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INTRODUCCINPara todo proceso que necesite ser monitorizado y controlado adecuadamente, se

necesitan de criterios definidos para la seleccin de los instrumentos, partiendo por un

buen entendimiento del proceso y conocimiento de la variable a medir. Siendo el nivel

de instrumentacin la base de la pirmide de automatizacin, de l depende que los

niveles de control, monitoreo y gestin sean exitosos.

Como trabajo final de la asignatura Instrumentacin se plantea el ejercicio de

instrumentar un proceso de libre eleccin, que implique la medicin de variables tanto

primarias como secundarias, la elaboracin del P&ID del proceso instrumentado y la

elaboracin del presupuesto general del ejercicio.


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SELECCIN DEL PROCESORequisitos

Seleccionar un proceso real que contenga mnimo 3 lazos de control con variablesprimarias diferentes (presin, temperatura, nivel o caudal) y 2 lazos de control

con variables secundarias cualesquiera (pH, humedad, densidad, etc.).

Hacer una breve descripcin del mismo.Proceso: Destilacin del vino.Este es un proceso para la destilacin de vino, en el se busca llevar el vino fermentado

que se encuentra en un primer tanque (TK-1) hasta un calentador por combustin (R-1)

que se encarga de calentar el fluido hasta su punto de ebullicin, esto con el fin de

transportar el vino en forma de gas (libre de impurezas) hasta un ltimo contenedor

(TK-2) donde se deposita el vino ya destilado. Finalmente, este es adecuado para que su

pH sea idneo (entre 2.9 y 4.2) y posteriormente se pueda envasar.

El sistema cuenta con 3 lazos de control para las variables primarias de temperatura,

presin y nivel, con esto se busca primero, que la temperatura en el calentador de

combustin (R1) sea idnea, segundo que este tanque mantenga un nivel de lquidoconstante, y tercero que se libere la presin del tanque en determinado momento para

que el vino en forma de vapor pase al contenedor final.

El contenedor inicial (TK-1) tiene un lazo de control para la densidad del vino

fermentado, esto para garantizar un nivel de alcohol preciso en donde se tiene una

densidad entre 0.990 y 0.995, dichos niveles se logra suministrando cierta cantidad de

agua con azcar si es requerido.

El contenedor final (TK-2) maneja un lazo de control para el pH, permitiendo aadir la

cantidad necesaria de acido o base para alcanzar el nivel adecuado del producto.

Por ltimo el producto es envasado.


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P&ID DEL PROCESO


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SELECCIN Y JUSTIFICACIN DE LA INSTRUMENTACINTransmisor de pH y densidadSe seleccion un transmisor de pH Burkert 8205 y un transmisor de densidad Smar

DT301 por sus bajos costos y por manejar intervalos de medicin que abarcan las

cantidades de importancia en el proceso, en el caso de la densidad entre 0.990 y 0.995 y

en el caso del pH entre 2.9 y 4.2.

Transmisor de temperatura (TT)En el vino los componentes voltiles que se encuentran en cantidad considerable son

precisamente el agua y el etanol, cuyos puntos de ebullicin son, respectivamente, 100 C

y 78,3 C. Ambos pueden formar un azetropo (mezcla lquida de dos o ms compuestos

qumicos que hierven a temperatura constante y que se comportan como si estuviesen

formadas por un solo componente) que hierve a 78,2 C. Teniendo presente este valor

como lmite superior del intervalo de medicin, se toma como primer criterio de

seleccin. Siendo as, se escoge un instrumento tipo RTD de cobre, ya que poseen un

intervalo de operacin entre -100C y 200C. La referencia seleccionada es un

transmisor de temperatura Rosemount 644 GOST 6651-94 con coeficiente detemperatura de 0.00426 que posee un intervalo de medida de -50C a 200C.

Transmisor de nivel (LT)Para la seleccin del transmisor de nivel se tuvieron en cuenta criterios como el tipo de

aplicacin, la temperatura del proceso y el tamao de tanque. El instrumento

seleccionado es un transmisor de radar de onda guiada de la marca Rosemount serie3301 ya que permite realizar mediciones fiables en cualquier lquido o semilquido, y lasmediciones son poco afectadas por factores como la temperatura, mezclas de lquido y

vapor (como el que se presenta en el calentador R1) y turbulencias. Adems, dentro de

sus aplicaciones se encuentra el funcionamiento ptimo en procesos de alimentos. Est

diseado para funcionar dentro de un intervalo de temperatura de -40C a 150C.

Dependiendo del tipo de sonda se pueden seleccionar transmisores cuyo rango demedicin de encuentre a alturas de 3m hasta 23,5m.

Transmisor de presin (PT)Los lquidos en recipientes cerrados se evaporan hasta alcanzar una determinadapresin, que depende nicamente de a temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la
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presin de vapor tambin aumenta regularmente [7]. En un sistema abierto, llega unmomento en que la presin se iguala con la presin exterior (760 mmHg a nivel del mar);entonces, el lquido comienza a hervir.

Cuando se calienta una disolucin o mezcla de dos o ms lquidos, el punto de ebullicin

normal es entonces la temperatura a la cual la presin de vapor total es igual a la presinde 760 mmHg. La presin de vapor total (PT) de una mezcla es igual a la suma de laspresiones de vapor parciales (Pi) de cada componente.

Teniendo en cuenta estas consideraciones, se debe seleccionar un transmisor de presinabsoluta, el cual mida la presin alrededor de los 760 mmHg, de la mezcla de agua yetanol, teniendo presente de que la medicin se realizara dentro de un recipientecerrado y que la presin presentar valores variables dependiendo de las condiciones deoperacin y de la cantidad de vapor que pase al tanque TK-2. El instrumentoseleccionado es un transmisor de presin absoluta Rosemount 2088A, ya que resistetemperaturas de proceso de -30C hasta 121C y maneja presiones de 0 a 30 psi (1551mmHg).

Vlvula automticaPara la seleccin de este tipo de vlvula se tuvo en cuenta que fuese compatible con el

protocolo de comunicacin manejado por los instrumentos anteriormente mencionados

(HART 4-20mA), adems que pudiese ser utilizada en aplicaciones para la reduccin y

aumento de flujo y el alivio de presiones. Con base en esto se opt por una vlvula de

membrana VHM de la marca Hidroconta (reguladora de flujo y reductora de presin).

Vlvula manualEsta vlvula fue aadida con el nico fin de facilitar el proceso de limpieza en el

calentador de combustin en donde se requiere un mantenimiento continuo de una serie

de impurezas y residuos que no logran ser evaporados, para esto se incluy una vlvula

manual de bola Swagelok.


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PRESUPUESTO DE LA INSTRUMENTACIN

ARTCULO CANTIDAD PRECIOTransmisor de pH: Burkert 8205 1 $380.000

Transmisor de densidad: Smar DT301 1 $500.000

Transmisor de temperatura Rosemount 644 GOST 6651-94 1 $900.000

Transmisor de nivel Rosemount serie 3301 1 $2300.000

Transmisor de presin absoluta Rosemount 2088A 1 $1800.000

Vlvulas Hidroconta 7 $2660.000

Vlvula Swagelok 1 $90.000TOTAL 8630.000


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RECOMENDACIONES GENERALES Y CONCLUSIONES La medicin adecuada de densidad y PH son de gran importancia en el proceso de

destilacin del vino, ya que de ellas depende la calidad y diferenciacin del

producto final.

Las mediciones de temperatura, nivel y presin permiten la monitorizacin y elcontrol de variables que interfieren en la funcionalidad como tal del proceso y no

afectan directamente el producto.

Las tecnologas seleccionadas fueron, RTD para el caso de la temperatura y deradar de onda guiada para el caso del nivel, resultaron tener las caractersticasadecuadas para la el proceso seleccionado.

Se recomienda al lector considerar que existen procesos previos a la destilacin,como es el caso de la molienda y la fermentacin, estos van unidos de la mano

para lograr un producto final completo y requieren de una maquinaria e

instrumentacin particular para cada uno de ellos. Encontramos en los instrumentos Rosemountsoluciones de medida convenientes

para el proceso seleccionado, hojas de datos con informacin clara y en diferentes

idiomas y una pgina web sencilla, intuitiva y de fcil consulta. El proceso seleccionado result ser de fcil entendimiento, lo que facilit el

proceso de instrumentacin, aunque no por ello deja de cumplir con la objetivo de

afianzar los conocimientos en este campo.


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BIBLIOGRAFIA-WEBGRAFA

[1]Destilacin del Vino,http://labquimica.wordpress.com/2007/09/01/destilacion-del-vino/

[2]Emersson Process Management, http://www2.emersonprocess.com/en-US/products-services/Pages/ProductsandServices.aspx

[3]pH del vino,http://elgrancatador.imujer.com/2008/02/29/el-ph-en-el-vino[4]Densidad del vino,

http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130319164242AAlY

OGP

[5]Diagramas de proceso P&ID,http://electronika14.blogspot.com/2010/12/diagramas-de-procesos-p.html

[6]Costo de equipos,http://www.transcat.com/[7]Mtodos de separacin II, Destilacin y cromatografa,

http://www.uam.es/docencia/qmapcon/QUIMICA_GENERAL/Practica_8_Metodo

s_de_Separacion_II_Destilacion_y_Cromatografia.pdf
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