1 Introducción a la Plataforma de pH

El Rig Proceso 38-716 pH está diseñado para demostrar los problemas asociados con el control de los procesos para el tratamiento de efluentes industriales.

Los componentes constitutivos de la 38 a 716 son similares a las que se puede encontrar en muchas situaciones industriales. La plataforma se ha diseñado específicamente para resistir el ataque de ácido fuerte y fluidos alcalinos.

El efluente, almacenado en el efluente de retención del tanque, se introduce en el recipiente de reacción y su pH supervisado. El Controlador de Proceso de 38 a 300 opera entonces una válvula servo para permitir reactivo para ser mezclado con el efluente en un intento de neutralizar el líquido.

El efluente de retención del tanque, Reactivo de retención del tanque, recipiente de reacción, fluido tratado. Tanques, bombas de circulación, de área variable Caudalímetros, manual de válvulas de control de flujo,Las válvulas de solenoide, válvula de control de servo motorizado y tuberías apropiado y accesorios son montado sobre un bastidor de soporte que está diseñado para permanecer en una empresa de sobremesa de nivel.

La plataforma está diseñado para ser operado en conjunto con la interfaz 38-200 Proceso y 38-300 Proceso Contralor.

1.1 El Rig pHUna fotografía que ilustra las partes del Rig Proceso de Ph se muestra a continuación:

El efluente a tratar se almacena en el tanque de efluentes y alimentado, a través de un filtro, a una constante alta presión velocidad de la bomba de circulación. La bomba se desconecta automáticamente si Back- la presión se vuelve demasiado grande, el flujo es decir, aproximadamente a cero. El punto de desconexión esajustable en la bomba.

El efluente pasa a través de un / combinación de aguja-válvula manual caudalímetro y una Manual / eléctrica SV1 on-off válvula solenoide antes de entrar en el recipiente de reacción.

Después de ser mezclado con el reactivo, la salidas de efluentes tratados a través de las válvulas de drenaje manuales y / o un desbordamiento al depósito de fluido tratado. El pH del líquido en el recipiente de reacción es monitoreado usando la sonda de pH.

El reactivo se almacena en el depósito de reactivo y alimentado, a través de un filtro, a una segunda bomba.

El líquido pasa a través de una combinación de aguja-válvula flujómetro / Manual, manual / eléctrica on-off SV2 válvula de solenoide y la válvula de control servo motorizado de tipo aguja antes de entrar el recipiente de reacción.

La siguiente página ilustra la plataforma con mayor claridad.

1.1.1 El Rig pH EsquemaEl siguiente diagrama ilustra más claramente los componentes de la plataforma de proceso de pH.

Tenga en cuenta el Solenoide Válvulas SV1 y SV1, y la fuga de las válvulas DV1, DV2 y DV3.

1.1.2 El Rig pH - fluido tratadoEl depósito de fluido tratado se puede drenar a través de una válvula manual y tuberías asociadas.

El líquido tratado para ser eliminado debe ser comprobado utilizando la sonda para asegurarse de que su pH valor es pH 7 (es decir, neutro) antes de su eliminación.

El recipiente de reacción incorpora un doble paleta contra-rotación del agitador que está accionado por dos motores eléctricos de velocidad fija y ruedas de fricción. Las válvulas de solenoide agitador y son todos con la alimentación proporcionada por la conexión de una alimentación de 24 V cc del 38-200 a la adecuada zócalo en el lado de la 38-716.

Artículos de electricidad para las bombas de circulación son proporcionados por los puntos de venta fijos en la parte posterior Panel del 38-200.

La energía para el Rig Proceso 38-716 pH y 38-300 Process Controller debe ser proporcionada por la Interfaz 38-200 Proceso para la plena protección de fuga a tierra.

1.1.3 Los componentes del aparejo pH

La válvula de control, en el circuito de alimentación de reactivo, se ha desarrollado para proporcionar una pequeña demostración a escala de una válvula de control infinitamente variable. Es impulsada La válvula tipo aguja por un motor eléctrico de corriente continua equipado con un potenciómetro de realimentación.La corriente de control servo para operar el motor de accionamiento de la válvula es proporcionada por el 38-200.

La sonda de pH incorpora un cable de conexión integral que termina en un enchufe DIN y se conecta al transmisor de pH, 38-471 donde el valor pH se convierte en una 4-20 mA señal de corriente. Una ventaja DIN 7 vías (siempre) de los 38-471 tapones en uno de los cuatro conexiones de proceso en el 38-200 y permite que la señal de 4-20 mA que se utilizarán para fines de control o de supervisión.

La salida de corriente desde el 38 hasta 471 puede ser calibrado usando los controles y 'cero' 'palmo' en su panel frontal. Un destornillador pequeño puede usarse para este propósito. Un conjunto de cápsulas de compensar soluciones tampón también se suministra con el propósito de calibración.

Cuando despachado, el transmisor está configurado para dar una autonomía de 4 - equiparación 9 pH a una salida de 4-20 mA. El transmisor puede ser recalibrado para corresponder a un diferente variar si es necesario.

1.2 Procesos de pH

El objeto de la plataforma experimental es el control de una reacción química de modo que los productos de la reacción de formar un líquido de pH neutro.

Efectivamente un efluente alcalino se trata con un ácido para dar una solución neutra resultante.

En este caso el efluente es hidróxido de sodio, el reactivo es el ácido clorhídrico y el fluido tratado resultante debe ser un cloruro de sodio puro o una solución de sal común.

En el agua, los ácidos y álcalis se disocian a un mayor o menor medida en positivo y iones cargados eléctricamente negativos. El grado en el que se disocian define el fuerza del ácido o álcali. En el caso del ácido clorhídrico e hidróxido de sodio este disociación o el grado de ionización es de casi el 100% de avance.

1.2.1 Soluciones Molar

Una solución molar es uno donde se disuelve el peso molecular gramo de una sustancia en 1 litro de agua. El peso molecular gramo se encuentra sumando los pesos atómicos de todos los átomos en una molécula y que toman este número en gramos.

En el caso de ácido clorhídrico la molécula contiene un hidrógeno y un ion cloro,mientras hidróxido de sodio contiene un ion hidróxido y un ion de sodio.

es decir, para el hidróxido de sodio NaOH => Na+ + OH -y para el ácido clorhídrico HCl => H+ + Cl –

Cuando se combina el ion hidrógeno y el agua forma el ion hidróxido de sodio y el ion y el cloruro de sodio forma de iones de cloro, que es la sal común como se muestra en la ecuación a continuación.

Así, si la concentración molar del hidróxido de sodio y ácido clorhídrico son lamismo, a continuación, en un volumen dado de cada habrá un número igual de iones de hidrógeno y iones de hidróxido, y si éstas se combinan entonces el líquido resultante serán exactamente neutral.

Escala 1.2.2 pH

La escala del pH es una medida utilizada para especificar el nivel de acidez o alcalinidad de una solución.Se define como sigue:

donde Mc es la concentración molar

Para un totalmente ionizado alcalino el pOH durante 1 concentración molar es - log (1) = 0. La relación entre el pH y pOH se define como

Por lo tanto, ya que tanto el hidróxido de sodio y ácido clorhídrico son efectivamente totalmente ionizado los siguientes resultados se pueden obtener:

1.3 ConfiguraciónEl 38-716 Rig Proceso pH debe ser operado en conjunto con la interfaz de Proceso 38-200, que proporciona los suministros eléctricos apropiados para la bomba, agitador, control la válvula de solenoide y válvulas.

El transmisor de pH 38 hasta 471 asociado con la sonda de pH está diseñado para la conexión a la 38-200 Proceso de Interfaz. La sonda de pH termina en un plomo / conector especial para conexión al 38-471.

Será necesario para llenar el tanque (derecha) reactivo con ácido (por ejemplo. 0,05 moles (M) clorhídrico Solución ácida) y el depósito de efluente (izquierda) con un álcali (por ejemplo. 0,05 moles (M) Hidróxido de sodio solución) respectivamente. Las capacidades de tanque de efluentes y el reactivo son cada uno de 5 litros, pero es recomienda que el estudiante tiene 10 litros de cada solución disponible, en marcado claramente contenedores, en el inicio de cada experimento. Estos líquidos deben ser proporcionados por el usuario.

Debido a la naturaleza corrosiva de los productos químicos en su estado no diluido, es recomendó que la ropa de protección adecuada se lleva en todo momento al mezclar productos químicos y también cuando se utiliza el equipo de perforación. Precauciones de seguridad locales y las instrucciones deben seguirseen todo momento y una estación de lavaojos o suministro de agua corriente y el fregadero debe ser disponible cerca de la plataforma.

Gafas de seguridad y ropa protectora deben ser usados en todo momentos en los que el uso de este equipo

Se recomienda que el equipo de perforación se vacía después de su uso con agua limpia para evitar una acumulación de fuertes concentraciones de los productos químicos en cualquier punto de la plataforma debido a la evaporación. El aparejo a continuación, debe ser drenado.

2 Interfaz de familiarizaciónEsta tarea tiene como objetivo para que se familiarice con algunas de las características de la interfaz de Proceso (PI). Estos son la fuente de corriente, las conexiones de proceso, la sección de la válvula servo, la convertidores de corriente-a-tensión, y la fuente de alimentación con el interruptor automático.

También se le utiliza el módulo de pantalla digital (DDM), que se muestra arriba.

Se introduce el bucle de corriente como una técnica de señalización en el control de procesos. Tú serás pidió la creación de diferentes configuraciones de bucle de corriente, con el fin de comprender plenamente el concepto, que es estándar en la industria. Tenga en cuenta que si el bucle no es completa, o si un descansose produce en cualquier punto en el bucle, a continuación, la corriente de bucle se convertirá en cero.

El dispositivo de protección de disyuntor de circuito se explica también en cierta profundidad.

Se encontró de nuevo la válvula servo (tenga en cuenta que se reunió previamente en los dos últimos asignaciones), como parte de un bucle.

Por último, se introducen los convertidores IV. Su uso se pondrán de manifiesto en la siguiente asignación donde se discuten la sección 'on-off de control "y las otras partes de la PI, junto con la calibración de la fuente de corriente.

2.1 Teoría

2.1.1 Disyuntores

Un interruptor de circuito, parte de una unidad de suministro de energía, es un dispositivo de protección que se utiliza a menudo en lugar de un fusible. Una de las diferencias entre éste y un fusible es que los saltos de fusibles de forma permanente, mientras que el interruptor de circuito rompe temporalmente y puede proporcionar más protección integral.

Otra diferencia es que la sección de interruptor de circuito realiza las funciones de conmutación y el aislamiento, la protección contra corrientes de sobrecarga y protección contra cortocircuitos corrientes, mientras que los fusibles son dispositivos de seguridad eléctricos que protegen los equipos y componentesSólo a partir de los daños causados por circuitos sobrecargados.

Estas funciones del interruptor de circuito se llevan a cabo por medio de electro-térmico y dispositivos de protección magnética. La sección de detección de falla a tierra energiza una bobina de disparo cuando un fallo a tierra se produce, haciendo que el disyuntor de circuito se abra.

Los interruptores de circuito se producen en varios tamaños y especificaciones, dependiendo de la aplicación prevista. El disyuntor protege el circuito contra corrientes de sobrecarga al cambiar automáticamente el suministro. Cuando sólo una ligera sobrecarga se produce, sin embargo, la acción de apertura de la disyuntor debe retrasarse.

Esto es para proteger contra los efectos de las sobretensiones y picos, que puede causar disparo innecesario del dispositivo, así como el golpe causado por el encendido del motor, circuitos inductivos iluminación y.

En contraste, las corrientes de cortocircuito deben ser interrumpidos tan pronto como sea posible.

Para llevar a cabo la protección para ambas corrientes de sobrecarga y cortocircuito, el circuito de interruptor tiene una tira bimetálica y una unidad electromagnética. La tira bimetálica ofrece las características de disparo térmico. Cuando se produce una corriente de sobrecarga, la tira se calienta auna temperatura que depende del tamaño y la duración de la corriente de sobrecarga.

Este calentamiento se dobla la tira hasta después de un cierto tiempo, el dispositivo está apagado.

La sección contiene una bobina electromagnética y un pestillo móvil. Cuando un cortocircuito la corriente fluye a través de la bobina, se crea un campo magnético que hace que el pestillo para ser atraído a la bobina.

Este efecto es inmediato y el disyuntor se disparará instantáneamente.

Otro dispositivo, también forman parte del disyuntor, protege contra las corrientes de defecto a tierra. Los la función principal del dispositivo es detectar cualquier diferencia entre las corrientes que fluyen en el vivir y líneas neutras. Si se detecta una discrepancia, el vivo y los contactos son neutrales abierto por un dispositivo electromecánico.

El sistema de disparo utilizado en el dispositivo es un sistema de abandono que está clasificado como prueba de fallos. Esta sistema contiene un circuito magnético, que une a un núcleo de la bobina adyacente cuando una falla a tierra

ha sido detectado. Cuando no está en funcionamiento, el sistema se mantiene en modo de espera por un permanente imán, que asegura que el percutor se mantiene en posición.

Si se produce un fallo a tierra, que es detectada por la sección electrónica del dispositivo. Un condensador es después se descarga y se da un impulso a la bobina del sistema de disparo. Como resultado de la bobina siendo energizado, el núcleo de la bobina se convierte en parte del circuito magnético. En esta situación, flujo magnético ya no existe en el punzón, que se libera, el desempeño de un resorte y así proporcionar la energía para accionar el mecanismo de disparo.

El circuito de prueba incluye un botón de prueba blanco, marcada 'T', que cubre un resorte de contacto y resistor. El resistor está conectado a la tensión de fase y, cuando el botón de prueba es presionado, también está conectado al conductor neutro situado fuera del núcleo.

Al pulsar el botón de prueba, un defecto a tierra es simulado y el disyuntor se disparará.

2.1.2 Bucles actuales en Control de Procesos

Señalización es necesario en instalaciones controladas.

Considere, por ejemplo, que un controlador está situado en una sala de control, y su transmisor y válvula de control están montados localmente en un tanque. Para que el controlador para obtener información desde el transmisor, y también ser capaz de afectar a la posición de la válvula de control (para alterar el caudal o el nivel en el tanque, por ejemplo), es necesario para las unidades para podercomunicarse entre sí.

Señalización puede realizar ya sea neumáticamente (señalización de aire comprimido), o eléctricamente (señalización actual). Una gran ventaja es que con la señalización de señales estándar pueden utilizarse, lo que significa que los instrumentos se pueden comprar a partir de diferentes proveedores y todavía permanecen compatible. Las señales eléctricas en un sistema de control suelen ser señales de corriente continua (corriente continua), y pueden ser dividida en señales de corriente y tensión.Señales de corriente se utilizan para la señalización a través de largas distancias, y se utiliza la señalización de voltaje para distancias más cortas.

Hoy en día, las computadoras están tomando cada vez más de la instrumentación sala de control, y no ha sido una disminución correspondiente en el uso de la señalización de tensión.

La señalización actual se utiliza muy a menudo entre los transmisores, controladores y de señal transductores.

Este muestra una disposición de señalización simple entre una sala de control y su transmisor.

2.1.3 Bucles actuales en Control de Procesos Continúa

Desde un punto de vista eléctrico, un transmisor puede ser considerado como un generador de corriente, que en nuestro caso es alimentado por la interfaz de proceso (PI), situado en un mando a distancia habitación. Esto significa que es el transmisor que determina la corriente, independientemente de la resistencia de la línea.

Sin embargo, la ley de Ohm todavía se aplica:

donde E es la tensión suministrada por el PI (en la sala de control) y R es la resistencia de la línea.

Señales de corriente estándar de la industria son de 4-20 mA y 0-20 mA.

Un transmisor para un bucle de señalización 4-20 mA funciona como sigue: El transmisor se basa sobre 3 mA con el fin de trabajar en sí. La tensión requerida en los terminales del transmisor es por lo general de del orden de 12 a 15 V.

Este diagrama muestra una disposición típica del transmisor.

El dispositivo de detección es la conversión de una magnitud física (por ejemplo, nivel, caudal, presión, etc.) en una señal de corriente. Esto se compara por el sensor de corriente, con la corriente de salida, la diferencia se amplifica y se utiliza para modificar la configuración del generador de corriente.

La señal de corriente cambia en proporción a la señal del dispositivo de detección.

La señalización entre el transmisor y una serie de instrumentos situados en la sala de control a menudo requiere una conversión de corriente a voltaje, que tiene lugar en los instrumentos por pasar la corriente a través de sus resistencias.

Esta señalización instrumento múltiple se muestra a continuación.

Los niveles de tensión obtenidos se utilizan internamente dentro de los instrumentos que son basado en la electrónica analógica.

Señales de voltaje también se producen en los equipos informáticos, donde se procesan las señales analógicas en primer lugar, utilizan la conversión de corriente a voltaje, y luego analógico-digital (A / D) de conversión.El alcance de la señal más común es 0-10 V, pero también se utilizan 01/05 V y 2.10 V.

Voltaje de señalización es poco común entre los transmisores y controladores dentro del proceso deindustrias. Hay excepciones, sin embargo, sobre todo en motores de control de velocidad de rotación, donde la señal de salida desde el tacho-generador es un voltaje de corriente continua.

Las señales actuales más utilizados son 4-20 mA y 0-20 mA.Para la señalización utilizando un bucle de 0-20 mA, las siguientes ventajas y desventajas pueden ser la lista:Ventajas• 20 Resolución mA• Señal de corriente es independiente de la resistencia del conductor, sin embargo Imax= E / R todavíaDesventajas• El transmisor debe contar con alimentación independiente. Esto se suma a lacosto de instalación.• No es posible proporcionar un sistema a prueba de fallos transmisor.• Es difícil calibrar el cero.