GENERALIDADES

INTRODUCCINEn los inicios de la era industrial, debido a la sencillez de los procesos, el operador llevaba a cabo un control manual de las variables de proceso como son la temperatura, la presin, el nivel, etc., utilizando para ello instrumentos de referencia como son: los termmetros, los manmetros y los indicadores de nivel en su forma ms rstica; con la lectura directa de estas referencias tomaba la decisin para posicionar manualmente las vlvulas a un grado de apertura o cierre que crea conveniente. Sin embargo, la gradual complejidad con que estos procesos se han ido desarrollando ha exigido su automatizacin progresiva por medio de los instrumentos de medicin y control.

Los instrumentos de medicin, control y automatizacin se conforman por dispositivos, instrumentos de campo, controladores, tableros, cableado, etc. que tienen por objeto lograr que una planta industrial, funcione segura; tanto para el personal como para el equipo e instalaciones, con una gran disponibilidad de cada uno de los elementos que la forman. La disponibilidad de los elementos que forman un sistema de control es determinante en el funcionamiento de una planta que requiere tener una continuidad de servicio mediante una operacin ptima.

El control automtico ha venido a liberar al operador de su funcin de realizar un control manual y al mismo tiempo, le ha permitido exclusivamente dedicarse a supervisar y vigilar el proceso desde Centros de Control situados en el propio proceso o bien en Cuartos de Control separados.

OBJETIVOSAl trmino de esta unidad, el alumno ser capaz de conocer los principios bsicos del funcionamiento de los elementos de medicin, tipo, error, transmisin, interpretacin y determinacin de criterios en cada una de las tecnologas actuales usadas dentro de la industria y control de procesos.

1. IMPORTANCIA DE LA MEDICIN EN EL CONTROL AUTOMTICO

El control automtico es de gran importancia para los procesos continuos, todas las operaciones a nivel industrial, dependen de la medicin y el control de determinadas variables del proceso y el perfeccionamiento de estas operaciones y de su control han ido en gran parte paralelos. En realidad, el control de los procesos se clasifica a menudo como una operacin unitaria muy importante.

Sin mtodos de control seguros, ya sea manual o automtico, las industrias de procesos no podran trabajar y an cuando las operaciones continuas pueden funcionar a veces con un mnimo de instrumentos para guiar a los operadores, es necesario enfatizar que el funcionamiento de muchos procesos continuos modernos sera imposible sin una aplicacin adecuada de los instrumentos. Asimismo, gracias a la instrumentacin automtica, ha sido posible fabricar productos complejos en condiciones estables en cuanto a sus caractersticas y calidad. Condiciones que al operador le seran imposibles o muy difciles de conseguir.

Los procesos industriales modernos y los procedimientos de control de calidad, exigen que cada uno de los pasos se lleve a cabo en condiciones rigurosamente controladas en todo momento. Por consiguiente, la aportacin de instrumentos a las industrias de proceso no debe considerarse como algo conveniente, sino como una necesidad absoluta. Con el empleo de instrumentos de control automtico se disminuye la mano de obra necesaria y como consecuencia, se reduce el costo de la misma. La uniformidad en la produccin y el control de las variables que intervienen en el proceso, aumenta la eficiencia del equipo as como la calidad de los productos obtenidos.

Ahora bien, para poder obtener una mxima utilidad de la instrumentacin de las plantas, es necesidad absoluta que un operario, aparte de ser un experto en el proceso, conozca a fondo cada uno de los instrumentos de medicin y control que intervienen en ste, lo cual comprende sus aplicaciones, limitaciones, manipulacin operacional y adems, en un momento dado, debe analizar y descubrir las fallas correspondientes al proceso y las propias de los instrumentos de medicin y control.

En los procesos industriales modernos siempre se ha requerido de dispositivos y elementos que permitan su operacin y control, no importando la complejidad de dichos procesos. Al disear las plantas industriales se deben tomar en cuenta esas necesidades y proporcionar soluciones con mejoras que permitan sencillez y facilidad de operacin, as como la optimizacin de ciertas funciones que lleven a la toma de decisiones de manera ms rpida y confiable para evitar costosos errores de operacin.

Circuito de Control Automtico

Los instrumentos industriales comprenden dos clases generales, a saber:

1. Los que miden

2. Los que miden y controlan.

Un instrumento de medida puede usarse por si solo o combinarse con un dispositivo controlador para formar lo que se llama un control automtico. Si bien, la mayora de los instrumentos industriales se usan para fines de control, no todos son automticos, ya que muchos de medicin se emplean principalmente como gua para el control manual.

Todos los dispositivos a los que llamamos instrumentos miden de una u otra forma algo. es decir: aprovechan la energa desarrollada por un fenmeno natural (ya sea fsico o qumico) para transformarla en una cantidad que pueda ser interpretada por nuestros sentidos o por el comparador de un controlador.

Los procesos industriales a controlar, pueden dividirse ampliamente en dos categoras:

Procesos Continuos

Procesos Discontinuos

En ambos deben controlarse las variables (flujo, nivel, presin, temperatura, etc.), bien en un valor deseado fijo, o bien en un valor variable con el tiempo; de acuerdo con una relacin predeterminada o guardando una relacin determinada con otra variable; el sistema de control que permite mantener a las variables de proceso en un valor deseado, es aquel que compara el valor de la variable o condicin a controlar con un valor deseado y toma una accin de correccin de acuerdo con la desviacin existente sin que el operador intervenga en absoluto.

El sistema de control exige pues, para que esta comparacin y su correccin sean posibles, que se incluya una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control y el propio proceso. Este conjunto de unidades, forman un lazo de control. El lazo puede ser abierto o cerrado, y pueden ser representados por medio de diagramas de bloques.

2. DEFINICIN DE LOS ELEMENTOS EN LOS DIAGRAMAS DE BLOQUES

Diagrama de bloques

Es la forma ms sencilla de representar a los lazos de control; el diagrama de bloques est formado por figuras geomtricas, generalmente cuadros o rectngulos conectados por medio de flechas, las cuales indican la forma en que se interrelaciona un elemento del lazo de control con otro.

Los elementos que forman un lazo de control son:

2.1. CIRCUITO O LAZO DE CONTROL

Podemos definirlos como el conjunto de instrumentos que interconectados pueden medir y controlar una variable de proceso

Cada uno de estos lazos de control internamente recibe y crea disturbios hacia otros lazos de control con los que interacta y que determinantemente afectan a la variable de proceso.

Para reducir los efectos de los disturbios, los elementos primarios (sensores) y los transmisores recolectan la informacin de la variable de proceso, envindola hacia un instrumento receptor (controlador, indicador o alarma) para procesar esta informacin y su relacin con un valor deseado (punto de ajuste) para decidir que hacer para conseguir que la variable de proceso regrese a donde se encontraba antes de que se originaran los disturbios.

Cuando todas las mediciones, comparaciones y clculos se han realizado, algn elemento final de control deber implementar la estrategia seleccionada por el controlador.

En general los lazos de control se dividen en dos tipos:

a) Lazos de control abierto

b) Lazos de control cerrado

2.1.1. LAZOS DE CONTROL ABIERTO.

En este tipo de lazos, la interconexin de los instrumentos para el control del proceso, es interrumpida, de tal forma que la informacin de la variable de proceso, no es retroalimentada al controlador, por tal motivo no existe control directo sobre la variable.

En estos lazos, no es necesario por lo tanto que exista un controlador, y de existir, el control se posicionar en operacin manual.

Debido a lo anteriormente descrito, es necesario que los operadores, estn pendientes de cualquier disturbio que ocurra en el proceso para poder intervenir con oportunidad y directamente sobre la variable de proceso que se est controlando.

Puede decirse entonces que el operador manipula directamente la variable de proceso, a travs del elemento final de control.

Es aquel sistema en que solo acta el proceso sobre la seal de entrada y da como resultado una seal de salida independiente a la seal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentacin hacia el controlador para que ste pueda ajustar la accin de control. Es decir, la seal de salida no se convierte en seal de entrada para el controlador, por tal motivo no existe control directo sobre la variable.

Estos sistemas se caracterizan por:

Ser sencillos y de fcil concepto.

Nada asegura su estabilidad ante una perturbacin.

La medicin de la salida no es retroalimentada continuamente a la entrada.

Ser afectado por las perturbaciones. stas pueden ser tangibles o intangibles.

La precisin depende de la previa calibracin del sistema.

Bajo costo y poco mantenimiento

Debido a lo anteriormente descrito, es necesario que los operadores, estn pendientes de cualquier disturbio que ocurra en el proceso para poder intervenir con oportunidad y directamente sobre la variable de proceso que se est controlando. Puede decirse entonces que el operador manipula directamente la variable de proceso, a travs del elemento final de control.

Las partes fundamentales de este tipo de lazos son:

a) Elemento primario

b) Transmisor (tambin llamado elemento secundario)

c) Receptor (indicador, alarma, registrador, etc.)

d) Operador

e) Elemento final de control

f) Proceso

DESVENTAJAS

Se pueden observar ciertas desventajas al utilizar este tipo de lazos de control:

a) El control depende del operador, lo cual constituye ciertos riesgos, ya que est obligado a manipular equipos que en determinado momento pueden estar calientes, pueden tener fugas peligrosas, etc.

b) La medicin de la salida no es retroalimentada continuamente a la entrada.

VENTAJAS

Estos lazos de control se utilizan cuando tenemos aplicaciones sencillas en las cuales no se requiere un manejo riguroso de la variable y dentro de las pocas ventajas que se les pueden encontrar podemos indicar las siguientes:

a) Bajo costo

b) Poco mantenimiento

DIAGRAMA DE BLOQUES PARA UN LAZO DE CONTROL ABIERTO

La forma grfica de representar un lazo de control abierto en un DTI es la siguiente:

Un ejemplo de un lazo abierto puede ser el amplificador de sonido de un equipo de msica. Cuando nosotros variamos el potencimetro de volumen, varia la cantidad de potencia que entrega el altavoz, pero el sistema no sabe si se ha producido la variacin que deseamos o no.

2.1.2. LAZOS DE CONTROL CERRADO.

En este tipo de lazos, la interconexin de los componentes para el control del proceso es tal que la informacin con respecto a la variable de proceso es continuamente retroalimentada al controlador para compararla con el punto de ajuste y proveer as correcciones continuas y automticas a la variable de proceso por medio del elemento final de control. Este tipo de lazos tambin son conocidos como retroalimentados o pre alimentados. Realimentacin:Es la propiedad de una sistema de lazo cerrado que permite que la salida (o cualquier otra variable controlada del sistema) sea comparada con la entrada al sistema de manera tal que se pueda establecer una accin de control apropiada como funcin de la diferencia entre la entrada y la salida.

En este caso no es necesario que el operador est al pendiente de los cambios que ocurren en el proceso, ya que el controlador por si mismo toma decisiones de lo que se debe hacer para mantener a la variable de proceso en el valor deseado.

Puede decirse entonces que el operador no interviene absolutamente en el control despus de que todos y cada uno de los instrumentos que son parte del lazo de control han sido instalados y calibrados para realizar cada uno sus propias funciones. Son los sistemas en los que la accin de control est en funcin de la seal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentacin desde un resultado final para ajustar la accin de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias: Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.

Una produccin a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.

Vigilar un proceso es especialmente duro en algunos casos y requiere una atencin que el hombre puede perder fcilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Sus caractersticas son:

Ser complejos, pero amplios en cantidad de parmetros.

La medicin de la salida es retroalimentada continuamente a la entrada. Ser ms estable a perturbaciones y variaciones internas.

No se pone en riesgo la vida de ningn operador

Reduce los riesgos en general

Permite actuar ms rpida y oportunamente en condiciones de emergencia

El control puede estar centralizado en un solo cuarto de control

Las partes fundamentales de este tipo de lazos son:

a) Elemento primario

b) Transmisor (tambin llamado elemento secundario)

c) Controlador

d) Elemento final de control

e) Proceso

DESVENTAJAS

Se pueden observar ciertas desventajas al utilizar este tipo de lazos de control:

a) Ms caros que los lazos de control abierto

b) Tiene ms componentes que requieren mantenimiento

VENTAJAS

Estos lazos de control se utilizan cuando tenemos aplicaciones complejas en las cuales se requiere un manejo riguroso de la variable, dentro de la industria de procesos continuos. Las ventajas que se tienen con este tipo de lazos son las siguientes:

a) Permiten el mantenimiento y regulacin de las variables de proceso en condiciones ms idneas que las que el propio operador podra realizar, lo que representa una mejor calidad de los productos finales

b) No se pone en riesgo la vida de ningn operador

c) Reduce los riesgos en general

d) Permite actuar ms rpida y oportunamente en condiciones de emergencia

e) El control puede estar centralizado en un solo cuarto de control

f) La medicin de la salida es retroalimentada continuamente a la entrada.

La forma grfica de representar un lazo de control cerrado en un DTI es la siguiente:

2.2. FUNCION QUE REALIZAN LOS ELEMENTOS DE MEDICION

Los elementos de medicin son considerados la base primordial para el control automtico de los procesos u operaciones.2.2.1. ELEMENTOS PRIMARIOS.

Los elementos de medicin de acuerdo con su posicin en el diagrama de bloques son los primeros en detectar o modificar a la variable de proceso y por eso son conocidos tambin como "elementos primarios de medicin.

Al decir que detectan o modifican a la variable de proceso, nos referimos a que son los primeros que utilizan o transforman la energa del medio que se est controlando, para producir un efecto que depende (es funcin) de la variable controlada.2.2.2. ELEMENTOS SECUNDARIOS.

Los elementos secundarios de medicin se encargan de recibir la seal proveniente de los elementos primarios y en muchos casos las transforman para transmitirla como una seal elctrica, neumtica, hidrulica etc., dependiendo del tipo de instrumento que se este usando, por lo tanto a estos elementos se les conoce como "elementos secundarios de medicin y transmisin o transmisores". La seal transmitida por estos elementos es enviada en forma tal que pueda ser perfectamente interpretada por el instrumento receptor el cual puede ser, un indicador, registrador o un controlador. Esta seal puede ser transmitida en forma simultnea a varios receptores.2.2.3. CONTROLADOR.

El controlador es un instrumento automtico que recibe la informacin de la variable de proceso por medio del transmisor, la compara con un valor de referencia (punto de ajuste o set-point), toma decisiones y enva una seal al elemento final de control, de tal manera que este mantenga a la variable en el valor deseado.2.2.4. ELEMENTO FINAL DE CONTROL.

Cuando se han realizado todas las mediciones, comparaciones y clculos, algunos tipos de elementos finales de control, implementarn la estrategia seleccionada por el controlador. Por lo que su funcin es manipular la variable de proceso, dependiendo de las variaciones en la seal de salida del controlador.

El elemento final de control ms comnmente usado en el control de procesos industriales, es la vlvula de control, la cual manipula un fluido en movimiento tal como gas, agua, vapor, etc. para compensar los disturbios ocasionados en el proceso y mantener la variable tan cerca como sea posible del deseado punto de ajuste.2.2.5. PROCESO.

Es cualquier operacin o secuencia de operaciones que involucran un cambio de energa, composicin, dimensiones o cualquier otra propiedad que se pueda definir con respecto a una referencia. El trmino proceso se utiliza tambin en la aplicacin a todas las variables que no sean seales de instrumentos.

3. PROBLEMTICA GENERAL DE LA MEDICIN

Cambios en las condiciones de operacin

Mala calibracin de los instrumentos

Mala instalacin de los instrumentos

Falta de mantenimiento en los sistemas de control

Mala seleccin de equipo

Interferencia electromagntica en las seales de control

Ruidos

Limitaciones en el diseo

Deterioro en los sistemas de medicin Mala capacitacin de los trabajadores

ERRORES EN LA MEDICIN, TRANSMISIN E INTERPRETACIN DE VALORES

Error en la medicin.- En la medicin de cualquier variable el propsito esencial es asignar un valor consistente de una apropiada unidad de ingeniera y un nmero asociado el cual expresar la magnitud de la cantidad fsica a ser medida por ejemplo en la medicin de la temperatura, la unidad que se escoge puede ser F y el nmero asociado puede ser el 110; esto es 110 F. La desviacin entre el valor establecido y el valor real de la cantidad constituye el error de la medicin, por lo tanto el verdadero valor de una cantidad fsica medida no puede ser establecido con exactitud.

Error en la transmisin.- Estos se deben principalmente a la interferencia electromagntica, y al ruido sobre las seales de control.

Error de Interpretacin de Valores.- Es provocada por una mala ubicacin del operador con respecto al instrumento, este tipo de error tambin es conocido como error de paralelaje. La posicin correcta para efectuar la lectura debe ser perpendicular a la escala del instrumento.

4. SEAL ANALGICASEAL: Es definida como cualquier cantidad fsica que vara en el tiempo y que lleva informacin, generalmente acerca del estado o comportamiento de un sistema, como por ejemplo: radar, msica, voz, sonar, etc.

PROCESAR UNA SEAL: Es la operacin o transformacin sobre la seal.

Una seal analgica es aquella funcin matemtica continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de informacin) en funcin del tiempo. Algunas magnitudes fsicas comnmente portadoras de una seal de este tipo son elctricas como la intensidad, la tensin y la potencia, pero tambin pueden ser hidrulicas como la presin, trmicas como la temperatura, mecnicas, etc. La magnitud tambin puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o prdidas de un negocio.

Se dice que una seal es analgica cuando las magnitudes de la misma se representan mediante variables continuas, anlogas (Relacin de semejanza entre cosas distintas.) a las magnitudes que dan lugar a la generacin de esta seal.

Referido a un aparato o a un instrumento de medida, decimos que es analgico cuando el resultado de la medida se representa mediante variables continuas, anlogas a las magnitudes que estamos midiendo.

Ejemplo de seal analgica.

4.1. Desventajas en trminos electrnicosLas seales de cualquier circuito o comunicacin electrnica son susceptibles de ser variadas de forma no deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor medida. La gran desventaja respecto a las seales digitales, es que en las seales analgicas, cualquier variacin en la informacin es de difcil recuperacin, y esta prdida afecta en gran medida al correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analgico. Por otra parte, la informacin analgica goza de una gran ventaja, la cual radica en la capacidad expresiva de la seal analgica, que difcilmente puede ser igualada por seales digitales, a no ser a cambio de un significativo y a veces, ingente aumento de capacidad de procesamiento necesarios para cubrir, por ejemplo, los matices emocionales, de entonacin, etc.

Un ejemplo de sistema electrnico analgico es el altavoz, que se emplea para amplificar el sonido de forma que ste sea odo por una gran audiencia. Las ondas de sonido que son analgicas en su origen, son capturadas por un micrfono y convertidas en una pequea variacin analgica de tensin denominada seal de audio. Esta tensin vara de manera continua a medida que cambia el volumen y la frecuencia del sonido y se aplica a la entrada de un amplificador lineal. La salida del amplificador, que es la tensin de entrada amplificada, se introduce en el altavoz. ste convierte, de nuevo, la seal de audio amplificada en ondas sonoras con un volumen mucho mayor que el sonido original captado por el micrfono.SEAL DIGITAL:

Una seal digital corresponde a magnitudes fsicas limitadas a tomar slo unos determinados valores discretos. Por ejemplo: 0 (seal de resistencia elctrica, muy pequea), 1(seal de resistencia elctrica, muy grande). Las computadoras digitales utilizan la lgica de dos estados: la corriente pasa o no pasa por los componentes electrnicos de la computadora.

La palabra digital proviene de la misma fuente que la palabra digito: La palabra en latn para "dedo" (contar con los dedos), por el uso para contar en valores discretos y no continuos como en los sistemas analgicos.

La electrnica digital considera valores discretos de tensin, corriente o cualquier otra medida; esto es valores concretos determinados, mientras que la electrnica analgica considera y trabaja con valores continuos de estas variables; pudiendo tomar infinitos valores (tericamente al menos).

DIGITAL VS. ANALGICO:

Ruido Digital:

Cundo los datos son transmitidos usando mtodos analgicos, una cierta cantidad de "ruido" entra dentro de la seal. Esto puede tener diferentes causas: datos transmitidos por radio pueden tener una mala recepcin, sufrir interferencias de otras fuentes de radio, o levantar ruidos de fondo del resto del universo. Pulsos elctricos que son enviados por cableados pueden ser atenuados por la resistencia de los mismos, y dispersados por su capacitancia, y variaciones de temperatura pueden acrecentar o disminuir estos efectos. Cualquier variacin puede proveer una gran cantidad de distorsin en una seal analgica. En el caso de las seales digitales, an las pequeas variaciones en la seal pueden ser ignoradas de forma segura. En una seal digital, estas variaciones, se pueden sobreponer, pues, cualquier seal cercana a un valor particular ser interpretada como ese valor.

Facilidades en la lectura:

En la lectura humana de la informacin, los mtodos digitales y analgicos resultan ambos de gran utilidad. Si lo que se requiere es una impresin instantnea de resultados, los medidores analgicos usualmente ofrecen la informacin de una manera rpida, cuando lo que se requiere es exactitud los digitales son los preferidos. Leer medidores analgicos requiere tiempo y un poco de experiencia en el campo, esto comparado con que escribir un valor en un display digital es limitarse a copiar los nmeros. En los casos en que la exactitud y la rapidez son requeridas por igual, los displays duales son la mejor opcin.

De Anlogo a Digital

Las aplicaciones clsicas de los DSP's trabajan seales del mundo real, tales como sonido y ondas de radio que se originan en forma anloga. Como se sabe, una seal anloga es continua en el tiempo; cambia suavemente desde un estado a otro. Los computadores digitales, por otro lado, manejan la informacin discontinuamente, como una serie de nmeros binarios, por lo que se hace necesario como primera etapa en la mayora de los sistemas basados en DSP's transformar las seales anlogas en digitales. Esta transformacin la hacen los Conversores Anlogo Digital (ADC, en ingls).

Una vez terminada la etapa de conversin anloga digital, los datos son entregados al DSP el cual est ahora en condiciones de procesarla. Eventualmente el DSP deber devolver los datos ya procesados para lo cual es necesaria una etapa final que transforme el formato digital a anlogo. Por ejemplo, una seal de audio puede ser adquirida (ADC) y filtrada para eliminar en gran medida ruido, crujidos de esttica, amplificar ciertas frecuencias de inters, eliminar otras, etc. Luego de esto, la informacin puede ser devuelta a travs de una conversin digital anloga (DAC).

Qu es Procesamiento Digital de Seales?

Es una tcnica que convierte seales de fuentes del mundo real (usualmente en forma analgica), en datos digitales que luego pueden ser analizados. Este anlisis es realizado en forma digital pues una vez que una seal ha sido reducida a valores numricos discretos, sus componentes pueden ser aislados, analizados y reordenados ms fcilmente que en su primitiva forma analgica.

PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEAL (DSP) es una operacin o transformacin de una seal en un hardware digital segn reglas bien definidas las cuales son introducidas al hardware a travs de un software especfico que puede o no manejar lenguajes tanto de alto como de bajo nivel.

En estricto rigor, digital signal processing se refiere al procesamiento electrnico de seales tales como sonido, radio y microondas usando tcnicas matemticas para realizar transformaciones o extraer informacin. En la prctica, las caractersticas que hacen a los DSP's tan buenos en el manejo de seales los hacen adecuados para muchos otros propsitos, tales como procesamiento de grficos de alta calidad y simulaciones en ingeniera. Eventualmente cundo el DSP ha terminado su trabajo, los datos digitales pueden volverse atrs como seales analgicas, con calidad mejorada. Por ejemplo: un DSP puede filtrar ruido de una seal, remover interferencias, amplificar y/o suprimir frecuencias, encriptar informacin, analizar una corriente compleja en sus componentes esenciales.

5. CODIGO DE IDENTIFICACIN DE INSTRUMENTOS

Para designar y representar los instrumentos de medicin y control por medio de simbologa se emplean normas que pueden variar dependiendo de cada industria entre las ms importantes se encuentran la ISA (Instrument Society of America) de la Sociedad de Instrumentos de Estados Unidos y la DIN alemana, cuyas normas tienen por objeto establecer sistemas de designacin (cdigo y smbolos) de aplicacin a las industrias qumicas, petroqumicas, farmacuticas, de alimentos, aire acondicionado, etc.

Ya que varias industrias tienen su propia simbologa, hay que sealar que estas normas no son de uso obligatorio sino que constituyen una recomendacin a seguir en la identificacin de los instrumentos en la industria, La que usaremos durante el curso es la norma: ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992)A. Cada instrumento debe identificarse con un cdigo alfanumrico que contenga el nmero de identificacin del lazo como por ejemplo: FIT- 150

FIT 150 -Identificacin funcional del instrumento

150 -Nmero del lazo

FIT -Identificacin funcional

F -Primera letra

IT -Letras sucesivas

B. El nmero de letras funcionales para un instrumento debe ser mnimo, no excediendo de cuatro.C. La numeracin del lazo puede ser paralela o serie. La numeracin paralela inicia una secuencia numrica para cada nueva primera letra (PIC-200, FRC-200, LIC-200, AI-200, etc.). La numeracin serie identifica el lazo de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto con una secuencia nica de nmeros, sin tener en cuenta la primera letra del lazo (TIC-100, FRC-101, LIC-102, AI-103, etc.). La secuencia puede empezar con el nmero 1 o cualquier otro nmero conveniente, tal como 001, 3010, 1201 y puede incorporar informacin codificada tal como rea de planta; sin embargo, se recomienda simplicidad.D. Si un lazo dado tiene ms de un instrumento con la misma identificacin funcional, es preferible aadir un sufijo, ejemplo FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc. Estos sufijos pueden aadirse obedeciendo a las siguientes reglas: Deben emplearse letras maysculas, A, B, C, etc.

En un instrumento tal como un registrador de temperatura multipunto que imprime nmeros para identificacin de los puntos, los elementos primarios pueden numerarse TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc.

Las subdivisiones interiores de un lazo pueden designarse por sufijos formados por letras y nmeros.

E. Un instrumento que realiza dos o ms funciones puede designarse por todas sus funciones. Por ejemplo, un registrador de caudal FR-2 con pluma de presin PR-4 puede designarse FR-2/PR-4. Un registrador de presin de dos plumas como PR-7/8; y una ventanilla de alarma para temperatura alta y baja como TAH/L-21.F. Los accesorios para instrumentos tales como rotmetros de purga, filtros manorreductores y potes de sello que no estn representados explicitamente en un diagrama de flujo, pero que necesitan una identificacin para otros usos, deben tenerla de acuerdo con su funcin y deben emplear el mismo nmero del lazo que el del instrumento asociado. Alternativamente, los accesorios pueden emplear el mismo nmero de identificacin que el de sus instrumentos asociados, pero con palabras aclaratorias por ejemplo. Un rotmetro regulador de purga asociado con un manmetro PI-8 puede identificarse como PI-8 PURGA.

CODIGO DE IDENTIFICACIN DE INSTRUMENTOS

PRIMERA LETRALETRAS SUCESIVAS

VARIABLE MEDIDALETRA MODIFICADORALECTURA PASIVAFUNCION DE SALIDALETRA MODIFICADORA

AAnlisis ( 1 )Alarma

BQuemador CombustinLibre ( 2 )Libre ( 2 )Libre ( 2 )

CLibre ( 2 )Control

DLibre ( 2 )Diferencial (3)

EVoltajeSensor Elemento primario

FCaudalRelacin ( 3 )

GLibre ( 2 )Vidrio, dispositivo para ver ( 4 )

HManualAlto ( 5 )

ICorriente (elctrica)Indicacin ( 6 )

JPotenciaExploracin (7)

KTiempoVariacin de tiempo ( 8 )Estacin de control

LNivelLuz ( 9 )Bajo ( 5 )

MLibre ( 2 )Momentneo

(3)Medio, Intermedio ( 5 )

NLibre ( 2 )Libre ( 2 )Libre ( 2 )Libre ( 2 )

OLibre ( 2 )Orificio, Restriccin

PPresin, VacioPunto (Ensayo), Conexin

QCantidadIntegrar, Totalizar ( 3 )

RRadiacinRegistro ( 10 ) Regulacin

SVelocidad, FrecuenciaSeguridad (11)Interruptor (12)

TTemperaturaTransmisor (13)

UMultivariable (14)Multifuncin (14)Multifuncin (14)Multifuncin (14)

VVibracinVlvula, Regulador (12 )

WPeso, FuerzaVaina, Sonda, Termopozo

XSin clasificar (15)Eje XSin clasificar (15)Sin clasificar (15)Sin clasificar (15)

YEvento, Estado o presencia (16)Eje YRel, Clculo, Convertidor (12,17)

ZPosicin, DimensinEje ZMotor, Actuador, Elemento final de control.

NOTAS EXPLICATIVAS:

1. La letra A para anlisis abarca todos los anlisis no indicados por una letra "libre". Es conveniente definir el tipo de anlisis al lado del smbolo.

2. Para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplearse repetidamente en un proyecto se han previsto letras libres. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra N puede representar como primera letra el "mdulo de elasticidad" y como sucesiva un "osciloscopio".

3. Cualquier primera letra, utilizada con las letras de modificacin D (diferencial), F (relacin), M (momentneo), K (variacin de tiempo) o Q (integracin o totalizacin) o cualquier combinacin de las mismas tiene por objeto representar una nueva variable medida. Por ejemplo, los instrumentos PDI y PI indican dos variables distintas, la presin diferencial y la presin.

4. La letra de funcin pasiva G se aplica a los instrumentos que proporcionan una visin directa no calibrada del proceso, por ejemplo, niveles visuales y monitores de televisin.

5. Los trminos: alto, bajo y medio o intermedio, deben corresponder a valores de la variable medida, no a los de la seal a menos que se indique de otro modo. Por ejemplo, una alarma de nivel alto derivada de una seal de un transmisor de nivel de accin inversa debe designarse LAH, incluso aunque la alarma sea actuada cuando la seal cae a un valor bajo.

6. El trmino indicacin se refiere a la lectura de una medida real analgica o digital de proceso. En el caso de un ajuste manual puede emplearse para la indicacin del dial o del ajuste, por ejemplo, el valor de la variable de iniciacin.

7. El empleo de los trminos de modificaciones: alto, bajo, medio o intermedio y exploracin, es opcional.

8. La letra de modificacin K en combinacin con una primera letra tal como L, T, W significa una variacin en el tiempo de la variable medida o iniciadora. Por ejemplo, la variable WKIC puede representar un controlador de variacin de prdida de peso.

9. Una luz piloto que es parte de un bucle de control debe designarse por una primera letra seguida de la letra sucesiva L. Por ejemplo, una luz piloto que indica un perodo de tiempo terminado se designar KQL. Si se desea identificar una luz piloto fuera del bucle de control, la luz piloto puede designarse en la misma forma. Por ejemplo, una luz piloto de marcha de un motor elctrico puede identificarse EL, suponiendo que la variable medida adecuada es la tensin, o bien YL suponiendo que se vigila el estado de la operacin. La letra sin clasificar X debe usarse slo para aplicaciones con lmites definidos. La designacin XL no debe usarse para luces piloto de motores, siendo factible usar las letras, M, N o O para la luz piloto de un motor cuando el significado est previamente definido. Si se usa M debe quedar claro que la letra no representa la palabra motor, sino que pertenece a un estado de monitorizacin.

10. La palabra registro se aplica a cualquier forma de almacenamiento de informacin que permite su recuperacin por otros sistemas.

11. El trmino seguridad, debe aplicarse slo a elementos primarios y a elementos finales de control que protejan contra condiciones de emergencia (peligrosas para el personal o el equipo). Por este motivo, una vlvula autorreguladora de presin que regula la presin de salida de un sistema, mediante el alivio o escape de fluido al exterior, debe ser PCV, pero si esta misma vlvula se emplea contra condiciones de emergencia, se designa PSV. La designacin PSV se aplica a todas las vlvulas proyectadas para proteger contra condiciones de emergencia de presin sin tener en cuenta si las caractersticas de la vlvula y la forma de trabajo la colocan en la categora de vlvula de seguridad, vlvula de alivio o vlvula de seguridad de alivio. Un disco de ruptura se designa PSE.12. Un aparato que conecta, desconecta o transfiere uno o ms circuitos, puede ser un interruptor, un rel, un controlador todo-nada, o una vlvula de control, dependiendo de la aplicacin.

13. El trmino "transmisor" se aplica a un instrumento que capta una seal de proceso a travs de un sensor y la transmite de acuerdo con una funcin predeterminada de la variable de proceso, en una forma de seal de salida de instrumentos (neumtica, electrnica o digital), mientras que un convertidor la recibe en una forma de seal de instrumentos y la convierte a otra forma de seal de instrumentos (por ejemplo, recibe 0,2 a 1 bar y la pasa a 4-20 mA c.c.).

14. El empleo de la letra U como "multivariable" y "multifuncin" en lugar de una combinacin de otras letras, es opcional.

15. La letra sin clasificar X puede emplearse en las designaciones no indicadas que se utilicen slo una vez o un nmero limitado de veces. Se recomienda que su significado figure en el exterior del crculo de identificacin del instrumento. Ejemplo: XR-2 puede ser un registrador de presin y XX-4 un osciloscopio de tensin.

16. La primera letra Y se usa para la monitorizacin de respuestas ligadas a eventos en lugar de estar ligadas al tiempo o a la programacin de tiempo. La letra Y tambin puede significar presencia o estado.

17. Se supone que las funciones asociadas con el uso de la letra sucesiva Y se definirn en el exterior del smbolo del instrumento cuando sea conveniente hacerlo as.

18. La forma gramatical de los significados de las letras sucesivas puede modificarse segn se requiera. Por ejemplo, "indicar" puede aplicarse como "indicador" o "indicacin", "transmitir" como "transmisor" o "transmitiendo", etc.

19. La primera letra V, "vibracin o anlisis mecnico", se reserva para monitorizacin de maquinaria ms que la letra A, que est reservada para un anlisis ms general.

20. La letra sucesiva K es una opcin del usuario (letra libre) para designar una estacin de control, mientras que la letra sucesiva C se emplea para describir controladores manuales o automticos.

NOTA:

Las siguientes abreviaturas son sugeridas para representar los diferentes tipos de alimentacin o bien de purga de fluidos.

Es opcional usar IA- aire de instrumentos

AS = suministro de aire PA aire de planta

IG gas de instrumentos

ES = suministro elctrico

GS = suministro de gas

HS = suministro hidrulico

NS = suministro de nitrgeno

SS = suministro de vapor

WS = suministro de agua

SMBOLOS Y LNEAS EMPLEADAS EN INSTRUMENTACIN

Conexin a proceso

Seal indefinida

Seal neumtica

Seal elctrica

Seal hidrulica

Tubo capilar

Seal electromagntica o seal sonica guiada

Seal electromagntica o seal sonica no guiada

Enlace software o enlace de datos

Enlace mecnico

Smbolos opcionales binarios ( on off)

Seal neumtica

Seal elctrica

SMBOLOS Y LNEAS EMPLEADAS EN INSTRUMENTACIN

Ubicacin primaria, normalmente accesible al operadorMontaje en campoUbicacin auxiliar, normalmente accesible al operadorUbicacin normalmente inaccesible al operador

Instrumentos discretos

Control compartido, visualizacin compartida

Funcin de computadora

Controlador lgico programable (PLC)

EJEMPLO:

APLICACIN DE LA SIMBOLOGA EN UN PROCESO SIMPLE

6. SISTEMAS DE TRANSMISIN

Con el paso del tiempo, el hombre se dio cuenta de que en la industria se debera ofrecer un mayor grado de seguridad tanto para su personal, como para sus instalaciones, es por ello que consider que el tiempo de respuesta en sus sistemas de control debera ser mejorado, adems de que sera ms cmodo y seguro controlar desde un punto central los procesos de las diferentes reas, ya que esto redundara en una disminucin de los costos de operacin.

Es por ello que se implementaron los sistemas de transmisin de seales los cuales le trajeron al hombre las siguientes ventajas:

1. Disminuir al mximo los riesgos dentro de sus instalaciones

2. Reduccin en los costos de operacin

3. Reduccin en las primas de los seguros

4. Mejorar el tiempo de respuesta en el control

5. Poder controlar y supervisar desde instalaciones remotas una o ms unidades de proceso sin importar que tan grandes o pequeas sean stas.

6. Aumentar la exactitud de la medicin y el control aumentando por consiguiente la calidad de los productos

Los sistemas de transmisin de seal ms usados y conocidos son los siguientes:

1. Neumtico

2. Elctrico/Electrnico

3. Hidrulico/Fludico

4. ptico

El sistema de transmisin neumtico, es uno de los ms antiguos, a pesar de su antigedad, no ha podido ser sustituido del todo por los ms modernos sistemas de transmisin de seales. Se le aplica tanto en instalaciones existentes, como en instalaciones nuevas. El rango ms estndar de seal neumtica conocido el de 3 15 lb/in2 (PSIG).

Para que los instrumentos puedan generar este tipo de seal neumtica, es necesario que cuentes con una fuente de alimentacin del mismo tipo. La mayora de los instrumentos estn limitados a recibir como suministro neumtico 20 PSIG.

El suministro neumtico puede ser con diferentes tipos de fluido, entre los ms usados estn:

a) Aire

b) Gas (pudiendo ser el mismo gas del proceso)

A manera de ejemplo ilustrativo mencionaremos el aire como fluido neumtico. El Aire utilizado para el suministro y transmisin de la seal neumtica, debe ser:

a) Limpio

b) Casi sin humedad

c) Sin aceites

Para cumplir con la calidad antes mencionada, el aire debe pasar por un cierto proceso que describiremos a continuacin:

7. SISTEMAS DE SUMINISTRO DE AIRE

Estas recomendaciones prcticas estn basadas en el conocimiento acumulado y experiencia de ingenieros en la industria del petrleo. Su propsito es ayudar en la instalacin de los ms usados instrumentos de medicin, control, y analticos; sistemas de transmisin y accesorios relativos a alcanzar la seguridad, continuidad, exactitud y operacin eficiente con el mnimo mantenimiento.

Aunque la informacin contenida en esta publicacin ha sido preparada originalmente para usarse en la refinera del petrleo, mucho de esto aplicaba sin cambios a la industria qumica, plantas de gasolina, e instalaciones similares.

Afortunadamente la instrumentacin depende de los arreglos elaborados, los cuales incorporan sistemas simples y accesorios que satisfarn requerimientos especficos. Suficientes programas, dibujos, esquemas y otros datos debern ser suministrados al constructor para instalar los equipos en la manera deseada. Varias normas y cdigos en la industria, as como leyes y reglas debern ser seguidas donde aplique.

Para mxima seguridad del personal de planta, los sistemas de transmisin son empleados para evitar que las lneas que manejan hidrocarburos, cidos y otros materiales peligrosos y txicos lleguen hasta el cuarto de control. La adecuada instalacin es esencial para alcanzar la capacidad mxima de los instrumentos o sistemas de transmisin.

Cuando se instala un instrumento, varios componentes debern quedar accesibles al operador para un adecuado mantenimiento, y algunos de estos elementos debern ser instalados a una altura adecuada para poder leerse. Placas de orificio, vlvulas de control, transmisores, termocoples, indicadores de nivel, y controles locales, as como puntos de anlisis de muestras (tomas de muestra) generalmente debern quedar instalados de tal forma que permitan una buena lectura, accesibles desde el piso, desde plataformas fijas, o escaleras permanentes.

7.1. ALCANCE

En esta seccin se dan algunas recomendadas prcticas para la instalacin de sistemas de aire de instrumentos.

7.2. GENERAL

Para una operacin adecuada de los instrumentos, el aire de instrumentos deber ser libre de aceite y suciedad, suficientemente seco para prevenir condensacin de agua, y su presin deber ser como mnimo preferentemente 100 lb/in2. Algunas plantas existentes, pueden operar con sistemas de suministro de aire tan bajos como 50 lb/in2. Las plantas modernas son diseadas con Sistemas centrales de suministro de aire.

7.2.1. COMPRESORES

Los compresores en los sistemas de aire de instrumentos pueden ser: reciprocantes, rotatorios o centrfugos, dependiendo del tamao economa y la preferencia del usuario final. Los compresores que no usan aceite en sus partes expuestas con el aire que se comprime son recomendados. Los compresores debern ser capaces de operar en forma continua y debern ser dimensionados para al menos 150% del requerimiento total de aire de instrumentos estimado.

El sistema de control para los compresores de aire de instrumentos generalmente es proporcionado por el fabricante de los compresores. Varios tipos de sistemas son disponibles. Los compresores reciprocantes y rotatorios son disponibles con arranque y paro automtico, velocidad constante y combinacin en sus sistemas de control. Los compresores centrfugos son disponibles con cualquier sistema de control, tipo modulante o tipo gabinete cerrado. El tipo de sistema que se escoja depende de la seleccin del vendedor y preferencias del usuario. La calidad del equipo e instalacin de los instrumentos suministrados deber corresponder con el resto de la instrumentacin instalada en la planta.

7.3. SISTEMAS DE RESPALDO DE AIRE DE INSTRUMENTOS

Para confiabilidad, un compresor con una fuente de alimentacin diferente deber ser provisto para suministrar aire en el evento de falla del compresor principal. Si el suministro normal de aire, trabaja por medio de un dispositivo elctrico (motor), un generador de vapor deber ser considerado para usarse con la unidad de respaldo.

Cuando un compresor de respaldo es suministrado, el equipo deber arrancar automticamente cuando la presin de salida del secador falla por debajo del valor deseado.

7.3.1. POSTENFRIADOR DEL COMPRESOR

El compresor deber tener un postenfriador para remover el calor de la compresin. El postenfriador podr ser enfriado por aire o enfriado por agua y deber incluir un separador de agua para recolectar los condensados. Una alarma por temperatura u otro dispositivo de perdida en la indicacin del enfriamiento es deseable que sea incluido.

7.3.2. PRECAUCIONES

Un compresor que contaminar las lneas de aire con aceite no deber ser usado temporalmente, an bajo condiciones de emergencia como construccin, arranque de planta. Una vez que el aire ha sido contaminado, ste continuar contaminando el aire limpio. Es esencial que un buen filtro sea suministrado para remover los finos; ya que de otra forma, el dao a los instrumentos ser inevitable.La entrada del aire deber ser localizada de tal forma que se evite recibir aire contaminado. Asegurndose que se evite la localizacin de la entrada de aire cerca de venteos. Se debern suministrar filtros a la entrada del aire de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de los compresores.

7.3.3. INSTALACIONES DE TRATAMIENTO

El aire comprimido pasar por un postenfriador y un separador para remover mayor cantidad de agua. El aire deber secarse hasta un punto de roco (medido a la presin de flujo) de al menos 18 F (10 C) debajo de la ms baja temperatura ambiente conocida.

Un prefiltro de aceite tipo adsorbente para remover cualquier remanente es recomendado para todas las instalaciones. Si se requiere de mayor liberacin de aceite se usar un filtro tipo coalescente. Las secadoras debern ser provistas con un postfiltro para prevenir la suciedad fina proveniente de la entrada del sistema de compresin. Asimismo un filtro regulador deber ser utilizado en la llegada de aire al instrumento.

7.4. CAPACIDAD

La capacidad de un sistema de aire de instrumentos deber ser basado en el consumo total de los instrumentos (carga) conectados, asumiendo que los instrumentos operarn simultneamente. Donde no se tenga el valor exacto del consumo del instrumento, se deber considerar que ste es de 1.0 pie cbico por minuto (7 X 10-4 metros cbicos por segundo). Al menos 10% extra de capacidad deber proveerse para instrumentos miscelneos o instrumentos que sern instalados a futuro y fugas en el sistema de distribucin. Los requerimientos a futuro debern ser estimados lo ms cerca posible como lo permita la informacin disponible.

El aire de instrumentos deber ser utilizado exclusivamente para instrumentos. Otros usos como la operacin de herramientas neumticas, aire limpio o purgas podran fcilmente despresurizar un cabezal y causar alteraciones en muchos sistemas de control.

7.4.1. RECEPTOR DE AIRE

Receptores de aire debern ser incluidos en el sistema de aire de instrumentos para regular las fluctuaciones de presin en el sistema y suministrar aire por un determinado tiempo en el evento de una falla en el compresor. El receptor tambin funcionar como un tanque eliminador de agua para prevenir la entrada de lquido al secador. El tanque receptor deber ser diseado de tal forma que garantice un adecuado tiempo de respaldo que permita un ordenado paro de emergencia.7.4.2. SECADOR DE AIRE

El secador deber ser tipo adsorbente y deber usar slica gel, alumina activa o un equivalente para remover el vapor de agua. La regeneracin del secador tipo desecante puede requerir calentamiento elctrico (trazas elctricas) o de vapor o puede ser sin calor, dependiendo de la disponibilidad de las instalaciones o de las preferencias del usuario.

La mayora de los sistemas de secado son diseados para regeneracin automtica utilizando un ciclo de 8 horas, como sea la regeneracin puede ser basada en el punto de roco del aire seco donde la regeneracin empieza cuando el punto de roco alcanza el mismo punto de ajuste. Cuando la regeneracin automtica es suministrada, vlvulas de cambio (swtcheo) que no interrumpirn el flujo de aire an si la regeneracin se detiene en alguna posicin intermedia. La regeneracin normalmente ocurre a presin de la lnea o atmosfrica. Si la regeneracin se lleva a cabo a la presin atmosfrica, se debern tomar previsiones para presurizar ambos secadores antes de cambiar (switcheover) de tal forma que se prevenga prdida de la presin del aire de instrumentos an para un corto periodo de tiempo. El tiempo del ciclo para la regeneracin en caliente de secadores deber permitir el enfriamiento de la torre regeneradora antes del cambio (switchover).

Los secadores tipo refrigerante debern ser considerados donde existan ligeras temperaturas ambientes. Este tipo de secadores alcanzarn un punto de roco alrededor de los + 35 F (+ 2 C) a 100 lb/in2 (700 kilopascales) como presin de operacin o 10 F (- 23 C) a 1 atmsfera.

Cuando se tengan vapores de aceite, se deber usar un prefiltro tipo adsorbente en todas las instalaciones de secadoras y secadores tipo desecante debern tener un postfiltro de 5 micrones para remover los finos. El prefiltro, secador y postfiltro debern ser provistos cada uno con vlvulas de bloqueo y baypass para facilitar su servicio (mantenimiento).

7.4.3. CAIDA DE PRESION PERMISIBLE

La cada de presin a travs del entero sistema de secado y limpieza (que consiste de postfiltro, separador de agua, receptor, prefiltro, secador de aire y postfiltro) no deber exceder 10 lb/in2 (70 kilopascales).

7.5. SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

7.5.1. DIMENSIONAMIENTO DE LINEAS

Las lneas en los sistemas de distribucin debern ser dimensionadas de tal forma que la mxima cada de presin entre la salida del secador y el consumidor ms remoto no exceda de 5 lb/in2 (35 kilopascales), cuando todos los consumidores (instrumentos, sistemas de control, etc.) tomen aire a su mximo consumo. Un mnimo tamao de tubera de NPS deber ser usado para tomas a consumidores individuales, excepto donde muchos instrumentos estn en una proximidad tan cercana y estn conectados a un cabezal (tal como un tablero de control o cuando un cabezal est localizado en una caja de conexiones). En este caso una tubera de tubing de cobre de tamao pequeo como o 3/8 de dimetro exterior (OD) puede ser usada.

7.5.2. TUBERAS PARA SUMINISTRO DE INSTRUMENTOS

Los cabezales para aire de instrumentos preferiblemente debern ser construidos de acero galvanizado o tubera de acero inoxidable pared delgada. Los cabezales en sus extremos debers ser equipado con tapones o vlvulas para permitir expansiones futuras del sistema. Todas las tomas debern ser por la parte superior del cabezal y aproximadamente 20% de conexiones de reserva debern ser provistas.

La tubera galvanizada no es recomendable para ser instalada al final del filtro de aire del instrumento. Cobre, ac. Inoxidable, aluminio y plstico, son aceptables en este servicio.

En instalaciones donde un nmero de instrumentos neumticos son agrupados juntos, esto probablemente deber ser ms econmico para usar una estacin maestra con filtro dual y reguladores para confiabilidad.

7.5.3. SISTEMAS UTILIZANDO EL AIRE DE PLANTA

El controlador on-off PIC-1 que arranca el compresor de respaldo de aire cuando la presin del aire falla a un mnimo valor predeterminado. La vlvula de control PV-1 montada sobre la lnea de vapor abre cuando la presin sobre el diafragma disminuye. La presin del sistema es controlada por la vlvula de descarga.

7.5.4. VLVULAS DE CONTROL

La vlvula de control automtica instalada en la lnea de vapor del compresor de repuesto deber ser dimensionada y diseada para abrir cuando una falla ocurra. Tambin una vlvula de by-pass tipo globo deber ser utilizada para mantener tibio el sistema de arranque del compresor. La vlvula de control automtica instalada sobre la lnea de aire de planta deber ser dimensionada y diseada para cerrar cuando ocurra una falla.

8. SUMINISTRO ELECTRICO PARA EQUIPOS E INSTRUMENTOS

Para mxima seguridad del personal de planta, los sistemas de transmisin son empleados para evitar que las lneas que manejan hidrocarburos, cidos y otros materiales peligrosos y txicos lleguen hasta el cuarto de control. La adecuada instalacin es esencial para alcanzar la capacidad mxima de los instrumentos o sistemas de transmisin.

Cuando se instala un instrumento, varios componentes debern quedar accesibles al operador para un adecuado mantenimiento, y algunos de estos elementos debern ser instalados a una altura adecuada para poder leerse. Vlvulas de control, transmisores, termocoples y controles locales generalmente debern quedar instalados de tal forma que permitan una buena lectura, accesibles desde el piso, desde plataformas fijas, o escaleras permanentes.

8.1. ALCANCE

En esta seccin se dan algunas recomendadas prcticas para la acometida elctrica para instrumentos

8.2. GENERAL

Para una operacin adecuada de los instrumentos, el voltaje que se suministre a los mismos deber llegar al instrumento con un valor que se encuentre dentro de los lmites establecidos por los fabricantes. Por lo tanto deber tomarse en cuenta la cada de voltaje y por consiguiente el dimetro de los conductores.

Originalmente la mayora de los instrumentos requeran de alimentacin en 120 VCA y seal de salida en el rango de 4 20 mA, para lo cual se requera de 4 conductores (dos para la alimentacin y dos para la seal) para llevar a cabo esta labor, sin embargo en la actualidad, con la implementacin de los sistemas de control, se prefiere que la alimentacin sea de 24 VCD sin cambio en la seal de salida, ambas en dos conductores (uno para alimentacin y otro para la seal). Ello trajo como consecuencia el ahorro significativo de:

El tiempo de instalacin

El costo

9. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE SUMINISTRO ELECTRICO A LOS INSTRUMENTOS

9.1. SUBESTACION

Se deber realizar un contrato con la compaa CFE para que nos proporcione energa elctrica para cualquiera de las instalaciones que se trate, siempre y cuando estas instalaciones sean nuevas o las existentes ya no tengan la capacidad.

Debido a que CFE proporciona 13800 Volts como acometida elctrica, es necesario acondicionar esta seal de acuerdo con los requerimientos del cliente, para lo cual es necesario instalar una subestacin, la cual puede ser tipo poste (cuando la capacidad que se requiere es menor o igual a 250 KVA) o autosoportada (capacidad > 250 KVA). Cualquiera que sea el caso la subestacin ser encargada de reducir el voltaje (13800 V) hasta un valor requerido por los equipos del usuario, que puede ser 220/127 Volts o 480/227 Volts.

La subestacin deber contar con:

Cortacircuitos

Cuchillas de desconexin

Transformador

La acometida de 13800 volts ser recibida por el primario del transformador, el cual por induccin magntica, inducir un voltaje en el secundario del transformador el cual proporcionar los voltajes de salida mencionados con anterioridad. El voltaje de salida del secundario, depende de la cantidad de espiras y su calibre. Tanto el primario como el secundario del transformador se encuentran inmersos en aceite, el cual se utiliza como sistema de enfriamiento, y externamente este aceite es enfriado por el aire del exterior gracias a las aletas con que cuenta el transformador.

La capacidad del transformador depender de la suma de los consumos de los equipos o instrumentos instalados en la planta considerando cuales son los ms crticos que pueden operar al mismo tiempo a su mxima carga, ms un 10% adicional por futuras expansiones.

9.2. TABLERO PRINCIPAL O CCM

Esta formado por una serie de secciones, dependiendo de la cantidad de equipos que vaya a alimentar y es el encargado de recibir la tensin proveniente de la subestacin. Este tablero o CCM deber ser capaz de permitir a la alimentacin de otros equipos en 120 VCA. Si es el caso de que de la subestacin reciba 480/227 VCA, deber contar con un transformador seco, el cual bajar la tensin de 480 a 120 VCA.

El transformador seco podr ir instalado dentro del tablero principal siempre y cuando su capacidad sea menor o igual a 45 KVA; si la capacidad es mayor, el transformador deber estar instalado como un equipo independiente.

Cuando el tablero no contenga arrancadores, es decir que no suministre energa para arranque de motores, se har referencia a l como tablero principal, pero si es el caso contrario, se le conocer como CCM (Centro de control de motores). A este tablero le llegarn en su caso ms crtico 3 Fases 4 hilos, las cuales a su vez sern repartidas en cada una de las secciones (3 fases, 4 hilos para cada seccin).

9.3. TABLERO DE DISTRIBUCIN

Este tablero se encargar de distribuir la energa elctrica a diferentes partes de la instalacin a travs de varios circuitos que cuentan con pastillas trmicas para proteccin de los equipos; para lo cual recibir el voltaje proveniente del CCM. Como ejemplo de este tablero se podrn alimentar:

a) Actuadores de vlvulas

b) Tableros de instrumentos

c) Tableros de alumbrado, etc.

9.4. TABLERO DE INSTRUMENTOS

De uno de los circuitos del tablero de distribucin, se alimentar a un tablero de instrumentos, como se mencion anteriormente, el cual recibe 3 fases (A, B, C) y un neutro, entre cada una de las fases se tendr un voltaje de 227, de tal forma que se podrn alimentar equipos en 120 VCA (hasta equipos con 440 VCA). Lo anterior se logra de la siguiente manera:

En este tablero de instrumentos se podr tener un controlador digital, los cuales generalmente son alimentados con 120 VCA y proporcionan un suministro de salida de 24 VCD. En caso de que el controlador no pueda proporcionar la alimentacin en 24 VCD, se podr instalar una fuente de poder (transformador/rectificador), la cual tendr como primera tarea transformar los 120 VCA en 24 VCA y posteriormente la rectificar para proporcionar 24 VCD.

De esta forma se alimentar a los instrumentos que requieren 24 VCD, los cuales generarn una seal de salida de 4 20 mA en dos hilos (conductores).

Ya es sabido que en la actualidad la seal ms estndar para la transmisin de seales de instrumentos elctricas/electrnicas es de 4 20 mA; otras pueden ser 0 10 V.

9.5. CABLES

El calibre de los cables depender de la cada de tensin que se permita de acuerdo con las normas siendo el valor permisible aproximadamente del 3%, la cada de tensin es funcin tambin de la distancia que exista entre los extremos del mismo.

Es importante sealar que mientras mayor sea el calibre del conductor, su dimetro exterior es menor (ms delgado).

9.6. SISTEMA DE TIERRAS

Por norma, todos los equipos que sean alimentados elctricamente, debern ser conectados a tierra de tal forma que garanticen la seguridad del personal que en un momento dado pueda estar en contacto con ellos. Esto es, que las corrientes parsitas que puedan existir en los gabinetes, sean drenadas a tierra; para lo cual la resistencia elctrica del sistema de tierras deber ser menor que la resistencia elctrica del cuerpo humano.

9.7. OTRAS ALTERNATIVAS DE SUMINISTRO ELECTRICO

Cuando existan instalaciones donde por su lejana no se permita la acometida elctrica por parte de CFE, se debern instalar sistemas de Celdas solares, las cuales tomarn la energa solar para transformarla en energa elctrica.

Debido a que como su nombre lo indica, stas solamente funcionarn cuando estn en contacto con la energa solar, se debern tomar previsiones para los das nublados y las noches, en las cuales la energa solar est ausente.

Es por ello que debern ser instalados bancos de bateras, los cuales debern ser dimensionados en funcin del tiempo de respaldo y del consumo de los equipos e instrumentos.

9.8. PREVENCIONES EN LA FALLA DEL SISTEMA

Para aumentar la confiabilidad del sistema, una fuente externa deber ser considerada para respaldar los equipos ms crticos de la instalacin, en el evento de que la fuente de suministro de energa elctrica falle. La capacidad de la fuente externa deber ser suficiente con respecto al consumo mximo de los equipos e instrumentos (carga).

Este respaldo se lleva a cabo con las llamadas UPS o fuentes ininterrumpibles de energa. Este equipo estar diseado para permitir llevar a condicin segura todas y cada uno de los equipos que respalde.

9.9. CAPACIDAD

Como ya se mencion con anterioridad, la capacidad de los transformadores es funcin de la suma de los consumos de los equipos a que dar servicio ms un 10% adicional para expansiones futuras.

10. SISTEMAS DE SUMINISTRO HIDRAULICO

Estas recomendaciones prcticas estn basadas en el conocimiento acumulado y experiencia de ingenieros en la industria del petrleo. Su propsito es ayudar en la instalacin de los ms usados instrumentos de medicin, control, y analticos; sistemas de transmisin y accesorios relativos a alcanzar la seguridad, continuidad, exactitud y operacin eficiente con el mnimo mantenimiento. Aunque la informacin contenida en esta publicacin ha sido preparada originalmente para usarse en la refinera del petrleo, mucho de esto aplicaba sin cambios a la industria qumica, plantas de gasolina, e instalaciones similares.

Afortunadamente la instrumentacin depende de los arreglos elaborados, los cuales incorporan sistemas simples y accesorios que satisfarn requerimientos especficos. Suficientes programas, dibujos, esquemas y otros datos debern ser suministrados al constructor para instalar los equipos en la manera deseada. Varias normas y cdigos en la industria, as como leyes y reglas debern ser seguidas donde aplique.

Para mxima seguridad del personal de planta, los sistemas de transmisin son empleados para evitar que las lneas que manejan hidrocarburos, cidos y otros materiales peligrosos y txicos lleguen hasta el cuarto de control. La adecuada instalacin es esencial para alcanzar la capacidad mxima de los instrumentos o sistemas de transmisin.

Cuando se instala un instrumento, varios componentes debern quedar accesibles al operador para un adecuado mantenimiento, y algunos de estos elementos debern ser instalados a una altura adecuada para poder leerse. Placas de orificio, vlvulas de control, transmisores, termocoples, indicadores de nivel, y controles locales, as como puntos de anlisis de muestras (tomas de muestra) generalmente debern quedar instalados de tal forma que permitan una buena lectura, accesibles desde el piso, desde plataformas fijas, o escaleras permanentes.

10.1. ALCANCE

En esta seccin se dan algunas recomendadas prcticas para la instalacin de sistemas de centrales presin hidrulicas, que energizan cilindros hidrulicos (actuadores) para mover vlvulas, compuertas y equipos similares.

10.2. GENERAL

Los sistemas hidrulicos pueden ser especializados de acuerdo con el diseo del comprador o suministrados como un equipo paquete unidad de potencia hidrulica (pack), o una combinacin de los dos. Deber existir una coordinacin entre el comprador y el proveedor de tal forma que se tengas todos los elementos necesarios para ofrecer las guas de especificacin e instalacin de los sistemas. Ya que existen muchas variaciones en cuanto a requerimientos de presin y flujo, tipos de fluido hidrulico empleado, velocidad de respuesta y acciones de paro de emergencia.

En general los sistemas hidrulicos son diseados para que un lquido sea bombeado desde un tanque de almacenamiento (depsito), el cual se mantiene a una presin ligeramente arriba de la atmosfrica por medio de una presurizacin (blanket) con gas inerte, en un acumulador (tanque de presurizacin) donde el lquido se mantiene a la presin de operacin del sistema bajo presurizacin con gas inerte. El lquido fluye del acumulador a los actuadores como se requiera y regresa al tanque de almacenamiento. Se debern tener especial cuidado con la limpieza, llenado y preparaciones para el pre-arranque requeridas para asegurar las condiciones adecuadas y confiabilidad del sistema.

10.3. BOMBAS, OPERADORES Y FUENTES DE SUMINISTRO ALTERNO

Los medios normales de movimiento del fluido hidrulico son las bombas (o bomba) diseadas para un flujo y una presin normal de operacin, las bombas debern ser las adecuadas para manejar el lquido usado a la temperatura ambiente esperada. Un dimensionamiento conservador del tamao de las bombas deber ser basado en el mximo consumo del sistema (incluyendo transientes y fugas en el sistema) ms un 15%. Una fuente de suministro alterna, tal como una turbina de vapor, un motor elctrico alimentado desde una fuente de energa diferente de la principal, un motor de aire o un operador manual debern ser usados con una segunda bomba.

En el caso de una situacin de emergencia durante la cual las bombas fallan, el gas de presurizacin acumulado deber proveer la energa necesaria para suministrar suficiente fluido hidrulico a los actuadores para moverlos a una posicin de falla segura.

10.3.1. VLVULAS DE RELEVO EN EL BOMBEO

Una vlvula de relevo deber ser suministrada en cada bomba. Esta vlvula de relevo deber descargar ya sea hacia el depsito o para proveer un enfriamiento condicional causado por el fluido que retorna y se mezcla con el del depsito o podr descargar a un enfriador y posteriormente a la succin de la bomba. El flujo deber regresar al depsito y entrar por debajo del nivel mnimo posible.

10.3.2. TANQUE DE ALMACENAMIENTO (DEPOSITO)

Un depsito para operacin ligeramente arriba de la presin atmosfrica el cual ser fabricado con suficiente volumen entre el nivel normal alto y normal bajo, para mantener completa la capacidad del sistema. Otros factores que afectan el diseo del depsito son la relacin de fugas esperadas en el sistema, la frecuencia de inspeccin y el fluido a ser usado. Entradas de hombre debern ser provistas para limpieza. El uso de un filtro de 50 micrones en el retorno del fluido es recomendable.

10.3.3. DEPOSITO

La presurizacin (blanketing) con gas inerte del depsito es tambin diseada excluyendo al aire para reducir la corrosin y eliminar las condiciones de riesgo en presencia de un fluido hidrulico combustible.

10.3.4. VLVULAS DE VENTEO DEL DEPOSITO

Cuando se suministra gas de presurizacin (blanketing) ser necesario eliminar la presin atmosfrica y adicionar una vlvula de venteo y una de relevo de acuerdo a los cdigos de referencia. Auto-contenidas y ajustadas para mantener una presin positiva de aproximadamente 2 oz/in2 (0.86 Kilopascales) que pueden controlar la presin del gas de presurizacin.

Si no se usa la presurizacin, se deber suministrar un venteo esfrico abierto permanentemente. Un venteo atmosfrico deber ser suministrado con un filtro para evitar la entrada de polvo u otros contaminantes al sistema.

10.4. ALARMAS DE NIVEL

10.4.1. ALARMA POR BAJO NIVEL EN EL DEPSITO

Una alarma por bajo nivel deber instalarse en el depsito para ajustar la seal cuando el nivel alcance la tercera parte de la capacidad del depsito.

10.4.2. ACUMULADOR (TANQUE PRESURIZADO)

El propsito principal del acumulador es mantener suficiente lquido y fuerza de impulso (gas de presurizacin) para alcanzar las condiciones de emergencia que se requieran cuando las bombas estn fuera de funcionamiento. El tamao del acumulador, la mxima y mnima presin y la localizacin de las alarmas de nivel es algo que debe ser considerado para alcanzar estos propsitos.

10.4.2.1. DIMENSIONAMIENTO DEL ACUMULADOR

El acumulador deber ser dimensionado para acumular el volumen indicado a continuacin:

1. El volumen acumulado por arriba de la alarma de alto nivel se ajusta para poder almacenar suficiente gas inerte a una presin de operacin normal para vaciar el tanque desde el alto nivel de expansin, sin permitir que el acumulador baje su presin ms que el valor de la presin de operacin.

2. El volumen entre el alto nivel y el bajo nivel deber ser suficiente para permitir la operacin normal sin tener alarmas extraas.

3. El volumen debajo de la alarma de bajo nivel deber tener suficiente fluido hidrulico para mover todo el sistema de actuadores al menos dos carreras (stoke) o un ciclo completo.

La presin de operacin normal y el volumen arriba de la alarma de alto nivel estn interrelacionadas. Cualquiera puede ser fcilmente calculada. Cualquier combinacin de gas y presin de operacin normal, deber proveer suficiente energa (presin) para cumplir con las condiciones de emergencia.

10.4.2.2. MINIMA PRESION DE OPERACIN

La mnima presin en el acumulador no deber ser menor que la presin requerida para operar cualquier actuador a su mxima carga, ms la cabeza de presin esttica de lquido entre el actuador ms alto y el tanque acumulador ms las prdidas de presin causadas por la friccin en la tubera cuando todos los actuadores operan a su velocidad de emergencia.

10.4.2.3. PRESION DE OPERACIN NORMAL

La presin de operacin normal deber ser al menos una y media veces la mnima presin de operacin y no deber ser menor que la presin calculada en relacin al volumen de gas inerte.

10.4.2.4. CODIGOS

El acumulador deber ser fabricado de acuerdo con la seccin VIII Unfired Pressure Vessel del ASME Cdigo de Recipientes a presin y Calentadores (Boiler and Pressure Vessel Code) as como otras regulaciones las cuales pueden ser requeridas por las autoridades gubernamentales del lugar donde sern instalados los equipos. La mxima presin de trabajo permisible del recipiente deber ser al menos 110% de la presin de operacin normal o la presin de operacin normal ms 25 lb/in2 (170 kilopascales) lo que sea mayor.

10.5. GAS INERTE

10.5.1. ACUMULADOR

La presin se mantiene por el nitrgeno atrapado en el acumulador y comprimido por el lquido hidrulico que se est bombeando por las bombas de presurizacin. Otros gases inertes pueden ser utilizados siempre y cuando no afecten adversamente al lquido hidrulico. El aire no deber ser usado por sus efectos corrosivos en los componentes del sistema hidrulico y porque pueden generarse condiciones de riesgo si el aire entra en contacto con un fluido hidrulico combustible.

La cantidad de gas inerte es usualmente aquella que a la presin normal, el nivel de lquido est por debajo de la alarma de alto nivel y arriba del punto medio entre los niveles de alarma de alto y bajo nivel.

Aunque el gas inerte es parcialmente soluble en el fluido hidrulico particularmente en glicol y mezclas de agua, algo del gas inerte se pierde en el recipiente. Se debern llevar a cabo inspecciones frecuentes a los niveles en el acumulador y el gas inerte deber ser adicionado para bajar el nivel del fluido al valor normal si existen prdidas de gas. La alarma de alto nivel deber eventualmente alertar al operador si ocurren excesivas prdidas de gas.

10.5.2. VLVULAS DE SEGURIDAD EN EL ACUMULADOR

Una vlvula de seguridad con asiento blando deber ser usada en el acumulador para proteger al equipo por sobrepresiones causadas por fuego y otras fuentes que generen excesos en la presin interna del recipiente, tales como falla de la vlvula de relevo de las bombas. La vlvula deber ser diseada y dimensionada de acuerdo con el cdigo ASME Cdigo de recipientes presurizados y calentadores (Boiler and Pressure Vessel Code) Seccin VIII. Estas vlvulas debern ser instaladas en la parte superior del acumulador cumpliendo con el API RP 520. Diseo e instalacin de sistemas de relevo de presin en refineras (Design and Installation Pressure-Relieving System in Refinering) Parte I y dems cdigos aplicables del lugar donde sern instaladas.

10.5.3. ALARMA POR BAJO NIVEL EN EL ACUMULADOR

Una alarma por bajo nivel (LAL-2) deber ser instalada en el acumulador para ajustar la seal cuando el nivel alcance el punto mnimo de volumen de lquido.

10.5.4. ALARMA EN EL ACUMULADOR POR ALTO NIVEL

Una alarma por alto nivel (LAH-3) deber ser instalada en el acumulador para ajustar la seal cuando el nivel alcance el punto mximo de volumen de lquido.

10.5.5. PRUEBAS

Todas las alarmas de nivel debern ser instaladas de tal forma que puedan ser probadas mientras el sistema se encuentra en operacin. Una placa deber ser suministrada con el acumulador grabada y sujetada en forma permanente con la siguiente informacin:

1. Presin de ajuste del regulador de presin del acumulador

2. Rango de presin de operacin recomendada para el nivel de lquido en el acumulador.

3. Una seal de advertencia de que la adicin manual o venteo del gas inerte es el factor a controlar para el nivel del lquido en el acumulador si la presin del sistema es normal.

10.5.6. ALARMA POR BAJA PRESION EN EL ACUMULADOR

Una alarma por baja presin en el acumulador (PAL-4) deber ser instalada en el acumulador y ajustar la seal cuando la presin falle y est dentro del 10% de la mnima presin.

10.5.7. ALARMA POR ALTA PRESION EN EL ACUMULADOR

Una alarma por alta presin (PAH-5) deber ser instalada en el acumulador y ajustarla para obtener una seal cuando la presin alcance 5% abajo o 15 lb/in2 (100 kilopascales) abajo de la mxima presin de trabajo permisible, de cualquier manera la presin mxima permisible siempre ser mayor.

10.5.8. PRUEBAS

Todas las alarmas de presin debern ser instaladas de tal forma que puedan ser probadas mientras el sistema se encuentra en operacin.

10.6. MANOMETROS Y VIDRIOS DE NIVEL

Los manmetros y los vidrios de nivel debern ser instalados como se muestra en la figura.

10.7. REGULADORES DE PRESION

10.7.1. REGULADOR DE PRESION EN EL ACUMULADOR

Un regulador de presin auto-operado (PCV-2) deber ser instalado para by-pasear el lquido de la descarga de las bombas al depsito. El punto de ajuste de este regulador deber mantenerse a la presin de operacin de la parte superior del acumulador cuando una o ambas bombas estn funcionando. La capacidad de este regulador deber ser igual a la de la bomba elctrica, a menos que la bomba de respaldo arranque automticamente, en cuyo caso la capacidad deber ser igual a la capacidad de las dos bombas. La toma de presin deber ser tomada directamente del espacio de vapor en el acumulador.

10.7.2. ARRANQUE DE BOMBA OPERADA POR TURBINA DE VAPOR (AUXILIAR)

Un interruptor de baja presin (PSL-1) usualmente es instalado en el acumulador para permitir el paso de vapor y arrancar la bomba auxiliar. Este interruptor deber ser ajustado para abrir aproximadamente a 10% debajo de la presin de operacin normal de la parte superior del acumulador. La toma de presin deber ser conectada directamente del espacio de vapor en el acumulador. La vlvula solenoide deber ser del tipo Normalmente abierta cuando se libere del voltaje para abrir instantneamente por falla de energa. Como alternativa de un interruptor de presin elctrico y vlvula solenoide, un controlador neumtico tipo on-off podr ser utilizado.

Cuando el sistema sea tan pequeo que garantice una bomba operada por turbina, se deber consultar al proveedor para considerar los controles de la bomba de respaldo.

Es aconsejable instalar una alarma por alta presin (PAH-7) en la lnea de vapor para operacin de la bomba de respaldo. Se deber considerar en el diseo que tanto el funcionamiento de la alarma como el arranque de la bomba debern ser probados mientras el sistema se encuentre funcionando.

10.7.3. REGULADOR DE CONTRAPRESION SOBRE LA LINEA DE RETORNO DE FLUIDO AL DEPSITO

Un regulador de contrapresin (PRV-3) ajustado a una baja contrapresin, puede ser instalado en las lneas de retorno del sistema hidrulico al depsito. Su objetivo es mantener esas lneas de retorno bajo una pequea cabeza de presin positiva y prevenir la cada por gravedad en el depsito cause un vaco en las lneas. Se establece que el aire que entre al sistema causa oxidacin de varios lquidos por lo que se considera la causa primordial de ensuciamiento del fluido hidrulico.

10.8. FILTROS

Los filtros debern ser utilizados a travs del sistema hidrulico como se requiera. Como mnimo debern instalarse filtros en las siguientes ubicaciones:

1. Un filtro dual de 50 micrones deber ser localizado en el by-pass de la descarga de las bombas hacia el depsito

2. Un filtro dual de 5 micrones deber ser localizado en la lnea hacia los actuadores

3. Un filtro de 50 micrones puede ser instalado en la lnea de retorno de fluido hacia el depsito.

4. Filtros secundarios de 2 micrones son requeridos para aplicaciones especiales tales como servo vlvulas hidrulicas.

Un indicador de presin diferencial (PDI) y su respectiva alarma (PDA) debern ser usados para llamar la atencin de ensuciamiento del filtro.

10.9. TUBERIA

10.9.1. DIMENSIONAMIENTO

El tamao de la tubera deber ser determinado por la evaluacin de los requerimientos de los actuadores bajo condiciones de emergencia. En la seleccin del tamao de la tubera se deber tomar en cuenta la velocidad del flujo que ser de 2 a 4 pies (0.6 a 1.2 metros) por segundo en las lneas de succin de las bombas y baja presin en los circuitos de 150 lb/in2 (1000 kilopascales) o menos y hasta 10 pies (3 metros) por segundo en lneas presurizadas hasta 3000 lb/in2 (21.000 kilopascales).

10.9.2. CONEXIONES ALCABEZAL

Las conexiones entre el actuador y el cabezal debern tener vlvulas abiertas de bloqueo con sellos adecuados y debern estar localizadas lo ms cerca posible del cabezal.

10.9.3. MATERIALES DE TUBERIA

Para Contaminacin mnima del sistema hidrulico, el uso de tuberas de acero inoxidable, tubing y accesorios a lo largo del todo el sistema son recomendables.

10.10. FLUIDOS HIDRULICOS

Para terminar el sistema hidrulico y antes llenar el sistema con el fluido hidrulico, es habitual que el sistema este completamente limpio de cualquier oxidacin y suciedad. La limpieza con un cido inhibido que recoja las impurezas (pickling) es un mtodo de limpieza comn.

Entre los criterios de seleccin para el fluido hidrulico deber considerarse que sea lubricante, que no se congele fcilmente, sea compatible con los elastmeros y su flamabilidad. Si se usan fluidos flamables, se debern tener precauciones para minimizar los riesgos de fuego.

10.10.1. TIPOS DE FLUIDOS

Hay muchos tipos de fluidos hidrulicos usados. Cuyo rango va desde hidrocarburos, tales como los aceites lubricantes especiales hasta compuestos sintticos, agua inhibida y mezclas de agua y etilen glicol.

10.10.2. CONSIDERACIONES DEL CLIMA

10.10.2.1. CLIMAS TEMPLADOS

Cuando se tiene que instalar una central hidrulica en localidades con bajas temperaturas 32 F (0 C) eventuales, el lquido hidrulico puede ser agua con la adicin de un inhibidor soluble para prevenir formaciones de xido e impurezas en el sistema.

10.10.2.2. CLIMAS FRIOS

Para localidades donde las temperaturas pueden ser menores a 32 F (0 C), el lquido hidrulico puede ser una mezcla de etilen glicol inhibido y agua o un lquido hidrulico especial para esta temperatura dependiendo de las recomendaciones del fabricante.

10.10.3. USO DE ETILEN GLICOL EN CLIMAS FRIOS

La cantidad de agua que ser adicionada para una mnima temperatura ambiente dada, es determinada de la grfica en la figura 1.2. El mximo punto de congelamiento se alcanza con una mezcla que contiene 56% por volumen de etilen glicol. Mayores concentraciones de etilenglicol incrementan el punto de congelamiento de la solucin.

10.10.3.1. PREPARACIN DE INHIBIDOR EN EL ETILEN GLICOL

El porcentaje en peso del inhibidor en el etilen glicol y la calidad qumica en el cual los porcentajes son basados se muestran en la siguiente tabulacin:

INHIBIDORPORCENTAJE EN PESOCALIDAD DEL INHIBIDOR

Diethylethanolamina3.0

Acido fosfrico1.2

Sodio mercaptoben/othrazole0.4

Etilen glicol95.4

Los porcentajes de inhibidor en el etilen glicol permanecern constantes sin tomar en cuenta la cantidad adicionada de la mezcla final.

10.10.3.2. PREPARACIN DE 56% DE INHIBIDOR EN LA MEZCLA ETILENGLICOL/AGUA

Una solucin preparada de 56% de inhibidor en etilenglicol y 44% de agua (por volumen) tendr un pH de 8.8 a 9.0. La gravedad especfica ser aproximadamente de 1.073 a 68 F (20 C). Los efectos de la temperatura en la viscosidad es dada en la siguiente tabla.TemperaturaViscosidad

FCCentipoisesPascales

100382002

0-1822022

-20-2955055

-40-40175175

A temperaturas extremadamente bajas (-30 F a menores) los inhibidores puedes tender a separarse en capas. Esta separacin puede ser prevenida por la adicin de un hidrocarburo aromtico con bajo punto de ebullicin u otro solvente que pueda ser compatible con los materiales del sistema, como son empaques, anillos y sellos.

10.10.4. FLUIDOS HIDRULICOS ESPECIALES PARA BAJAS TEMPERATURAS

Hay un nmero de fluidos especiales disponibles para diferentes tipos de temperaturas. Las recomendaciones para este tipo de fluidos pueden obtenerse de los fabricantes de los actuadores que sern utilizados por el sistema. Los fluidos debern ser compatibles con los materiales usados en el sistema, particularmente con los anillos, empaques y sellos.

10.11. SISTEMA DE VENTEO

En el ensamble del fluido hidrulico, ms all del suministro de la unidad, se debern considerar previsiones para el venteo del aire en diferentes puntos del sistema. Una vlvula de venteo en cada actuador generalmente ofrece una buena solucin a este tipo de problema.

11. ENLACE DE COMUNICACIN CON FIBRA PTICA

Breve historia de la fibra ptica

La frase fibra ptica, es aplicada cuando se aplica el vidrio transparente o fibra plstica para llevar seales de luz entre dispositivos. La fibra ptica es una tecnologa que ha venido madurando y ganando terreno, tanto que en un futuro prximo ser aplicada para ms usos. Actualmente su uso se ha limitado a cables dedicados a algunas reas entre sistemas de control, y para algunas aplicaciones especiales. Cables, conectores y accesorios de empalme electrnicos estn disponibles. El usuario deber ser muy cuidadoso de seleccionar el cable apropiado para la aplicacin de acuerdo a la robustez y resistencia mecnica adems de seleccionar adecuadamente los accesorios electrnicos. Si el cable no tiene componentes metlicos los cuales puedan llevar corrientes elctricas, entonces, la fibra ptica garantiza suficiente aislamiento galvnico y elctrico entre los dispositivos conectados, esto eliminar los efectos de las corrientes a tierra.

Las ondas de luz son una forma de energa electromagntica de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la nica diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrmetros en lugar de metros o centmetros; y la idea de transmitir informacin por medio de luz, como portadora tiene ms de un siglo de antigedad. Hacia 1880 Alexander G. Bell construy el fotfono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio de la luz. Sin embargo, resultaba inviable por la falta de fuentes de luz adecuadas. El empleo de fibras de vidrio como medio gua no tard en resultar atractivo: tamao, peso, facilidad de manejo, flexibilidad y coste. En concreto, las fibras de vidrio permitan guiar la luz mediante mltiples reflexiones internas de los rayos luminosos, sin embargo, en un principio presentaban elevadas atenuaciones.

Atenuacin .- Es el factor que indica con que frecuencia deben colocarse los repetidores de la seal que se conduce o propaga por el medio, puede variar debido a un gran nmero de factores tales como la humedad, las curvaturas que sufre el cable, etc. Otro de estos factores es el tipo de fibra utilizada. Las fibras pticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos. El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano.

Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboracin es controlado por medio de computadoras, para permitir que el ndice de refraccin de su ncleo, que es la gua de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus principales caractersticas se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas prdidas de seal, amplia capacidad de transmisin y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnticas de radio-frecuencia. Las fibras pticas no conducen seales elctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningn componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensin.

Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningn circuito adicional de proteccin y no hay problemas debido a los cortos circuitos. Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de transmisin con el fin de reducir el costo por canal.

De esta forma es considerable el ahorro en volumen en relacin con los cables de cobre. Con un cable de seis fibras se puede transportar la seal de ms de cinco mil canales o lneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo nmero de usuarios, con la desventaja que este ltimo medio ocupa un gran espacio en los ductos y requiere de grandes volmenes de material, lo que tambin eleva los costos.

Comparado con el sistema convencional de cables de cobre donde la atenuacin de sus seales (decremento o reduccin de la onda o frecuencia) es de tal magnitud que requieren de repetidores cada 2 Km. Para regenerar la transmisin, en el sistema de fibra ptica se pueden instalar tramos de hasta 70 Km.; sin que halle necesidad de recurrir a repetidores lo que tambin hace ms econmico y de fcil mantenimiento.

Originalmente, la fibra ptica fue propuesta como medio de transmisin debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones adems de la telefona, automatizacin industrial, computacin, sistemas de televisin por cable y transmisin de informacin de imgenes astronmicas de alta resolucin entre otros.

Concepto de transmisin

En un sistema de transmisin por fibra ptica, existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnticas en energa ptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la seal luminosa por las minsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector ptico o receptor, cuya misin consiste en transformar la seal luminosa en energa electromagntica similar a la seal original.

El sistema bsico de transmisin se compone en este orden:

a) Seal de entrada

b) Amplificador

c) Fuente de luz

d) Corrector ptico

e) Lnea de fibra ptica

f) Corrector ptico

g) Receptor

h) Amplificador

i) Seal de salida

En resumen se puede decir que en este proceso de comunicacin, la fibra ptica funciona como medio de transportacin de la seal luminosa, generado por el transmisor de LEDs (diodos emisores de luz) y Lser.

Los diodos emisores de luz y los diodos lser son fuentes adecuadas para la transmisin mediante fibra ptica, debido a que su salida se puede controlar rpidamente por medio de una corriente de polarizacin. Adems su pequeo tamao, su luminosidad, longitud de onda y el bajo voltaje necesario para manejarlos son caractersticas atractivas.

Emisores y receptores pticosLas fuentes pticas se precisan para convertir las seales elctricas en pticas y actan como transductores electro-pticos en los extremo