Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo

Facultad de Ingeniera Qumica

Lab. Instrumentacin y control de Procesos

Mdulo: 04 Seccin: 02

Morelia, Michoacn, Enero de 2015

1- OBJETIVOS: -Que el alumno se familiarice con los diversos dispositivos de control existentes tanto en el laboratorio pesado de ing. Qumica como en la prctica real de actividades industriales. -Revisar el principio de funcionamiento bajo el que operan todos los dispositivos de control del laboratorio pesado. -Elaborar una breve descripcin de los equipos observados y reportarlos junto con sus instrumentos de respaldo.

2- INTRODUCCIN:

Los instrumentos de medicin estn constituidos en tres etapas principales que los conforman y son:

I) Etapa detector-Transductor: percibe la variable a medir, es la parte del sensor que tiene contacto con el medio a medir y detecta la variable fsica realizando una transformacin del efecto fsico de la energa (mecnica, elctrica, neumtica, etc.) para obtener una seal ms prctica que la original. De manera general, un transductor es un dispositivo que transforma un efecto fsico a otro diferente.

II) Etapa intermedia: En esta etapa se recibe la seal de energa del transductor al sensor y se modifica directamente por ampliacin, filtrado y otro medio de manera que se pueda disponer de esta seal como una salida deseable para transmitirla a la siguiente etapa.

III) Terminacin: En esta etapa la seal de salida se transforma de acuerdo

a la funcin terminal del instrumento de control, que indica, registra, control o modifica variables de acuerdo a la intensidad con que se est midiendo, por ejemplo: El cerrado automtico de las vlvulas de gas en calentadores de agua cuando la energa recibida en el sensor, en ese caso un termopar, alcanza la temperatura lmite en la escala de medicin apropiada provocando as un repentino cierre de una vlvula automtica por induccin magntica.

A su vez, estas tres etapas de funcionamiento de los instrumentos estn formadas por elementos funcionales que realizan una accin especfica y que juntos integran el circuito de instrumentos para hacer posible la operacin para la cual fueron constituidos. Los elementos bsicos de un instrumento se muestran en un diagrama de bloques, esquema que describe los elementos activos en un sistema de control y que permite comprender la operacin de cualquier instrumento con el que se tenga contacto. Un diagrama de bloques de un sistema es una representacin grfica de las funciones que lleva a cabo cada componente. Tal diagrama muestra las relaciones existentes entre los diversos componentes. Es decir un diagrama de bloques contiene informacin relacionada con el comportamiento dinmico, pero no incluye informacin de la construccin fsica del sistema

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Los diagramas de bloques estn compuestos por bloques, sumadores, puntos de reparto, flechas y las seales o variables.

Un diagrama de bloques tiene informacin relacionada con el comportamiento dinmico y no incluye informacin de la construccin fsica del sistema. Por lo tanto muchos sistemas diferentes se representan por el mismo diagrama de bloques, as como diferentes diagramas de bloques pueden representar el mismo sistema.

Los bloques poseen una entrada y una salida. Dentro de este se incluye la funcin de transferencia, la cual es una representacin de la descripcin o modelo matemtico (descripcin, dibujo u operacin matemtica) acerca del comportamiento del bloque. La flecha que entra al bloque indica la entrada y la que se sale del bloque indica la salida, y las dimensiones de la seal de salida son las dimensiones de la seal de entrada multiplicadas por las dimensiones de la funcin de transferencia en el bloque.

3- DESARROLLO DE LA PRCTICA:

Se procede a identificar los diferentes equipos de proceso presentes en el laboratorio pesado de ingeniera qumica y se registran los dispositivos de control que estos poseen para despus elaborar una lista detallada de su funcionamiento y su presencia comn en diversos equipos, llevando adems un registro grfico del trabajo llevado a cabo.

Los instrumentos de los que se habla a continuacin fueron encontrados en la caldera, la unidad de intercambio trmico, unidad de reaccin, unidad de membranas y reactor tubular.

POSICIONADOR ELECTRONEUMTICO:

Los posicionadores electroneumticos son posicionadores convencionales que tienen un transductor electro-neumtico agregado de manera adicional. El transductor recibe la seal de corriente directa (DC) del sistema de control y lo convierte a un impulso neumtico proporcional. Es decir, mediante la seal elctrica la unidad regula la alimentacin de aire a alta presin enviada al elemento final de control para proporcionar un movimiento correspondiente. El uso ms comn de este tipo de unidades es en vlvulas automticas.

En el laboratorio se usa en un esquema de control de vlvulas y en la caldera.

CONTROLADOR CONTRA FALLA DE FLAMA:

El controlador contra falla de flama es un controlador basado en tecnologa digital diseado para el control automtico de quemadores para calderas. La funcin bsica de estos es proveer una secuencia automtica de encendido al quemador, supervisar la flama y proveer una secuencia de bloqueo e indicacin de alarma. La flama se supervisa mediante sondas de ionizacin, termopares o detectores de llama QRA as como fotoceldas ultravioletas (de acuerdo al principio de funcionamiento de la caldera y el combustible empleado). Esta unidad a su vez puede ir acompaada de vlvulas de seguridad y purga en la caldera, las cuales muestran la informacin de operacin en el tablero de control general de la misma.

CONTROL DE PURGA DE CALDERA:

Las vlvulas de purga de caldera son dispositivos empleados para evitar daos a las mismas por incrustaciones. Con estas se realiza el proceso de descarga de una cantidad ajustable de agua de caldera con lo que se desechan materiales orgnicos y sales minerales, iones y materiales en suspensin como arenas o arcillas. Este tipo de vlvulas incorporan actuadores neumticos para propsito de automatizar el procedimiento y los tiempos de purga mediante aplicaciones de control de timer o plc. Adems posee una palanca mecnica para accionamiento manual de la vlvula en caso de ser requerido. Adicionalmente algunos modelos poseen grifos para toma de muestras.

SENSOR DE NIVEL DE CALDERA:

El sensor de nivel de caldera se utiliza para medir el nivel de llenado de una caldera en funcionamiento. Dicho nivel se determina a partir de las especificaciones de diseo y los requerimientos planteados por el tipo de proceso para el cual ha sido diseada la caldera. El control de nivel de agua se logra poniendo en marcha o parando la bomba de alimentacin a niveles determinados por sondas o controladores On/Off abriendo o cerrando progresivamente una vlvula de alimentacin segn la demanda de vapor. Estos sensores funcionan mediante sondas capacitivas o conductivas que detectan cambios de resistencia al fluctuar los niveles de agua, sonando as alarmas de niveles altos o bajos y poniendo en marcha otros dispositivos de control que conforman un circuito en la caldera, siendo los principales las distintas vlvulas del circuito (EX: vlvula de purga y de alimentacin)

BOMBAS DOSFICADORAS DE MEMBRANA DE MOTOR:

Dosificadores automticos de productos que se pueden utilizar casi en cualquier proceso (dosificacin de agentes qumicos de hasta 1000 lt/hr). Funciona a travs de un motor elctrico de engranaje helicoidal, el movimiento del motor es transformado en un movimiento ascendente lineal. Posteriormente una biela ayuda a conducir el movimiento hasta el cabezal de la membrana permitiendo as la dosificacin automtica desde el cabezal de la unidad. Adicionalmente, se tienen dos vlvulas de retroceso que evitan el reflujo del medio de dosificacin durante el proceso de bombeo.

Se utiliza para tratamientos de agua potable y ciclos de refrigeracin.

ROTMETRO: Un rotmetro es un medidor de caudal en tuberas de rea variable, de cada de presin constante. Consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cnico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el rea anular entre l y la pared del tubo sea tal, que la cada de presin de este estrechamiento sea lo suficiente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio (para presiones bajas; y de metal para presiones altas) y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posicin del flotador indica el gasto o caudal.

En este caso es utilizado en la unidad de intercambio trmico para brindar una lectura acerca de los caudales con los que se est trabajando siendo variables auxiliares en otro tipo de clculos.

VLVULA SOLENOIDE:

Es una vlvula utilizada para controlar el flujo de gas (sistemas neumticos) o lquido (sistema hidrulico). La apertura o cierre de la vlvula se basa en impulsos electromagnticos de un solenoide (un electroimn) que trabaja junto a un muelle diseado para devolver a la vlvula a su posicin neutral cundo el solenoide se desactiva. Este tipo de vlvulas se suelen utilizar en sitios de difcil acceso, en sistemas multi-vlvula y en sitios de ambiente peligroso. Las vlvulas solenoides ofrecen funciones de apertura o cierre total y no se pueden utilizar para la regulacin del flujo de gas o fluido.

Los solenoides son muy tiles para realizar acciones a distancia sobre vlvulas de control de gas y fluidos. Un solenoide es una bobina de material conductor cuyo funcionamiento se basa en campos electromagnticos. Al pasar una corriente elctrica a travs de la bobina, se genera un campo electromagntico de cierta intensidad en el interior. Un mbolo fabricado de metal ferroso es atrado por la fuerza magntica hacia el centro de la bobina, lo que proporciona el movimiento necesario para accionar la vlvula. La vlvula se puede abrir o cerrar, no hay trmino medio, por lo que no se puede utilizar este sistema para regulacin de flujos.

Una vez que se activa el solenoide, la vlvula se mantendr abierta o cerrada, dependiendo del diseo, hasta que se corte la corriente elctrica y desparezca el campo electromagntico del solenoide. En este momento, un muelle o resorte empuja el mbolo de nuevo hacia su posicin original cambiando el estado de la vlvula.

En la imagen se aprecia al controlador de la vlvula as como la placa que indica las variables de operacin. Imagen del equipo para estudio de nivel, presin y temperatura.

Se anexan adems otras fotografas tomadas de los equipos de laboratorio:

4- CONCLUSIONES:

Como pudimos observar al registrar los equipos de control presentes en el laboratorio, muchos de estos dispositivos se repiten de manera notable en los diferentes procesos y equipos de proceso con los que cuenta el laboratorio. Estos operan bajo el mismo principio y se rigen bajo los modelos matemticos similares aunque sus variables especficas de operacin tengan valores diferentes; es esta la principal razn por la cual debemos conocer su empleo e identificar los distintos tipos de controladores e instrumentos que se emplean en la industria qumica.

Adicionalmente, por medio de la investigacin bibliogrfica se comprendi ms a fondo las seales fsicas que los instrumentos recopilan para llevar dar indicaciones que se manifiesten como acciones fsicas, por ejemplo, el cerrado de una vlvula.

Estas acciones conjuntan de manera bsica el proceso de automatizacin de una planta.

5- BIBLIOGRAFA:

-Emerson Process Management: Electro Pneumatic Positioners Catalog. Disponible en lnea:

http://www2.emersonprocess.com/en-us/brands/fisher/positioners/electropneumaticpositioners/pages/fisherelectro-pneumpos.aspx

-Mughda Controls. Electronic Positioners: Electro-Phneumatic Positioners. Disponible en lnea:

http://www.mugdhacontrols.com/electro-pneumatic-positioners-manufacturer-pune.html

-Amce. Controlador de Flama Industrial. Obtenido de:

http://controladoresamce.mex.tl/865083_CL400.html

-Vlvula de Purga con accionamiento automtico o manual. Valsteam S.A. de C.V. Obtenido en lnea de:

http://www.sotermic.cl/wp-content/uploads/PDF/valvula-de-purga-de-fondo.pdf

-Control de nivel de agua y alarmas para calderas de vapor. Spirax Sarco, AB Issue 4. Madrid, 2004.

-Qu es una vlvula solenoide?. Qumica Net. Artculo disponible en lnea en:

http://www.quiminet.com/articulos/las-valvulas-solenoide-y-su-funcionamiento-2588782.htm