 milisegundos en detectar el exceso de velocidad y conmutar las salidas de relé. Cabe señalar que 40 milisegundos no siempre es lo suficientemente rápido para evitar que el rotor alcance una velocidad superior a sus especificaciones de diseño debido a la rampa de aceleración.
En estos 40 milisegundos deben producirse las siguientes acciones:
- Los tres circuitos de medición (canales) miden la velocidad de rotación.
- Los valores medidos se comparan independientemente con el valor de disparo establecido.
- La estructura de votación determina cuántos circuitos de medición han determinado un evento de exceso de velocidad.
- Cuando al menos dos de los sensores han detectado exceso de velocidad, el relé de salida debe conmutar.
En el diagrama siguiente se muestran esquemáticamente estos pasos:
Representación esquemática de un sistema electrónico de detección de exceso de velocidad; tres sensores apuntan a la superficie de medición, conectados al sistema de detección donde se produce la votación con un relé como salida.
Fuente: Norma API 670
SpeedSys
Nuestra filosofía se cumple con SpeedSys, un sistema de detección de sobrevelocidad con clasificación SIL para maquinaria rotativa. Proporciona la capa básica de protección con una arquitectura compacta. Su reducido tamaño técnico y su instalación de bajo impacto permiten una protección avanzada para una amplia gama de aplicaciones. SpeedSys está disponible en dos versiones. SpeedSys 200, para aplicaciones SIL 2 menos exigentes, y SpeedSys 300, para aplicaciones SIL 3 exigentes y críticas.
