Identificacion de Lazos de Control

12-9-2017

CONTROL DE PROCESOS IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS

IDENTIFICACION DE LOS LAZO LAZOSS DE DE CONT CONTRO ROLL EN EN UNA DESTILADORA DOCENTE: ING. ROGELIO ROGELIO ESQUEDA ESQUEDA GARCIA ELABORADO POR: MEDINA UREÑA GUADALUPE MORENO RIVERA OSCAR ALEJANDRO LEYVA SUAREZ JUAN CARLOS TORRES VILLANUEVA JULIO CESAR TRINIDAD TAPIA DIEGO

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE URUAPAN ACADEMIA DE: ING. MECATRÓNICA

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IDENTIFICACION DE LOS LAZOS DE CONTROL DE UNA DESTILADORA ASIGNATURA: CONTROL DE PROCESOS TEMA: IDENTIFICACION DE SISTEMAS

CLAVE: APD-1205 SEMESTRE: 9

Fecha de emisión 20 de Octubre de 2008

INTRODUCCION La destilación es una forma más simple de la separación por vaporización de los componentes de una solución que resulta de una diferencia de volatilidad de los componentes. La destilación de múltiples etapas, puede ser llevada a cabo en una simple columna de pared mojada, la cual es un cilindro vertical sobre cuyas superficies internas fluyes en contra corriente líquido y vapor. A causa de la limitada superficie interfacial, la transferencia de masa es muy limitada. Una de las formas de obtener una interface grande consiste en llevar a cabo esta operación en una torre llena de cuerpos geométricos pequeños (empaque) que permite el contacto continuo e íntimo entre el líquido y su vapor, al desplazarse a través de la misma contracorriente. En la práctica se utilizan una gran variedad de materiales para empacar torres, dentro de estos se encuentran: padecería de vidrio, piedras porosas, carbón, empaque estructurado o empaque cerámico, entre los principales. En la industria, la separación de componentes volátiles se realiza por medio de destilación, y a sea en columna de platos o en columna empacada, se lleva a cabo para la recuperación de subproductos de reacciones o purificación. En este tipo de operaciones es muy importante el considerar el balance de materiales para obtener una operación estable y calidad de los productos deseada. El control de columnas de destilación es un tema que ha sido estudiado durante muchos años debido a que la destilación es una de las operaciones de separación más empleada en los procesos industriales. Por tanto, se utilizará parte de todo ese material para elaborar la mejor estrategia de control basada en lazos individuales (descentralizado) para cada una de las columnas con las que se va a trabajar. En la industria, la separación de componentes volátiles se realiza por medio de destilación, con diferentes métodos que se lleva a cabo para la recuperación de subproductos de reacciones o purificación. La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de composición entre un líquido y su vapor. Esta operación se realiza en forma continua en las denominadas columnas o torres de destilación, donde por un lado asciende el vapor del líquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro v concediendo el líquido hasta llegar a la base. Estos pasos tienen lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para obtener productos menos o más pesados.


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OBJETIVOS Comprender planos de ingeniería de industrias en el terreno de la instrumentación y el control. Estos planos se denominan P&ID (Pipping and Instrumentation Diagrams) Diagramas de tubería e instrumentación. Dado el enorme tamaño de algunas instalaciones industriales (refinerías, Centrales eléctricas...) existen cientos de diagramas parciales que corresponden a sistemas más o menos independientes, estos sistemas se relacionan entre sí con indicaciones que permiten pasar información de un sistema a otro para poder entender el funcionamiento de la planta completa. Realizar un estudio de los componentes elementales de dichos diagramas, en el Creus o en las otras direcciones de internet suministradas en la presentación del Curso. Ejecutar una selección de los instrumentos que hacen posible el funcionamiento correcto de dichos sistemas. Para ello se deben utilizar instrumentos reales es decir de los que existen en el mercado. Esto se realiza consultando los diferentes catálogos en la red. Dado que los catálogos dan por supuesto que el que los consulta sabe instrumentación es necesario haber leído antes algo acerca del funcionamiento y características de los equipos que aparecen en los catálogos. Los dos libros recomendados existen una descripción de los instrumentos que debe ser leída con el objetivo de comprender los catálogos y efectuar una selección de instrumentos lo más adecuada al propósito deseado. Consultar solo la medida de las magnitudes que intervienen en los sistemas a instrumentar.

OBJETIVOS ESPECIFICOS a) Estudiar el Diagrama de Tuberías e Instrumentación P&ID. Completarlo numerando los sensores y actuadores b) Añadir a la columna de destilación medidas de temperatura y concentración de metano, con alarma para la seguridad por exceso de metano. Describir su funcionamiento c) Acumular el producto extraído en un tanque con medida de nivel y alarma por llenado que active el cierre de la válvula de la rama de extracción. d) Describir los sensores y actuadores que intervienen. e) Especificar los sensores y actuadores que intervienen en todo el proceso. (Para ello consulte los catálogos y seleccione los elementos a usar, y especifique los elementos de instrumentación y control de este proceso).


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MARCO TEORICO La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de composición entre un líquido y su vapor. Esta operación se realiza de forma continua en las denominadas columnas o torres de destilación, donde, por un lado, asciende el vapor del líquido hasta salir por la cabeza de la columna y, por el otro, va descendiendo el líquido hasta llegar a la base. En estos pasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para obtener productos más o menos pesados. Los problemas de la destilación son muy diversos, por lo cual, los tipos de columnas también lo son. Las variables importantes que regulan el funcionamiento de la columna son la presión en la cabeza de la columna, el caudal, la composición y la temperatura de la alimentación, el calor añadido y las calorías extraídas, los caudales de desti lado y de producto extraídos en la base. La presión en la columna se regula mediante un controlador de presión en cascada con un controlador de caudal de los gases incondensables que escapan del condensador, si bien también podría efectuarse con el regulador de presión actuando directamente sobre la válvula de gases incondensables. El caudal de la alimentación se regula con un controlador de caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una alta ganancia (banda proporcional bastante estrecha). La composición de la alimentación tiene una gran importancia en el funcionamiento de la columna. Sin embargo, es difícil ajustar esta composición, de modo que es necesario actuar sobre la columna cuando se presentan cambios en la composición de la alimentación. Entre los analizadores, el cromatógrafo es el más utilizado. La temperatura de la alimentación es también importante. Al objeto de controlarla se emplea un intercambiador de calor con vapor. La temperatura se regula en cascada con el caudal del vapor. El calor añadido en la columna se efectúa a través de un intercambiador de calor instalado en la base o en un plato intermedio de la columna. Un controlador de caudal de vapor ajusta estas calorías aportadas. Como complemento, se instala un controlador de nivel en la base de la columna que lo ajusta mediante una válvula de control que actúa sobre la extracción. Las calorías extraídas tienen lugar en el condensador de los gases que salen de la cabeza de la columna. Un controlador de caudal de agua de refrigeración del condensador ajusta estas calorías. El caudal de destilado se ajusta mediante un controlador de nivel del condensador, en cascada con un controlador de caudal en la extracción. El caudal de producto extraído en la base está relacionado con el calor añadido en la columna y tal como se ha indicado, está regulado indirectamente por el controlador de nivel de la base de


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la columna. Es obvio que las variables que influyen en el funcionamiento de la columna de destilación son muy diversas y que cada una de ellas, si varía, actúa como una perturbación en todo el proceso, por lo cual existen formas variadas de control entre las que cabe citar el control por ordenador. Una columna de destilación es una estructura cerrada en la cual se realiza la separación física de un fluido en dos o más fracciones. Esta separación se logra sometiendo el fluido a condiciones de presión y temperatura apropiadas a lo largo de la columna, de modo de lograr que las fracciones que se buscan separar se encuentren en dos estados diferentes. La fracción más pesada (en estado líquido) baja por gravedad, mientras que la más liviana (en estado gaseoso) sube y se condensa en las partes superiores. De esta manera se logra un buen intercambio

entre

ambas

fases

permitiendo

la

efectiva

transferencia de la parte gaseosa del líquido que baja a la fase gaseosa que sube e igualmente de la parte liquida que pueda arrastrar la fracción gaseosa que sube al líquido que baja como se aprecia en la figura 1.1a.

Este mecanismo de transferencia se optimiza al maximizar la superficie de contacto entre ambas fases. En las columnas de destilación esto se realiza mediante dos tipos de estructuras mecánicas básicas: las estructuras de platos o bandejas y las estructuras de empaques. Ambas estructuras pueden encontrarse en una misma columna dependiendo de sus diseño y utilización.

Figura 1.1a ciclo de destilación


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DESARROLLO O METODOLOGIA Columna de destilación a) Estudiar el Diagrama de Tuberías e Instrumentación P&ID. Completarlo numerando los sensores y actuadores A continuación, se mostrará la identificación de los lazos de control en el diagrama en la figura 1.1b

Figura 1.1b Columna de destilación.


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Lazo de control 1 (Extracción): El primer lazo con subíndice 1 son los componentes que controlan

el nivel y regulan la extracción del concreto final que es más pesado y queda en la parte baja de la columna. Lazo de control 2 (Alimentación del vapor): El segundo lazo con subíndice 2 son los componentes

que controlan y regulan la alimentación de vapor de la columna de destilación en donde este pasara por un intercambiador de calor para obtener una temperatura adecuada. Lazo de control 3 (Expulsión): El tercer lazo con subíndice 3 son los componentes que controlan

y regulan la presión del domo o parte superior de la columna en el cual se realiza la expulsión de los gases que serán retroalimentados. Lazo de control 4 (Alimentación del agua): El cuarto lazo con subíndice 4 son los componentes

que controlan y regulan la alimentación del agua de refrigeración, la cual pasará por un intercambiador de calor en donde retroalimenta los gases al proceso de destilación. Lazo de control 5 (Alimentación del petróleo): El quinto lazo con subíndice 5 son los

componentes que controlan y regulan el caudal de alimentación del petróleo crudo que va utilizar en el proceso. Lazo de control 6 (Elevación de temperatura): El sexto lazo con subíndice 6 son los componentes

que controlan y regulan la temperatura del petróleo crudo de destilación obteniendo un material con mejor disolución y vapores con mayor grado de pureza para mejorar el proceso dentro de la columna de destilación.


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Los componentes de cada lazo son los siguientes: Lazo de Control de nivel 1:

· LT/1 Transmisor de Nivel. · LRC/1 Controlador Registrador de Nivel. · LV/1 Válvula de control de nivel. · LE/1 Sensor de nivel. · FY/1 Convertidor de señal eléctrica a neumática. Lazo de control de Caudal 2 :

· FT/2 Transmisor de caudal. · FRC/2 Controlador registrador de caudal. · FV/2 Válvula de control de caudal. · FE/2 Sensor de caudal. · FY/2 Convertidor de señal eléctrica a neumática. Lazo de control Cascada Caudal & Presión 3:

· PT/3 Transmisor de presión. · PRC/3 Controlador registrador de presión. · FRC/3 Controlador registrador de caudal. · FT/3 Transmisor de Flujo. · FE/3 Sensor de caudal. ·

PV/3 Válvula de control de presión.

· PE/3 Sensor de presión. · FY/3 Convertidor de señal eléctrica a neumática Lazo de Control de Caudal 4:

· FT/4 Transmisor de caudal. · FRC/4 Controlador registrador de caudal. · FV/4 Válvula de control de caudal. · FE/4 Sensor de caudal. · FY/4 Convertidor de señal eléctrica a neumática. Lazo de Control Caudal 5:




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· FT/5 Transmisor de caudal. · FRC/5 Controlador registrador de caudal. · FV/5 Válvula de control de caudal. · FE/5 Sensor de caudal. · FY/5 Convertidor de señal eléctrica a neumática. Lazo de control Cascada Caudal & Temperatura 6:

· FT/6 Transmisor de caudal. · FRC/6 Controlador registrador de caudal. · TRC/6 Controlador registrador de temperatura. · TT/6 Transmisor de temperatura. · TE/6 Sensor de temperatura. · FV/6 Válvula de control. · FE/6 Sensor de caudal. · FY/6 Convertidor de señal neumática a eléctrica.




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CONCLUSIONES En la actividad presente se vio los que es simbología y nomenclatura de los instrumentos o componentes que conforman el proceso que realiza una destiladora, es importante conocer o saber identificar cada componente, así como su función en un proceso ya que en la vida laboral solamente se trabajan con diagramas donde se utilizan este tipo de símbolos.

LEYVA SUARES JUAN CARLOS

En este trabajo se hicieron una serie de pasos que nos había pedido el profesor, por lo cual son cosas específicas de lo que hemos estado viendo en la unidad 1 para complementar o saber un poco más de los temas de la unidad 1.

MEDIA UREÑA MARIA GUADALUPE

Se logra el aprendizaje de una complementación de una metodología importante para la identificación de sistemas, al realizar esta actividad practica se incluyen herramientas como la instrumentación y nomenclatura de los diagramas industriales, tal diagrama es de gran importancia por la función que tiene en los procesos de control. En dicho programa se proponen lazos de control para detectar sus componentes que conforman el sistema, su funcionamiento, comportamiento y con todas estas herramientas se complementa el aprendizaje en la identificación de procesos, en esta ocasión para el caso de lazos de control.

MORENO RIVERA OSCAR ALEJANDRO

En el trabajo realizado se recordó lo que es identificar lazos de un diagrama en este caso fue de una destiladora, en la cual se sacaron 6 lazos y se describieron, también se vio los componentes que lo conformaban, esta parte fue interesante ya que reforzamos el aprendizaje sobre la nomenclatura y símbolos técnicos de instrumentos, con los cuales estaremos trabajando continuamente en un entorno laboral.

TORRES VILLANUEVA JULIO CESAR


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Conocer la instrumentación y la nomenclatura de un diagrama industrial es de vital importancia tanto en la detección de componentes y el comprendimiento de la función como la detección de los diferentes lazos de control del proceso que tienen inmersos. En el diagrama visto propusimos los lazos de control en el cual se tenía que detectar los componentes que los conformaban, y de igual manera observar su funcionamiento. Con esto reforzamos el aprendizaje obtenido anterior mente sobre instrumentación que se puede utilizar en un proceso.

TRINIDAD TAPIA DIEGO

BIBLIOGRAFIA Creus, Antonio, Instrumentación Industrial, Editorial Alfaomega Marcombo. http://carlos-chavezr.blogspot.mx/2011/08/diagramas-de-proceso-einstrumentacion.html http://www.fquim.unam.mx/sitio/edquim/72/72pol2.pdf http://sensovant.com/productos/caudal-nivel-fluidos/sensores-Nivel-deliquidos/sensores-denivel-de-liquidos.html http://medirtemperatura.com/sensor-temperatura.php http://www.sensing.es/Transductores_de_presion_Cm.

Identificacion de Lazos de Control

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