Laboratorio Opu n 1 - Grupo Formando Ingenieros

8/13/2019 Laboratorio Opu n 1 - Grupo Formando Ingenieros

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Alumnos:

11170171 Alejandro Pozo Cinthya Michella11170101 Bances Cruz, Luis Carlos

11170105 Farfn Vargas, Amrico

07170077 Herrera Ramos, Eder Efran

08170141 Nizama Morales, Daisy

10170144 Pomacaja Flores, Arturo Csar

Informe de laboratorio Nro. 1:MDULO DE CAUDAL

ASIGNATURA: 00 Copiado de internet

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS

PROFESOR:

DR. ALFONSO RAMN CHUNG PINZS

Ciudad Universitaria 17 de Mayo del 2013


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ndice

NDICE..............................................................................................................Error! Marcador no definido.

INTRODUCCION ................................................................................................................................................ 2

OBJETIVOS......................................................................................................................................................... 3

MARCO TERICO .............................................................................................................................................. 4

CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIN DE CAUDAL.. ..... .4

TECNOLOGAS MS USADAS PARA LA MEDICIN DE CAUDAL......6 LAS FICHAS TCNICAS O CATLOGOS- ...7 DIAGRAMAS DE FLUJO DE PROCESOS (PFD).....7

TRANSMISIN DE DATOS.... ..8

PROCESO EN EL MDULO CAUDAL.... ...8

DESCRIPCIN DE LA EXPERIENCIA .................................................................................................................. 9

CUESTIONARIO ............................................................................................................................................... 16

EJEMPLO LABVIEW ......................................................................................................................................... 31

PFD DEL MODULO DE CAUDAL ..................................................................................................................... 27

PFD PROCESO DE SEPARACIN DE FASES.................................................................................................... 28

PFD PROCESO DE SEPARACIN DE FASES CONTROL DE PROCESOS ...................................................... 29

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES GENERALES ................................................................................. 31

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................. 33


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INTRODUCCIO N

El presente trabajo muestra el funcionamiento del sistema de control de caudal,el reconocimiento de sus partes y un esquema del proceso en el modulo decaudal en el que intervienen los tres componentes del sistema de control deprocesos.

En el presente informe se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio al

realizar el mismo proceso en modo manual y luego en modo automtico.Tambin se hace una comparacin entre ambos procesos en funcin a losvalores obtenidos en cada experiencia y al tiempo en que se lleva a cabo cadaexperiencia.

En este informe se explica, de manera concisa, el uso de las normas ISA-S5.1-84, ISA-S5.2-76, ISA-S5.3-1983 e ISA-S5.4-1991; el principio calormetro enlos sensores y la histresis y el nmero de Reynolds. Adems se muestran yanalizan los diagramas de flujo de proceso del mdulo de caudal y del flujo deproceso del separador de fases.


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2. OBJETIVOS

a. Identificar los componentes implementados en el Modulo de caudal.

b. Identificar los instrumentos bsicos usados para ejecutar el control de procesoen el Modulo de caudal y su papel que desempean en el Sistema de Controlde proceso.

c. Reconocer las variables necesarias para el funcionamiento del Sistema deControl de Procesos en el laboratorio del Modulo de caudal.

d. Entender el funcionamiento de los instrumentos de control usados paradesempearse como sensor, controlador y actuador. Conocer lascondiciones de operacin de estos instrumentos.

e. Elaborar un diagrama de flujo de procesos (PFD) para el Modulo de caudal yentender su utilidad.

f. Ser capaz de proponer un Sistema de control de procesos que involucrencaudal.

g. Diferenciar un sistema de control de procesos automtico y un sistema decontrol de procesos manual.

h. Entender las ventajas de implementar un Sistema de control de procesosautomtico


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3. MARCO TEO RICO Proceso a controlar: Caudal

Definicin fsica: Cantidad de un lquido o gas que fluye en un determinado lugar porunidad de tiempo. (Real Academia Espaola, 2001, 22ed).

3.1 Clasificacin de los instrumentos de medicin de caudal: Vara deacuerdo al fabricante.

Clasificacin de sensores por la empresa KOBOLT:

a) Indicadores de caudal: Determinan si hay o no caudal para enviar la seal alcontrolador.

Conexin: G ... G2, ...2 NPTMaterial: Hierro fundido gris, Acero alcarbono, Acero inoxidable.Mx. Presin: PN 40Mx. Temperatura: 280 C(Con visor de vidrio por turbulencias)

FIGURA 3.1: INDICADOR DE CAUDAL CON TUBO DE GOTEO DAT-1

Rango de indicacin: 0,2 - 0,5 L/min, 1- 50 L/min Agua.Conexin: G 3/8, G 1 IGMaterial: Latn, Acero inoxidable, POMMx. Presin: 16 barMx. Temperatura: 80 C(Visor de caudal tipo paleta giratoria)

FIGURA 3.2: INDICADOR DE CAUDAL CON PALETA ROTATIVA DIH

b) Medidores/ monitores de caudal: Miden y monitorean las variaciones decaudal para enviar la seal al controlador.

Comentado [RC1]: Muy pocas citas


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Rango de Interrupcin: 0,2-2 L/min, 3-60L/min Agua.Conexin: G ...G , NPT, NPTMaterial: Latn, PTFEMx. Presin: 16/6 barMx. Temperatura: 80 C

FIGURA 3.3: MEDIDOR/ MONITOR/ CONTADOR DE CAUDAL TIPO ROTATIVODFT-13K

Rango de medicin: 0,4-20, 400-20.000m/h Air.Conexin Bridada: DN 25, 400Hierro colado, acero, Acero inoxidableMx. Presin: PN 40 barMx. Temperatura: 120 C

FIGURA 3.4: MEDIDOR DE CAUDAL TIPO OSCILADO DOG-3

c) Medidores/ interruptores de caudal: Cuando el caudal alcanza un determinadovalor abren o interrumpen el valor del mismo.

Rango de Medicin: 5-30 L/min, 850-1900L/min Agua.Conexin: G 3/8, G 3, 3/8 NPT, 3 NPT,Material: Aluminio-bronce, aceroinoxidable.

Mx. Presin: PN 40Mx. Temperatura: 80 CPrecisin: 3 % v. ME

FIGURA 3.5: MEDIDOR/ INTERRUPTOR DE CAUDAL, PALETA DE TORSINDPT


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d) Medidores de caudal sin partes mviles: Tecnologa diferente a las partesmviles (paletas rotativas), la ms conocida aplica el principio calorimtrico.

Rango de Medicin: 1 m/s - 20 m/s Aire.Conexin: Varilla lisa (D = 15 mm); G , Rp1/2, NPT, Brida tipo Clamp DIN 43743Material: Latn Niquelado.Mx. Presin: 8 barMx. Temperatura: 120 C

FIGURA 3.6: MONITOR DE CAUDAL CALORIMTRICO PARA GASES KAL-L

3.2 Tecnologas ms usadas para la medicin de caudal:

a) Principio de flotador: Dispositivos con flotador, a mayor flujo mover ms altoel flotador dentro del tubo. La medicin se har a una altura donde estn enequilibrio el empuje, el caudal y el peso del flotador.

Rango de Interrupcin: 0,2-0,8, 13-24/min Agua.Conexin: G IGMaterial: PVCMx. Presin: 6 barMx. Temperatura: 60 C

FIGURA 3.7: ROTMETRO E INTERRUPTORES DE FLUJO SWK-13

b) Principio de las paletas mviles: El caudal mueve unas paletas, y se obtieneen forma proporcional a dicho movimiento


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Rango de Interrupcin: 1-5 L/min, 900-3600 m/h AguaConexin: G 3/8, G 2, Brida DN 10, DN50.Montaje en Brida hasta NW 500Material: Latn, Acero inoxidable, PVCMx. PN 10Mx. Temperatura: 100 C

FIGURA 3.8: INTERRUPTOR DE CAUDAL CON PALETAS DWN

3.3 Las fichas tcnicas o catlogos: Son documentos a los que se accede porinternet o por solicitud al fabricante, su uso se destina a la toma de unabuena adquisicin que cumpla con requerimientos tcnicos para lograrefectuar los trabajos. El contenido de dichas fichas es el siguiente:

- Resea general del instrumento y foto.- Condiciones de trabajo- Dimensiones- Diagramas- Otros.

3.4 Diagramas de Flujo de Procesos (PFD): Es un esquema con smbolosestandarizados que muestran cada etapa de un proceso a fin de que seacomprensible por personas de diferentes nacionalidades. Su contenido es elsiguiente:

- Corrientes de proceso- Corrientes de servicio- Simbologa de los equipos- Condiciones del proceso- Nmero de los equipos- Nombres de los equipos- Tabla de balance de materia en armona con las lneas de flujo.- Intercambio de energa- Instrumentos principales

Un PFD se basa en las siguientes normas estndares: ISO 10628 (FlowDiagrams for Process Plants- General Rules), ANSI Y32.11 (GraphicalSymbols For Process Flow Diagrams-withdrawn 2003), SAA AS 1109(Graphical Symbols For Process Flow Diagrams For The Food Industry).


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3.5 Transmisin de datos: Las seales son medios mediante los cuales lainformacin se enva entre instrumentos o hacia un controlador. Las msusadas son: seales neumticas (de 3 a 15 Psi o 0.2 a 1 bar), electrnicas (4a 20 mA c.c.)y digitales (0 o 1). Aunque en la actualidad hay una mayortendencia por las seales digitales.

3.6 Proceso en el mdulo caudal:

FIGURA 3.9: ESQUEMA DEL PROCESO EN EL MODULO DE CAUDAL

En el esquema intervienen los tres componentes del sistema de control de procesos.El sensor va a capturar la informacin del proceso del tanque y lo va a enviar alcontrolador, el cual va a comparar la variable del proceso con la variable set point,cuyo valor fue ingresado en la interfaz HMI por el operario, y va a decidir si se debeaumentar, disminuir o mantener el caudal del proceso, lo que va a generar unavariable de control que es enviada al actuador, en este caso el variador develocidad/ bomba.


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DESCRIPCIO N DE LA EXPERIENCIA

PARTE 1:

Reconocimiento de las partes del Sistema de Control de Caudal

- Tanque ( en su interior se encuentra un sensor para alertar del llenado deltanque, y el otro sensor para alertar y evitar el vaciado total del tanque)

- Sistema de Tuberas (compuesto por tubera, uniones en codos y en T,vlvulas de bola para permitir el pase o el cerrado del caudal, manmetro).

- Sensor de caudal, mide el caudal en el punto (caudalmetro).

- PLC, actuar como Controlador Variador de Velocidad, convierte la sealelctrica recibida del PLC a seal mecnica.

- Bomba motor, se desempear como Actuador.

- Sensor de caudal Controlador PLC Actuador (Bomba motor) - (a travsdel Variador de Velocidad).

- Panel HMI Interfaz de usuario.


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FIGURA 4.1: SISTEMA DE CONTROL DE CAUDAL, IDENTIFICANDO ALSENSOR, CONTROLADOR Y ACTUADOR. Comentado [RC2]: Todos los cuadros y figuras deben ser citados


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PARTE 2:

Funcionamiento del Sistema de Control de Caudal

Previamente el tanque es llenado de agua en el nivel aceptable.

El Sistema de Tuberas se encuentra en condiciones de funcionamiento, es decircon las vlvulas y las uniones ensambladas correctamente para el recorrido del flujodel agua.

La bomba impulsa el flujo del agua, el cual viaja a travs del sistema de tuberas enel sentido mostrado de la figura 4.2.

Se sabe que la cantidad de flujo impulsado est en funcin de la velocidad del motorde la bomba. Y este a su vez est en funcin de la frecuencia de la corriente alternaque recibe el motor.

Se realiza un control del caudal que pasa por el punto A (Figura 4.2), en el cual estubicado el sensor de caudal, estableciendo las siguientes variables:

Variable de Proceso.- Caudal del flujo en el punto A en L/min. Se observa enla figura 4.4 que el sistema de tubera lleva este mismo caudal en todo surecorrido.

Variable de Control.- Velocidad del Motor de la bomba de agua.

Valor del Set Point.- Digitado en el panel HMI en L/min.

- Se ingresa el valor deseado Set Point en el Panel HMI, SP = 22 L/min. Estevalor es enviado al PLC.

- El sensor de caudal registra el Valor de la Variable de Proceso (PV) en cadainstante, y la enva al PLC (controlador) por medio de seal elctrica.

- Este valor PV se visualiza en el Panel HMI.

- El PLC compara el valor de PV con el valor deseado (SP), luego enva lavariable de control (CV) por medio de seal elctrica al Variador de Velocidadpara corregir el sistema. Es decir, el PLC determina si es necesario elevar,disminuir o mantener el mismo caudal en el sistema.

- Este Variador de Velocidad transforma la seal elctrica en seal mecnicapara que sea recibida por la bomba de agua (Actuador).


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- La bomba de agua recibe la orden, por medio de la seal, y la ejecuta en elsistema, cambiando su velocidad. El cambio de la velocidad de un motor atravs de un variador de velocidad se basa en la manipulacin de la forma deonda sinusoidal de la corriente alterna, para lograr el cambio de la frecuenciasegn la necesidad. La entrada de alimentacin de corriente alterna, sesomete a una rectificacin para luego pasar esta corriente alterna a unacorriente directa. Se realiza los cambios de variacin de frecuencia requeriday luego la salida vuelve a una corriente alterna para finalmente reflejarse en lavelocidad mecnica del motor.

- As sucesivamente se repite estos pasos, hasta que el Valor de Variable del

Proceso iguale al valor de Set Point.

FIGURA 4.2: SENTIDO DEL FLUJO DEL CAUDAL EN EL SISTEMA DECONTROL DE CAUDAL


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PARTE 3: Resultados de la experiencia

MODO MANUAL

Al rotar la perilla, se trata de intervenir en el sistema para alcanzar un valor de laVariable de Proceso cercano o igual al valor de Set Point, SP= 22L/min. Esto estsujeto al error humano.

FIGURA 4.3: SISTEMA DE CONTROL DE CAUDAL OPERANDO EN MODOMANUAL POR EL USUARIO.

Se observ en el Panel HMI, lo siguiente:

TABLA 4.1: VALORES PANEL HMI MODO MANUAL

Variable deproceso (PV) 22.6 L/min

Set point (SP) 22 L/minEficiencia de la

bomba (CV) 75%

El manipuleo de la perilla consume un buen tiempo debido a razones obvias como lafalta de sensibilidad en dicho manejo.


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Se logr un valor no tan cercano al valor de SP, esto fue un Valor de Proceso de22.6L/min.

MODO AUTOMATICO.

El propio sistema inicia el proceso de alcanzar e igualar el valor de la Variable deProceso al valor del Set Point = 22 L/min.

FIGURA 4.4: SISTEMA DE CONTROL DE CAUDAL OPERANDO EN MODOAUTOMTICO

Se observ en el Panel HMI, lo siguiente:

TABLA 4.2: VALORES PANEL HMI MODO AUTOMTICO

Variable deproceso (PV) 22.1 L/min

Set point (SP) 22 L/minEficiencia de la

bomba (CV) 66%


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Se logr que el valor de la variable de proceso sea ms cercano al valor de SetPoint.Esto tom un tiempo relativamente menor al tiempo consumido en el modo manual.


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5. CUESTIONARIO a. Cmo funciona el principio CALORIMETRO en los sensores?

Se utilizan dos sensores aislados trmicamente uno del otro y en estrecho contactocon el fluido, se selecciona uno de los sensores y se comienza a calentarconstantemente, posteriormente se utiliza el efecto de refrigeracin para encontrar lavelocidad de caudal.Luego procedemos a llevar al fluido en estado estacionario en este momento existeuna diferencia de temperatura entre los dos sensores.

Establecemos las siguientes relaciones:

- Cuando el caudal aumenta la energa trmica del sensor caliente disminuye,esto conduce a que la diferencia de temperaturas entre los sensoresdisminuya.

- La reduccin es inversamente proporcional a la velocidad del fluido.

FIGURA 5.1: DISPOSITIVOS DIGITALES Y SENSORES.

b. Explicar el uso de las normas ISA-S5.1-84 (Revisada en 1992), ISA-S5.2-76(Revisada en 1992), ISA-S5.3-1983 e ISA-S5.4-1991.

ISA-S5.1-84 (Revisada en 1992)

Comentado [RC3]: Escribir en tercera persona


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Esta norma trata sobre la identificacin de los instrumentos y los smbolos utilizadospara los mismos. Por ello, establece una serie de pautas para la estandarizacin deeste lenguaje simblico en los procesos:

a. Se debe identificar cada instrumento con un cdigo alfanumrico o nmero detag que incluya el nmero de identificacin del lazo.

b. No debe exceder a cuatro, el nmero de letras funcionales para un instrumento.Para ello debe disponer las letras en subgrupos y se puede omitir la letra I (si elinstrumento registra e indica la misma variable).

c. Se tiene que la numeracin de bucles se da paralela (inicia la secuencia para

cada nueva primera letra) o en serie (identifica los bucles de instrumentos de unproyecto con secuencia nica de nmeros, sin tener en cuenta la primera letra deeste).

d. Si un determinado bucle, tiene un instrumento con la misma identificacinfuncional, se le agrega un sufijo.

e. Si se tiene un instrumento realiza dos o ms funciones se le pueden designar portodas estas.

f. En el caso de accesorios para instrumentos (rotmetros de purga, filtrosmanorreductores y potes de sello) que no estn representados detalladamenteen el diagrama de flujo pero que necesitan ser diferenciados (usos), lo tendrnrespecto a su funcin y emplearan el mismo nmero del bucle del instrumentoasociado. Los accesorios y los instrumentos asociados pueden emplear el mismonmero de identificacin pero usando palabras que lo aclaren.

ISA-S5.2-76 (Revisada en 1992)

En todo proceso mediante controladores automatizados, habr una diferencia delenguajes, por lo que la seal emitida por el sistema fsico o hardware tiene quecambiarse a seales lgicas entendibles para el computador o controlador (smboloslgicos binarios). Esta norma trata precisamente de estos smbolos y diagramas paraoperaciones de procesos.

ISA-S5.3-1983 A diferencia de la ISA-S5.1, que ve la identificacin de instrumentos, y la ISA-S5.2,

que fija la conversin de los mismos a un lenguaje computacional (binario), la normaISA-S5.3-1983 se basa en los smbolos grficos y sistemas lgicos que podemosmanejar y visualizar en el computador mediante el programa que estemos usando.Esto se logra mediante la documentacin de instrumentos formados porordenadores, controladores, visualizacin compartida y otras caractersticas deinterface. Los smbolos representan en la interface tanto la instrumentacin (decampo o sala de control) como otros componentes fsicos del sistema ( hardware ).


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ISA-S5.4-1991Esta norma se basa en los diagramas de lazos de control, utilizados ampliamente enla industria, dando en una sola hoja toda la informacin requerida para la instalacin,comprobacin, puesta en marcha y mantenimiento de los instrumentos, lo queposibilita la reduccin de costos, la exactitud, la integridad del lazo y unmantenimiento ms sencillo y rpido del sistema.

c. Cul es la diferencia entre instrumentos de campo y de panel?

La diferencia radica en que los instrumentos de campo incluyen los instrumentoslocales situados en el proceso o prximos al mismo (en tanques, tuberas,secadores, etc.), mientras que los instrumentos de panel, son los instrumentos

montados en paneles, armarios o pupitres situados en zonas aisladas o zonas delproceso.

FIGURA 5.2: INSTRUMENTOS DE CAMPO Y DE PANEL

(*) Fuente: Creus Antonio. Instrumentacin Industrial. 7 ed. 2005, pg. 22.

d. Aparte de LABVIEW mencione y describa dos softwares de programacinSCADA.

1. Lookout (fabricante: National Instruments)

Es una importante herramienta del software tanto MMI como SCADA, de sencillouso para la automatizacin industrial con el que podemos crear representacionesgraficas de dispositivos reales como en LabView (interruptores, botonespulsadores, etc.) y posteriormente unir sus imgenes a los instrumentos de


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campo usando algn dispositivo de E/S, como el PLC que utiliza el controladorde la mquina que utilizamos para nuestra prctica.

2. Cube (fabricante: Orsi Espaa S.A.)

Es un sistema hibrido entre DCS Y SCADA, que nos permite obtener unaconfiguracin muy flexible y eficaz de costes que es totalmente transparente parael operador. Cube es un sistema abierto que realiza un seguimiento de lastendencias ms recientes de software (ejemplos: Active-X y OPC), adems deser tambin completamente personalizable.

e. Qu es la histresis, explique y dar un ejemplo?

Es la capacidad de un instrumento de repetir la medida en un sentido creciente yluego en un sentido decreciente.Otra definicin de la histresis es la diferencia mxima de un mismo valor medido ensentido creciente y luego decreciente.

Ejemplo:Histresis de transicin de fase

En qumica, podemos encontrar compuestos cuyo cambio de fase no se produzca ala misma temperatura en ambos sentidos. Los geles de agar, por ejemplo, se licua acierta temperatura, y no vuelve a gelificar hasta a la no baja de otra temperatura, que

puede ser 10 o 20 grados Celsius inferior. A temperaturas intermedias entre latemperatura de licuefaccin y la de gelificacin, el estado depender de suhistoria trmica.

FIGURA 5.3: CICLO DE HISTERESIS DE UN MATERIALFERROMAGNETICO

Comentado [RC4]: Copiado de internet:http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis
http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Agar-Agarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Licuefacci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Licuefacci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Agar-Agarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(qu%C3%ADmica)http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica


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f. Qu es el nmero de Reynolds explique y dar dos ejemplos?

Es una cantidad adimensional, depende de la densidad, viscosidad y la velocidad delfluido analizado, este nmero depende del sistema a analizar, representa elcociente de las fuerzas de inercia y las fuerzas debida a la viscosidad.El nmero de Reynolds indica el tipo de flujo. El tipo de flujo puede ser laminar(debido a altas viscosidades o bajas densidades), turbulento (debido a altasvelocidades o bajas viscosidades). Existe un valor lmite entre el flujo laminar y elturbulento llamado nmero critico este nmero se fija alrededor de los 2300 a 2400.El nmero de Reynolds se calcula de la siguiente manera:

=

(1)

Re: nmero de Reynoldsv: velocidad del fluidop: densidad del fluidou: viscosidad.

Ejemplos:-fabricacin de tuberas.-Diseo de reactores

FIGURA 5.4: FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO

(*) Fuente: Pg. 3 - http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdf

g .Qu es el NPSH y para que se usa?

La diferencia que existe entre la presin de entrada y el nivel inferior de presindentro de la bomba se denomina NPSH: Altura de aspiracin positiva neta. Por lotanto, NPSH es una expresin de la prdida de presin que tiene lugar en el interiorde la primera parte de la carcasa de la bomba.EL NPSH (carga neta positiva de aspiracin) es la diferencia entre la presin deentrada de la bomba y la presin de vapor de fluido que se bombea. Esta diferenciaes la necesario para que no se de la cavitacin (vaporizacin precipitada del fluidodentro de la bomba).
http://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdfhttp://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdfhttp://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdfhttp://fjartnmusic.com/Personal/6o_Semestre_files/Re.pdf


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Se utiliza para evitar la cavitacin, evitar daos internos a la bomba y reduccin devolumen del fluido utilizado.

Existen dos tipos de NPSH:

- NPSH disponible: su valor es determinado experimentalmente, este valor esproporcionado por el fabricante de la bomba.

- NPSH requerido: es la carga mnima para el funcionamiento de la bombapara que funcione normalmente.

FIGURA 5.5: SISTEMA DE BOMBEO


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6. EJEMPLO LABVIEW Del ejemplo de LabVIEW mejorar la presentacin utilizando otros indicadores ycontroles, adems agregar la condicin de que la sintona tambin no se de envalores pertenecientes al rango 20 25.

A continuacin se presenta los resultados para una presin en el controlador de 52psi y 78 psi respectivamente.

FIGURA 6.1: PANEL FRONTAL PROGRAMADO 52 PSI


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FIGURA 6.2: PANEL FRONTAL PROGRAMADO 78 PSI


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FIGURA 6.3: DIAGRAMA DE BLOQUES

Al momento de ejecutar el cono run en el programa, dando click en el diagrama debloques (Figura 6.5) aparece la pantalla Probe Watch Window, donde se puedeobservar la generacin de nmeros aleatorios rotulado con el tem 6 (Figura 6.4) y labsqueda de la igualdad con el valor ingresado rotulado tem 8. El valor decimal semuestra en el tem 7.

FIGURA 6.4: PRUEBA DE IGUALDAD DE PRESIONES


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7. PFD DEL MO DULO DEL CAUDAL

FIGURA 7.1: DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DEL MDULO DE CAUDAL

Se observan las siguientes variables:

SP: Set Point PV: Variable del Proceso CV: Variable de Control

Se observan los siguientes equipos y componentes:

V-101: Vlvula de entrada del caudal.

V-102, V-103: Vlvulas de bola.

TK-100: Tanque o Depsito abierto.

LSH 101: Detector de proximidad del lmite alto del depsito. (Volumenmximo admitido)


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LSL 102: Detector de proximidad del lmite bajo del depsito. (Volumenmnimo admitido)

P-101: Motor de bomba de agua.

PG-101: Manmetro.

FIT-101: Sensor de Medicin de caudal. Transmisor e Indicador

FT-101: Variador de Velocidad. Convertidor y Transmisor.

YIC-101: Controlador PLC. Controlador e Indicador.

FI-101: Panel de Interfaz de usuario HMI. Indicador.


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8. PFD- PROCESO DE SEPARACIO N DE FASES

FIGURA 8.1: DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DEL SEPARADOR DEFASES.*

(*) Tomado de sintonizacin de controladores mediante hysys,http://galeon.com/disenoplantas2/PRACTICAS/Practica_1.pdf.

Funcionamiento.-

Una corriente de hidrocarburos saturados en estado lquido , que contiene etano,propano, i-butano y n-butano (especificaciones 20 bares, 70C, 100 kgmol/h, 10 %molar de etano, 20 % molar de propano, 30 % molar de isobutano y 40 % molar den-Butano), se evapora parcialmente al pasar por la vlvula V1, donde experimentauna cada de presin de 15 bares, y es alimentada a un tanque separador de fases

que opera en forma adiabtica a una presin de 5 bares. Las corrientes de lquido yvapor en equilibrio que salen del separador se hacen pasar a travs de las vlvulasV2 y V3. Los flujos a travs de dichas vlvulas disminuyen su presin en 2 bares.El separador de fases se disea para suministrar un volumen de lquido equivalentea 10 minutos del flujo volumtrico de lquido de salida, con el separador lleno hastala mitad. Flujo msico de la corriente lquida que sale del tanque. 3500 kg/h.Densidad de la corriente lquida 548 kg/m 3.Flujo volumtrico 0.1065 m 3/min.


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9. PFD- PROCESO DE SEPARACIO N DE FASES

Del PFD anterior en dnde hara un control de procesos, por qu y con quinstrumentos?.

Se hara un control de procesos en el flujo de la corriente de alimento, en el nivel delquido y en la presin en el tanque, manipulando las vlvulas V1, V2 y V3,respectivamente:

- Control de Flujo de Alimento: La vlvula v1 conduce la mezcla al interior del separador y a la vez acta como unpre-separador de la mezcla, esto es crucial para la distribucin de los flujos quesalen del separador. Por lo tanto la cantidad de flujo que ingresa debe mantenerseconstante debido a que la vlvula V1 logra su objetivo bajo una cantidad de100Kgmol/h.

Variable de Proceso.- Flujo Molar en el Alimento.

Variable de Control.- Flujo de la corriente a travs de la vlvula V1.La seal de salida del controlador se transmite a la vlvula V1.

La accin del controlador.- Para el controlador de flujo si existe un aumento en elflujo del Alimentador su accin ser un movimiento de la vlvula V1 hacia la posicincerrada en una magnitud adecuada, para mantener un ingreso de flujo constante(Set Point).

- Control de nivel de lquido en el tanque separador:

Bajo condiciones de altos flujos de vapor y lquido puede suceder que partculas delquido puedan ser arrastradas hacia la salida de vapor, fenmeno conocido comoarrastre de lquido. El nivel de lquido en el tanque es determinado por las salidas degas y lquido y constituye un parmetro fundamental para el funcionamiento ptimodel separador. Por lo tanto debe mantenerse un nivel de lquido mximo.

Variable de Proceso.- Volumen en m3 del lquido en el tanque separador.

Variable de Control.- Flujo de la corriente a travs de la vlvula V3.La seal de salida del controlador se transmite a la vlvula V3.


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La accin del controlador.- El controlador de nivel de lquido estar manipulando lavlvula V3, con el objetivo de que el volumen del lquido no sobrepase el nivelmximo permitido. (Set Point).

FIGURA 9.1: DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO DEL SEPARADOR DEFASES. INCLUYE LOS INTRUMENTOS DE CONTROL.

Instrumentos:

- Control de Flujo de AlimentoFIC: Controlador e Indicador de Caudal.

- Control de nivel de lquido en el tanque separadorLIC: Controlador e Indicador de Nivel


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10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:

Se identific los componentes del Modulo de caudal (vlvulas de globo,Tanque abierto, sistema de tubera, un manmetro y una bomba de agua).

Los instrumentos identificados fueron: el HMI, interfaz de usuario en el cualel usuario ingresa el Set Point; el PLC, en el papel de controlador; elCaudalmetro, en el papel de Sensor y el Motor de bomba de agua, en elpapel de Actuador, y adems un Variador de velocidad, en un papelauxiliar de convertidor de seal el cual manipula la forma de ondasinusoidal de la corriente alterna obteniendo con ella la manipulacin de lafrecuencia de la velocidad del motor.

Las variables reconocidas fueron: Variable del proceso: el Caudal en L/minque circula por el sistema de tuberas, Set Point: valor deseado de caudalingresado por el usuario y la Variable de Control enviado al motor de labomba.

Se observ que cada instrumento recibe seal y emite otra seal diferente,esto es debido a que cada instrumento cumpla una funcin especfica deacuerdo a la necesidad. Por ejemplo, el PLC (Controlador) envi una sealelctrica al Variador de Velocidad y ste convirti esta seal a una sealadecuada para el motor de bomba de agua (Actuador).

Se logr elaborar un diagrama de flujo de procesos bsico para el Modulode caudal. El proceso de elaboracin del PFD nos permiti tener unamayor comprensin del diseo del proceso, lo cual nos ayud a entenderla comunicacin de informacin de las seales recibidas y enviadas (SetPoint, Variable de proceso y Variable de control) por los instrumentos decontrol (sensor de caudal, PLC, Variador de velocidad).

Para proponer un Sistema de control de proceso es necesario conocer elfuncionamiento del proceso en estudio. Esto es, la base para un eficazcontrol de proceso empieza con la buena ubicacin de aquellos puntos delrecorrido del caudal donde se necesitan un control. Esto se logra si setiene una buena interpretacin de los PFD (Diagrama de Proceso deFlujo).


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El desarrollo de un sistema de medicin de caudal (flujo) en modoautomtico es ms eficiente que un desarrollo sistema de medicin decaudal en modo manual. Esto se comprob con respecto al tiempoempleado por cada uno de los modos. Esto a largo plazo sera un ahorrode tiempo y dinero para los intereses de cualquier empresa en el rubro dela automatizacin y afines.

El presente laboratorio nos dio un panorama general de la enorme utilidadde implementar un Sistema de Control de Proceso. Es decir, Un sistemade control de proceso provee de informacin necesaria para evaluar yoptimizar el desempeo de los procesos que involucran caudal. Los

ingenieros pueden identificar, comprender y remediar los problemasasociados con el caudal.

RECOMENDACIONES:

Utilizar, en lo posible, procesos automticos; estos estn libres de errorhumano.

Para cambiar la direccin del fluido tenemos que cerrar la llave adecuadapara no generar los puntos de presin.

Asegurarse de que la llave que ser abierta sea la correcta; ya que locontrario provocara que el fluido salga por la tubera equivocada.

Es necesario indicar, claramente, cules son las partes de los procesosque deben ser controladas.

Es recomendable conocer el uso de las normas ISA-S5.1-84, ISA-S5.2-76,ISA-S5.3-1983 e ISA-S5.4-1991.

Sera de gran ayuda tener los manuales con las caractersticas fsicas yfuncionales detalladas de los instrumentos utilizados, como los sensores yactuadores.

Antes de llevar a cabo un proceso que involucre caudal, se debe conocerel tipo de fluido con que se va a trabajar.


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