CAPÍTULO 3 Control e instrumentación

(1)

CAPÍTULO 3

Control e instrumentación

Planta de producción de ácido fórmico

(2)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-2

CAPÍTULO 3. CONTROL E INSTRUMENTACIÓN

3.1 INTRODUCCIÓN ... 4

3.1.1 VARIABLES MANIPULADAS Y CONTROLADAS ... 4

3.1.2 TIPOS DE LAZO DE CONTROL ... 4

3.1.2.1 Feedback o retroalimentado: ... 4

3.1.2.2 Feedforward o anticipativo ... 6

3.1.2.3 Control en cascada ... 6

3.2 CARACTERÍSTICAS DEL CONTROL DE LA PLANTA ... 7

3.2.1 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ... 7

3.2.2 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL ... 8

3.2.2.1 Recuento de señales ... 8

3.2.2.2 Controlador y módulos... 13

3.2.2.3 Módulos de comunicación y red ... 19

3.2.3 NOMENCLATURA... 20 3.2.3.1 Lazos de control ... 20 3.2.3.2 Instrumentación ... 21 3.3 INSTRUMENTACIÓN DE LA PLANTA ... 22 3.3.1 ELEMENTOS PRIMARIOS ... 22 3.3.1.1 Sensor de nivel ... 22 3.3.1.2 Sensor de temperatura ... 24 3.3.1.3 Sensor de presión ... 25 3.3.1.4 Sensor de caudal ... 26 3.3.2 ELEMENTOS FINALES ... 28

3.4 LISTADO DE LAZOS DE CONTROL E INSTRUMENTOS ... 28

3.4.1 ÁREA 100 ... 28 3.4.2ÁREA 200 ... 29 3.4.3 ÁREA 300 ... 32 3.4.4 ÁREA 400 ... 35 3.4.5 ÁREA 500 ... 37 3.4.6 ÁREA 600 ... 40 3.4.7 ÁREA 700 ... 42

(3)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-3

3.5.1 TANQUES Y DEPÓSITOS PULMÓN ... 44

3.5.2 INTERCAMBIADORES DE CALOR ... 47

3.5.3 REACTORES ... 52

3.5.5 SEPARADOR DE FASES ... 71

3.5.6 COLUMNA DE ABSORCIÓN ... 75

(4)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-4

3.1 INTRODUCCIÓN

Con la finalidad de realizar una estable y segura operación en la planta, es

necesario que los equipos incorporen sistemas de control automatizados a fin de:

- Mejorar la seguridad y estabilidad de las operaciones.

- Minimizar las perturbaciones en los equipos.

- Mejorar la calidad del producto final.

- Minimizar el impacto medioambiental.

Poder llegar a estos objetivos es lo deseado pero, la función principal del sistema

de control es el de prevenir y actuar sobre las perturbaciones que se generen en la planta

química y asegurar el correcto funcionamiento de los equipos desde la puesta en marcha

hasta la parada de planta.

Para realizar un buen sistema de control es necesario conocer la función de cada equipo,

fenómenos físicos y químicos que se desarrollan en el equipo, para así entender la acción

de las variables controladas y manipuladas.

3.1.1 VARIABLES MANIPULADAS Y CONTROLADAS

Para entender el sistema de control, primero es necesario describir laS variables

que constituyen el sistema. En primer lugar está la variable controlada, la principal del

sistema y la que se desea regular. Se relaciona con el punto de consigna o setpoint del

sistema, que es el valor que se desea de la variable a controlar, entonces el objetivo de

control es mantener la variable controlada en el setpoint.

El conjunto de esto no tendría sentido si no existiera la variable manipulada. Se

ajusta dicha variable para mantener la variable controlada en el punto de consigna,

mediante un elemento actuador o elemento final de control.

3.1.2 TIPOS DE LAZO DE CONTROL

3.1.2.1 Feedback o retroalimentado:

El control feedback es el principal método de control de procesos químicos. A

continuación en la figura 3.2.1-a se puede apreciar el esquema básico de este control.

(5)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-5

Figura 3.1.2.1-a: Esquema de control feedback o retroalimentación.

Se mide la variable controlada y su valor se compara con el setpoint. Se genera

una variable de error, que es la diferencia entre ambas variables. A partir del error, el

controlador genera un nuevo valor de salida que modifica la señal del elemento final de

control. Esto se realiza hasta que el valor del error se haga cero.

Dicho error se genera mediante perturbaciones en el sistema o por un cambio

en el punto de consigna.

Hay dos clases de controladores para el tipo de lazo feedback:



Control On-Off:

Ejemplo más sencillo, que consiste en medir la propiedad física, compararla con el

valor de consigna y si está por debajo del que tiene el setpoint, da un tipo de salida (todo

o nada), y si es igual o mayor la salida, es la contraria. No es muy efectiva ya que la

variable controlada oscila constantemente.



Control PID:

Este tipo de control PID es el acrónimo de “Proporcional Integral Derivativo”, y está

constituido por tres partes diferenciadas. El control puede actuar sobre elementos

finales de control que tengan posiciones intermedias entre abierto y cerrado. A

continuación en la figura 3.2.1-b se muestra el algoritmo típico de control de dicha clase.

(6)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-6

el retroalimentado o feedback, uno interno y otro externo en el conjunto de control. Se

determina un controlador interno o externo llamado control maestro, que fija el punto

de consigna de dicho controlador, denominado control esclavo. Se emplea para una

mejora en la acción de control frente a perturbaciones ya que, en algunos casos, el

controlador puede actuar con demasiada lentitud. Seguidamente, se muestra un

esquema de dicho control.

(7)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-7

Figura 3.2.1-a: Esquema de un lazo de control en cascada.

3.2 CARACTERÍSTICAS DEL CONTROL DE LA PLANTA

3.2.1 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

Por tal de asegurar un estable y fiable funcionamiento de la planta, se implanta

el sistema de control DCS (Distributed Control System), el cual está especializado en

procesos de fabricación y producción. Éste tiene como característica que, al producirse

un fallo del sistema, es capaz de transferir estos datos a otra unidad de manera que no

sea necesario detener el proceso.

Para que esta estructura sea posible, cada zona de la planta ha de tener su propio

PLC o bloque de controladores (Programmable Logic Controller). Estos bloques de

controladores se comunican con un nivel superior de control, dónde se realizan las

tareas de control, monitorización y gestión.

Para el buen funcionamiento del control realizado y poder incluso modificar

alguno de los parámetros se utiliza el software SCADA (Supervisory Control and

Adquisition Data). Dicho sistema está basado en ordenadores que permiten supervisar

y controlar a distancia una instalación de cualquier tipo. Este sistema es indispensable

para monitorizar el funcionamiento de los PLC, puesto que éstos no contienen pantalla

de visualización del control.

(8)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-8

Figura 3.2.1-a. Implementación del sistema de control de la planta.

3.2.2 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL

Una vez realizado el diseño de todos los lazos de control e indicadores, se deberá

escoger el controlador(es) y módulo(s) acorde al número de señales que se registren en

cada área.

3.2.2.1 Recuento de señales

Es necesario hacer un recuento de todas las señales de entrada y salida de los

elementos por tal de dimensionar las diferentes estaciones de control.

Las entradas y las salidas pueden ser analógicas, que son aquellas que

corresponden a una variación decimal dentro de un rango de valores determinados,

cómo digitales, que son aquellas que solo pueden tener valor de 1 o 0( señales binarias).

(9)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-9

Por lo tanto, para realizar el correspondiente recuento se han tenido en cuenta

los siguientes criterios con los siguientes elementos de los lazos de control:

 Sensor: cada sensor tiene una entrada analógica (EA).

 Alarmas: cada alarma tiene una salida digital (SD).

 Válvulas de regulación: cada válvula tiene una entrada digital (ED) y una salida

analógica (SA).

 Válvulas de todo o nada: tienen dos entradas digitales (ED) al sistema de control y una

salida digital (SD).

Siguiendo los criterios citados, se ha hecho el recuento por áreas mostrado a

continuación:

Tabla 3.2.2.1-a. Señales digitales y analógicas del área 100.

ÁREA EQUIPO SENSORES ALARMAS V.REG V.TODO

O NADA ED EA SD SA

100 T-101a

3

1

3

1

5

3

2

3 T-102a

3

1

3

1

5

3

2

3 T-103a

3

1

3

1

5

3

2

3 T-104a

3

1

3

1

5

3

2

3 P101A

1 -

-

1 -

-

P101B

P102A

1 -

-

1 -

-

P102B

TOTAL SEÑALES

20 14

8

12

Tabla 3.2.2.1-b. Señales digitales y analógicas del área 200.

200 EX201

1 -

2

1 -

1 EX202

1 -

2

1 -

1 R201

5

2

5 -

10

5

2

5 R202

5

2

5 -

10

5

2

5 R203

5

2

5 -

10

5

2

5 M201

1

2

1

3

1

3

1 P201A

1 -

-

1 -

-

P201B

P202A

1 -

-

1 -

-

P202B

(10)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-10

P203A

1 -

-

1 -

-

P203B

TOTAL SEÑALES

37 21

9

18

Tabla 3.2.2.1-c. Señales digitales y analógicas del área 300.

300 EX301

1 -

2

1 -

1 EX302

1 -

2

1 -

1 T301

2

1

3

2

1 T302

2

1

3

2

1 T303

2

1

3

2

1 T304

2

1

3

2

1 T305

2

1

3

2

1 F301

2

1

3

2

1 CA301

3

1

3 -

4

3

1

3 C301

6

2

6 -

6

2

6 C302

6

2

6 -

6

2

6 M301

2

1 -

1

2

1 -

P301A

1 -

-

1 -

-

P301B

P302A

1 -

-

1 -

-

P302B

P303A

1 -

-

1 -

-

P303B

P304A

1 -

-

1 -

-

P304B

P305A

1 -

-

1 -

-

P305B

P306A

1 -

-

1 -

-

P306B

P307A

1 -

-

1 -

-

P307B

P308A

1 -

-

1 -

-

P308B

P309A

1 -

-

1 -

-

P309B

P310A

1 -

-

1 -

-

P310B

P311A

1 -

-

1 -

-

P311B

TOTAL SEÑALES

40 42 18 23

(11)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-11

Tabla 3.2.2.1-d. Señales digitales y analógicas del área 400.

400 EX401

1 -

2

1 -

1 EX402

1 -

2

1 -

1 R401

4

2

4 -

8

5

2

4 R402

4

2

4 -

8

5

2

4 R403

4

2

4 -

8

5

2

4 P401A

1 -

-

1 -

-

P401B

P402A

1 -

-

1 -

-

P402B

TOTAL SEÑALES

28 19

6

14

Tabla 3.2.2.1-e. Señales digitales y analógicas del área 500.

500 EX501

1 -

2

1 -

1 EX502

1 -

2

1 -

1 T501

2

1

3

2

1 T502

2

1

3

2

1 T503

2

1

3

2

1 T504

2

1

3

2

1 T505

2

1

3

2

1 T506

2

1

3

2

1 T507

2

1

3

2

1 C501

6

2

6 -

6

2

6 C502

6

2

6 -

6

2

6 C503

6

2

6 -

6

2

6 M301

2

1 -

1

2

1 -

P501A

1 -

-

1 -

-

P501B

P502A

1 -

-

1 -

-

P502B

P503A

1 -

-

1 -

-

P503B

P504A

1 -

-

1 -

-

P504B

P505A

1 -

-

1 -

-

P505B

P506A

1 -

-

1 -

-

P506B

P507A

1 -

-

1 -

-

(12)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-12

P507B

P508A

1 -

-

1 -

-

P508B

P509A

1 -

-

1 -

-

P509B

P510A

1 -

-

1 -

-

P510B

P511A

1 -

-

1 -

-

P311B

P512A

1 -

-

1 -

-

P512A

TOTAL SEÑALES

45 48 21 27

Tabla 3.2.2.1-f. Señales digitales y analógicas del área 600.

600 T-601

3

1

3

1

5

3

2

3 T-602

3

1

3

1

5

3

2

3 T-603

3

1

3

1

5

3

2

3 T-604

3

1

3

1

5

3

2

3 P101A

1 -

-

1 -

-

P101B

TOTAL SEÑALES

20 13

8

12

Tabla 3.2.2.1-g. Señales digitales y analógicas del área 700.

700 TR-701

1 -

2

1 -

1 TR702

1 -

2

1 -

1 CH-701

2 -

4

2 -

2 CH-702

7 -

14

7 -

14 CH-703

1 -

2

1 -

1 MA-701

2

1

3

2

1 CAL-701

2

1

3

2

1

P702A

1 -

-

1 -

-

P702B P703A

1 -

-

1 -

-

P703B P704A

1 -

-

1 -

-

P704B P705A

1 -

-

1 -

-

P705B P706A

21 3.2.2.2 Controlador y módulos

Hay que destacar que a la hora de seleccionar el modelo del controlador y de los

módulos, se han sobredimensionado el número de entradas y salidas digitales y

analógicas pensando en posibles futuras mejoras o ampliaciones del área.

A continuación se presentan los modelos escogidos para desempeñar esta

función, comprados a la empresa Rockwell Automation.

(14)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-14

 CONTROLADOR

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE CONTROLADOR HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM CONTROLADOR PLC

PLANTA PRODUCCIÓN DE ÁCIDO FÓRMICO

LOCALIDAD IGUALADA

DATOS GENERALES

MODELO 1756-L75 Control Logix

Controller

SUMINISTRADOR Rockwell Automation

DATOS TÉCNICOS Nº TAREAS 32 Nº PROGRAMAS 100 programas/tarea Nº MÁX. CONEXONES 500 MEMORIA 32 MB MEMORIA I/O 0,98 MB Nº MÁX. I/O DIGITALES 128000 Nº MÁX. I/O ANALÓGICAS 4000

 MÓDULOS

Los modelos de módulos escogidos presentados a continuación se utilizarán para

todas las áreas, aunque en varios casos el nombre de entradas o salidas permitidas por

el módulo supere la necesidad del área. Este sobredimensionamiento está pensado,

sobre todo, para unas posibles futuras mejoras y que no se tengan que substituir viejos

módulos por nuevos y tirar los antiguos. Aunque inicialmente sea un poco más alta la

inversión, si hay mejoras, tanto el dinero de un posible nuevo módulo como de su

instalación será inexistente.

Dicho esto, cada módulo instalado tendrá capacidad de 32 o de 16 salidas/entradas

analógicas o digitales. En caso de que la demanda de un área supere las 32

salidas/entradas, se colocarán dos módulos, el segundo pudiendo ser de 16 si la

demanda supera las 32 salidas/entradas por poco margen.

El suministrador será Rockwell Automation y los modelos escogidos son los

siguientes:

(15)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-15

 Módulo de entradas digitales:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MED PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-IB32

FUNCIÓN Recibir entradas

digitales DATOS TÉCNICOS Entradas/ Inputs 32 Voltaje 10-31 V HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MED PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-IB16ISOE

digitales

DATOS TÉCNICOS

Entradas/ Inputs 16

(16)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-16

 Módulo de salidas digitales:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MSD PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-OB32

FUNCIÓN Enviar salidas digitales

DATOS TÉCNICOS Entradas/ Inputs 32 Voltaje 10-31 V HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MSD PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-IA16I

FUNCIÓN Enviar salidas digitales

DATOS TÉCNICOS

(17)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-17

 Módulo de entradas analógicas:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MEA PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-IV32

analógicas DATOS TÉCNICOS Entradas/ Inputs 32 Voltaje 10-31 V HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MEA PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-IF16H

analógicas

DATOS TÉCNICOS

(18)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-18

 Módulo de salidas analógicas:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MSA PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-OV32 10-31 VDC

Input 32 Pts (36 Pin)

FUNCIÓN Enviar salidas

analógicas DATOS TÉCNICOS Entradas/ Inputs 32 Voltaje 10-31 V HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MSA PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-OV16E 10-31 VDC

FUNCIÓN Enviar salidas

analógicas

DATOS TÉCNICOS

(19)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-19

A continuación se presenta un recuento total de módulos por área, especificando

su capacidad:

Tabla 3.2.2.2-a. Total de módulos de la planta.

ED

EA

SD

SA

SEÑALES ÁREA 100

20

14

8

12 MÓDULOS ÁREA 100

1 de 32 Inputs

1 de 16 Outputs 1 de 16 Outputs

SEÑALES ÁREA 200

37

21

9

18 MÓDULOS ÁREA 200

1 de 32 Inputs

1 de 16 Outputs 1 de 32 Outputs

1 de 16 Inputs

SEÑALES ÁREA 300

40

42

18

23 MÓDULOS ÁREA 300

1 de 32 Inputs

1 de 32 Outputs 1 de 32 Outputs

1 de 16 Inputs

SEÑALES ÁREA 400

28

19

6

14 MÓDULOS ÁREA 400

1 de 32 Inputs

1 de 16 Outputs

1 1 de 16 Outputs

SEÑALES ÁREA 500

45

48

21

27 MÓDULOS ÁREA 500

1 de 32 Inputs

1 de 32 Outputs 1 de 32 Outputs

1 de 16 Inputs

SEÑALES ÁREA 600

20

13

8

12 MÓDULOS ÁREA 600

1 de 32 Inputs

1 de 16 Inputs

1 de 16 Outputs 1 de 16 Outputs

SEÑALES ÁREA 600

30

4

21 MÓDULOS ÁREA 600

1 de 32 Inputs

1 de 16 Outputs 1 de 32 Outputs

TOTAL MÓDULOS

7 de 32

3 de 16

6 de 32

3 de 16

2 de 32

5 de 16

4 de 32

3 de 16

3.2.2.3 Módulos de comunicación y red

Para conectar el PLC a una red de nivel de control que comunica el PLC con los

equipos de proceso que envían los datos se ha de elegir un módulo. De esta manera, en

caso de que cualquier equipo tuviese una avería se enviaría un código de error al PLC

por una red especial y éste lo enviaría al sistema SCADA, advirtiendo al operario de la

sala de control.

(20)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-20

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE MÓDULO DE COMUNICACIÓN Y RED

HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM MCR PLC

DATOS GENERALES

MODELO 1756-CN2/C 10-31 VDC

DATOS TÉCNICOS Conexiones 128 Voltaje 10-30 V Nº de Nodos 99 Rango de comunicación 9 Mbps

3.2.3 NOMENCLATURA

Por tal de un buen funcionamiento y organización en la planta, los lazos de

control y la instrumentación han de ser fácilmente identificables y localizables. A

continuación se describe la nomenclatura utilizada para estos casos.

3.2.3.1 Lazos de control

V-EQXXX-YYY

Dónde:

-

V: abreviatura de la variable controlada (Tabla 3.2.3.1-a)

-

EQXXX: nomenclatura del equipo controlado

-

YYY: número del lazo de control

(21)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-21

ABREVIATURA VARIABLE CONTROLADA

P PRESIÓN T TEMPERATURA L NIVEL F CAUDAL 

Ejemplo:

T-EX301-307

Dónde:

-

T: temperatura

-

EX301: intercambiador de calor del área 300

-

307: número del lazo de control

3.2.3.2 Instrumentación

VI-XXX

Dónde:

-

V: abreviatura de la variable controlada(Tabla 3.2.3.1-a)

-

I: instrumento de control(Tabla 3.2.3.2-a

)

-

YYY: número del lazo de control

Tabla 3.2.3.2-a. Abreviaturas de los instrumentos de control.

ABREVIATURA INSTRUMENTO DE CONTROL

E SENSOR

T TRANSMISOR

IC CONTROLADOR E INDICADOR

I/P TRANDUCTOR DE INTENSIDAD A PRESIÓN

CV VÁLVULA DE CONTROL

I INDICADOR

AH ALARMA DE NIVEL ALTO

AL ALARMA DE NIVEL BAJO

AHH ALARMA DE NIVEL ALTO ALTO

(22)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-22 

Ejemplo:

PI-304

Dónde:

-

P: presión

-

I: indicador

-

304: número del lazo de control

3.3 INSTRUMENTACIÓN DE LA PLANTA

La implantación de un sistema de control en una planta viene definida por la

variable que se quiere controlar, medir y/o manipular en cada momento a lo largo del

transcurso del proceso. Dependiendo de la función que desempeña cada elemento de

control se le puede englobar en uno de los siguientes grupos:

 Elementos primarios: aquellos cual función es medir y/o transmitir la señal.

 Elementos finales: aquellos cual función es actuar a fin de modificar la variable

controlada.

3.3.1 ELEMENTOS PRIMARIOS

Los elementos primarios son aquellos destinados a medir con un elemento de

medida o una sonda y a transmitir los valores de la variable que se desea controlar al

controlador. Físicamente, el sensor ya incluye el transmisor.

3.3.1.1 Sensor de nivel

Se utilizan dos tipos distintos de sensor de nivel en la planta:

 El medidor mecánico, que viene determinado por un flotador o boya, el cual está

unido a un elemento mecánico para poder transmitir la posición del flotador al

transmisor, que consecuentemente mandará la señal al sistema de control

situado en el panel local.

(23)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-23 HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR DE NIVEL HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM LE-106 ÁREA 100

DATOS GENERALES

DENOMINACIÓN SENSOR DE NIVEL LE-106

SEÑAL ENVIADA A LIC-106

DATOS DE OPERACIÓN

ELEMENTO DE MEDIDA Flotador magnético

ALIMENTACIÓN 24 V

VARIABLE MEDIDA Nivel del tanque

SEÑAL DE SALIDA 4-20 mA

SENSIBILIDAD 0,1 %

CALIBRADO No

DATOS DE CONSTRUCIÓN

ELEMENTO SENSOR Flotador

CONEXIÓN A PROCESO Brida

TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₂₀₀ PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) 1600 ALTURA/DIAMETRO (mm) 52/44 PESO (kg) 0,3 SUMINISTRADOR WIKA MODELO LM30.03

 El otro medidor de nivel consiste en la medición del nivel partiendo de la presión

hidrostática. Dicha presión se utiliza para determinar el nivel a través de la

medición de la columna de líquido y es directamente proporcional a la altura de

llenado, el peso específico del fluido y la fuerza de la gravedad. Por lo tanto, a

través de la presión se pueden determinar el nivel de los tanques.

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR DE NIVEL HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM LE-108 ÁREA 100

DATOS GENERALES

SEÑAL ENVIADA A LIC-108

(24)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-24

ELEMENTO DE MEDIDA Medidor hidroestático

VARIABLE MEDIDA Nivel del tanque a través de la presión

CALIBRADO Sí

ELEMENTO SENSOR Sello de

diafragma

TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₁₅₀ PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) 14000 ALTURA/DIAMETRO (mm) 102/107 PESO (kg) 9 SUMINISTRADOR Rosemount MODELO 3051 S-L

3.3.1.2 Sensor de temperatura

Para medir la temperatura se necesita un sensor el cuál su rango de temperatura

esté dentro de las temperaturas máximas y mínimas de operación. También hay que

tener en cuenta el material de la sonda que está en contacto con el fluido a la hora de

escoger un sensor, ya que en muchos casos deberá soportar corrosión. El modelo

elegido se presenta a continuación:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR DE TEMPERATURA HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM TE-212 ÁREA 200

DATOS GENERALES

SEÑAL ENVIADA A TIC-212

ELEMENTO DE MEDIDA Termómetro de resistencia

VARIABLE MEDIDA Temperatura

CALIBRADO Sí

(25)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-25

ELEMENTO SENSOR PT-100

TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₅₀₀

PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) 35000

ALTURA/DIAMETRO (mm) 266/88

PESO (kg) -

SUMINISTRADOR Spirax sarco

MODELO EL-2271

3.3.1.3 Sensor de presión

Al igual que los sensores de temperatura, si el fluido que se quiere medir es

corrosivo, se tendrán que utilizar materiales resistentes.

A continuación se presenta el modelo elegido en la hoja de especificación:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR PRESIÓN HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM PE-214 ÁREA 200

DATOS GENERALES

DENOMINACIÓN SENSOR DE PRESIÓN PE-214

SEÑAL ENVIADA A PIC-212

ELEMENTO DE MEDIDA Sensor de cerámica

VARIABLE MEDIDA Presión

CALIBRADO Sí

ELEMENTO SENSOR Sensor

(26)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-26

CONEXIÓN A PROCESO Rosca y Brida

DN TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₁₅₀ PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) 60000 ALTURA/DIAMETRO (mm) - PESO (kg) - SUMINISTRADOR Endress+ Hauser MODELO Cerabar 5 PMP75

3.3.1.4 Sensor de caudal

Los sensores de caudal también varían dependiendo si el fluido que circula es

corrosivo o no como en el caso de la temperatura y la presión. Si el fluido es corrosivo

el disco ovalado es el sensor que mejor se adapta a las necesidades de la planta, ya que

está destinado a líquidos viscosos corrosivos y no es muy caro. Si el fluido no es corrosivo

el medidor de caudal utilizado será el tipo rotámetro. A continuación se especifican

ambos modelos:

HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR DE CAUDAL HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM FE-114 ÁREA 100

DATOS GENERALES

DENOMINACIÓN SENSOR DE PRESIÓN FE-114

SEÑAL ENVIADA A FIC-114

ELEMENTO DE MEDIDA Disco ovalado

VARIABLE MEDIDA Caudal

SENSIBILIDAD 1 %

(27)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-27

ELEMENTO SENSOR Interruptor de

láminas

CONEXIÓN A PROCESO Conexión

hembra TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₂₀₀ PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) - ALTURA/DIAMETRO (mm) 50/65 PESO (kg) 0,92 SUMINISTRADOR Bürkert MODELO 8072 HOJA DE ESPECIFICACIÓN DE SENSOR DE CAUDAL HOJA 1 DE 2 FECHA: 10/06/2016 REVISADO: ÍTEM FE-315 ÁREA 100

DATOS GENERALES

DENOMINACIÓN SENSOR DE PRESIÓN FE-315

SEÑAL ENVIADA A FIC-315

ELEMENTO DE MEDIDA Rotámetro

VARIABLE MEDIDA Caudal

CALIBRADO No

ELEMENTO SENSOR Tubo de vidrio

borosilicato

CONEXIÓN A PROCESO Conexión

higiénica TEMPERATURA MÁXIMA (O_C) ₂₅₀ PRESIÓN MÁXIMA(Kpa) - ALTURA/DIAMETRO (mm) - PESO (kg) 7,9 SUMINISTRADOR Tecfluid MODELO C37-M0501

(28)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-28

3.3.2 ELEMENTOS FINALES

Los elementos finales son aquellos que reciben la señal del controlador y actúan

sobre el proceso, es decir, es el elemento que lleva a cabo las acciones de las decisiones

previamente realizadas sobre las variables manipuladas para mantener la variable

controlada cercana al set point en cuestión.

En la planta diseñada, estos elementos de control son las válvulas automáticas

de regulación y las válvulas todo o nada.

3.4 LISTADO DE LAZOS DE CONTROL E INSTRUMENTOS

3.4.1 ÁREA 100

Tabla 3.4.1.a. Listado de lazos de control del área 100.

Lazo de

control Tipo Variable controlada

Variable manipulada

Elemento

final Set point

L-T101a-102a Feedback Nivel alto del tanque

Caudal de entrada al

tanque LCV-102a 4,5 m

P-T101a-104a Feedback Presión del tanque Caudal del

nitrogeno PCV-104a 1,01 bar

L-T101a-106a Feedback Nivel bajo del

tanque

Caudal de salida

del tanque LCV-106a 0,5 m

tanque

Caudal de salida

tanque

Caudal de salida

(29)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-29

tanque

Caudal de salida

Tabla 3.4.1-b. Listado de instrumentos del área 100.

Equipo Ítem Variable

controlada Descripción Actuación

Set point

T-101a

LI-105a Indicador de

presión del tanque Manómetro Eléctrica - TI-103a Indicador de nivel

del tanque Indicador Eléctrica - LAHH-101a Nivel alto alto del

tanque

Válvula todo o

nada Eléctrica 4,85 m

T-102a

tanque

Válvula todo o

T-103a

tanque

Válvula todo o

T-104a

tanque

Válvula todo o

P101A

PI-101a Indicador de

presión Manómetro Eléctrica -

P101B P102A

PI-127a Indicador de

P102B

3.4.2ÁREA 200

Tabla 3.4.2-a. Listado de lazos de control del área 2100.

Lazo de

Elemento

T-EX201-201 Feedback Temperatura salida coraza/tubos Caudal del refrigerante TCV-201 80 o_C

(30)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-30

T-EX202-202 Feedback Temperatura salida

coraza/tubos

Caudal del

refrigerante TCV-202

80 o_C

F-R201-203 Feedback Caudal de entrada

de CO al reactor Caudal de entrada de CO al reactor FCV-203 50 m3_/h F-R201-204 Feedback Caudal de entrada de metanol al reactor Caudal de entrada de metanol al reactor FCV-204 40,64 m3_/h

P-R201-205 Feedback Presión del reactor Caudal de salida

gaseosa PCV-205 44 bar

T-R201-206 Feedback Temperatura del

reactor Caudal de refrigerante en la media caña TCV-206 80 o_C

L-R201-207 Feedback Nivel del reactor

Caudal de salida

líquida LCV-207 4,35 m

gaseosa PCV-209

44 bar

Caudal de salida

líquida LCV-221 4,35 m

gaseosa PCV-213

44 bar

Caudal de salida

líquida LCV-215 4,35

P-M201-221 Feedback Presión del tanque

mezclador

Caudal de

(31)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-31

P-R201-222 Feedback Presión del reactor Caudal de

nitrógeno PCV-222

44 bar

nitrógeno PCV-223

44 bar

nitrógeno PCV-224

44 bar

Tabla 3.4.2-b. Listado de instrumentos de control del área 200.

Set point

R-201

PAH-205 Presión alta del

reactor Alarma

Sonora/

Visual 45 bar

PAL-205 Presión baja Alarma Sonora/

Visual 43 bar LAH-207 Nivel alto del

reactor Alarma

Sonora/

Visual 4,7 m LAL-207 Nivel bajo del

reactor Alarma

Sonora/

Visual 4,2 m

R-202

reactor Alarma

Sonora/

Visual 45 bar

reactor Alarma

Sonora/

reactor Alarma

Sonora/

Visual 4,2 m

R-203

reactor Alarma

Sonora/

Visual 45 bar

reactor Alarma

Sonora/

reactor Alarma

Sonora/

Visual 4,2 m

M-201

PI-221 Indicador de

presión del tanque Manómetro Eléctrica - LI-225 Indicador de nivel

del tanque Indicador Eléctrica - LAHH-225 Nivel alto alto del

tanque

Válvula todo o

P201A

PI-218 Indicador de

(32)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-32

P202A

PI-219 Indicador de

P202B P203A

PI-220 Indicador de

P203B

3.4.3 ÁREA 300

Lazo de

Elemento

P-F301-301 Feedback

Presión del separador de fases

Caudal de salida

del gas PCV-301 1,01 bar

L-F301-302 Feedback Nivel del separador de fases

Caudal de salida

del líquido LCV-302 1,5 m

T-EX301-303 Feedback Temperatura salida

coraza/tubos

Caudal del

refrigerante TCV-303 30 o_C

T-CA301-304 Feedback Temperatura de la

columna de absorción

Caudal del metanol en contracorriente

TCV-304 15 o_C

P-CA301-305 Feedback Presión de la columna

de absorción

Caudal de salida

del gas PCV-305 1,01 bar

L-CA301-306 Feedback Nivel de la columna de

absorción

Caudal de la

salida del líquido LCV-306 1,75 m

F-C301-307 Feedback Caudal de entrada a la columna de destilación Caudal de entrada a la columna de destilación FCV-307 68 m3_/h

T-C301-308 Feedback Temperatura de salida del destilado Caudal del reflujo condensado TCV-308 30,6 o_C T-C301-309 Feedback Temperatura del tanque de condensado Caudal del refrigerante TCV-309 30,6 o_C

L-C301-310 Feedback Nivel del tanque de

condensado Caudal de salida LTV-310 0,72 m

P-RB301-311 Feedback Presión de la columna

de destilación Caudal del vapor PCV-311 1,01 bar

L-C301-312 Feedback Nivel de la columna de

destilación Caudal de salida LCV-312 5,2 m

F-C301-313 Feedback Caudal de

recirculación

Caudal de la

purga FCV-313

T-EX302-314 Feedback Temperatura salida

coraza/tubos

Caudal del

(33)

______________________________________________________________________________________________ Página 3-33 F-C302-315 Feedback Caudal de entrada a la columna de destilación Caudal de entrada a la columna de destilación FCV-315 4,57 m3_/h

T-C302-316 Feedback Temperatura de salida del destilado Caudal del reflujo condensado TCV-316 62,1 o_C T-C302-317 Feedback Temperatura del tanque de condensado Caudal del refrigerante TCV-317 62,1 o_C

T-RB302-319 Feedback Presión de la columna

L-T303-321 Feedback Nivel del tanque

pulmón Caudal de salida LTV-318 3,7 m

Set point

T-301

PI-323 Indicador de

presión del tanque Manómetro

Eléctrica - LI-324 Indicador de nivel

tanque Válvula todo o nada Eléctrica 2, 9 m T-302 TI-309 Indicador de temperatura del tanque Indicador Eléctrica -

LI-310 Indicador de nivel

tanque

Válvula todo o

T-303

PI-329 Indicador de

tanque

Válvula todo o

T-304

PI-326 Indicador de

(34)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-34 LAHH-327 Nivel alto alto del

tanque

Válvula todo o

nada Eléctrica 4 m

T-305

PI-331 Indicador de

Eléctrica

- LI-332 Indicador de nivel

tanque

Válvula todo o

F-301

LAH-302 Nivel alto de

separador Alarma

Sonora /

separador Alarma

Sonora /

Visual 0,8 m

CA-301

LAH-306 Nivel alto de

columna Alarma

Sonora /

Visual 2 m LAL-306 Nivel bajo del

columna Alarma

Sonora /

Visual 1,5 m

M-301

PI-342 Indicador de

tanque Válvula todo o _nada Eléctrica 3,3 m

C-301

PAH-311 Presión alta de

columna Alarma

Sonora /

Visual 1,2 bar PAL-311 Presión baja de

columna Alarma

Sonora /

Visual 1 bar LAH-312 Nivel alto de

columna Alarma

Sonora /

columna Alarma

Sonora /

Visual 5 m

C-302

PAH-319 Presión alta de

columna Alarma

Sonora /

Visual 1,2 bar PAL-319 Presión baja de

columna Alarma

Sonora /

Visual 1 bar LAH-320 Nivel alto de

columna Alarma

Sonora /

columna Alarma

Sonora /

Visual 4,5 m

P301A

PI-325 Indicador de

P301B P302A

PI-328 Indicador de

presión Manómetro Eléctrica

-

P302B P303A

PI-333 Indicador de

-

P303B P304A

PI-334 Indicador de

-

(35)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-35

P305A

PI-335 Indicador de

-

P305B P306A

PI-336 Indicador de

-

P306B P307A

PI-337 Indicador de

-

P307B P308A

PI-338 Indicador de

-

P308B P309A

PI-339 Indicador de

-

P309B P310A

PI-340 Indicador de

-

P310B P311A

PI-341 Indicador de

-

P311B

3.4.4 ÁREA 400

Lazo de

Elemento

T-EX401-401 Feedback Temperatura salida coraza/tubos Caudal del refrigerante TCV-201 130 o_C F-R401-402 Feedback Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor FCV-402 36,96 m3_/h F-R401-403 Feedback Caudal de entrada de agua al reactor Caudal de entrada de agua al reactor FCV-403 23,51 m3_/h

L-R401-404 Feedback Nivel del reactor Caudal de salida LCV-404 2,5 m

reactor Caudal de refrigerante en la media caña TCV-405 130 o_C F-R402-406 Feedback Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor FCV-406 36,96 m3_/h F-R402-407 Feedback Caudal de entrada de agua al reactor Caudal de entrada de agua al reactor FCV-407 23,51 m3_/h

(36)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-36

T-R402-409 Feedback Temperatura del _reactor

Caudal de refrigerante en la media caña TCV-409 130 o_C F-R403-410 Feedback Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor Caudal de entrada de formiato de metilo al reactor FCV-410 36,96 m3_/h F-R403-411 Feedback Caudal de entrada de agua al reactor Caudal de entrada de agua al reactor FCV-411 23,51 m3_/h

L-R403-412 Feedback Nivel del reactor Caudal de salida LCV-412 2,5 m

reactor

Caudal de refrigerante en

la media caña

TCV-413 130 o_C

T-EX402-415 Feedback Temperatura salida

coraza/tubos

Caudal del

nitrógeno PCV-416 15,6 bar

Set point

R-401

reactor Alarma

Sonora/

Visual 17 bar

reactor Alarma

Sonora/

reactor Alarma

Sonora/

Visual 2 m

R-402

reactor Alarma

Sonora/

Visual 17 bar

reactor Alarma

Sonora/

reactor Alarma

Sonora/

(37)

______________________________________________________________________________________________

Página 3-37

R-403

reactor Alarma

Sonora/

Visual 17 bar

reactor Alarma

Sonora/

reactor Alarma

Sonora/

Visual 2 m

P401A

PI-414 Indicador de

P401B

3.4.5 ÁREA 500

Lazo de

Elemento

F-C501-501 Feedback Caudal de entrada a la columna de destilación Caudal de entrada a la columna de destilación PCV-501 34,08 m3_/h

T-C501-502 Feedback Temperatura de salida del destilado Caudal del reflujo condensado LCV-502 62,7 o_C T-C501-503 Feedback Temperatura del tanque de condensado Caudal del refrigerante TCV-503 62,7 o_C

condensado Caudal de salida TCV-504 0,81 m

F-C502-507 Feedback Caudal de entrada a la columna de destilación Caudal de entrada a la columna de destilación FCV-507 18,2 m3_/h

T-C502-508 Feedback Temperatura de salida del destilado Caudal del reflujo condensado TCV-508 123 o_C T-C502-509 Feedback Temperatura del tanque de condensado Caudal del refrigerante TCV-509 123 o_C