instrumentacion ier parcial examen[1]

18
PROCESO La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de composición entre un líquido y su vapor. Esta operación se realiza en forma continua en las denominadas columnas o torres de destilación donde por un lado asciende el vapor del líquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro va descendiendo el liquido hasta llegar a la base. En estos pasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para obtener productos más o menos pesados. Los problemas de la destilación son muy diversos, por lo cual los tipos de columnas lo son también. Estudiaremos una columna típica de funcionamiento continuo. Las variables importantes que regulan el funcionamiento de la columna son la presión en la cabeza de la columna, el caudal, la composición y la temperatura de la alimentación, el calor añadido y las calorías extraídas y los caudales de destilado y de producto extraídos en la base. La presión en la columna se regula mediante un controlador de presión en cascada con un controlador de caudal de los gases inconfensables que escapan del condensador, si bien también podría efectuarse con el regulador de presión actuando directamente sobre la válvula de gases incondensables. El caudal de la alimentación se regula con un controlador de caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una banda proporcional bastante estrecha. La composición de la alimentación tiene una gran importancia en el funcionamiento de la columna. Sin embargo es difícil ajustar esta composición de modo que es necesario actuar sobre la columna cuando se presentan cambios en la composición de la alimentación. Entre los analizadores, el cromatógrafo es el mas utilizado. La temperatura de la alimentación es también importante. Al objeto de controlarla se emplea un intercambiador de calor con vapor. La temperatura se regula en cascada como el caudal del vapor.

Upload: jay-fausto

Post on 30-Jun-2015

313 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

PROCESO

La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de composición entre un líquido y su vapor. Esta operación se realiza en forma continua en las denominadas columnas o torres de destilación donde por un lado asciende el vapor del líquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro va descendiendo el liquido hasta llegar a la base. En estos pasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para obtener productos más o menos pesados.Los problemas de la destilación son muy diversos, por lo cual los tipos de columnas lo son también. Estudiaremos una columna típica de funcionamiento continuo.Las variables importantes que regulan el funcionamiento de la columna son la presión en la cabeza de la columna, el caudal, la composición y la temperatura de la alimentación, el calor añadido y las calorías extraídas y los caudales de destilado y de producto extraídos en la base.La presión en la columna se regula mediante un controlador de presión en cascada con un controlador de caudal de los gases inconfensables que escapan del condensador, si bien también podría efectuarse con el regulador de presión actuando directamente sobre la válvula de gases incondensables.

El caudal de la alimentación se regula con un controlador de caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una banda proporcional bastante estrecha.La composición de la alimentación tiene una gran importancia en el funcionamiento de la columna. Sin embargo es difícil ajustar esta composición de modo que es necesario actuar sobre la columna cuando se presentan cambios en la composición de la alimentación. Entre los analizadores, el cromatógrafo es el mas utilizado.La temperatura de la alimentación es también importante. Al objeto de controlarla se emplea un intercambiador de calor con vapor. La temperatura se regula en cascada como el caudal del vapor.El calor añadido en la columna se efectúa a través de un intercambiador de calor instalado en la base o en un plato intermedio de la columna. Un controlador de caudal de vapor ajusta estas calorías aportadas. Como complemento se instala un controlador de nivel en la base de la columna que lo ajusta mediante una válvula de control que actúa sobre la extracción.Las calorías extraídas tienen un lugar en el condensador de los gases que salen de la cabeza de la columna. Un controlador de caudal de agua de refrigeración del condensador ajusta estas calorías.

Page 2: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

El caudal de destilado se ajusta mediante un controlador de nivel del condensador, en cascada con un controlador de caudal en la extracción.El caudal de producto extraído en la base esta relacionado con el calor añadido en la columna y tal como se ha indicado esta regulado indirectamente por el controlador de nivel de la base de la columna.Es obvio que las variables que influyen en el funcionamiento de la columna de destilación son muy diversas y que cada una de ellas, si varia, actúa como una perturbación en todo el proceso, por lo cual existen formas variadas de control, derivadas de la estudiada, que cada vez son mas complejas, siendo la ultima la optimización mediante computador que se aplica siempre que los estudios económicos así lo aconsejen.

TRASMISORESTransmisores neumáticos: Se fundamentan en el principio que cumple el sistema  tobera obturador que consiste en un tubo con un suministro constante de presión no superior a los 25 Psi que pasa por una restricción que reduce el diámetro alrededor de 0.1 mm y que en su otro extremo se torna en forma de tobera  con un diámetro de 0.25 - 0.5 mm que esta expuesto a la atmósfera ocasionando un escape que es regulado por un obturador el cual cumple la misión de controlar el escape proporcional a la separación entre él y la tobera.

La función de la tobera - obturador es que a medida que la lamina obturadora disminuya  o aumente la distancia hacia la tobera ocasionara un efecto inversamente proporcional sobre la presión interna que es intermedia entre la presión atmosférica y la de suministro e igual a la señal de salida del transmisor que para la tobera totalmente cerrada equivale a 15 Psi y totalmente abierta a 3 Psi.

Para la obtención de una salida eficiente y a causa de diminutos volúmenes de aire que se obtienen del sistema se le acopla una válvula piloto que amplifica, formando un amplificador de dos etapas

La válvula servo pilotada consiste en un obturador que permite el paso de dos caudales de aire los cuales nos determinan la salida mediante los diferenciales de presión entre las superficies uno y dos logrando vencer el resorte que busca sostener la válvula cerrada, aunque realmente existe una mínima abertura que lo que nos determina los 3 Psi como salida mínima. Las funciones de la válvula son:

Aumento del caudal suministrado o del caudal de escape para conseguir tiempos de respuesta inferiores al segundo.

Page 3: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

Amplificación de presión (ganancia), de cuatro a cinco para obtener la señal neumática de 3 - 15 Psi.

Los transmisores neumáticos presentan las siguientes características:

Un consumo de aire mas bajo para el caudal nulo de salida. Un caudal mayor de salida hacia el receptor. Una zona muerta de presiones de salida. Son de equilibrio de fuerzas. Son de acción directa.

 Transmisores electrónicos: Generalmente utilizan el equilibrio de fuerzas, el desequilibrio da lugar a una variación de posición relativa, excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia o un transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y es así como se complementa un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de al variable en proceso. Su precisión es de 0.5 - 1% en una salida estándar de 4 - 20mA. Se caracterizan por el rango de entrada del sensor.

Transmisores inteligentes: Son aquellos instrumentos capaces de realizar funciones adicionales a la de la transmisión de la señal del proceso gracias a un microprocesador incorporado. También existen dos modelos básicos de transmisores inteligentes:

El capacitivo que consiste en un condensador compuesto de un diafragma interno que separa las placas y que cuando se abren las placas es porque se realiza una presión este diafragma se llena de aceite lo cual hace variar la distancia entre placas en no mas de 0.1 mm. luego esta señal es amplificada por un oscilador y un demodulador que entregan una señal análoga para ser convertida a digital y así ser tomada por el microprocesador.

El semiconductor sus cualidades permiten que se incorpore  un puente de weaston al que el microprocesador linealiza las señales y entrega la salida de 4 - 20mA.

 Los transmisores inteligentes permiten leer valores, configurar el transmisor, cambiar su campo de medida y diagnosticar averías, calibración y cambio de margen de medida. Algunos transmisores gozan de auto calibración, autodiagnóstico de elementos electrónicos; su precisión es de 0.075%. Monitorea las temperaturas, estabilidad, campos de medida amplios,  posee bajos costes de mantenimiento pero tiene desventajas como su lentitud, frente a variables rápidas puede presentar problemas y para el desempeño en las comunicaciones no presenta dispositivos universales, es decir, no intercambiable con otras marcas.

 Como calibrar un transmisor:  

Page 4: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

1) Chequeo y Ajustes Preliminares:

Observar el estado físico del equipo, desgaste de piezas, limpieza y respuesta del equipo.

Determine los errores de indicación del equipo comparado con un patrón adecuado (según el rango y la precisión).

Llevar ajustes de cero, multiplicación, angularidad y otros adicionales a los márgenes recomendados para el proceso o que permita su ajuste en ambas direcciones (no en extremos) encuadramientos preliminares. Lo cual reducirá al mínimo el error de angularidad. 

2) Ajuste de cero:

Colocar la variable en un valor bajo de cero a 10% del rango o en la primera división representativa a excepción de los equipos que tienen supresión de cero o cero vivo, para ello se debe simular la variable con un mecanismo adecuado, según rango y precisión lo mismo que un patrón adecuado.

Si el instrumento que se esta calibrando no indica el valor fijado anteriormente, se debe ajustar del mecanismo de cero (un puntero, un resorte, reóstato, tornillo micrométrico, etc.).

Si el equipo tiene ajustes adicionales con cero variable, con elevaciones o supresiones se debe hacer después del punto anterior de ajuste de cero. 

3) Ajuste de multiplicación:

Colocar la variable en un valor alto del 70 al 100%. Si el instrumento no indica el valor fijado, se debe ajustar el

mecanismo de multiplicación o span (un brazo, palanca, reóstato o ganancia).

4) Repetir los dos últimos pasos hasta obtener la calibración correcta para los valores      

      alto y bajo.  

5) Ajuste de angularidad:

Colocar la variable al 50% del span. Si el incremento no indica el valor del 50% ajustar el

mecanismo de angularidad según el equipo. 

6) Repetir los dos últimos pasos 4 y 5 hasta obtener la calibración correcta, en los tres   

     puntos.

Nota: Después de terminar el procedimiento se debe levantar un acta de calibración, aproximadamente en cuatro puntos: Valores teóricos contra valores reales ( lo mas exactamente posible), tanto ascendente como descendente para determinar si tiene histéresis.

Page 5: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

Transmisores de presión y temperatura para:•la extrusión de plástico•el moldeo de plástico•la industria en general

 

Transmisores de flujo másico para gases, interruptores de nivel y flujo bajo el principio de dispersión térmica

 

 

Transmisores de presión y nivel neumáticos y electrónicos.•Para la industria del papel•Para la industria en general

Transmisores e interruptoresde nivel por el principiode radio frecuencia.

Page 6: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

Transmisores de señal•Alarmas•Convertidores I/P, P/I•Transmisores de temperatura•Sistemas de comunicación de datos

VALVULASEn los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, además de las válvulas de control automáticas operadas por presión, por temperatura o eléctricamente, también se utilizan válvulas manuales, de las cuales hay una variedad ilimitada de tipos y formas y hechas de diferentes materiales. Estas válvulas son de tipo totalmente cerradas o totalmente abiertas. Los cuerpos de las válvulas pueden ser de fundición, forjados, o maquinados de barras. Los materiales que se utilizan para la fabricación de válvulas manuales para refrigeración son: acero, bronce, latón y cobre.

Válvula de diafragmaLas válvulas de Diafragma han demostrado ser la respuesta a la inquietud de muchos ingenieros de proceso sobre la fiabilidad de las válvulas a un bajo coste de adquisición. De diseño simple y efectivo, las Válvulas de Diafragma ofrecen una garantía de estanqueidad al cierre. El mantenimiento, cuando es requerido, se limita al cambio

Page 7: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

del diafragma, el bonete atornillado permite el desmontaje del mismo sin necesidad de quitar el cuerpo de la válvula de la línea.

Características:Válvulas de mariposa de plástico y de metal Diámetros nominales: DN 15 - DN 2000Presión de servicio: hasta 50 baresTemperatura de servicio: hasta 600 °CEscalones de presión: hasta PN 50 Actuadores: actuadores manuales, neumáticos y eléctricosEspecialmente indicadas: construcción compacta y ligerapara frecuencia de maniobrareducidaCampos de aplicación: medios limpios líquidos,gaseosos, neutros y corrosivos

Válvulas de diafragma de plástico y de metalDiámetros nominales: DN 4 - DN 300Presión de servicio: hasta 10 bares(aplicación unilateral)Temperatura de servicio: hasta 160 °CEscalones de presión: hasta PN 10Actuadores: actuadores manuales,neumáticos y eléctricosEspecialmente indicadas: medios abrasivos, procesosestériles y de gran pureza,

presiones de serviciotemperatura medias, tareas deregulación en medios líquidos

Page 8: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

Campos de aplicación: medios limpios y contaminados,líquidos, y gaseosos,neutros y corrosivos,insensibles frente a partículas

Válvulas esféricas de plástico y de metalDiámetros nominales: DN 6 - DN 100Presión de servicio: hasta 63 baresTemperatura de servicio: -40 - 230 °CEscalones de presión: hasta PN 60Actuadores: actuadores manuales,neumáticos y eléctricosEspecialmente indicadas: temperaturas elevadas,presiones de servicio altas,valores del Kv altos, parafrecuencia de maniobrareducidaCampos de aplicación: medios limpios líquidos,gaseosos, neutros y corrosivos,y vapores

MaterialsBody True union PVC (PP and PVDF on request)Spigot PVC, PP (PVDF on request)Flange ≥ DN 65 PVCActuator PA (polyamide)Sealing materials EPDM, PTFE/EPDMProcess media For neutral gases or liquids, aggressive or abrasive fluidsViscosity Up to viscousMedia temperature see chart p. 3Ambient temperature -10 to +60°CControl medium Instrumental air class 3 acc. DIN ISO 8573-1(for coupling with a positioner)Pilot pressure 5.5 to 7 bar Actuators Ø80 to 125 mm5 to 6 bar Actuators Ø175 and 225 mmThreads for pilot air G 1/4 stainless steel (SS)Flow characteristic see chart p. 3

REGISTRADORESLos registradores continuos ara mediciones se encuentran disponibles en distintos tipos, lo hay de carta continua, los de carta circular usado para las lecturas remotas; estos instrumentos pueden ser totalmente mecánicos, totalmente eléctricos o una de las dos.

Page 9: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

En la mayoría de los instrumentos con cartas registradoras hay dos grupos de unidades, un grupo indica el valor de la variable medida, por ejemplo temperatura, ye l segundo, indica el tiempo. Esto permite un estudio estrecho de los cambios en la variable medida para un periodo de tiempo dado.Algunos instrumentos registradores registran únicamente el valor de una variable medida, otro instrumentos pueden registrar muchas variables.

Registradores de flujo

La presión que precede al cono de entrada se transmite a través de múltiples aberturas a una abertura anular llamada anillo piezométrico. De modo análogo, la presión en la garganta se transmite a otro anillo piezométrico. Una sola línea de presión sale de cada anillo y se conecta con un manómetro o registrador. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo, o bien, uniéndola a un depósito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal.

CARACTERISITCAS:

LOLOG LL-VSeñales de entrada - Digital: Tipo REED o pulso libre de tensión y colector abierto(frecuencia máxima 64 Hz)- Analógica: 4 - 20 mA- Presión: Transductor interno de presión de rango 0 a 5 bar, 0 a 10bar, 0 a 15 bar y 0 a 20 bar.Registro de datos - Capacidad para 16.000 lecturas- Intervalo de registro programable desde 1 seg. hasta 60 minutos- Almacenamiento continuo-cíclico de datos- Modo de registro: por conteo o por tiempo-sucesoComunicación - Interface RS232 por infrarrojos para programación/interrogación conPC o con agenda electrónica PDA a 9.600 b.p.s.- Software de análisis de datos (ficheros manuales e históricos delugar) bajo entorno Windows en castellano.Alimentación - Batería de litio con autonomía mínima de 5 años- Batería reemplazable al final de su vida útil- Sensor de presión interno alimentado por la batería del registradorCaracterísticas físicas - Carcasa de aleación de aluminio con protección IP68, totalmentesumergible- Dimensiones: 220mm x 110mm x 45mm.- Peso: 0,5 Kg.

Page 10: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

- Temperatura de trabajo: -10ºC hasta + 50ºCPantalla de visualización - Pantalla LCD de 5 dígitos- Visualización de los valores instantáneos del caudal y de la presión- Visualización del volumen total acumulado (12 dígitos)- Introducción de la lectura de volumen acumulado en el contador

Registrador de datos de mano para sensor de caudal de veleta display de cristal líquido LCD de alto contraste, indicación de valor medido mediante cuatro dígitos de 13 mm de alto con punto decimal , así como display auxiliar de duración de la medida en segundos de 6 mm de alto, instrucciones de ajuste y configuración, información del operador, display de estado de 3 mm de alto.conexión RS232 para transmissión directa de los valores almacenados a un PC. valores instantáneos cada segundo. Display seleccionable para indicación de la velocidad estándar v, volumen de caudal estándar V/t o temperatura (resolución 1 °C). Display de valores instantáneos en modo START y también en modo START/STOP incluso con medidas de larga duración. Unidades del display: m/s, m³/h, l/min, °C.

Registradores de temperaturaes un dispositivo electrónico que registra datos en el tiempo o en relación a la ubicación por medio de instrumentos y sensores propios o conectados externamente. Casi todos están basados en microcontroladores. Por lo general son pequeños, con pilas, portátiles, y equipados con un microprocesador, memoria interna para almacenamiento de datos y sensores.

Page 11: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

CARACTERISITCAS:

Registrador de humedad relativa y temperatura con pantalla The DRAABE HumSpot steers and supervises the humidification of the individual zones (e.g. different areas, work areas). The simple menu guidance and the lit color display guarantee high convenient operation. Their advantages: • Point-exact activation of the air moisturizers on falling below of the adjusted dampness desired value • High measuring precision by digital, capacitive dampness measuring technique • Permanent status indication of relative dampness and ambient temperature

Registrador de humedad relativa y temperatura

Todas las entradas análogas aislaron completamente!Madereros del voltaje/de la temperatura con la ayuda del establecimiento de una red de la PC

8420-51 (8ch), 8421-51 (16ch), 8422-51 (32ch) todos los canales análogos aisló. Temperatura, voltaje, humedad, pulsos acumulativos, rotaciones Canal del máximo 32, colección de datos de varios canales de alta velocidad 100ms Exhibición numérica y gráfica simultánea Impresora conectable y módulo de la entrada-salida Hasta 16 HiLOGGERs se pueden conectar y controlar vía el LAN.

.

Registradores de nivel

Page 12: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

El control del nivel de un liquido se requise llevar a cabo en muchos procesos industriales, el control del aceite combustible o el nivel del agua en un sistema de combustión es importante para la en continua. El control del nivel de las componentes de una mezcla en una operación de centrifugado. Es un requerimiento frecuente en las industrias del petróleo o químicas. El control del nivel dentro del agua o de las plantas de tratamiento de agua es esencial, por lo general, todos los procesos continuos requieren que el nivel de los ingredientes sean controlados.

CARACTERISITCAS

HOBO® U20

Page 13: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

HOBOware™ Pro software provides easy conversion to accurate water level readings, fully compensated for barometric pressure, temperature and water density

Use either an extra U20-001-04 water level logger, a HOBO Weather Station, or import ASCII barometric data for barometric compensation when needed (one barometric data set can be used with all water level loggers in that area)

Easy and reliable deployment Fully sealed housing insures many years of trouble-free

operation Optical USB interface for years of reliable data offload in

wet environments—no mechanical/elastomer connectors to fail

HOBO Waterproof Shuttle for convenient in-field data readout and logger relaunch

Lightning protection—no long signal wires, and electronics are shielded in stainless steel housing (see the Water Level logger sensor location drawing)

Durable ceramic pressure sensor Simple wireline mounting makes it easy to hang logger in

wells, hidden from vandals Multiple-rate sampling allows faster sampling at critical

times such as when pumping starts or stops Includes calibration certificate of accuracy versus NIST-

traceable standards at three pressure points distributed through the range.

Patented technology (U.S. Patent 6,826,664)

Registradores de presión Con frecuencia es importante medir la diferencia entre dos presiones esto se conoce como” la medición de la presión diferencial” que es similar a la medición de una presión y se usan frecuentemente los mismos instrumentos , el manómetro tipo U es nuevamente el instrumento disponible mas simple.Para registrar la presión diferencial se usan un manómetro especial tubo y cubeta, en este tipo de instrumento el manómetro esta hecho de metal y esta fijo y encerrado en el estuche del instrumento del instrumento.

Page 14: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

CARACTERISITCAS:

PCE-MS 3

Registrador de presión 0 - 100 psi | PR100

Rugged Utility 0-100 PSI Pressure Data Logger.

Compact and Discreet- this data logger fits in toolboxes, tight corners or in wide open spaces without attracting attention.

- Water resistant case- - 3 year battery

- Unobtrusive design

Precisión

±1% (en todo el rango)

Linealidad ±0,96 % (en todo el rango)

Histéresis 0,1 % (en todo el rango)

Reproducibilidad 0,05 % (en todo el rango)

Error de temperatura < ±0,036 % (en todo el rango)

Error de punto cero según la posición, máx. 0,2 % (en todo el rango)

Seguridad por sobrecarga 70.000 Pa

Salida analógica 1 ... 5 V, 0 ... 5 V, 0 ... 10 V o 4 ... 20 mA

(para uso ± punto cero para medio valor)

Display / Indicador LCD de 3 1/2 posiciones

Temperatura operativa 0 ... +50 °C

Humedad ambiente 0 ... 80 % H.r.

Carcasa plástico

Alimentación 13 ... 30 VDC /VAC(VAC no si está ajustadauna salida de corriente)

Impedancia de salida 500 Ohm para salida de tensión

Resistencia de carga 0 ... 800 Ohm para salida de corriente

Técnica de conexión 3conductores para salida de tensión /

2conductores para salida de corriente

Dimensiones de la carcasa 108 x 106 x 38 mm

Page 15: instrumentacion IER PARCIAL EXAMEN[1]

- 0-100 PSI

- Fits easily in a toolbox

- Pressure sensor includes built in diaphragm seal

Manómetros series PGU y PGC de pureza ultra alta y para aire seco limpio

Tamaños de esferas de 40 y 50 mm (1 1/2 y 2 pulg.) Serie PGU: Conexiones a proceso de 1/4 pulg. VCR® hembra, 1/4 pulg. VCR macho giratorio, 1/4 pulg. VCR macho integral, montaje superficial de 1,5 pulg. (compatible con IGC® II) Serie PGC: 1/4 pulg. NPT macho Configuraciones de montaje central-posterior e inferior Conexiones finales de acero inoxidable 316L VAR (Serie PGU) Precisión de conformidad con ASME B40.1

TORRE DE DESTILACIONinvencion consiste en una torre de destilacion, en cuyo cuerpo

inferior o de evaporacion, existe un dispositivo de nivel para actuar una bomba mediante la que se impulsa a su interior la taladrina a destilar, mediante agua sobrecalentada que debidamente regulada, penetra en un serpentin de manera que cuando el vapor asciende al cuerpo superior, encuentra una salida que lo conduce hasta un intercambiador, el cual, tanto el primario como el secundario, estan refrigerados, para asegurar la total transformacion del vapor en agua, que se recoge en un deposito auxiliar