material de estudio complementario nº1sensores e instrumentos

CPI 1101

Calibración de Sensores e Instrumentos

MATERIAL DE ESTUDIO COMPLEMENTARIO Nº1

PROFESOR CARLOS ZUÑIGA M:.

DOCENTE ESCUELA DE INGENIERIA DUOCUC

Importancia de la instrumentación industrial

Un proceso industrial transforma, semielabora, elabora las materias primas que sirven de entrada al proceso y lo convierte en productos acabados o semiacabados como salidas del mismo proceso.

Para tal fin se necesita un conjunto de equipos, máquinas, controles, que interactúan armónicamente.

Los instrumentos se encargan de indicar las magnitudes de las variables operacionales y/o transmitir esta información hasta los controladores (sala de control o scada).

A su vez existen elementos finales de control, que se encargarán de regular y controlar las variables operacionales que se están midiendo y del proceso industrial en estudio.

PROCESO INDUSTRIAL

¿Qué hay en la nube anterior?

Variables: 1. Temperatura. 2. Nivel. 3. Presión. 4. Caudal o flujo. 5. Humedad. 6. Velocidad. 7. PH. 8. Densidad. 9. Vibración. 10. Entre otras.


EQUIPOS: Motores. Compresores. Torres de destilación. Tanques de almacenamiento. Torres de enfriamiento. Motobombas. Intercambiadores de calor. Calderas. Tanques de mezclado. Separadores líquidos – gas , separadores trifásicos, válvulas,

entre otros.


INSTRUMENTOS:

Dispositivos que toman una variable física de un proceso y pueden:

1. Indicar su valor o magnitud.

2. Transmitir su información a otro instrumento o a una sala de control.

3. Controlar el proceso.

4. Registrar información sobre el desarrollo del proceso.


INSTRUMENTOS TRANSDUCTORES Y TRANSMISORES Los transductores cumplen la función de acondicionar una señal

proveniente de un proceso para indicar su valor y/o magnitud. Los transmisores realizan la misma función de los transductores,

además de poder enviar la información de la variable medida mediante señales eléctricas, neumáticas, electromagnéticas, software entre otras, hacia los instrumentos controladores.


INSTRUMENTOS CONTROLADORES

Se encuentran en lugares alejados del área del proceso y su función es comparar la magnitud de la variable que se desea controlar enviada por el transmisor con el valor que se desea de la variable (Set point).

El controlador se encarga de aplicar las correcciones para mantener la señal en el valor deseado.


ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

Están instalados en el proceso y se encargan de modificar el comportamiento y magnitud de las variables que se desean controlar. Ejemplo las válvulas , solenoides, alarmas entre otros

ELEMENTOS DE SEGURIDAD

Se encargan de prevenir cualquier anormalidad en un proceso a fin de preservar la vida de los operadores y del medio ambiente.

MATERIA PRIMA

PRODUCTO FINAL

PROCESO INDUSTRIAL

¿Cómo se representa un proceso industrial?

• Se representa mediante un Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI) o un DPI (Diagrama de proceso e Instrumentos) o P&ID (Piping and Instrumentation Diagram).

• Es la base de cualquier diseño de procesos, se muestran recipientes, bombas y otros componentes de un proceso.

• DESTILACIÓN

• EVAPORADOR

NORMA ISA

NORMAS ISA líneas de instrumentación

Conexión a proceso, o enlace mecánico o alimentación de instrumentos.

Señal neumática

Señal eléctrica

Señal eléctrica (alternativo)

Tubo capilar

Señal sonora o electromagnética guiada (incluye calor ,radio, nuclear, luz)

Señal sonora o electromagnética no guiada

Conexión de software o datos

Conexión mecánica

Señal hidráulica

NORMAS ISA líneas de instrumentación

NORMAS ISA Designación de instrumentos por círculos

Ejemplos 1ra Letra: Representa la variable

operacional con la que trabaja el instrumento.

P= Presión T= Temperatura L=Nivel F= Caudal 2da Letra: Representa la función que

ejecuta el instrumento. I= Indicar T= Transmitir C= Controlar R= Registrar Numeración: Identifica el lazo de control a

la cual está asociado el instrumento o su ubicación en la planta. Permite diferenciar instrumentos iguales que cumplen la misma función pero conectados y localizados en distintos equipos.

TI 01

Ejemplos

T= Temperatura I = Indicador T= Transmisor 01= Nro. de Instrumento L= Nivel I = Indicador C= Controlador 22= Nro. de Lazo de control

TIT 01

LIC 22

Ejemplos

• Transmisor de Presión Diferencial en lazo de control nro. 1

• Controlador Registrador de Caudal en lazo de control nro. 12

• Controlador Indicador de Presión en lazo de control nro. 22

• Transmisor de Densidad nro. 1

PDT 01

FRC 12

PIC 22

DT 01

Ejemplos

• Controlador Indicador de Temperatura

TIC 22

PIC 22

Los controladores van metidos en un cuadrado para indicar que este va a una sala de control o SCADA.

Esto van accesible normalmente al operador – indicador – controlador – registrador.

NORMAS ISA Designación de instrumentos de control

digital y/o distribuida

• Controlador Lógico Programable (PLC)

Sistema de Control Distribuido (DCS) (Algunos autores lo consideran como un PLC)

Salas de control: En estos espacios, se encuentran ubicados los controladores electrónicos (PLC y/o DCS). Generalmente se encuentran alejados del proceso industrial.

PLC 22

PLC 01

NORMAS ISA símbolos de válvulas

• Válvula Manual

Válvula de Control

Válvula de Alivio o Seguridad

Válvula falla abierta Válvula aire para cerrar

Válvula falla cerrada Válvula aire para abrir

SIMBOLOS ESPECIALES VALVULAS DE CONTROL

EQUIPOS INDUSTRIALES

A continuación se mencionan algunos de los principales equipos industriales que se encuentran presente en la mayoría de los procesos industriales:

Motobomba: Equipo conformado por la integración de un motor eléctrico que genera el movimiento para mover una bomba, succionando un líquido a baja presión para descargarlo a una presión mayor.

MotoCompresor: Equipo (integrado con

motor eléctrico o mecánico) que permite el movimiento de un compresor, permitiendo succionar gas a baja presión para descargarlo a una presión mayor.

EQUIPOS INDUSTRIALES Intercambiador de calor: Equipo que

permite el contacto térmico de dos fluidos que no se mezclan en su interior, permitiendo que el fluido A pierda calor que el fluido B ganará.

Separador Líquido-gas: Equipo que recibe los hidrocarburos y permite la separación entre los componentes que se mantendrán en fase líquida y los que estarán en fase gaseosa.. El separador liquido gás esta conformado por dos válvulas de control y una de seguridad

Intercambiador de Calor

Separador bifásico vertical

Separador bifásico horizontal


Separador Trifásico: Equipo que recibe un producto y permite que en su interior se separen los componentes que estarán en fase gaseosa, líquida y de agua. Ejemplo: Hidrocarburo que ha pasado por un condensador.

Horno Vertical: Equipo que permite calentar un producto. Dispone de tuberías internas, quemadores en donde se forma y controla la llama que genera el calor. Dispone de una línea de combustible para la llama piloto, así como de una línea de combustible donde se regula el gas que establece la temperatura de trabajo a través de una válvula de control.


Torre de Destilación: Recibe un producto en fase líquida y permite separar los productos pesados por el fondo y los livianos por la parte superior. Tiene en su interior un conjunto de bandejas a temperaturas específicas con componentes en fase líquida y cámaras de gas entre las bandejas permitiendo que los diferentes componentes se queden en cada etapa de las bandejas en la fase líquida o gaseosa que le corresponda. Ejemplo. Torre de destilación de petróleo.

TORRE DE DESTILACIÓN

EQUIPOS INDUSTRIALES Enfriador: Equipo que permite que en su interior

circule un producto que puede ser enfriado por corrientes de aire, o de aire y agua que chocan por sus ductos.

Tanques de Almacenamiento: Permite contener materiales sólidos, líquidos y gaseosos, para ser procesados o despachados.

PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS

Ejemplo 1. Dado el siguiente diagrama de proceso. Realice el DTI respectivo para establecer un lazo de control de Nivel.


• Una vez realizado el DTI:

1. Establezca las variables dependientes e independientes.

2. Explique la función de cada uno de los elementos que se han colocado en él.

3. Tipos de señales.

4. Incluir un indicador por cada variable


Ejemplo 2.

• Dado el siguiente diagrama. Automatice de la manera más sencilla y económica posible:

• Esta es una forma de hacerlo. Si es un tanque cerrado presurizado, se puede poner un presostato o interruptor de presión.

• ¿Y por qué no de esta manera?

• R= Costo de un controlador que puede ser reemplazado con un económico interruptor de nivel mediante flotación.

Como investigación adicional: ¿Que parámetros intervienen al momento de seleccionar una motobomba?

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