instrumentacion mecanicos pucp abril 2016.pdf
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Por Yuri GalloAbril 2016
INSTRUMENTACION EN LA INGENIERIA MECANICA
INGENIERIA EN PROYECTOS DE PLANTAS INDUSTRIALES
Ingeniería mecánicaRama de la ingeniería que aplica, específicamente, los principios de
la termodinámica, la mecánica, la mecánica de fluidos y el análisis estructural, para
el diseño y análisis de diversos elementos usados en la actualidad, tales
como maquinaria con diversos fines (térmicos, hidráulicos, de transporte, de
manufactura), así como también de sistemas de ventilación, vehículos motorizados
terrestres, aéreos y marítimos, entre otras aplicaciones.
Definiciones
Fuente: Wikipedia
Solución 3
Solución 1
Solución 2
Problema
Aspectos Técnicos
Aspectos Económicos
TecnologíaCienciasMatemáticasRiesgo
Costos operativosCosto de inversiónTolerancia al riesgo
Mejor Solución Técnico-
económica
Ingeniería Mecánica
PUCP
Energía
Diseño
Procesos de Manufactura
Electricidad
Metalurgia
Instrumentación y Control
Ingeniería Mecánica – Visión por Especialidades
Ingeniería Mecánica – Visión del Mercado para Plantas Industriales
Mercado Laboral
Ventas Técnicas
Mantenimiento
Diseño de Ingeniería
Manufactura
Construcción
Servicios Técnicos
Diseño de Plantas Industriales
Diseño de Plantas Industriales por Disciplinas de Ingeniería
Diseño de Procesos
Arreglos de Planta
Diseño Civil
Diseño Concreto
Diseño Estructuras
Diseño Mecánico
Diseño Tuberías
Diseño Eléctrico
Control de Proceso
Instrumentación
Como se ve esto en la realidad?
Ingeniería de Proyectos
PLC
Junction Box
Ingeniería: del Concepto al Detalle
Ingeniería Básica
Planos y documentos
actualizados según como
se hizo la construcción
Entrega de documentos
al cliente
Ingeniería de Detalle
Construcción y Comisionado
Ingeniería de campo
DocumentosAs Built
Turn Over PackagePlanos de modificaciones de campoPreguntas tecnicasPlanos en “línea roja”
Ingeniería
Documentos técnicos finales suficientes para compra, fabricación y construcción
Desarrollo de solución inicial
Estudio Conceptual
Requerimiento
Inicial
NO
Existen soluciones tecnológicas
SI
Investigación y desarrollo
Definir el problema
ParametrizaciónAlcances
Generación y selección de alternativas tecnológicas Ingeniería conceptualEstimación de InversiónRiesgosNO
SIAgrega valor
Ahorro en CostosSeguridadMedio Ambiente
Fin
Justificación
EconómicamenteAtractivo?
SIEstudio de Pre-
Factibilidad
NO
Fin
Estudio de Factibilidad
EconómicamenteAtractivo?
SI
NO
Fin
Detalle de alternativasPlanos básicosMetrado ReferencialAnálisis Técnico/económico de alternativasDefinir caso de negocio
Detalle de caso de negocioPlanos GeneralesCotizaciones de equiposMetrado básicoAnálisis técnico/económico de alternativas
Aprobación de Proyecto
EconómicamenteAtractivo?
SI
NOFin
IDEN
TIFI
CA
CIO
ND
ESA
RR
OLL
O D
E P
RO
YEC
TOEJ
ECU
CIO
N
Diagrama de Bloques
Procesos TuberíasEstructurasCivilArquitectura InstrumentaciónElectricidadMecánica
Diagrama de flujo de Proceso
(PFD)
Balance de masa y energía
Criterio de diseño de Proceso
Planos Plot Plan
Planos Vistas, secciones, detalles
Lista de equipos
Planos Arreglos Generales
Criterios de Diseño
Especificación Técnica equipo
Diagramas de flujo mecánicos
Planos diseño de equipos
Metrados Calderería
Hojas de cálculo
Reportes de pruebas
Entregables de Ingeniería
Diagrama de Instrumentación y
Tuberías P&ID
Listado de Instrumentos
Hojas de Datos de Instrumentos
Diagramas de Lazo
Listado I/O
Diagrama Control
Filosofía de Control
Criterio de diseño
Especificación Técnica equipos
Planos Ubicación de Instrumentos
Diagrama de pantallas de
control
Planos de preparación de
terreno
Planos caminos y carreteras
Arreglo general Fundaciones
Planos Vistas, sección, detalle,
fundaciones
Metrados mov. Tierras, concreto,
acero
Hojas de cálculo
Especificación Técnica
Materiales
Criterios de diseño
Reporte estudio de Suelos
Diagrama de Red informática
Estudios Trade-Off
Planos Estándares Planos Estándares
Planos Estándares
Planos Arreglo General
Diagramas de columna y vigas
Planos Vistas, sección, detalle,
Estructuras
Metrados acero
Hojas de calculo
Especificación Técnica materiales
Criterios de diseño
Planos Estándares
Especificación Técnica
construcción
Especificación Técnica montaje,
Planos Arreglo General
Diagramas Esquemáticos
Lista de equipos
Diagramas Unifilares
Criterios de Diseño
Especificación Técnica equipo
Diagramas de Iluminación
Diagramas de fuerza y control
Metrados Electricos
Hojas de calculo
Planos Estándares
Lista de Cargas
Lista de Cables
Especific. Téc. Montaje, pruebas
Diagramas de Aterramiento
Metrados Cables y accesorios
Lista de Tie-ins
Planos Plot Plan Tuberías
Planos Vistas, secciones,
detalles
Lista de Líneas
Planos Arreglos Generales
Criterios de Diseño
Especificación Técnica equipos
Diagramas de Tuberías
Diagramas Hidráulicos, Neumáticos
Metrados Tuberías y accesorios
Hojas de cálculo
Planos Estándares
Lista de Tie-ins
Especificación Técnica Material
Especificación Técnica Montaje
Lista de Tie-ins
Planos de Fabricación
Planos de Fabricación
Planos Isométricos
Planos Vistas, secciones, detalles
Lista de Puertas ventanas, accesorios
Planos Arreglos Generales
Criterios de Diseño
Especificación Técnica
Construcción
Metrados Arquitectura
Planos EstándaresPlanos Estándares
Hoja de CálculosDiagrama Lógico
Ingeniería: Modelamiento 3D
PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAMS (P&ID)SIMBOLOGIA Y NOMENCLATURA
LT127
LI127
CP-2
TANQUE N°1
LI127
LAHL
LSHL127
DCS
Elemento final de control
(válvula)
Variable
de proceso
Sensor
indicador
Controlador
(operario)Señal
(vista)
CONTROL MANUAL
Flujo de Agua
Lazo de Control Automático
Elemento final de control
(válvula automática)Elemento sensor
(placa orificio)
Controlador
Señal de
proceso
Transmisor/
Transductor
Señal de control
Variable
de proceso
Por que hacer Control Automático?
• Aumento de eficiencia del proceso por efecto de disminución de
pérdidas y mermas
• Control continuo por parte de los instrumentos que permite aliviar, en
parte, el trabajo de los operadores.
• Mayor confiabilidad en el funcionamiento de la planta.
• Establecimiento de enclavamientos que protejan la producción ante
una parada de emergencia por efecto de falla de algún equipo
principal de la planta.
Control Actuador
Instrumento de medición
(Sensor)
Proceso+-
Referencia(Set Point)
Perturbaciones
Variable de
Proceso
Señal de
Control
Variable de
Control
Señal de Proceso
Julio… creo que nuestro sistema de lanzamiento necesita actualizarse y también un mejor sistema de control
Nivel de Gestión
Nivel de Supervisión
Nivel de Control
Nivel de Instrumentación de
Campo
Jerarquía de los Sistemas de Control Industrial
PROCESO
Página 19 de 37
Vapor
PetróleoT1
Intercambiador de Calor
PetróleoT2
Condensado
• Transferencia de calor del vapor hacia el petróleo es perfecta.
• No existen variaciones en las propiedades del vapor.
• No existen variaciones en el flujo y la presión del petróleo.
Consideraciones
• Medir la temperatura del petróleo que sale del intercambiador.
• Si esta temperatura esta por debajo o por encima del valor deseado abrir
o cerrar la válvula de entrada de vapor al intercambiador.
Filosofía de Control
Para poder calentar el petróleo en el rango de temperatura deseado,
se requiere:
Ejemplo de lazo de control
Se quiere mantener el
petróleo caliente
Página 20 de 37
Vapor
PetróleoT1
Intercambiador de Calor
PetróleoT2
Condensado
TC
TT
SISTEMA DE CONTROL
Lo que se puede medir se puede controlar…
LINEA DE PROCESO OTUBERIA
SEÑAL NEUMATICA
SEÑAL ELECTRICA
X X X TUBO CAPILAR (TUBING)
L L L SEÑAL HIDRAULICA
ENLACE INTERNO DE SISTEMASEÑAL SOFTWARE, ENLACE DEDATOS, RED DE INFORMACION
RADIACION O SEÑAL SONICA
SIMBOLO DESCRIPCION
FUNCIONALARMA
FUNCION DE CONTROL DIS-TRIBUIDO CON UNIDAD DEALARMA INTEGRAL PUESTAA UN VALOR ESPECIFICO
SIMBOLOS DE INSTRUMENTACION
XYZ
NNNN
INGLES ESPAÑOL
AL ALARM LOW ALARMA DE BAJAAH ALARM HIGH ALARMA DE ALTAAHH ALARM HIGH HIGH ALARMA DE MUY ALTA AHL ALARM, HIGH-LOW ALARMA ALTA - BAJAC CONTROLLER BLIND CONTROLADOR CIEGOIC CONTROLLER, INDICATING CONTROLADOR INDICADORRC CONTROLLER, RECORDER CONTROLADOR REGISTRADORE ELEMENT ELEMENTO PRIMARIOI INDICATOR INDICADORQI INTEGRATOR, TOTALIZER INTEGRADOR, TOTALIZADORR RECORDER REGISTRADORS SWITCH INTERRUPTORSH SWITCH HIGH INTERRUPTOR DE ALTASL SWITCH LOW INTERRUPTOR DE BAJAT TRANSMITTER TRANSMISORIT TRANSMITTER, INDICATING TRANSMISOR INDICADORL LIGHT LUZ DE ESTADOV CONTROL VALVE VALVULACV REGULATOR VALVULA REGULADORAEV SOLENOID VALVE VALVULA SOLENOIDESV SAFETY, RELIEF VALVE VALVULA DE SEGURIDAD O ALIVIOY RELAY RELEZ FINAL ELEMENT ELEMENTO FINAL DE CONTROL
LETRA SIGNIFICADO
YZ
A ANALYSIS ANALISISC CONDUCTIVITY CONDUCTIVIDADD DENSITY DENSIDADE VOLTAGE VOLTAJEF FLOW FLUJOH HAND MANUALI CURRENT CORRIENTEJ POWER POTENCIAK TIME TIEMPOL LEVEL NIVELM MOISTURE HUMEDADN VIBRATION VIBRACIONO TORQUE TORQUEP PRESSURE PRESIONQ QUANTITY CANTIDADR RADIATION RADIACIONS SPEED VELOCIDADT TEMPERATURE TEMPERATURAV VISCOSITY VISCOSIDADW WEIGHT PESOZ POSITION POSICION
LETRA SIGNIFICADO
INGLES ESPAÑOL
X
CODIGO QUE INDICA EL TIPO DE INSTRUMENTOCODIGO DE UBICACION DEL INSTRUMENTOSIMBOLO
NOMENCLATURA DE INSTRUMENTOS
IDENTIFICACION DE TUBERIAS
Indica: 3121 WBS Stockpile feed conveyor,Numero de linea: 1234,Material CA1: Carbon SteelTipo de fluido: WPR (Agua de Proceso)Diámetro nominal: 25 mmAislamiento: PPHeat Tracing: ET
SIMBOLOS DE TUBERIAS
SIMBOLOS DE VALVULAS
SIMBOLOS DE TUBERIAS
SIMBOLOS DE ACTUADORES
SIMBOLOGIA DE EQUIPOS
CUERPO DEVALVULA
• GLOBO• MARIPOSA• ROTATIVA
ACTUADOR
• NEUMATICO• PISTON• ELECTRICO
TRANSDUCTOR CORRIENTE / PRESION(ELECTROPOSICIONADOR)
VALVULA AUTOMATICA
APLICACIONES DE VALVULAS
CASO
VALVULA REGULADORADE FLUJO PARA CONTROL
DE PRESION DE LINEA
A/S
4-20 mA
CASO
VALVULA REGULADORADE FLUJO PARA CONTROL
DE NIVEL DE TANQUE
IP
PY40203
PV40203
IP
LY40204
LV40204
A/S
4-20 mA
CASO
VALVULA REGULADORADE FLUJO PARA CONTROL
DE FLUJO DE AGUA
A/S
IP
FY40205
FV40205
4-20 mA
Aplicaciones del Control e Instrumentación
APLICACIONES - TEMPERATURA
HOME
98
ENTERBACK
SPACE
87
6854
3821
80.
SELECT
CANCELLOWER
RAISE
Panel ViewALLEN - BRADLEY
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
F10 F11 F12 F13 F14 F15F9 F16
F17
F18
F19
F20
F21
34.56 PSIG
PANEL DE CONTROL , DCS
TIT
40023
TE
40023
TITR
40023
TAH
TSH
40023
MEDICION DE TEMPERATURA CON INDICACION EN CAMPO Y REGISTRO EN
CARTA UBICADO EN PANEL.
ADICIONALMENTE: INDICACION EN PANTALLA DE DCS CON ALARMA DE ALTA
TEMPERATURA Y TENDENCIA, Y SWITCH DE ALTA TEMPERATURA QUE ACTIVA
UNA SIRENA EN PLANTA.
TE
TIT40023
40023
6”-JCW-40-003-A1
TI
40023
TSH
40023
200
0
0
50
100
150
250
300
350
400
450
500
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
022:0
0
50
100
150200
250
30035
040045
0500
0
4:005:00
2:00
1:00
3:00
6:00
7:00
8:0
0
9:0
0
0:0
0
23:0
0
50100
150200
250
300 350 400 450 500
11:0
0
12:0
0
16:00
15:00
18:00
19:0
0
17:00
14:00
13:00
21:0
0
20:0
0
10:0
0
0 200 400 600800
1000
TR
40023
TRTAH
TR
40023REGISTRADOR DE
CARTA CIRCULAR
SIRENA
I
XA
40023
RTD
PI
XXYYY
PEXXYYY
PTXXYYY
ELEMENTO PRIMARIOTIPO PITOT
TRANSMISORINDICADOREN PANEL
SEÑAL4-20 mA
TRANSMISORINDICADORDE CAMPO
PITXXYYY
HOME
98
ENTERBACKSPACE
87
6854
3821
80.
SELECT
CANCELLOWER
RAISE
Panel View
A-BQUALITY
ALLEN - BRADLEY
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
F10 F11 F12 F13 F14 F15F9 F16
F17
F18
F19
F20
F2134.56 PSIG
PI
XXYYY
PANEL DE CONTROL , DCS PANTALLA DE COMPUTADOR
SEÑAL4-20 mA
APLICACIONES - PRESION
Flujo
ELEMENTO PRIMARIOTUBO VENTURI
PROCESO
FITXXYYY
FY
XXYYY
FE
XXYYY
C
PITXXYYY
TTXXYYY
TEXXYYY
TI
XXYYY
PI
XXYYY
0
20
40
60
80
100
SETUP
0
20
40
60
80
100
SPMANAUTO
FUNCL1/L2
SETUP
0
20
40
60
80
100
SETUP
FI
XXYYY
PANEL DECONTROL #5
HOME
98
ENTERBACKSPACE
87
6854
3821
80.
SELECT
CANCELLOWER
RAISE
Panel ViewALLEN - BRADLEY
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
F10 F11 F12 F13 F14 F15F9 F16
F17
F18
F19
F20
F21
34.56 PSIG
PANEL DE CONTROL , DCS PANTALLA DE COMPUTADOR
FI
XXYYY
APLICACIONES - FLUJO COMPENSADO
FEXXYYY
FITXXYYY
PITXXYYY
PROCESO
TEXXYYY
TTXXYYY
PI
XXYYY
TI
XXYYY
RTD1/2”-A-1
FY
XXYYY
C
CP-5CP-5
FI
XXYYY
FI
XXYYY
24”-PA-XX-NNN-A1
CP-5
P & I.D. FLUJO COMPENSADO
TOPE
TOPE
TOPE
TOPE
HOME
98
ENTERBACKSPACE
87
6854
3821
80.
SELECT
CANCELLOWER
RAISE
Panel ViewALLEN - BRADLEY
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
F10 F11 F12 F13 F14 F15F9 F16
F17
F18
F19
F20
F21
34.56 PSIG
DCSINDICACION DE NVELALARMA DE NIVEL BAJOALARMA DE NIVEL ALTOREGISTRO DE NIVEL
LI
XXYYY
LT
XXYYY
LI
XXYYY0
20
40
60
80
100
SETUP
0
20
40
60
80
100
SETUP
NIVELTQ.1
NIVELTQ.2
LSHLXXYYY
PANEL DE CAMPO N°2
LAHL
NIVELBAJO
NIVELALTO
LAHLLR
TANQUE N°1
MEDICION DE NIVEL DE TANQUE
APLICACIONES
LTXXYYY
3”-G-7
LI
XXYYY
3”-JCW-40-001-A1
CP-2
TANQUE N°1
LI
XXYYY
LAHL
LSHLXXYYY
3”-G-7
3”-JCW-40-002-A1
LAHLLR
P. & I.D. DE LA APLICACION DE CONTROL DE NIVEL
DCS
MEDICION DE PESO EN FAJASPUENTE DE PESAJE + VELOCIDAD
CARGAAPLICADA
PESO / PIE LINEAL
CELDA DECARGA
SOPORTEPIVOTANTE
PUENTE DE PESAJE(WEIGHBRIDGE)
S = VELOCIDADw = PESO / UNID. LONG.
SENSOR DEVELOCIDAD
SENSORDE PESO
15 Lb/Pie 15 RPM
D24”
S.(p.D) W.VS
W
15 x p x 2 = 94.2 FPM
V
15 x 94.2 = 1413 Lb/M= 42.35 TPH
Controlador
S
Integrador
Multiplicador
PIVOT
v = VELOCIDAD LINEAL
94.2 FPM
SENSOR DE VELOCIDAD
PERNODE AJUSTE
VSD VARIADOR DEVELOCIDAD
SEÑAL DE CONTROL
POLIN DECARGA
MATERIAL
FAJA
MICROTECH IIINTEGRATOR
MODEL 10-001
APLICACIONES P. & I.D.LAZO DE CONTROL DE NIVEL
LE
LT20005
20005
LI
20005
IP
LY20208
LV20208
LEV20208
A/S
S
LSHL20011
LIC
20005
I
XA20013
M PI20110
XU
20012
XL
20012
S
LCS
STOP
BOMBA20-017
APLICACIONES P. & I.D.LAZO DE CONTROL DE NIVEL
6”-TW-20-005-A1
2”-TW-20-006-A1
TANQUE20-008
TANQUE20-009
2”-TW-20-007-A1
REBOSE
Variable de Proceso: nivel de agua en el tanque 20-008variable de control: apertura válvula LV-20208Enclavamientos: si el nivel del tanque > 10 pies se activa el switch de alto nivel LSH-20011, el cual cierra la válvula LV-20208 y apaga la bomba 20-017 y activa la sirena de alarma XA-20013
M
ss
A/S
IP
FY40208
FV40208
S
FEV40208
PI40110
T
Y
FE40101
FY40101
FIT40101
FIC40101
TIC40102
TE40105
TIT40105
PIT40106
PI40106
TAHTALTR
SP=250°F
FSL40107
FAL40107
CALENTADOR40-003
VAPOR
PETROLEOCALIENTE
(250°F)
PETROLEOFRIO
(130°F)
TE40109
TI40109
TIT40109
APLICACIONES P. & I.D.LAZO DE CONTROL DE TEMPERATURA EN CASCADA
2”-FO-40-003-A1
3”-ST-40-011-A1
3/4”-SC-40-017-L1
Gracias
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