trabajo final instrumentos
Post on 03-Nov-2014
125 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Instrumentación industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de
Petróleo y Gas.
Instrumentación
Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de
Petróleo y Gas. SERVICIOS SECCA, C.A.
INTRODUCCION
Desde hace unos años los sistemas de instrumentación sólo se consideraban un medio para mantener en operación un determinado proceso.
Estos sistemas de instrumentación se vieron obligados a evolucionar tecnológicamente debido principalmente a:
1. Regulaciones Ambientales
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, C.A.
2. Mantener y mejorar la calidad
del producto
3. Mejorar la supervisión de los
procesos
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Tópicos de Presentación
Medición de Variables de Procesos Fundamentos de Medición Medición de Presión Medición de Temperatura Medición de Flujo Medición de Nivel
2 Normas de Representación de Instrumentos
3 Válvulas de control
4 Teoría de Control
5 FieldBus
Tópicos de Presentación
1Medición de Variables de Procesos
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
1
Fundamentos de Medición Medición de Pr
esión Medición de Temperatura Medición de Flujo Medición de Nivel
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
FUNDAMENTOS DE MEDICION
□ Procesos
□ Tipos de Variables
□ Elementos primarios
□ Transmisores
□ Controladores
□ Elemento final de Control
□ Tipos y Unidades de Medición
□ Clasificación de los Instrumentos
•Procesos
Válvula AutomáticaControlador
Flujo de Entrada
0
Flujo de Salida
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
<
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
•Variables de Control> Controlada> Manipulada> De Perturbación
SERVICIOS SECCA, C.A.
TERMINOS RELACIONADOS CON LA SEÑAL DE CAMPO Y MEDIDA
Variable medida
Es una cantidad física o condición que está siendo medida. Ejemplo: Temperatura, Flujo, presión, Nivel, etc.
Señal Medida
Es una variable eléctrica o neumática. Ejemplo: En un termopar la señal medida es una fuerza electromotriz, la cual es el análogo eléctrico de la temperatura.
Rango de un Instrumento (Campo de Medida)
Es el conjunto de valores de la variable medida comprendidos
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Nivel deseado Nivel Real
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión de un instrumento.
Amplitud (Span)
Es la diferencia algebraica entre los valores o limites superiores e inferiores del rango de un instrumento.
Precisión:
Es la conformidad de un valor indicado con respecto a un valor real bajo condiciones de referencia. Puede expresarse en varias formas:
4 Como un tanto % del
Span. Ej ± 0,1 % del
span 4 En unidades de
la variable medida Ej ±
1°F 4 Como un tanto %
de la lectura actual
Sensibilidad:
Es la señal mínima a la cual
el instrumento responde.
Puede expresarse como:
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
C.A.
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
4 Tanto por ciento de la
amplitud. Ej 100°C a 300°C
±0,05%.
Rangoabilidad:
Es el cociente entre el valor máximo
del rango y el valor mínimo. En el
ejemplo anterior es 300/100=3
Señal Analógica
Es una señal que está limitada por un nivel superior y uno inferior pudiendo tomar cualquier (infinitos valores) entre dichos niveles.
Señal Digital
Es una señal que solo puede tomar un número finito de valores. La mas usada es la señal binaria (0 o 1).
Modems
Modulador-Demodulador. Este instrumento permite que los sistemas digitales se comuniquen a través de medios telefónicos
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
TERMINOS RELACIONADOS CON LA SEÑAL DE CAMPO Y MEDIDA
RangosRango Valor Mínimo Valor Máximo Amplitud o
Típicos Span0 +1001 i
0 a 100 0 +100 10020 +100 1 l 20 a 100 20 +100 80
0 +100 -25 a 100 -25 +100 125-100 0 i i -100 a 0 -100 0 100-100 -20 -100 a -20 -100 -20 80
ELEMENTO
S PRIM
ARIOS
MECANICOS ELECTRICOS•Tubo de Bourdon tipo C• Tubo de Bourdon Helicoidal• Tubo de Bourdon espiral• Flotadores
• Termopares• Termoresistencias• Celdas capacitivas• Piezoeléctricos
Definición:
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, CA
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Es la parte de la unidad de medición que está en contacto con el proceso y convierte la energía de la variable en una señal adecuada para su medición
TIPOS DE TUBOS BOURDON
Funcionan bajo el principio mecánico de que un tubo enrollado, cerrado por un extremo tiende a enderezarse cuando por el otro extremo del tubo se le aplica un gas o liquido bajo presión
C.- Tipo HelicoidalB.- Tipo Espiral
ELEMENTOS PRIMARIOS ELECTRICOS
Esquema de Termopares
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
La "junta de medición" o "junta Caliente" es el extremo que se coloca en el medio cuya temperatura se quiere medir . La "junta de referencia" o "Junta fría" es el extremo del termopar que se conecta a los terminales del instrumento de medición. Materiales: Hierro-Constantán
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
_ É _ , j. _ x Aislante de ceramica
Rt = Ro(1+aT)
El principio de operación de los detectores de temperatura tipo resistencia (RTD) está basado en el hecho de que la resistencia eléctrica de los metales varía directamente con la temperatura.
Materiales utilizados son: plata, Tungsteno, Cobre y Oro.
Esquema de Celdas Capacitivas
En este caso, el elemento sensor es un diafragma que está en contacto con la presión del proceso.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Esquema de Termoresistencias (RTD)
Entrada para el conduit
SERVICIOS SECCA, CA
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Amplificador
Los elementos
piezoeléctricos son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica, tales como cuarzo y titanato de bario.
e
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Esquema de Sensores Piezoresistivos
Presión
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Los transmisores son sistemas de transmisión remota para enviar mediciones de presión o de diferencial de presión, sobre distancias relativamente largas y pueden ser neumáticos (a) o electrónicos (b).
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
TRANSMISORES
Neumáticos y Electrónicos
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Transmisores Electrónicos Inteligentes
Estos transmisores poseen incorporados microprocesadores para mejorar la precisión y capacidad de comunicación. El resultado es que se obtiene los siguientes resultados:
Applications for the Model 3051 Transmitter
Accuracy +/- 0.075% of span o
Amplitud
Rangeability
100:1 Output 4-
20 mA dc with
HART Protocol
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Cálculo de Variables Entrada / Salida en Transmisores 4-20 mA
> De variable medida a señal medida:
mA = 4mA + (l6 mA} (Variable - LINF
(Span)
> De señal medida a variable medida:
Variable = LmF. MNGO + (mA - 4mÁ)
Ejercicios de Conversión Entrada / Salida en Tx:
1. Se tiene un transmisor electrónico de presión con rango de salida 4-20 mA y está calibrado para una entrada de 0-750 psi, si la variable de proceso está actualmente en 524 psi, ¿cual deberá ser la salida del Tx?.
2. Se tiene un transmisor electrónico de temperatura con rango de salida 4-20 mA y está calibrado para una entrada de 50500 °F, si la salida del Tx está actualmente en 10,26 mA, ¿cual es la valor de la temperatura medida?.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA, CA.
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
CONTROLADORES
Los controladores son los que reciben la información del transmisor, la comparan con un valor preestablecido, llamado comúnmente set point y envía una señal de corrección en función de la desviación al elemento final de control. f<¡
ELEMENTO FINAL DE CONTROL
Setpoint
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
* V * Controlador Elemento Final PROCESO
J Transmisor
Es la parte de los medios de control que modifica directamente la variable manipulada.
4 Válvulas de control
4 Bombas dosificadoras accionadas por actuadores neumáticos o electrónicos
4 Actuadores de velocidad variable que gobiernan la velocidad de bombas centrifugas, ventiladores, compresores, etc.
i__________
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
TIPOS DE MEDICION
Medición Directa Medición Indirecta
\
La medición directa: consiste en comparar una magnitud desconocda con otra de la misma naturaleza establecida como patrón.
La medición indirecta (Inferencial): es aquella en la que se establece, generalmente, una relación proporcional entre la variable que es medida (real) y otra inferida.
SERVICIOS SECCA, C.A.
UNIDADES DE MEDICION
Unidades de mediciónSistema Métrico i Inglés Relaciones entre
Magnitud | M.K.S. C«G*S* los sistemas
! Longitud Metro mt. Centímetro cm
! Pieft 1 m = 3,23 ft
I Masa í Kilogramo! kg
Gramo gr Libra Ib 1 kg = 2,205 Ib
| Presión I Kg/mt2 gr/cm2 lb/puig2 . 1 kg/cm2 = 14,22
i kg/cm2
i Volumen j mt3 cm3
! Caudal Litros por minuto It/min
\ Fuerza ; Newton Dina
1 Temperatura | °C
i Densidad kg/mt3 gr/cm3
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, C.A.
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
I ----------
CLASIFICACION DE LOS INSTRUMENTOS
INSTRUMENTOS DE MEDICION Y CONTROL
Según la variable: Presión, Flujo, Nivel, Temperatura, Velocidad, Humedad y PH
Según la Energía: Mecánicos, Neumáticos, Eléctricos, Electrónicos, Hidráulicos y combinaciones.
Según la función: Indicadores, Registradores, Transmisores, controladores y convertidores.
<
MEDICION DE PRESION□ Definición
□ Tipos de Presión
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
□ Instrumentos de Medición de Presión
□ Patrones de Calibración
□ Tipos de Errores de Medición
□ Reguladores de Presión
□ Interruptores de Presión
□ Válvulas de Seguridad
Tipos de Presión
P = £Términos para expresar la medición de presión:
Presión Absoluta, Presión Manométrica, Presión de Vacío
y Presión HidrostáticaPresión A
rPresión Manométrica
Presión
Diferencial
----4---- Presión B
Presión
AbsolutaPresión Negativa
Presión Atmosférica
(Vacío)
^77777777777777777777777777777777
Cero Absoluto
Unidades
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
PARA OBTENERMULTIPLIQUENO.DE90R
Kg/Cm3 Psi ATMOSFERA BAR PULG. HG KILOPASCAL PULG. H2O
Kg/Cm* 1 14.22 0.9678 0.96067 28.96 98.067 394.85
I Psi 0.0703 1 0.06804 0.06895 2.036 6.845 27.7
ATMOSFERA 1.0332 14.696 1 1.01325 29.92 101.325 . 307.14BAR 1.0197 14.503 0.98692 1 29,53 100.00 402.15PULG. Hg 0.0345 0.4912 0.03342 0.03386 1 3.3864 13.61K1L0PASCAL 0.0101 0.1450 0.00986 0.01 0.2953 1 40.215PULG. H20 0.0025 0.0361 0.00245 0.00249 0.0734 0.249 1
>Instrumentos de Medición de PresiónIndicadores
Los Indicadores locales tienen la caracteristica de poder conectarse directamente al proceso.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Tipos de Manómetros
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Registradores
Se utilizan para grabar sobre una grafica la información del comportamiento de la presión durante un tiempo determinado.
>
Patro
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
nes de Calibración
Son equipos para calibrar instrumentos que midan presiones manométricas positivas, negativas y
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
diferenciales. _
www.secca.com.ve
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, CA
Errores de los Instrumentos
(A)
(B)Error de
Cero
(C) (D)Error de
100% Mult.
Corrección de Errores en Manómetros
www.secca.com.ve
100 %
0 50% INTERVALO DE
MEDIDA
100%
0 100%VARIABLE
REAL
0%
100%
Inst. BienE
CalibradoU 50%R A
L ECTUR A
Error de 100%
Angularidad
0VARIABLE REAL
100%
0 100%VARIABLE
REAL
0%
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Reguladores de Presión
(b)
El regulador de presión es un instrumento auto-operado, es decir, que no necesita energía externa para trabajar.
Características: Material de construcción, temperatura de operación, Capacidad de flujo y Máxima presión de Trabajo.
Interruptores
de Presión
www.secca.com.ve
SERWC/OSJSECCA, C.A
SERV/C/OS SECCA, CA.
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Los interruptores son Instrumentos utilizados para la proteccion de equipos Industriales.
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Válvulas de seguridad
(a) Operada por Resorte (b) Operada por PilotoAbren proporcionalmente al exceso de presión ► Abren a 100% ante cualquier exceso de
Se calibran en talleres por lo que amerite su desmontaje presión
Es resistente a altas temperaturas 4 Requieren sol° la calibración del ÍDNO ̂por
lo que no se necesita desmontarla Son de
capacidad fija de desalojo completamente.
Es un dispositivo utilizado para proteger los recipientes que trabajan bajo presión y se ajustan por encima del valor de operación normal.
www.secca.com.ve
SERV/C/OS SECCA,
4 No son resistentes a altas temperaturas 4 Su
capacidad de desalojo puede variarse.
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
MEDICION DE TEMPERATURA
□ Escalas de Temperatura
□ Instrumentos de Medición
□ Termopar
□ Termopozos
□ Comparacion entre Sensores
www.secca.com.ve
SERV/C/OS SECCA,
C.A.
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
ESCALAS DE TEMPERATURA
Celcius, Fahrenheit, Kelvin, Rankin
-273,16 11 1w 0 1 100
v 1011 i 273,16 I i
1373,161
v 1-459,6911 1
P 1321 |
1212
0 491,69 673,69
°
K
°
F
Cero Absoluto Congelación de
agua a P. atm.
ebullición del
agua a P. atm.
Equivalencias: °C = 5/9 (°F-32)
°F = 9/5(°C) + 32
www.secca.com.ve
SERV/C/OS SECCA,
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
INSTRUMENTOS DE
MEDICION DE
TEMPERATURA
Termómetros
De Vidrio Bimetálicos
Sistemas llenos
SERVICIOS SECCA, CA.
TERMOPARES
TIPO DE TERMOPAR
METALES CABLE DE TERMOPAR COLOR DEL AISLANTE
RANGO °C
E CHROMEL (+) CONSTANTAN (-)
MORADO ROJO
0 A 900 J (-200 A 0)* |
www.secca.com.ve
SERV/C/OS SECCA,
P A l M E ft
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
J HIERRO (+) CONSTANTAN (-) BLANCO ROJO
0 A 760 JK CHROMEL (+) ALUMEL (-) AMARILLO
ROJO0 A 1250 J {-200 A 0)* |
R PLATINO -13% RODIO (+) PLATINO (-)
NEGRO ROJO
0 A 1450
S PLATINO -10% RODIO (+) PLATINO (-)
NEGRO ROJO
0 A 1450
T COBRE (+) CONSTANTAN (-) AZUL ROJO
0 A 350 (-200 A 0)*
CHROMEL = NÍQUEL - 10% CROMOALUMEL = NIQUEL- 5% ALUMINIO, SILICON, MANGANESO * RANGO CRIOGENICO
Los rangos mostrados se refiere al recomendado para
www.secca.com.ve
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
la cual existe una relación aproximadamente lineal entre la temperatura y la fem generada. |̂
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, C.A.
Comparación entre Sensores
TERMOPAR
VOLTAJE
R TERMISTOR
TEMPERATURA
V E N T A J A S
TEMPERATURA
4 SIMPLE
4
ROBUST
A
4
ECONO
MICA
4
RANGO
S
AMPLIO
STEMPERATURA
4 MAS
ESTA
BLE 4
MAS
EXAC
TA ►
MAS
LINEA
L
4
SEÑAL DE
SALIDA ALTA
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, CA
Comparación entre Sensores
TERMOPAR
VOLTAJE
TEMPERATURA
4 NO
LINEA
L 4
BAJO
VOLTA
JE 4
MENO
S
ESTAB
LE 4
MENO
S
SENSI
BLE
R E S IS T E N C IA
TEMPERATURA
► COST
OSA
► LENT
A
4
POCA
VARIA
CION
EN LA
RESIS
TENCI
A
► AUTOC
ALENTAMIE
NTO
TERMISTOR
R E S IS T E N C IA
TEMPERATURA
4 NO LINEAL
4 TEMP.
LIMITADA
DE 100 A
400 CENT.
AUTOCALENTAMIENTO
>
www.secca.com.ve
RTD
D E S V E N T A J A S
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
TERMOPOZOS
La utilización de un termopozo, a pesar que introduce retardos en la medición, es recomendable para proteger el elemento sensor de la corrosión, erosión y altas presiones. r
MEDICION DE FLUJO
□□□
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, CA
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
□ Instrumentos de
Medición de Flujo
□ Por
Presión
Diferencial
□ Venturi
□ Tobera
□ Pitot
□ Por
Desplazam
iento
Positivo
□ De
Turbina
□ Por
Ultrasonid
o
□ De Flujo
Variable_______________
□ Por
Efecto
Coriolis
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Tipos de Flujo
F
l
u
j
o
L
a
m
i
n
a
r
F
l
u
j
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, CA.
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
o
L
a
m
i
n
a
r
F
l
u
j
o
U
n
if
o
r
m
e No Uniforme Turbulento
La medición de flujo es uno de los aspectos más importantes en el control de procesos y es una de las variables más medidas.
Es el flujo que regularmente se
quiere tener, ya que con él se
reduce el error en la medición de
caudales.>
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Unidades de
MediciónLiquidos Gases Vapores
Galones por minuto (G.P.M.) Ft3/Hora, Ft3/dia Libras/horaLitros/seg M3/dia, M3/hora Ton/hora, Ton/diaBarriles/dia cm3/min Kilo/hora
Unidad Equivalencia1 pie3 /min 7,4805 G.P.M.1 G.P.M. 3,75 L.P.M.1 Barril/H 42 G.P.H.
1 Kg/H 2,205 Lb/H1 m3/dia 35,28 pie 3 /dia
Factores que afectan el Flujo♦ La VelocidadSe aplica al flujo de fluido en tuberías y se refiere a la velocidad promedio del fluido, ya que varía de acuerdo a cada sección transversal de tubería.
♦La fricción del fluido en contacto con la tuberíaLa fricción de la tubería reduce la velocidad del fluido, por lo tanto, se considera un factor negativo. Debido
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
a esta fricción, la velocidad del fluido es menor cerca de la pared que en el centro de la tubería.
♦La ViscosidadLa viscosidad es una medida cuantitativa de la tendencia del flujo a resistir la deformación. Los fluidos que fluyen libremente tienen viscosidades bajas; los fluidos que parecen resistir a fluir libremente
tienen viscosidades altas.
Factores que afectan el Flujo (Continuación)
♦La densidad (Gravedad Específica)La densidad de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. La densidad de los gases y vapores es mayormente afectada por los cambios de presión y temperatura. La gravedad especifica (SG) de un fluido es la relación de su densidad con respecto a una densidad patrón. El patrón para liquido es el agua (p = 1 gr/cm3 a 4°C y 1 atm). El patrón para gases es el aire (p = 1.29 gr/lt a 0°C y 1 atm)
♦ La Presión y Temperatura
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
El método más comun de medición de flujo, el método de diferencial de presión, asume que tanto la presión y temperatura del fluido son constantes. En algunas aplicaciones esta suposición es valida, en otras es necesario hacer compensaciones.
>
Instrumentos de Medición de Flujo
Medidores Diferenciales ffi JWL ®
• Económico
• Sencillo
• De fácil Instalación
• Bajo costo de mantenimiento
• Sirve para líquidos y gases
• Q = K V H, Líquidos
• Q = C \/Pd.Peabs, AGA-3
,
Elementos
Primarios para
Medidores
Diferenciales
Placa Orificio
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
DISTANCIA A LO LARGO DE LA TUBERIA
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
y\
La Placa Orificio consiste
en una placa perforada e
instalada en la tubería. (3 = d/DGeneralmente se construye de acero inoxidable con un espesor que oscila entre 1/8 y 1/2 pulgada. Otros tipos de materiales tales como Monel, Niquel, Hastelloy se utilizan cuando se necesita prevenir la corrosión.
Elementos Primarios para
Medidores Diferenciales
Tipos de Tomas
Cátcül o de Placa Orificio
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIO
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Software Orifice
. .INSTRUMENT DATA..
Item number 70-FE-Service gas
FLOW DATA ...
Fluid Type GASMáximum Flow 3215.04 #/HRNormal Flow 2296.45 #/HRMáximum Diff. Pressure 100 Inches W.C.Normal Diff. Pressure 51 Inches W.C.Density, Upstream 0.2641 Lb/CFTemperature I00.4 Deg. F.Pressure, Upstream 67.68 PSIGViscosity 0.015 CentispoiseSpecific Heat Ratio 1.3
. DEVICE DATA...
Nominal Pipe Size 3 InchPipe Schedule N. 40Pipe Interna! Diameter 3.068 InchesPressure Tap Location FLANGEPíate Material 304/316 SS
....CALCULATIONS ...
Reynolds N. RD 315375Thermal Correction Fa 1.0005Expansión Factor Y1 0.9924Reynolds N. Correction Fe 0.9934Sizing Index S 0.1876997Diameter Ratio Beta 0.54241Orífice Bore 1.6641 Inches
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Requerimientos Mínimos c Recta para Placas de Orificio
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Instalación de Transmisor en la Placa Orificio de acuerdo al Servicio
Elementos Primarios para Medidores Diferenciales
(Continuación) Tubo Venturi ENTRADA
CONVERGENTE SALIDA
El tubo venturi se utiliza para medir flujo de líquidos y gases cuando se quiere minimizar la pérdida de presión. El medidor de flujo venturi puede medir hasta un 60% mas de flujo que una placa de orificio pero so costo es de aproximadamente 20 veces más a las de una placa orificio.
SERVICIOS SECCA, C.A.
Elementos Primarios para Medidores Diferenciales
(Continuación) Cajas de Orificio
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
LIQUIDOS □ VAPOR GAS 0 LIQUIDOS CONSOLIDOS EN SUSPENSION
SERVICIOS SECCA,
TONAS X
PRESION
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Las cajas de orificio son accesorios que permiten introducir o sacar la placa de orificio en la línea del proceso.
La Tobera
La Tobera puede considerarse como una variación de tubo venturi. Se utiliza cuando la turbulencia es alta Re>50000
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
D ,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Tubo Pitot
El tubo mide dos presiones simultáneamente presión de impacto (Pt) y presión estática.
SERVICIOS SECCA, C.A.
Registradores de Flujo
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Los registradores de presión diferencial son muy utilizados en las operaciones de producción en el proceso de medición de flujo de gas natural. |p
Lectura de Datos en Discos Cuadráticos (0-10) de Registradores
P LDF -RangoD¡F P i.Pn777 = —^-------------------- Presión Diferencial
DIF 100
D LEST RangoEST Presión Estática
EST 100
Q = C .LDIF .LEST Flujo con compensación de presión atmosférica en
el registrador.
Q = C L
DIF LEST +
1470
Rango
Flujo sin compensación de presión
atmosférica en el registrador.
Ejercicios de Lectura de Flujo en Discos Cuadráticos
1. En un medidor de flujo de gas por placa orificio con disco de raíz cuadrada, que está compensado para la presión atmosférica, y se tiene que la plumilla roja indica 7.6 puntos y la azul 4.2 puntos, si la constante del medidor es 321,258 mpcnd y el resorte de 100 psi, determinar el flujo resultante.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
2. En un medidor de flujo de gas por placa orificio con disco de raíz cuadrada, que no está compensado para la presión atmosférica, y se tiene que la plumilla roja indica 6.8 puntos y la azul 4.9 puntos, si la constante del medidor es 125,457 mpcnd y el resorte de 100 psi, determinar el flujo resultante
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Instrumentos de Medición de Flujo
Medidores de Desplazamiento Positivo
Son dispositivos que separan la corriente de flujo en segmentos volumétricos individuales. Un volumen conocido de fluido se aisla mecánicamente en el elemento del medidor y es transportado desde la entrada de éste hasta su salida, llenando y vaciando alternadamente la cámara del medidor. F>
Instrumentos de Medición de Flujo Volumétricos
Medidores de Turbina
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
C.A.
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
El medidor de turbina trabaja aprovechando la velocidad del fluido para hacer girar un rotor. El fluido transfiere energía cinética al rotor haciéndolo dar vueltas a una velocidad angular determinada. l _
P1
El rotámetro varía el área de la restricción para mantener una caída de presión constante.
Instrumentos de
Medición de Flujo
Medidores
Ultrasónicos
Tiempo de Viaje__________
Tipo Doppler
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
F \ FLUJO
TMmoucm»
J't
esTRANSDUCTOR
V = 1 í V C
VLA/
2^
T= tiempo de viaje
C0= Velocidad del sonido en el fluido( En
agua 1481 m/s a 20°C) L= Distancia entre
transmisor y receptor
<|) = Angulo entre dirección de flujo y la
dirección de la onda de sonido
>
www.secca.com.ve
ELEUOfTD RECEPTO?
ELOEN7I3
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Instrumentos de Medición de Flujo
Medidores de Coriolis
4 Mide el flujo de masas directamente
4 Las variaciones de temperatura y presión no afecta la medición de la masa.
4 Posee alta precisión
4 Tiene elevada velocidad de respuesta
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
>
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, C.A.
The wiring for the drwe coil, pickoff coils, and RTD elementis routed to the weather-proof junction box. Frorn here connectionsare then made to the transmítter cable.A case or enclosure is required to protect the electronics and wiring from external corrosión. Some cases may have purge flttingsthat can accornodate the requirer
nents of specific applications.
www.secca.com.ve
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA, CA. - - « ^ . r ■ - I I
Principio de Operación para medir Densidad
La relación entre la masa y la frecuencia natural determina la densidad de fluido. Para ello se considera el efecto masa resorte. A mayor masa menos frecuencia de oscilación y a menor masa mayor frecuencia de oscilación.
Principio de Operación para medir Densidad
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
La densidad del proceso puede ser derivada de la frecuencia natural de oscilación del sensor y esta es tomada de la bobina de carga del lado izquierdo. Como es mas fácil medir tiempo que cantidad de ciclos el equipo contabiliza la cantidad de tiempo o período del tubo. La densidad es directamente proporcional al período del tubo.
Principio de Operación para medir Densidad
T i i i n 11111 11 111D Density (g/cmJ)l .0
Lower Density Calibratiijn fluid (Air) K1= 10434 microsec. D1 =0.0010 g/crtV
Cada sensor transmisor es calibrado usando la densidad del aire y agua.
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, C.A.
Cálculo de Medidor de flujo Másico
Software MMI 3.0E3E1File Edit Customer MeterData Help
-Process Qperating Conditions--------------------
Fluid Natne: Gas MaxRate: 3215Ibs/hr
Max Press: 200 psi 10,4Ibs/fl3 100 feF
Tag#: Viscosity: Sensor
Material: 0.015 cP
31r5LorTitanium
-Meter Selection-Meter Modal
■Mass Accuracy------------------
Flow Density % Rate g/cc Pressure Drop psi Velocity fl/sec Rjeynolds Nutnber
FOSOS CMF100M RIOOS FIOOSCMF200M
F200S0 , 5 0 0 , 3 5 0 , 7 5 0_50
0 , 5 0 0 , 0 0 8 0 , 0 0 2
OJQM03
0 , 0 0 8
4 1 , 7 3 , 9 3 , 1
0 , 5 6 6 , 1 8 , 1 8 , 1 8 ,
7 , 1 1 9 6 2 1 0 4 6 1 0 4 6 1 0 4 6
6 4 0
Modal #: |CMF200M419NRBU Select Meter Enter More fratesMeter selection completed - use save or print in File menú!
RjeEnter Data
Medidor de Vórtices o TorbellinosTambién llamados tipo Vortex, esta basado en la medición de la frecuencia de oscilación de los vórtices que se crean detrás de un obstáculo colocado en la corriente de un fluido.
www.secca.com.ve
Density:
MaxTemp:
Process Connections: Approval:
419 2 Incli ANSI 300# WNEF flange
Case: Transnütter Mount:-ULConduit:
N - Standard Pressure Containinent B - l/2"NPTNoghnd
SERVICIOS SECCA,
Bluff Body (Shedding Bar)
Vortex Forming(Higher Velocity, Lower Pressure)
\______________
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Uniformización del flujo
Tubos de guía soldados tangencialmente Aletas de Guía.
3TUBERIA DE PROCESO
SECCION DE TUBERIA Y BRIDAS
Instalación de tubo de guía. >SERVICIOS SECCA, C.A.
TABLE 1.
FLOW METER SELECTION TABLE. SQUARE SCALE, RANGEABILITY 4:1
A - RECOMMENDED B - LIMITED APPLICATION BLANK- NOT RECOMMENDED
L -LOW M-MEDIUM H-HIGH
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
TUBOS OE GUIA
BRIDAS DE PROCESO
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
GASES LIQUIDS COST
SLURRY PLUÜl
iLUÜl
FLOW METER QLUI -
AC
CU
RA
CY i
i ¡2 & i
iLU
ÜJ
Ül
8
AB
RA
SIV
E
UJ
MAX. ¡"1MAX.
nÜL Z.
s i
MA
INT
E N
AN
CE
SQUARE EDGED >2 1 % A A A B B >2000 L M M H
HCNED METER RUN 1/2 TO 1 1/2
2 % A A A B > 1000 L L M H
INTEGRAL <1/2 Z % A A B B >im L L M H
GUADRANT 1 % A A B B >2M L M M H
ECCENTRIC Z % B A E A B 300 450 ■ i L M M H
SEGMENTA L >4 1 % B A E A B ■ i L M M H
VENTURI 2 % A B A A B B B B E >75000 H H L L
FLOWNOZZLE >2 2 % A B A A B B B ■10000 M M L M
LO-LOSS >3 2 % A A A B ■10000 H H L L
= FOT >3 5 % A A B B NO LIMIT
L M L L
MULTI-PORT >1 1 % A A B B ■10000 M M L L
ELBOW 5 % A A B B B E ■10000 L M L L
WEDGE >1 5 % B A E B A B E >5M M L L H
SERVICIOS SECCA, C.A.
TABLE 2.
FLOW METER SELECTION TABLE. LINEAR SCALE, RANGEABILITY 10:1
A - RECOMMENDED B - LIMITED APPLICATION BLANK - NOT RECOMMENDED
L - LQW M -MEDIUM H - HIGH
FLOW METER 2_UN
i
AC
CU
RA
CY
GASES i5
LIQUIDS u!MAX. í i
MAX. IICOST O
LULTtí)u". LJJ CL
i ir i \y SLURRY Zh UJ
2^
i UI O
LL LL
<
MAGNETIC UPTO
72
y/u A A A A A A 200 100NO LIMIT
H H M L
MASS (CORIOLIS) 1% A A A A 3 300 15DNO LIMIT
H H M M
ULT
RA
SO
NIC
POSITIVE
DISPLACEMENT
12 1% A A 3 300 100 <eaaaCST
H H H H
TURBINE 24 1% A A 3 300 CST H H H H
TIMEOF FLIGHT >1 5% A B A 300 PIPERATING NO LIMIT
M M M L
DOPPLER >1 5% B A A A A 200 IDEM IDEM M M M L
VARIABLE AREA >3 2% A A A 3 500 350 TO HIGHLY VISCOUS LIQUIDS
M L L M
VORTEX >6 2% A B A 400 00 >iaaaa M L M L
MEDICION DE NIVEL
□Instrumentos de
Medición de Nivel
• Por Flotación
• Por Presión
Hidrostática
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
C.A.
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
• Por Presión
Diferencial
• Por Ultrasonido
• Por Radar
□ Sistemas de Protección de
Nivel
www.secca.com.ve
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
INSTRUMENTOS DE MEDICION DE NIVEL
MEDICION DIRECTA
La medición de nivel puede definirse como la determinación de la posición de una interfase que existe entre dos medios.
MEDICION DIRECTA (Continuación) Por
Flotación
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
C.A.
SERVICIOS SECCA,
? Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
0 ©
Mínimo Nivel
Escala
Máximo Nivel
7777777777777777777777777777777
(a) (b)
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
INSTRUMENTOS DE MEDICION DE
NIVEL MEDICION INDIRECTA (Inferencial)
Por Presión Hidrostática Por Presión Diferencial
TH
////////////////////////////////
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, CA.
PPe
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
AtmósferaíH
1Pe H || L —►
P = PE x h
h = P
PE
P = Presión
PE = Peso Específico
h = altura
INSTRUMENTOS DE MEDICION DE
NIVEL MEDICION INDIRECTA
(Continuación)
Presión Manométrica Presión Diferencial Montaje con Brida
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA, C.A.
Cortesía Fisher-Rosemonut
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, C.A.
MEDICION INDIRECTA (inferencia!)
EJEMPLO TANQUES ABIERTOS
L20 mA
4
0"
90" 540" WC
SEA
X = 500
Pulgadas Y=
100
Pulgadas
SG= 0.9
h= Máximo cabeza! de presión en pulgadas
de agua I=Cabeza! de presión producido por
i
SERVICIOS SECCA, C.A.
MEDICION INDIRECTA (Inferencial)
EJEMPLO TANQUES CERRADO
T
x f
//////
/////////
/////// // / / / // / / /
www.secca.com.ve
Supresió
n de cero
//////// / / / / / / / / / /
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
L
z
-610"
E
l
e
v
a
c
i
ón de
cero
20 mA
4
-110" 0" WC
SEA X = 500
Pulgad
as Y=
50
Pulgad
as z=
600
Pulgad
as
SG1=
1.0
SG2=1.
1
h= Máximo cabezal de presión
en pulgadas de agua I=Cabezal
de presión producido por I S=
Cabezal de presión producido
por z Rango= i-s hasta h+I-S
www.secca.com.ve
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
SERVICIOS SECCA, CA
MEDICION INDIRECTA (Inferencia!)
EJEMPLO TANQUES CERRADO
f
////////////////////// /// / / / / / / /
L
z
Eleva
ció
n
de
cero
20
mA
4
" W C
SEA X = 25
Pies
Y= 5
Pies
z= 33
Pies
SG1=
0.65
SG2=1
.1
Determinar el Rango.
Resolver por los participantes en clase
www.secca.com.ve
Tx
Y
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
MEDICION INDIRECTA (Inferencial)
Por Ultrasonido
TRANSMISO
R
OSCILADOR
Transductor-LECTURA
CONTADOR
BLOQUEADOR
\___/\___/ Superficie de Reflexión
MEDICION
INDIRECTA
(Inferencial) Por
Radar
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
UNIDAD DE
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
La señal reflectada por la superficie del líquido en el recipiente tiene una frecuencia diferente a la de la señal transmitida.
Aplicación para Tk's de Techo Fijo y Flotante
Sistemas de
Protección de
Nivel
Interruptores
de Nivel Por
Flotación
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
SERVICIOS SECCA,
Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Ventajas: Fácil Instalación, No requiere Calibración, Adecuado a altas temp.(530°C) y presiones hasta 5000 Psig, No lo afecta la turbulencia y espuma en la superficie.
Sistemas de Protección de Nivel
(Continuación) Interruptores de
Nivel Por Desalojador
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
1 Instrumentación Industrial para Técnicos de Plantas de Proceso de Petróleo y Gas.
Especificación de Instrumento de Nivel
Determinar las especificaciones del siguiente transmisor Rosemount:
> 3051L3AB2JD21AAE5M5T1
www.secca.com.ve
SERVICIOS SECCA,
top related