EXAMEN P&ID

EXAMEN DE INTERPRETACION INTERPRETACION DE CONTROL CONT ROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

NOMBRE:

NICOLÁS COFRÉ JASSON GONZALEZ ÁLVARO RAPIMAN FABIAN GALLARDO MATÍAS AYAR

FECHA:

17/07/2013

ASIGNATURA:

PCI1101

PROFESOR:

OSCAR RODRIGUEZ

SECCION:

009V

1 DUOC UC – SEDE SAN BERNARDO - INTERPRETACION DE CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES - PCI1101

INDICE

PORTADA .........................................................................

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INDICE .............................................................................................................................. 2 INTRODUCCION............................................................................................................... 3 PROCESO PLANTEADO: CICLO DE REFRIGERACIÓN ................................................ 4 CARACTERISTICAS DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN ......................................... 4 LISTADO DE COMPONENTES E INSTRUMENTOS UTILIZADOS ................................. 5 DESCRIPCION DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN .................................................. 6 COMPRESOR C-100...................................................................................................................................... 6 CONDENSADOR E-103 ................................................................................................................................. 6 DEPÓSITO REFRIGERANTE TK-104 ............................................................................................................... 7 EVAPORADOR E-102 .................................................................................................................................... 7 TRAMPA DE SUCCION S-101 ........................................................................................................................ 8

CONCLUSIONES .............................................................................................................. 9


INTRODUCCION La refrigeración desde sus inicios ha sido vital para diversas industrias que requieran de su aplicación. El trabajo de una planta de refrigeración es enfriar artículos o productos y mantenerlos a una temperatura más baja que la temperatura ambiente, entonces la refrigeración se puede definir como un proceso que intercambia calor mediante el efecto de los cambios de temperatura, presión, densidad y masa de un refrigerante. En el siguiente informe se realizara un análisis a un ciclo de refrigeración por compresión de vapores basado en un sistema por gravedad, mediante los diagramas de procesos e instrumentación (P&ID). En él se detallaran los lazos de control e instrumentación a utilizar que tendrán los principales equipos del ciclo refrigerativo. El informe se desarrollará en base a la siguiente estructura: 

Planteamiento del proceso refrigerativo



Características general sobre el proceso



Plano P&ID del ciclo de refrigeración en formato A3 (dossier anexo)



Listado de componentes e instrumentos técnicos utilizados



Descripción de proceso desarrollado



Conclusiones generales

Cabe señalar que la simbología en instrumentación y componentes son las normas ISA. En cambio para los equipos es la simbología de las normas ISO. Este diagrama fue diseñado en base a un ciclo de refrigeración, que puede ser aplicado tanto para refrigerantes Cluorofluorocarburos CFC (R-22) o Hidruro de nitrógeno NH3 (R-717).


PROCESO PLANTEADO: CICLO DE REFRIGERACIÓN El proceso planteado será el ciclo de refrigeración, en la cual este proceso requiere de equipos fundamentales para su funcionamiento, y estos son: el evaporador, condensador evaporativo, válvula de expansión y el compresor, además cuenta con equipos de seguridad adicionales como el depósito de refrigerante y la trampa de succión (separador de líquido). En este proceso es muy importante llevar el control y medición de magnitudes tales como la presión, el flujo, el nivel y la temperatura. Para esto es necesario implementar instrumentos que cumplan los requerimientos de trabajo y seguridad correctos. Para comprender mejor el ciclo se deben comprender algunas leyes de la refrigeración: 

Todo liquido al cambiar al estado de vapor absorbe calor del medio que lo rodea



La temperatura a la que se evapora un líquido depende de la presión que se ejerce sobre él



Todo vapor puede cambiar su estado a liquido si se comprime y se extrae su calor

CARACTERISTICAS DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN El proceso de refrigeración por compresión se logra evaporando un gas refrigerante en estado líquido a través de un dispositivo de expansión en un intercambiador de calor, denominado evaporador. Para evaporarse este requiere absorber calor latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a vapor. Durante el cambio de estado el refrigerante en estado de vapor absorbe energía térmica del medio en contacto con el evaporador. A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina carga térmica. Luego de este cambio energético un compresor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para condensarlo dentro de otro intercambiador de calor conocido como condensador. En este intercambiador de calor el gas se libera del calor latente de la carga térmica. Ya que este aumento de presión además produce un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del 4 DUOC UC – SEDE SAN BERNARDO - INTERPRETACION DE CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES - PCI1101

fluido refrigerante y producir el subenfriamiento del mismo es necesario enfriarlo al interior del condensador. De esta manera, el refrigerante ya en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través de la válvula de expansión y repetir el ciclo de refrigeración por compresión.

LISTADO DE COMPONENTES E INSTRUMENTOS UTILIZADOS

UBICACION

COMPONENTE O

MODELO - MARCA

INSTRUMENTO

CARACTERISTICAS TECNICAS

C-100 Compresor

PC-100

KP-15 DANFOSS

LP: PS/MWP = 17 bar HP: PS/MWP = 35 bar

E-103 Condensador

PC-103

POV 600 DANFOSS

Rango T°-50 - 150 ajuste 25 Bar

TK-104 Deposito

LG-105

LLG 185 DANFOSS

Máx. P° trabajo 25 bar Rango de T°-10/100 °C

TK-104 Deposito

LC-104

RT280A DANFOSS

Clase de contacto DC13=12 W, 220 V Tipo sensor=Elemento sensor de calor

E-102 Evaporador

E-XV-05

EVRA 25 DANFOSS

Refrigerantes: R 717 (NH3), R 22, R 134a, R 404A, R 12, R 502 T° media: -40 +105°C

E-102 Evaporador

E-PC-06

PM1-32

Máx P° de trabajo 28 bar

S-101 T.succion

LC 101

EKS 38 DANFOSS

T° max de servicio -50 a 65 °C en sensor de flotador

P°

Nota: Componentes más importantes en el ciclo de refrigeración


DESCRIPCION DEL PROCESO DE REFRIGERACIÓN En esta sección analizaremos el ciclo de refrigeración con los equipos, instrumentos y componentes especificados en el dossier de forma más detallada.

COMPRESOR C-100 En el ciclo de refrigeración planteado el proceso comienza con la activación de un compresor centrífugo C-100 que tiene por función succionar gas refrigerante a baja presión y comprimirlo hasta descargar gas refrigerante a alta presión, para esto es comandado por un controlador de presión PC 100, de él se derivada una señal eléctrica a la válvula con volante manual comandada por un control de válvula CV-100, paralelamente PC-100 recibe una señal eléctrica de alarma de presión baja y alarma de presión alta PAH-100/PAL-100 que se encuentran conectados por medio de tubos capilares a C-100. Todos estos componentes en instrumentos pertenecen al lazo de control N°100.

CONDENSADOR E-103 Una vez elevado la presión del gas refrigerante por medio de C-100, este se dirige hasta el condensador E-103, en este equipo el refrigerante es subenfríado para el cambio de estado de gas a líquido. En E-103 se ubica el controlador de presión principal de comando, que es el PC-103, de él se alimenta por medio de señal eléctrica un controlador PSV-103 que activa la válvula de alivio en caso de sobrepresión E-PSV-103 que está conectada directamente a la tubería de flujo del gas. Esta alarma de sobre presión es enviada a través de la señal de salida que mide la válvula de reguladora de presión E-PAH-103 conectada directamente al elemento primario de presión PE-103 y está envía la señal eléctrica al controlador principal PC-103. Todos estos componentes son de seguridad para evitar la sobre presión en EC-103, ya que en este equipo se eleva considerablemente la temperatura y presión del gas refrigerante. El lazo de control a este equipo es el N°103 6 DUOC UC – SEDE SAN BERNARDO - INTERPRETACION DE CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES - PCI1101

DEPÓSITO REFRIGERANTE TK-104 El refrigerante ya en estado líquido es depositado en el depósito o recipiente TK-104, en este equipo se mide la variable de nivel de líquido e inyección. En él se encuentra el nivel de líquido en vidrio LG- 105 que es visible para el operador, en este caso es un lazo de control cerrado del tipo manual. La medida de seguridad el equipo se basa en el control de nivel LC-104 conectado directamente a TK-104. El control de nivel LC-104 emite una señal eléctrica cuando este tiene sobre-nivel de refrigerante, recepcionando esa señal el control de la válvula de alivio PSV-104 activando cuando sea necesario la válvula de alivio TK-PSV-03. Los lazos de control asociados a este equipo corresponden al N° 104, excepto el control de nivel LG-105. La salida del refrigerante se efectúa por la tubería de 1 ½’’ P -02, en esta tubería esta

instala una válvula de control por medio de una bobina solenoide XV-102 que pertenece al lazo de control N°102 correspondiente al evaporador.

EVAPORADOR E-102 En este equipo se realiza el proceso fundamental para el enfriamiento del producto. El condensador E-102 realiza el intercambio de calorías entre el gas refrigerante y la absorción de calor de los productos. Este equipo es comandado generalmente por la válvula piloto servo-accionada E-PC-06 (PM1-15), esta válvula está controlada por señal electromagnética con PC-102, este a su vez envía una señal eléctrica a la válvula de control solenoide CV-102 que da el paso al flujo del refrigerante en la válvula E-XV-05, cuando la presión de evaporación es mayor a la regulada en la válvula pilotada E-PC-06. La válvula de control CV-102 también es comandada por el controlador de temperatura TC-102 donde esta recibe la señal eléctrica del elemento primario de temperatura TE102 colocada en la cámara frigorífica, este sensor de temperatura al llegar a su set point, en este caso supondremos que la cámara está regulada para llegar a una temperatura de 0°c con un diferencial de 0.5°c, esta envía la señal de retorno a TC-102 y este controlador remite esa señal eléctrica a XV-102 y CV-102 deteniendo el flujo de 7 DUOC UC – SEDE SAN BERNARDO - INTERPRETACION DE CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES - PCI1101

refrigerante. Entonces podemos apreciar que el funcionamiento E-102 está controlada por las variables de presión y temperatura.

TRAMPA DE SUCCION S-101 La finalidad de ese equipo es evitar el retorno excesivo de gas refrigerante hacia el compresor, sin este equipo se podría dañar considerablemente C-100 si algún dispositivo o componente llegara fallar, ya que por acción del gas refrigerante a baja presión congelaría de manera inmediata los elementos internos del compresor (cigüeñal, metales de biela, culatas, etc.). En S-101 se disponen componentes de seguridad de nivel de refrigerante, en el tenemos los instrumentos de alarma de nivel alto y alarma de nivel bajo LAH-101/LAL-101 están conectados a S-101 por tubería en el cual actúa un electro-imán como sensor. Ambos controles de nivel envían la señal cuando se activa el electroimán ya sea de bajo o alto nivel, al controlador de nivel principal LC-101 cuando este controlador recibe esta señal, la envía directamente a la válvula de control CV-100 para cerrar esta válvula cuando S101 se encuentre con alto nivel o disminuir la apertura de la válvula cuando tenga nivel bajo, paralelamente cuando LAH-101 detecte un sobrenivel de gas refrigerante mediante conexión de proceso, la válvula de alivio de presión se abrirá para reducir la presión en el recipiente. El ciclo de refrigeración continua su operación gracias a la compresión del gas refrigerante en el compresor C-100.


CONCLUSIONES Al finalizar este análisis de instrumentación en un proceso de refrigeración, podemos concluir que los componentes e instrumentos utilizados realizan de manera efectiva y precisa la medición de variables tales como presión, temperatura y nivel; variables que el hombre no podría obtener manualmente de manera precisa y segura. Los lazos de control aplicados se intercomunican al igual que el ciclo de refrigeración, es decir que los controladores envían la señal tanto en el inicio del ciclo y termina en el comienzo del primer controlador EJ: el lazo de control CV-100 actúa sobre un válvula de control en base a una señal de presión enviada por PC-100, esto hace que el refrigerante fluya en función de la presión del compresor, pero también PC-100 también es controlada por la última etapa del ciclo LC-101. Para resumir el trabajo realizado en este trabajo hemos aplicado los conocimientos que hemos adquirido en clases, que fueron de gran utilidad para realizar un diagrama de instrumentos de una planta, además, la descripción de todos y cada uno de los instrumentos que intervinieron en el diagrama. También podemos acotar que este trabajo fortalece nuestros conocimientos en cuanto a Instrumentación Industrial preparándonos para trabajos reales en cualquier tipo de industria.


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