INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL ACTIVIDAD FASE 4
PRESENTADO POR: WILFREDO VARGAS CELY
CODIGO:1057599489
GRUPO: 208007_18
PRESENTADO A: ING. CARLOS ALBERTO VERA ROMERO
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL A DISTANCIA – UNAD CEAD SOGAMOSO NOVIEMBRE DE 2016
INTRODUCCIÓN
Esta última unidad del curso, muestra los diferentes elementos finales de control, se profundiza sobre los conceptos del uso de la válvula de control, así como sus tipos en el bucle de regulación de un sistema de control, se describen las nociones de los elementos encargados de transformar las señales de los sistemas de control, así como la calibración y mantenimiento de los equipos que intervienen en los procesos industriales, a fin de manipular y corregir las posibles fallas que se presenten en las diversas etapas de producción de un proceso industrial. Se pretende conocer y entender los principios de funcionamiento y parámetros de medición de las principales variables a nivel industrial: Temperatura, presión, nivel y flujo, es un trabajo que se orienta a la fundamentación y profundización teórica y visión de desarrollo de la instrumentación industrial abordando temas de las unidades pasadas como lo son la terminología utilizada en los sistemas de control industrial tales como campo de medida, alcance, error, incertidumbre, exactitud, precisión, zona, muerta, sensibilidad, repetibilidad, histéresis, así como la clasificación básica de los instrumentos y los códigos utilizados en la identificación de los instrumentos en un diagrama proceso industrial siguiendo estudiando el tema de transmisores y sus diversas clasificaciones dependiendo del tipo de señal utilizada en la transmisión, también se conceptualiza sobre los instrumentos que permiten medir y en parte controlar las diferentes variables físicas de un proceso industrial, y por ultimo estudiando los elementos finales de control en los procesos industriales. mostrando los diferentes elementos finales de control, y profundizando sobre los conceptos del uso de la válvula de control, así como sus tipos en el bucle de regulación de un sistema de control. Los P&ID (diagramas de tuberías e instrumentación) son diagramas que están compuestos por una serie de símbolos que nos permitirán identificar todos los componentes que conforman un proceso, como tuberías, número de líneas de tubería y sus dimensiones, válvulas, controles, alarmas, equipos, niveles, presos tatos, drenajes, purgas, bombas, etc.
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:
Describir las nociones de los elementos encargados de transformar las señales de los sistemas de control, así como la calibración y mantenimiento de los equipos que intervienen en los procesos industriales
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
comprender las nociones de los elementos encargados de transformar las señales de los sistemas de control de modo que pueda sintonizar un lazo de control con la instrumentación adecuada.
Identificar diversos elementos de la instrumentación en planos de proceso-industria (P&I) a fin de poder comprender variados procesos industriales.
Utilizar textos específicos para profundizar sobre las principales variables medidas y controladas que intervienen en la instrumentación de los procesos industriales con el objeto de discriminar los elementos adecuados en la intervención de un proceso industrial.
Conocer las tecnologías empleadas en la medición de diferentes variables industriales, con aras de elegir los instrumentos adecuados en un proceso industrial.
Distinguir diferentes tipos de variables que intervienen en un proceso industrial con el objetivo de reconocer otros tipos de elementos de medición no tan comunes que se utilizan en un proceso industrial.
DESARROLLO Identificar los elementos finales de control junto con la funcionalidad de los elementos finales de control en el plano P&ID amonio (Ammonium nitrate fertilizer production unit). Interpretar de forma coherente el proceso con toda la instrumentación correspondiente de la unidad de producción de fertilizante de nitrato de amonio. VARIABLES Una variable es algo que cambia, pero no solo eso, sino que representa un concepto, un fenómeno, el valor de algo en términos generales. Así podemos hablar por ejemplo de las variables de la economía; la inflación las tasas de interés, etcétera, índices que “varían”, que cambian. Como podemos observar del ejemplo anterior la palabra puede tener un significado muy amplio dependiendo del contexto en el que estemos hablando. En el caso que nos interesa en particular, la referencia es el campo de la Física, es decir “Variables Físicas”, esto nos lleva a decir que una variable física es la representación de un fenómeno físico o propiedad física. Cuando hablamos de algo físico es evidente que nos referimos a los objetos materiales, por lo tanto, una variable física implica los fenómenos y propiedades de la materia. Podríamos mencionar por ejemplo la Temperatura, la cual es una medida de una propiedad de la materia y nos dice si un objeto está caliente o frio; la dureza de un material, la cual nos da una idea de la fortaleza del material o el peso. Existen otras muchas variables que son también de interés industrial y que pueden clasificarse como físicas y químicas. Las variables físicas son aquellas relacionadas con las causas físicas que actúan sobre un cuerpo, con su movimiento o bien con las propiedades físicas de las sustancias. Entre ellas, estudiaremos el peso, la velocidad, la densidad y el peso específico, la humedad y el punto de rocío, la viscosidad y la consistencia, la llama, el oxígeno disuelto, la turbidez y la radiación solar. Las variables químicas están relacionadas con las propiedades químicas de los cuerpos o con su composición. Entre ellas, se encuentran la conductividad, el pH, redox y la composición de los gases en una mezcla.
Caudal Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen de fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción o inferencia (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino). Es necesario señalar que la medida de caudal volumétrico en la industria se lleva a cabo principalmente con elementos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido. Entre estos elementos se encuentran la placa orificio o diafragma, la tobera, el tubo Venturi, el tubo Pitot y el tubo Annubar. Los elementos de presión diferencial se basan en la diferencia de presiones provocada por un estrechamiento en la tubería por donde circula el fluido (líquido, gas o vapor). La presión diferencial provocada por el estrechamiento es captada por dos tomas de presión situadas inmediatamente aguas arriba y aguas abajo del mismo, o bien a una corta distancia. Su valor es mayor que la pérdida de carga real que debe compensar el sistema de bombeo del fluido.
Nivel La utilización de instrumentos electrónicos con microprocesador en la medida de otras variables, tales como la presión y la temperatura, permite añadir "inteligencia" en la medida del nivel, y obtener exactitudes en la lectura altas, del orden del ± 0,2%, en el inventario de materias primas o 7 canales o en transformación en los tanques del proceso. El transmisor de nivel "inteligente" hace posible la interpretación del nivel real (puede eliminar o compensar la influencia de la espuma en flotación del tanque, en la lectura), la eliminación de las falsas alarmas (tanques con olas en la super7 cie debido al agitador de paletas en movimiento), y la fácil calibración del aparato en cualquier punto de la línea de transmisión. Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de líquidos y de sólidos, que son dos mediciones claramente diferenciadas.
Temperatura
La medida de la temperatura es una de las más comunes y de las más importantes que se efectúan en los procesos industriales. Casi todos los fenómenos físicos están afectados por ella. La temperatura se utiliza, frecuentemente, para inferir el valor de otras variables del proceso. DISPOSITIVOS Un dispositivo directa o indirectamente usado para medir y/o controlar una variable. El término incluye, elementos primarios, elementos finales de control, dispositivos de cómputo y dispositivos eléctricos.
Unidad de producción de fertilizante de nitrato de amonio:
Nitrato de Amonio es una sal de fórmula química NH4NO3. Es un producto no inflamable, por lo que un fuego a partir de éste es altamente improbable. Bajo circunstancias de calor extremo (por ejemplo, un soplete) tenderá a descomponerse térmicamente. El proceso está basado en la neutralización de ácido nítrico al 50% con amoníaco gaseoso y posterior cristalización de la solución sobresaturada. La pureza del producto es 99,5 % en Nitrato de Amonio, en el producto sin aditivo (sustancia blanca), y 97,4 % en el producto con aditivo (sustancia con leve tonalidad ambarina). El nitrato de amonio tiene dos usos principales:
Fertilizantes: Si bien es directamente un fertilizante nitrogenado, su principal uso en este segmento radica en su utilización como insumo en la producción de UAN (fertilizante nitrogenado).
Explosivos para minería: Se utiliza como insumo en la producción de explosivos tipo ANFO, que es un agente de tronadura de bajo costo, especialmente recomendado para minería subterránea y tronaduras de superficie de pequeño diámetro. También es el insumo principal otros dos tipos de explosivos que fabrica la DGFM, como son las emulsiones y el Sipolex. SIMBOLOGÍA DEL SISTEMA
DIAGRAMA DE FLUJO DE INSTRUMENTOS
Normalmente denominado P&ID, muestra toda la instrumentación empleada en el control de una planta industrial y por lo tanto permite entender cómo se efectúa el control, que tipo de instrumentos se emplean y donde están localizados. Cada instrumento estará representado por: ETIQUETA: es un conjunto de letras y números que indica cual es la variable medida o controlada y cuáles son las funciones del instrumento. Esta etiqueta de identificación está compuesta de dos partes: una Identificación Funciona y una Identificación de Lazo. SIMBOLO: empleado en el diagrama permite ubicar el instrumento, determinar el tipo señales empleadas y otras características de los mismos. Identificación de Instrumentos Cada instrumento debe identificarse con un código alfanumérico
Las letras hacen referencia a la variable manejada y a la función del instrumento, 1ra. letra: Variable medida o modificante 2da y 3ra letras: Función de salida o de presentación de datos.
Los números indican el lazo de control al cual pertenece el instrumento.
E.P.M. Elemento primario de medición E.F.C. Elemento final de control
S/C Sin clasificar Disponible se utiliza para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplearse en un proyecto. Líneas de interconexión (señales) Una línea de una señal representara la interconexión entre dos instrumentos en un diagrama de flujo siempre a través de ellos. La interconexión de los instrumentos al proceso y entre estos, se realiza con líneas que indican el tipo se conexión o señal empleada.
Descripción de cómo los círculos indican la posición de los instrumentos. Las líneas punteadas indican que el instrumento está montado en la parte posterior del panel el cual no es accesible al operador. La etiqueta o rótulo del instrumento, se encerrará dentro de un círculo, el cual indica la localización del instrumento, ya sea que este esté instalado directamente en el campo en los equipos mismos, en un tablero de control accesible al operador (por la parte frontal) o en su parte interior (trasera).
ELEMENTOS FINALES DE CONTROL Un elemento final de control es un mecanismo que obedece a la señal de salida proveniente del dispositivo de control automático encargado de controlar el proceso. El elemento final de control altera el valor de la variable manipulada en respuesta a la señal enviada por el dispositivo de control, existen una gran cantidad de elementos finales de control, interruptores, válvulas, diafragmas, motores pistones, cajas de engranes (reductores), mecanismos entre otros Los elementos “finales “de control, convierten los comandos del sistema de control en acciones concretas para corregir el comportamiento de las variables del proceso tecnológico.
Los elementos finales de control más habituales son las válvulas de control, que pueden ser auto accionadas o controladas por un controlador a través de un actuador. DEFINICIÓN El elemento final de control es aquel que finalmente modifica alguna característica del proceso según lo ordenado por el controlador. Dependiendo del tipo de proceso y de los objetivos, se tienen una variedad de estos elementos. Desde dispositivos que reciben señales de control del tipo discreto hasta otros que actúan regulando la variable de interés dentro de cierto rango como por ejemplo el flujo de un fluido a través de una válvula de control, la velocidad de un motor por medio de un variador de velocidad o la temperatura de un horno eléctrico utilizando una resistencia calefactora. TIPOS DE ELEMENTOS FINAL DE CONTROL Válvulas Una válvula de control es el elemento final de control más comúnmente usado en la Industria. Este dispositivo varía el flujo de material o energía a un proceso, ajustando una abertura a través de la cual fluye el material, Es por lo tanto un orificio variable en la línea. Según el teorema de Bernoulli el flujo a través de un orificio es Q = CA (∆P)1/2
En donde: • Q es la cantidad de flujo • C es una constante para las condiciones del flujo • A es el área de apertura de la válvula • ∆P es la caída de presión a través de la válvula Según la fórmula anterior, el flujo a través de la válvula es proporcional al área de apertura y la raíz cuadrada de la caída de presión a través de la válvula. Ambos factores varían; el área con el porcentaje de carrera (posición) de la válvula y la caída de presión está referida a las condiciones
fuera de la válvula y establecida por el proceso (distribución y tuberías). En condiciones reales de trabajo, una caída de presión constante es raramente encontrada. Por lo tanto, el usuario de la válvula o el diseñador del sistema debe considerar las características de la válvula y del proceso de modo tal de combinar ambas para lograr el rendimiento deseado.
En un lazo cerrado de control, la válvula es el único elemento resistivo que puede ser controlado. Las otras resistencias, varían de debido a cambios de flujo en el sistema o debido al revestimiento de las tuberías. Estas variaciones son indeseables y deben ser compensadas por la válvula de control Partes de una VÁLVULA DE CONTROL. Debido a que las válvulas más usadas son las neumáticas, vamos a referirnos a estas para detallar las partes de una válvula de control. En general, una V.C.A. consta de dos partes principales: La válvula propiamente dicha y el actuador. La válvula es la parte que a través de la cual pasa y se constata el fluido y el actuador es el elemento encargado de efectuar la operación de control.
Partes de una Válvula de Control LA válvula, Consta de las siguientes partes Cuerpo de válvula Elementos internos, como el asiento del obturador, el obturador, el vastago del obturador, la guía del mismo, etc. que están en contacto con el medio a controlar. Estopero, a través del cual, se desplaza el vastago del obturador y que contiene los accesorios de sellado para evitar fugas de fluido. Generalmente, contiene los medios de montaje del actuador. TIPOS DE CUERPO DE VÁLVULA Existe una gran variedad de válvulas para las más diversas aplicaciones. Una clasificación de éstas es la siguiente:
Grafico Tipos Cuerpo Válvula Las válvulas de globo de doble asiento son muy populares debido a su diseño equilibrado (las fuerzas que tienden a cerrar la válvula son sólo ligeramente diferentes a las que tienen a abrirla). También están disponibles con obturadores reversibles. Las válvulas de globo de simple asiento normalmente no son equilibradas (existen diseños que sí lo son). Se usan mayoritariamente en tamaños pequeños donde se requiere un cierre los más estanco posible. Su uso en pequeños tamaños se debe a: su diseño sencillo y que au siendo no equilibradas no requieren grandes tamaños de actuadores.
Válvulas de globo Mencionemos las características de las más importantes: Las válvulas mariposa son muy usadas en servicios de altos caudales y pequeñas pérdidas de carga. Tienen altos porcentajes de recuperación de presión. Tienen bastantes fugas salvo que se diseñe con asiento blando. Requieren más potencia de actuador y no presentan buenas características de control (especialmente en la zona de cercana al cierre y en la zona cercana a la apertura total) salvo en diseños especiales.
Válvulas mariposa Las válvulas de bola están siendo muy usadas debido a su alto porcentaje de recuperación de presión. Se presentan en diseño de bola completa o segmentada. En este último caso son muy útiles en fluidos viscosos con sólidos en suspensión. Presentan altas capacidades de CV. En muchos casos son idóneas para aplicaciones de control on-off. Las válvulas de membrana se usan principalmente en servicios viscosos y corrosivos. El sello que constituye la membrana evita el contacto del fluido con los órganos internos. Generalmente tienen malas características de control y las membranas suelen tener corta duración.
Existen otros numerosos tipos de cuerpos (válvula de tres vías, cuerpo partido, angular, etc.) que presentan; asimismo ventajas e inconvenientes, las cuales adecuadamente sopesadas pueden posibilitar el uso de los mismos. La válvula de jaula es otro tipo de válvula ¡de globo que ha tenido mucho auge en los últimos años. Su nombre se debe a que el obturador es guiado por una especie de "jaula" inmersa en el cuerpo de la válvula. Se usa en muchas aplicaciones sustituyendo a las de doble asiento con alguna ventaja adicional tal como mayor capacidad de Cv, bajo ruido, buena estabilidad, fácil cambio de los órganos internos (trim), uso de trim de tamaño reducido en el mismo obturador y disminución de problemas con la erosión.
Válvula de jaula
EL OBTURADOR Es el que principalmente define el comportamiento o característica de la válvula como ya antes se ha mencionado. En general se tienen las siguientes características: Apertura rápida: permite un cambio rápido del caudal para un pequeño recorrido del vastago. Cerca del 90% de la capacidad de la válvula se obtiene al 30% de apertura de la válvula y se logra una relación lineal hasta ese punto. Se utiliza principalmente para servicio on-off o en
válvulas auto-reguladas. Incluso son útiles en sistemas con caídas constantes de presión, en donde se requiere una característica lineal. Lineal: produce un flujo directamente proporcional a la apertura de válvula. Una variación del 50% del vastago origina una igual variación en el flujo, etc. Esta relación produce una pendiente constante, de modo tal que cada cambio incremental de la posición del tapón produce un cambio similar en el flujo de válvula, si la caída de presión es constante. Se usan generalmente en control de nivel de líquidos y en aplicaciones en donde se requiere una ganancia constante. Igual Porcentaje: una característica de igual porcentaje es aquella en la que a iguales incrementos de recorrido del vastago, se produce un porcentaje igual en el flujo existente. Por ejemplo, cuando el flujo es pequeño, el cambio en el mismo (para un; cambio incremental) es pequeño; cuando el flujo es grande, el cambio es siempre proporcional a la cantidad que fluye antes del cambio. Se usan en aplicaciones de control de presión en dónde; un pequeño porcentaje de la caída del sistema permite el control de la válvula.
Curvas características de válvulas de control
Parabólica modificada: Una curva de este tipo cae entre la lineal y la de igual porcentaje. Se usa en aplicaciones en donde la mayor parte de la caída de presión del sistema se da en la válvula de control. Lineal modificada: Cae entre la lineal y la apertura para flujos bajos y altos, la sensibilidad de la válvula es baja, es decir, que grandes recorridos del vástago producen pequeños cambios de flujo.
ACCION DE LA VÁLVULA La acción del cuerpo de válvula o válvula propiamente dicha está relacionada al efecto del desplazamiento del vástago de la válvula sobre la apertura de la misma, es decir, si el empujar el vástago de la válvula, se origina un efecto de empujar para i cerrar (push-to™ cSose) o de empujar para cubrir (push— to—open). El cierre se logra físicamente con el tapón u obturador.
Acciones de cuerpo de válvula
MATERIALES Los materiales de construcción, es decir, los materiales de los órganos internos, así como los del cuerpo de la misma, suelen venir exigidos por el tipo de proceso y las condiciones del mismo. El empleo de aceros inoxidables es común en aplicaciones químicas, sin embargo, debido a la gran variedad de las mismas se utilizan algunos materiales especiales. Normalmente, la mejor selección de los materiales para válvulas procede de la persona que más puede saber sobre el fluido de proceso. En este sentido, los fabricantes de las válvulas suelen fiarse de la opinión del usuario para la selección de materiales y disponen de catálogos detallados que ayudan en este tema. Un aspecto interesante en la selección de los órganos internos de las válvulas de control es el tema de la erosión. La erosión es producida por las elevadas caídas de presión, que ocasionan velocidades del fluido, a través del orificio de paso, considerablemente altas y, por tanto, de gran efecto erosivo. Los efectos de la erosión se multiplican en los casos en que existen en el fluido partículas sólidas en suspensión. La elección se ha de hacer considerando a la vez las propiedades anti-erosivas y la resistencia a la corrosión por el fluido que vaya a manejar la válvula.
Actuadores Por lo general, el último paso en la especificación de las válvulas es seleccionar el actuador, dado que es parte integrante de todos los cuadros de control automático. El actuador de la válvula de control responde a una señal del controlador automático y mueve el elemento de control. El actuador es el amplificador de potencia entre el controlador y la circulación de líquido; produce la fuerza motriz requerida para ubicar al elemento final de control. Ya que la estabilidad y funcionamiento del cuadro se basan en el funcionamiento satisfactorio del actuador, éste debe poder controlar las muchas y variables fuerzas estáticas y dinámicas creadas por la válvula. Hay seis tipos básicos de actuadores para control de estrangulación, disponibles para los muchos estilos de válvulas, aunque los más usados son los dos primeros. 1) Actuadores Neumáticos de Diafragma (acción directa e inversa) 2) Actuadores de Pistón Neumáticos 3) Actuadores Eléctricos 4) Actuadores Hidráulicos o Electrohidráulicos 5) Manuales 1._ Actuadores de diafragma. - Usualmente tiene un diafragma flexible colocado entre 2 platos y al menos una sección de las 2 cámaras está cerrada herméticamente. Un actuador de diafragma generalmente tiene un rango de resorte que se opone a la fuerza generada dentro del actuador. En la figura No. 18 se muestran las partes principales de un actuador y del cuerpo de la válvula. Estos actuadores suelen funcionar con aire a presiones entre 3 y 15 psi. o entre 6 y 30 psi. Por ello, suelen ser adecuados para servicio de estrangulación mediante señales directas desde los instrumentos. Los tipos disponibles incluyen resortes ajustables o una amplia selección de resortes para adaptar el actuador a la aplicación correcta. Los actuadores de resorte y diafragma tienen menos piezas movibles que se puedan dañar y, por ello, son muy confiables, si existiera alguna falla, el mantenimiento es fácil. La señal neumática de control está conectada a la cámara sellada y a un incremento o disminución en la presión del aire, resulta una fuerza la cual se
impone a las fuerzas de la caída de presión dentro de la válvula, la resistencia debida a los empaques y la fuerza del resorte del actuador. La mayor ventaja de estos actuadores es que son de falla sin peligro. Cuando se aplica el aire en la cubierta del actuador, el diafragma mueve la válvula y comprime el resorte, la energía del resorte mueve la válvula otra vez a su posición original cuando se corta el aire. En caso de pérdida de señal de presión en el instrumento o en el actuador, el resorte mueve la válvula a la posición original de falla sin peligro. En estos actuadores la válvula puede quedarse abierta o cerrada por falla debida a pérdida de la señal de presión. Existen dos tipos de actuadores de diafragma; uno de acción directa y el otro de acción inversa. Actuador de acción directa. - Es en donde la cámara o sección presurizada se encuentra arriba del diafragma, y al incrementarse la presión, hay un movimiento resultante hacia abajo. Actuadores de acción inversa. - En estos la cámara o sección presurizada se encuentra abajo del diafragma, y la conexión de aire también se encuentra en la parte inferior del diafragma, cualquier incremento en la presión del aire, hace que el resorte se deslice hacia arriba, al igual que el vástago.
ACCION DIRECTA
ACCION INVERSA
ACTUADORES DE PISTÓN. -
Cuando se requiere mayor potencia que la disponible se puede utilizar uno de los otros tipos como por ejemplo el de pistón. Los actuadores neumáticos de pistón son los más económicos en
cuanto a la fuerza producida para accionar válvulas automáticas de control. Suelen funcionar con presión de entrada entre 50 y 150 psi.
Actuador de pistó Aunque algunos tienen resortes de retorno, esta construcción tiene capacidad limitada. Los actuadores de pistón para servicio de estrangulación deben tener posicionador de doble acción, que en forma simultanea apliquen y quiten la carga en los lados opuestos del pistón, para que se mueva hacia el lado de presión más baja. El posicionador detecta el movimiento del pistón y cuando llega a la posición requerida, iguala las presiones opuestas en el pistón para producir equilibrio. El actuador de pistón neumático es una excelente elección cuando se requiere un aparato compacto y de alto empuje. También puede ser muy eficaz cuando las condiciones variables del servicio necesitan una amplia gama de fuerzas de salida. El pistón está diseñado para soportar altas presiones de ahí que es capaz de dar más fuerza en tamaños pequeños. Estos actuadores que son casi totalmente metálicos, con pocas piezas de elastómeros, se adaptan con facilidad en donde hay altas temperaturas o humedad relativa. Sus desventajas principales es que cuando un actuador de pistón se usa en conjunto con un posicionador, existe una limitante ya que requieren aire a alta presión, y la presión que tiene el aire de planta no es suficiente, la necesidad de emplear posicionadores en servicio de estrangulación y la carencia de sistemas integrados para falla sin peligro, aunque pueden tener resortes opcionales para retorno, hacen que su potencia sea casi la misma que la del actuador de diafragma.
La única opción en vez de usar resortes son sistemas neumáticos de disparo para mover el pistón a su posición de falla sin peligro. Aunque estos sistemas son muy confiables, aumentan la complejidad, mantenimiento y costo del sistema. En otros actuadores neumáticos de alta presión, de doble acción, se utilizan aspas o vejigas de caucho para producir el empuje o torsión de salida directamente.
ACTUADORES ELÉCTRICOS. -
Los actuadores con motor eléctrico o servomotores, que se utilizan en muchos procesos, consisten por lo general, en motores con trenes de engranes y están disponibles para una amplia gama de torsiones de salida. Son muy ventajosos para instalaciones remotas en las cuales no hay disponible ninguna otra fuente de potencia (ver figura No. 24). Este tipo de actuadores ha sido desarrollado para servicios donde altas presiones y caídas de presión son encontradas dentro de una válvula, y además se requiere cierre hermético, o requerimientos de alta velocidad de apertura o cierre, requerimientos de extrema rapidez en el movimiento del vástago de una válvula o características de alta frecuencia en la respuesta. Los actuadores sólo son económicos en tamaños pequeños y para aplicaciones normales. Los actuadores grandes funcionan con lentitud y pesan mucho más que sus equivalentes neumáticos. En la actualidad, no hay actuadores eléctricos de alto empuje, económicos que tengan acción de falla sin peligro, excepto el cierre en la última posición. Los actuadores para estrangulación tienen limitaciones de capacidad y disponibilidad. En aplicaciones para acción continua, de cuadro cerrado, en que se requieren cambios frecuentes en la posición de la válvula de control, quizá no resulte adecuado el actuador eléctrico debido principalmente, a su limitado ciclo de trabajo.
Actuador tipo eléctrico
ACTUADORES HIDRÁULICOS Y ELECTRO-HIDRÁULICOS.
Los actuadores electro-hidráulicos tienen un motor y una bomba para enviar líquido a alta presión a un pistón que produce la fuerza de salida. El actuador electro-hidráulico es excelente para servicio de estrangulación por su elevada rigidez (resistencia al cambio en las fuerzas en el cuerpo de la válvula) y su compatibilidad con las señales analógicas. La mayor parte de los actuadores electro-hidráulicos pueden producir empujes elevados, a menudo hasta de 10000 lb. Sin embargo, tienen la desventaja de alto costo inicial, complejidad y tamaño. Los actuadores hidráulicos, aunque en esencia son los mismos que los electrohidráulicos, difieren en que reciben la potencia desde una unidad externa de bombeo. El movimiento del vástago de la válvula, a través de un potenciómetro o transformador diferencial lineal, es comparado con la señal del instrumento dentro de un servo-amplificador. Una señal es entonces enviada a una válvula de alto rendimiento, la cual carga o descarga el fluido hidráulico a alta presión del actuador que están directamente conectado al vástago de la válvula. El exceso del fluido hidráulico se regresa al contenedor. Una instalación hidráulica central puede suministrar líquido a una presión de hasta 3000 psi. Se tienen respuestas muy rápidas a las condiciones que fijan los instrumentos. La desventaja es los altos costos de operación y de instalación se necesitan bombas de muy alta presión para poder cumplir con las fuerzas hidráulicas tan grandes como se requieran.
Actuador electro-hidráulico
ACTUADORES MANUALES.Estos actuadores realmente hacen que la válvula de control funcione como una válvula manual donde la característica de flujo es conocida, se pueden emplear ya que la posición se puede leer directamente del indicador de la carrera de la válvula. Son utilizados como dispositivo para cerrar la válvula completamente, eliminando la necesidad en algunos sistemas de arreglos costosos. En la siguiente figura No. 26 mostramos un actuador neumático manual.
Actuador tipo neumático manual
APLICACIONES Válvulas Hidráulicas de Control Direccional: Estas válvulas manejan principalmente la ruta y la desviación de una corriente de fluido, incluyendo el arranque y el paro, sin afectar el nivel de presión o el gasto del flujo. Las válvulas para controlar la dirección del movimiento de un cilindro o de un motor de aire o hidráulico tienen 3 vías, 4 vías o a veces 5 vías.Válvulas Hidráulicas de Control de Flujo: Estas válvulas regulan la cantidad de flujo del fluido. El método más común para controlar la velocidad de viaje del pistón de un cilindro es regulando el volumen de fluido que fluye fuera del cilindro. Válvulas Hidráulicas de Control de Presión (Válvulas de Alivio): Las válvulas de control de presión controlan el máximo del nivel de presión, ya sea en la línea de la bomba o en alguna de las líneas de conexión. Las válvulas de alivio limitan el nivel de presión máxima a la cual se le permite al circuito elevarse. Se mantiene cerrada durante los periodos de operación cuando la presión es menor que lo máximo permitido al circuito, pero se abre para darle una ruta de escape al aceite para descargarse de regreso al depósito de aceite si la presión se eleva demasiado alto debido a una sobrecarga que se crea en el sistema. Válvulas Hidráulicas Selectoras de Flujo: Este tipo de válvulas permiten que una bomba suministre a dos circuitos separados, distribuyendo el flujo según se desee entre una ruta del flujo u otra. Válvulas Hidráulicas Divisoras de Flujo: Las válvulas divisoras de flujo pueden ser usadas en aplicaciones en donde dos circuitos van a ser suministrados con la misma bomba así como sistemas de dirección asistida. En marcha el flujo de aceite suministrado a la parte de entrada es dividido en dos flujos, el flujo prioritario y el flujo de excedente. Válvulas Hidráulicas Check: Esta válvula asegura al cilindro en su posición cuando una válvula direccional esté en su posición neutral. La válvula Check permite el flujo en una sola dirección, con esto el cilindro no se mueve de la posición en que fue dejado y se previenen accidentes, como la caída de la carga o contrapresión por el peso que tiene. FUNCIONAMIENTO: El pistón eléctrico: puede ser accionado por una corriente, con lo cual para su accionamiento, solo hará falta utilizar un simple relé. En caso que se decidiera
alimentarlo con cc, la corriente deberá ser del mismo valor pudiendo ser activado por una salida a transistor de un PLC. Accionamiento con Alambres Musculares Los Alambres Musculares , también son actuadores. Tienen una apariencia semejante a la de un pelo, con la gran diferencia que al activarlos con corriente eléctrica estos se contraen generando fuerzas desde los 20 a los 2000 gramos, dependiendo de su diámetro. Podría construirse un sistema semejante al utilizado con el pistón, lográndose aun una mayor rapidez para el accionamiento del mecanismo. También podrían implementase montajes mas sencillos, como el de una alambre en V invertida que posea los dos terminales del alambre solidarios a un chasis montado por debajo de la base de la válvula, de tal manera que el vértice de la V invertida este sobre el mecanismo de cierre de la válvula. Actuador rotatorio: El objetivo final del actuador rotatorio es generar un movimiento giratorio. El movimiento debe estar limitado a un ángulo máximo de rotación. Normalmente se habla de actuadores de cuarto de vuelta, o 90º; fracción de vuelta para ángulos diferentes a 90º, por ejemplo 180º; y de actuadores multivuelta, para válvulas lineales que poseen un eje de tornillo o que requieren de múltiples vueltas para ser actuados. La variable básica a tomar en cuenta en un actuador rotatorio es el torque o par; también llamado momento. Y es expresado en lb-in, lb-pie, N-m, etc. Actuados Hidaraúlico rotatorio: Para hacer funcionar el actuador hidráulico, se conecta la presión hidráulica a uno de los lados del émbolo o veleta (en adelante, solo “émbolo”) generando una fuerza en sentido de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo. Mediante un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se transforma en rotatorio. Para mover el actuador en sentido contrario es necesario introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo. El torque que genera el actuador es directamente proporcional a la presión de aceite hidráulico, pero puede ser variable de acuerdo a la posición actual del actuador, si el actuador es de Yugo Escocés. Actuador Rotatorio Neumático : Para hacer funcionar el actuador neumático, se conecta aire comprimido a uno de los lados del émbolo o veleta (en adelante, solo “émbolo”) generando una fuerza en sentido de la expansión del espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo.
Mediante un dispositivo mecánico que puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se transforma en rotatorio. Para mover el actuador en sentido contrario es necesario introducir aire comprimido en el lado opuesto del émbolo. El torque que genera el actuador es directamente proporcional a la presión del aire comprimido, pero dependiendo de su diseño puede ser variable de acuerdo a la posición actual del actuador. Es decir, supongamos que el movimiento del actuador rotatorio está definido en el rango de 0% a 100% de su movimiento. El torque de salida en 0% es en algunos casos diferente al torque de salida cuando está en la posición 50%. A mayor abundamiento, en realidad lo que se tiene es una curva de torques en función de la posición del actuador. ¿Es esto una desventaja? No necesariamente, esta variabilidad de hecho es beneficiosa para la mayaría de las válvulas, ya que permite ajustar más el tamaño del actuador, pudiendo incluso bajar un modelo o dos al seleccionado originalmente. Actuadores Rotatorios con Posición de Falla: Hasta ahora hemos hablado de actuadores que se denominan de “doble efecto” o de posición de falla “última posición”. A veces es conveniente que la válvula vuelva por sí sola a una cierta posición si es que la energía falla. A estos actuadores se les denomina de “simple efecto” o “Falla Cierre” o “Falla Abre”, FC o FA respectivamente (FC y FO en inglés), o bien de “vuelta por resorte”. Efectivamente, un resorte acumula energía para liberarla en la presencia de alguna falla, o cuando se libere el actuador para que vuelva a su posición de falla. Esta es la solución mas robusta desde el punto de vista industrial. Hay otras alternativas para acumular energía para un actuador, pero el resorte es lo mas confiable. Algo para tomar en cuenta es que los actuadores de vuelta por resorte son entre 2 y 3 veces mas grandes que los de doble efecto, porque se necesita el torque de la válvula para moverlo en un sentido, y, el torque de la válvula + el torque del resorte para moverlo en el sentido opuesto. Esto por si solo hace que el costo del actuador de simple efecto sea entre 2 y hasta 5 veces mas caro que uno de doble efecto. Aparte del problema económico, está el problema del espacio. Para ciertos tipos de válvulas el actuador de simple efecto se hace realmente enorme. Otra cosa a considerar es que la mayoría de los actuadores eléctricos no poseen vuelta por resorte, y los que
lo poseen son de tamañolimitado. Mi recomendación es no especificar actuadores de simple efecto a diestra y siniestra, a menos que realmente se necesite una posición de falla. Para dimensionar los actuadores de simple efecto, hay que tomar en cuenta primero el torque que puede generar el resorte, y luego fijarse en el torque que genera la presión de aire o fluido. Bomba Centrifuga: El principio de operación de una bomba centrífuga, está basado en el cambio del momentum angular o del momento de la cantidad de movimiento que un fluido experimenta debido a un cambio en la velocidad absoluta a su paso por los álabes de un impulsor. Este cambio en la cantidad de movimiento es el responsable directo de que el fluido al abandonar el impulsor esté sometido a una presión mayor, que la que experimenta antes de entrar en éste. El nivel de presurización que el fluido experimenta, dependerá de varias características, por medio de las cuales deduciremos la carga dinámica total que la bomba tendrá que suministrar al fluido. La carga dinámica total, es el incremento de presión que el fluido sufrirá a su paso por el impulsor, y que deberá ser la necesaria para enviar el fluido de un sitio a otro a una capacidad especificada. Según lo expuesto anteriormente, el servicio de una bomba puede ser determinado por dos características primordiales: una de ellas será la carga dinámica total, y la otra llamada capacidad o gasto volumétrico.
Tipos de válvulas de control
Válvulas de control: El termino se refiere más a la función que al tipo o tecnología implicado en la válvula.
Válvulas de compuerta: Tipo de válvula que posee una armadura totalmente encerrada con una puerta de forma rectangular o circular en la cual su movimiento es perpendicular a la dirección del flujo.
Válvulas de cono, bola y macho: Este tipo de válvulas son similares en su función. La parte móvil de la válvula es de forma cónica con una orifico a través del cual el fluido transita.
Válvulas de globo: Este tipo de válvulas son utilizadas tanto para control manual como en control automático. Normalmente esta válvula puede operar en reversa.
Servomotores Los servomotores son generalmente motores de corriente continua capaces mediante retro alimentación de controlar la posición de su eje y su velocidad, también son llamados servos. Sin
embargo, en aplicaciones industriales podemos encontrar servos de tipo neumático, hidráulico y manual. En la industria es de amplio uso los servomotores eléctricos y neumáticos. Aunque los fabricantes se esfuerzan por diseñar servos con características equilibradas los dispositivos más utilizados son los neumáticos y los eléctricos. Los servos eléctricos proporcionan precisión y los servos neumáticos velocidad. El principal trabajo de los servomotores es el de accionar las válvulas de control y suelen ser de tipo neumático. El servomotor neumático funciona gracias a la interacción diafragma-resorte que sucede en su interior, en la cual el diafragma al sufrir cambios de presión en su recamara empuja el resorte hasta llegar al punto de equilibrio entre la fuerza de la presión ejercida sobre el diafragma y la constante del resorte. Una aparente desventaja es la perdida de energía y esfuerzo que causa la generación de las presiones necesarias para el accionamiento de estos dispositivos, su elevado mantenimiento, costo y falta de pericia de los operarios para realizarles un servicio correcto, pueden ser factores que motiven el uso de otros dispositivos, aunque hoy día siguen siendo los mas utilizados. Los servomotores de tipo eléctrico para aplicaciones industriales deben de tener un torque considerable, lo que los hace voluminosos y pesados, aunque su precisión y economía compensa las desventajas anteriores. Actualmente diferentes fabricantes han sacado al mercado servomotores eléctricos con mejoras importantes en cuanto a sus velocidades de respuesta, velocidades de trabajo, torque y consumo. Además, el hecho de poder ser controlados mediante un tren de datos los convierte en opciones muy atractivas para la industria del día de hoy. Válvula de Solenoide En nuestros hogares las válvulas de solenoide o electroválvulas podemos encontrarlas en nuestras lavadoras. Estos dispositivos son lo que mediante un impulso eléctrico permiten el paso de agua en una dirección y permiten el llenado del tanque de nuestro dispositivo lavador de jans. Las electroválvulas de uso hogareño e industrial comparten el mismo principio. Las electroválvulas básicamente poseen dos componentes que son: un solenoide el cual es un dispositivo que convierte energía eléctrica en energía mecánica a través del accionamiento de un
vástago solidario a la válvula, el cual es empujado por el campo magnético de una bobina al recibir esta una señal de control. Este tipo de válvulas presenta una configuración de “normalmente cerrado” impidiendo el paso de fluido a través del canal. También podemos encontrar electroválvulas del tipo “normalmente abiertas” Tipos de acciones en las Válvulas de control Las válvulas de control pueden tener dos tipos de acciones de control
Válvulas de acción directa
Válvulas de acción inversa
En las válvulas de acción directa el elemento de corte baja para poder cerrar, en las válvulas de acción inversa el elemento de corte baja para abrir.
Las válvulas de control tienen una alta gama de accesorios, algunos de estos son:
Camisa de calefacción
volante de accionamiento manual
Repetidor
Microrruptores de final de carrera
Transmisores de posición
Válvulas de enclavamiento
Válvula de carrera ajustable
By-pass
Posicionador
Válvula inteligente Las válvulas inteligentes presentan características de los sistemas embebidos, entre estas características figuran la presencia de microcontroladores y sensores de diversa índole. El controlador digital controla todos los aspectos relevantes del proceso de apertura y cerrado de la
válvula, además posee el hardware necesario para manejar los dispositivos externos necesarios para controlar los mecanismos propios de la válvula de control Descripción de los elementos finales de control encontrados en el diagrama P&DI Válvula de línea
Conexión a instrumento
Válvula utilizada para realizar conexión a instrumento
Ilustración Montaje de tipo Bypass
Válvula de control con regulador de flujo controlada por tren de datos, en montaje para realizar alivio o mantenimiento, de tipo Bypass.
Ilustración 1 Válvulas de tipo angular
Il ustración: Válvulas angulares
Montaje de válvulas conexión a instrumento Ilustración 1 Montaje de tipo Bypass
angulares para realizar
Válvula de control accionada neumáticamente con regulador de presión, en montaje de tipo Bypass. Ilustración 1 Montaje de tipo Bypass
Válvula de control accionada neumáticamente, en montaje de tipo Bypass con regulador de presión. VÁLVULAS Símbolos para válvulas de control
Globo, compuerasdata u otra
Obturador rotativo Ángulo
Mariposa
o válvula de bola
Tres vías
Cuatro vías
Globo
Diafragma
ACTUADORES Símbolos para actuadores. Diafragma con muelle, posicionador y válvula piloto y válvula que presuriza el diafragma al Actuar.
Preferido Opcional Diafragma con muelle
Cilindro sin posicionador u otro piloto
Motor rotativo
Simple acción Doble acción
Preferido para cualquier cilindro
Actuador manual
Electrohidráulico
Para Válvula de alivio Solenoide
o de seguridad
Acción del actuador en caso de fallo de aire (o de potencia)
Abre en fallo
Cierra en fallo
Abre en fallo a vías A-C y D-B
Abre en fallo a vía A-C
Posición indeterminada en Se bloquea en fallo
fallo
Diagramas de lazos de instrumentación Los diagramas de instrumentación del proceso o diagramas de instrumentación y tuberías (P&ID's) son una buena fuente de información incluyendo todas las variables del proceso en el sistema como también la información de cada uno de los instrumentos en los lazos. Cuando se necesita una más información específica y detallada es necesario utilizar otros tipos de diagramas como es un diagrama de lazo de instrumentación. El diagrama de lazo nos permite una mejor comprensión de cómo opera el lazo. Esta información nos permite identificar las conexiones entre los dispositivos, la acción de los componentes y las rutas de comunicación.
El contenido del diagrama de lazo está compuesto por la representación de la información del lazo de instrumentación. Este contiene toda la información de las conexiones eléctricas y de
tuberías asociadas. Todas las interconexiones de punto a punto están identificadas por medio de números o códigos de colores para identificar los conductores, multitubos neumáticos, y los tubos neumáticos e hidráulicos. Sumado a esto el diagrama nos puede indicar información de gran ayuda para identificar información especial como características especiales, funciones de apagado de seguridad y circuitos de seguridad. Suministros de energía, fuentes de energía, suministro de aire, suministro de fluido hidráulico, tensión, presión o cualquier parámetro aplicable. VARIABLE FLUJO LAZO 23
SIMBOLO
DESCRIPCIÓN FV-23: Válvula de flujo o de caudal: permite y controla el paso del ácido nítrico, de acuerdo a la señal eléctrica recibida del FFC-23 esta regula y la envía a una electrobomba con trasmisor de flujo y envía una señal de 4-20 a un control de relación De igual forma una válvula normalmente cerrada que hace de bypass por si falla la válvula reguladora de
23
caudal. FFC-23: Controlador de relación de flujo: con acceso al operador. Señales de entrada eléctrica que vienen del Transmisor de flujo FT-23 y la Válvula de flujo o de caudal, FV-23 unos transmisores montados en el mismo lazo y una salida o señal por puerto de comunicaciones al: Relé o Convertidor de flujo FY-23 y al control indicador análisis de pH AIC-28 que accionan una válvula neumática, comunicado con un controlador indicador de análisis.
23
FT 23: Transmisor de flujo: montado sobre un motor envía una señal eléctrica al controlador de relación de flujo FFC-23, mide el flujo de ácido nítrico hacia el neutralizador Por otro lado, el transmisor de flujo envía una señal de 4-20 al control de relación de flujo
23
. FY 23: Relé o Convertidor de flujo: con acceso al operador, se comunica con una Señal por Puerto de Comunicaciones: con una señal que entra del Controlador de relación de flujo FFC-23 envía
24
señales al Registrador indicador de flujo FIR-24. FE 24: Detector de flujo: detecta el flujo de amoniaco que ingresa al neutralizador y lo controla.
24
FT 24: Transmisor de flujo: con salida de señal eléctrica mide el flujo de amoniaco hacia el neutralizador enviando señales eléctricas al
24
Registrador indicador de flujo FIR-24. FIR 24: Registrador indicador de flujo: con acceso a el operador con indicador de ALTO/BAJO (H/L) entrada de señal eléctrica del Transmisor de flujo FT-24 y comunicación con Relé o Convertidor de flujo FY-23
22
mediante señal por puerto de comunicaciones. FIR 22: Registrador indicador de flujo: proveniente del neutralizador hacia el tanque de resumen V7 recibiendo señales eléctricas del Transmisor de flujo
22
FT-22 e indicador H/L. FT 22: Transmisor de flujo: montado sobre un motor eléctrico mide el flujo de salida del neutralizador hacia el tanque de resumen V7 envía señales eléctricas al Registrador indicador de flujo FIR-22.
36
FT 36: Transmisor de flujo: del vapor de amoniaco salida de señal eléctrica se comunica con señales eléctricas con el controlador indicador de flujo FIC36.
36
FIC 36: Controlador indicador de flujo: mide el flujo de vapor de amoniaco por medio del transmisor FT36 y a su vez controla la válvula FV36, comunicándose por medio de señales eléctricas la cual lleva el vapor de amoniaco hacia el neutralizador, con acceso al
36
operador. FV 36: válvula reguladora: según el controlador indicador de flujo recibiendo el vapor de amoniaco de transmisor de flujo que de igual forma tiene una válvula normalmente cerrada como bypass, de ahí se transmite el flujo a una serie de válvulas normalmente abiertas son utilizadas por si hay que descomprimir y
37
luego entra directamente al neutralizador. FIR 37: Registrador indicador de flujo: de vapor de amoniaco con indicación de H/L y señal eléctrica que proviene del transmisor de flujo FT-37.
37
FT 37: Transmisor de flujo: transmite el flujo de vapor de amoniaco envía señal eléctrica al Registrador indicador de flujo FIR 37.
25
FV 25: Válvula de flujo: controla la salida del nitrato de amonio, recibe señales eléctricas del Controlador indicador de flujo FIC-25 por el cual es controlada de
25
acuerdo al flujo de nitrato de amonio. FIC 25: Controlador indicador de flujo: con acceso al operador y señales eléctricas mide el flujo de nitrato de amonio recibe y envía señales eléctricas de la válvula de flujo FV25 y recibe señales eléctricas del Transmisor de flujo FT 25, se comunica por medio de señales por puerto de comunicaciones con el
25
controlador indicador de nivel LIC 26. FT 25: Transmisor de flujo: montado sobre un motor eléctrico mide el flujo de salida de nitrato de amonio envía señales eléctricas al controlador indicador de
29
flujo Controlador indicador de flujo FIC 25. FIR 29: Registrador indicador de flujo: registra el flujo proveniente de la bomba de circulación del depurador P1-103 recibiendo señales eléctricas del
29
Transmisor de flujo FT29. FT 29: Transmisor de flujo: montado sobre un motor eléctrico mide el flujo proveniente de la bomba de circulación del depurador P103 hacia el neutralizador enviando señales eléctricas al registrador indicador de flujo FIR 29. VARIABLE DE TEMPERATURA
27
TV 27: Válvula de temperatura: permite el paso de vapor a el tanque de resumen V7 de acuerdo a los valores de temperatura del Convertidor de
27
temperatura TY 27. TY 27: Convertidor de temperatura: con control de I/P (Corriente/presión) controla la válvula de temperatura TV 27 de acuerdo a los valores dados por el medidor de temperatura TT 27 y los valores recibidos por el controlador
27
indicador de temperatura TIC 27 TIC 27: Controlador indicador de temperatura: con acceso a el operador recibe señales eléctricas del medidor de temperatura TT 27 y los envía a el convertidor de temperatura TY 27.
27
TT 27: Transmisor de temperatura: mide la temperatura del tanque de resumen V7 y envía las señales eléctricas al controlador indicador de temperatura TIC 27. VARIABLE DE NIVEL
21
LG 21: visualizador de nivel: del tanque de resumen V7 es un instrumento discreto.
26
LT 26: transmisor de nivel: del tanque de resumen V 7 enviando señales eléctricas al controlador indicador de nivel LIC-26
26
LIC 26: controlador indicador de nivel: instrumento discreto accesible al operador recibe señal eléctrica del transmisor de nivel del tanque de resumen V 7 LT26 y envía una señal por puerto de comunicaciones al Controlador indicador de flujo con acceso al
30
operador FIC-25. LT 30: transmisor de nivel: del depurador V5 envía señales eléctricas al registro indicador de nivel LIR 30,
30
instrumento discreto. LIR 30: registro indicador de nivel: instrumento discreto accesible al operador recibe señales eléctricas provenientes del transmisor de nivel del
31
depurador V5 LT30 LG 31: visualizador de nivel: del tanque depurador V5 instrumento discreto.
35
LT 35: transmisor de nivel: transmite la señal eléctrica del nivel del depurador V5 y la envía al controlador indicador de nivel
35
LIC 35 instrumento discreto LV 35: válvula de nivel: instrumento discreto, con señal eléctrica sale de la lv-35 al lic-35
35
LIC 35: controlador indicador de nivel: recibe la señal eléctrica del transmisor de nivel LT35 y envía señales eléctricas a la válvula de nivel de entrada del depurador instrumento discreto accesible al operador.
28
VARIABLE DE PH AIC 28: control indicador análisis de Ph: instrumento discreto accesible al operador recibe una señal por puerto de comunicaciones del Controlador de relación de flujo FFC23 enviando señales por puerto de comunicaciones al relay de variable de pH AY28.
28a
AIT 28ª: transmisor indicador análisis de pH: mide el pH del tanque de resumen V7 y el neutralizador V6 comunicándose por señales de puerto de comunicaciones al relay de variable de pH AY28 conectado en paralelo con los transmisores indicadores de análisis de pH AIT 28b y AIT 28c, instrumento
28
discreto. AIT 28b: transmisor indicador análisis de pH: mide el pH del tanque de resumen V7 y el neutralizador V6 comunicándose por señales de puerto de comunicaciones al relay de variable de pH AY28 conectado en paralelo con los transmisores indicadores de análisis de pH AIT 28a y AIT 28c, instrumento
28
discreto. AIT 28c: transmisor indicador análisis de pH: mide el pH del tanque de resumen V7 y el neutralizador V6 comunicándose por señales de puerto de comunicaciones al relay de variable de pH AY28 conectado en paralelo con los transmisores indicadores de análisis de pH AIT 28a y AIT 28b, instrumento discreto.
28
AY 28: relay de variable de pH: recibe datos por medio de comunicación por puerto de comunicaciones con los transmisores indicadores de análisis de pH AIT 28ª, AIT 28b y AIT 28c y con el control indicador de análisis de PH AIC 28
32
instrumento discreto. AIT 32: transmisor indicador de análisis: envía señales eléctricas al registro indicador de análisis AIR32 y recibe señales del flujo entre la bomba P103 y el
32
depurador instrumento discreto. AIR 32: registro indicador de análisis: instrumento discreto accesible al operador, recibe señales eléctricas del transmisor
33
indicador de análisis AIT-32 AIT 33: transmisor indicador de análisis: instrumento discreto, recibe señales del flujo de la bomba P104 y las envía al control indicador de análisis AIC33 y al registro indicador de análisis AIR
33
33. AIC 33: control indicador de análisis: instrumento discreto, accesible al operador. recibe señales eléctricas transmisor indicador de análisis AIT-33 y el
registro indicador de análisis AIR33
33 y del VFD. AIR 33: registro indicador de análisis: instrumento discreto accesible al operador recibe señales eléctricas del transmisor indicador de análisis AIT-33 y las envía al control indicador de análisis AIC-33. OTROS (ELEMENTOS FINALES DE CONTROL)
V6 V-6: neutralizador: aquí ocurre una reacción instantánea y altamente exotérmica, con un producto de reacción inestable pero podemos obtener una buena realización industrial cuando se dan las siguientes condiciones: 1. Mezcla excelente de los reactivos. 2. Control estricto del pH, 3. Control de la temperatura en el reactor. El nitrato de amonio se obtiene por neutralización de ácido nítrico con hidróxido de amonio tras la evaporación del agua:
V7
V-7: tanque de resumen debe permanecer en una temperatura de 250 grados recibe de igual forma un flujo del tanque neutralizador V6 lo controla un transmisor de flujo, un motor y un registrador indicador de flujo
V-5 V-5: depurador: los sistemas de depuración del vapor desprendido del neutralizador (que siempre suele ir acompañado con amoníaco y finas partículas de nitrato de amonio) son también muy voluminosos y, por tanto caros, por la misma razón serán necesarios intercambiadores de calor de acero inoxidable.
P101
P101: Bomba de Nitrato de Amonio al 83% (20 GPM @ 80°F, 80PSI)
P102
P102: Bomba de Nitrato de Amonio al 83% (5 GPM @ 80°F, 75PSI)
P103
P103: Bomba Recirculadora de Depuración (1500 GPM @ 225°F, 10PSI)
P104
P104: Bomba Recirculadora de Depuración (1500 GPM @ 225°F, 10PSI)
P105
P105: Bomba de medición de Ácido Nítrico (2.4 GPM @ 70°F, 55PSI)
Diferencial de
Este diferencial recibe la señal del
fluido y
control indicador de alarmas y comienza
viscosidad
un proceso con la bomba de ácido nítrico
Complement
El agua es enviada hacia el depurador,
o de agua
pero antes pasa por una válvula de flujo
vapor
se aplica vapor a 30 psi
Vapor de
por otro lado, tenemos el vapor de
amonio
amoniaco que pasa por un transmisor de flujo
36
Válvula de retención
Motor:
Válvula de bola, permite el paso de entrada de vapor. Válvula de seguridad calibrada a 10 PSI.
IDENTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS
CONCLUSIONES
Por medio de este trabajo conocimos y hablamos de los diagramas P&ID por medio de la identificación y análisis de cada uno de los elementos e instrumentos del mismo ya que son de gran importancia en la instrumentación para la interpretación, comprensión y diseños de planos, y así poder tener un mejor entendimiento del curso y desempeñarnos mejor en las actividades a realizar.
Para realizar un correcto análisis de un proceso plasmado en un plano P&ID, es importante identificar correctamente cada uno de los componentes que intervienen en el proceso en esta ocasión nos centramos en los elementos finales de control.
Al conocer la normatividad establecida para la identificación de cada uno de los instrumentos, permite su fácil identificación y reconocimiento de variables a monitorear en el proceso.
Por medio del análisis realizado se ha logrado la identificación de los deferentes dispositivos de medición los cuales sirven para medir temperatura, nivel, caudal, y la variable de PH además de los elementos finales de control de tal manera se logra comprender el funcionamiento del sistema de control
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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