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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingenieria en Electricidad y Cornputacion
"Modernizacion del Sistema de Control y Monitoreo de Alimentacion de agua de las
Calderas FRAPAL-FMOI"
Previa la obtencion del Titulo de :
INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACION ELECTRONICA INDUSTRIAL
a Presentada por :
Raul lgnacio Moreno Ortega
Gustavo Fabrizio Negrete lzurieta
Director de Tesis :
Ing. Alberto Manzur Hanna
GUAYAQUIL - ECUADOR
A ~ O
2002
A la Armada del
Ecuador, por la
oportunidad, confianza
y recursos que nos
permitid implementar
este proyecto en una de
las principales unidades
de guerra de la
Escuadra Naval.
A la ESPOL y 10s
profesores, por - 10s
conocimientos imparti-
dos a lo largo de
nuestra carrera
estudiantil que nos did
las bases para el diseno
de este proyecto.
A mis padres por su
sacrificio al darme
educacidn W e
constituyd el pilar
fundamental de mi
formacion .
A mi familia por la
comprensidn por todas
las horas no
compartidas .
A mi hija Daniela que
merece todos mis
esfuerros.
Gustavo Negrete
A mis padres, por 10s
principios eticos
inculcados y el apoyo
incondicional que me
han dado siempre.
A mis hermanos por su
apoyo y por que ellos
han sido uno de 10s
principales motivos de
mi superacion
profesional .
A la Familia Medina
Aragundy por su
comprencibn y ayuda
durante todos estos
aiios.
Rairl Moreno
TRIBUNAL DE GRADUACI~N
I DIRECTOR DE TESlS
Ing. Norman Chootong VOCAL
"La responsabilidad del contenido
de esta Tesis de Grado, nos
corresponde exclusivamente; y el
patrimonio intelectual de la misma a
la Escuela Superior Polict6cnica del
Litoral"
Art. 12 del Reglamento de Graduacidn de la ESPOL
El proyecto 'Modernizacibn del Sistema de Control y Monitoreo de
Alimentacibn de agua de las Calderas FRAPAL-FMOln nace debido al riesgo
que corren las operadores al trabajar y desconocer 10s verdaderos
parhmetros de operacibn de las calderas. Asi como tambikn para resguardar
la inversibn que esth realizando la Armada del Ecuador en la retubacibn de
las calderas de la FRAPAL- FMO1.
La falta de un sistema de control y alarmas para el proceso de alimentacibn
de agua a las calderas hace necesario la implementacibn de un sistema que
permita a 10s operadores mantener 10s rangos de seguridad de
funcionamiento, y de esta manera reducir 10s gastos de mantenimiento
wrrectivos o de reparacibn.
En el primer capitulo se establece la situacibn actual de las calderas, es
decir, se realizarh un estudio de todos 10s procesos que deben efectuarse
para su operacibn, se seleccionara aquellos procesos que forman parte del
sistema de Alimentacibn de Agua a las calderas clasifichndolas en: procesos
monitoreados y procesos wntrolados. Ademhs se analizarh la problematica
que estos pueden presentar.
En el segundo capitulo se presentarh una solucion ante la problematica
enwntrada y se analizaran 10s factores que deben considerarse para su
control o monitoreo. Para luego en el capitulo tercero se establecera y
seleccionar6 las norrnas minimas que deben cumplirse y 10s equipos que
deben utilizarse en el proyecto. En 10s capitulo cuarto , quinto y sexto se
presentarh 10s disenos de programacibn del PLC , software de visualizacibn
y planos mednicos para la instalacibn de la instrumentacidn para el
cumplimiento de 10s objetivos planteados en el proyecto.
El capitulo sbptimo establece 10s costos del proyecto y el cronograma de
tiempo estimado para la ejecucibn del mismo.
~NDICE GENERAL p&l
RESUMEN ...................................................................................................... I1
INDICE GENERAL ..................................................................................... IV
ABREVIATURAS .......................................................................................... IX
SIMBOLOGIA ................................................................................................. XI
INDICE DE FIGURAS ................................................................................... XI1
INDICE DE TABLAS ................................................................................... XVII
INDICE DE PLANOS ................................................................................ XIX
INTRODUCCI~N ............................................................................................. I
1. PROCESOS
PROBLEMAS
DE LAS CALDERAS Y DESCRIPCI~N DE LOS
ENCONTRADOS ................................................. 3
.................................................... 1 .I . Levantamiento de Presibn 4
................................ 1.2. Puesta en servicio de la segunda caldera 10
..................... 1.3. Monitoreo que se realiza en el cuarto de calderas 13
............................ 1.4. Procedimientos para embanque de calderas 17
................................... 1 5. Descripci6n de 10s problemas actuales 19
2 . CONSIDERACIONES DEL DISE~O Y SOLUCI~N DE LOS
PROBLEMAS DESCRITOS ........................................................... 24
2.1. Propuesta de solucibn para el diseflo ..................................... 24
2.2. Procesos a ser controlodos .................................................. 27
2.2.1 . Nivel de agua del colector de vapor .................................... 28
2.2.2. Presibn de descarga de la bomba de alimentacibn principal 32
2.3. Procesos a ser Monitoreados ................................................ 35
2.3.1. Tanques de reserva de agua para las calderas .................. 36
2.3.2. Temperatura de 10s gases de combustibn. chimenena.
economizador y hogar de las calderas .............................. 38
2.4. Conjunto de alarmas del sistema .......................................... 41
3 . NORMAS. CRlTERlOS Y BASES T~CNICAS PARA EL
DIMENSIONAMENTO Y SELECCI~N DE EQUIPOS NECESARIOS
........................................................................................................... 43
3.1. Forma de etiquetar la instrumentacibn de un proyecto ............... 44
3.2. Diagramas unifilar de la instrumentacibn. lista de equipos etiquetados.
y rangos de trabajo .............................................................. 51
3.3. Normas internacionales minimas necesarias ................................ 52
.................................................................. 3.4. Medicidn de Presidn 59
...................................... 3.4.1. Bases t6cnicas para la adquisicidn 62
........................................................ 3.5. Medicidn de temperatura 70
....................................... 3.5.1. Bases tecnicas para la adquisicidn 78
3.6. Medidires de Flujo ................................................................... 87
...................................... 3.6.1. Bases t6cnicas para la adquisicidn 90
............................................................. 3.7. Medidores de nivel 95
...................................... . 3.7.1 Bases tecnicas para la adquisicdn 100
...................................................................... 3.8. Vhlvulas de control 106
....................................... 3.8.1. Bases t6nicas para la adquiscion 110
................................................ 3.9. Controlador Ldgico Programable 122
3.9.1 . Bases t6nicas ................................................................... 123
............................................................ 3.1 0 . Computador Industrial 125
............................... 3.1 0.1 . Bases t6cnicas para la adquisicibn 125
.......................... 3.1 1 . Transformador reductor 3 0 440V1115 VAC 127
............................................... 3.1 1 . 1. Caracteristicas T6cnicas 127
3.12. Sistema 3 0 de Energia de reserva (UP' s) .......................... 128
.............................. . 3.12.1 Bases t6cnicas para la adquisicion 130
4 . DISENOS DE PROGRAMACI~N DEL PLC Y SOFTWARE DE
VISUALIZAC~~N ....................................................................... 133
4.1. Selecci6n del PLC y de lared de comunicaci6n a ser utilizada ... 133
................................ 4.2. Selecci6n del software de visualizaci6n 141
4.3. Programacion para el nivel de agua del wlector de vapor ......... 143
4.4. Programaci6n para la presi6n de descarga de la bomba de
....................................................... alimentaci6n principal 149
4.5. Programaci6n para tanques de reserva de agua ....................... 153
4.6. Programaci6n de 10s gases de la wmbusti6n. chimenea.
economizador y hogar de las calderas ................................. 157
5 . DISENOS DEL CUARTO DE CONTROL Y PLANOS ELECTRICOS
PARA LA IMPLEMENTAC~~N DEL PROYECTO ....................... 159
.............................. 5.1. Diagramas de bloque unifilar del proyecto 159
5.2. DiseAos para el cuarto de control ........................................ 161
5.3. Bases t6cnicas para 10s tableros y cajas de paso ................... 164
5.4. Planos ektricos para 10s tableros y cajas de paso ................ 172
5.5. Entradas y salidas de 10s modulos del PLC ........................... 173
................................................................... . 5.5.1 Panel Principal 173
5.5.2. Panel de Estribor ............................................................... 173
................................................................... 5.5.3. Panel de Babor 173
5.6. Planos el6ctricos para la instalacidn de la instrumentacidn en el
campo .......................................................................................... 173
5.7. Caracteristicas del cable para la instalacidn ............................... 192
6 . DISENO DEL SISTEMA NEUMATICO Y PLANOS MECANICOS PARA
LA ~MPLEMENTAC~~N DEL PROYECTO .................................. 193
............................................................ 6.1 . Sistema Neumhtico 193
6.2.Planos mechnicos para la instalacidn de la instrumentacidn
7 . ~MPLEMENTAC~~N DEL PROYECTO ............................................... 236
7.1 . Costos del proyecto ...................................................................... 236
7.2. Cronogerama de implementacidn ................................................ 244
8 . CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................... 254
ABREVIATU RAS AB1
amp.
FT
LT
LTTA
mA.
PDI
PDT
PDTQ
PI
PIAVBI
PlDCBl
PIE
PIOUTR
PS
PSAVBI
PSCE
PSlNAl
PSlNVl
PT
PTC
PTE
PTOUTR
SPE
SPRP
Arranque de la Bomba de Combustible 1
Amperios.
Transductor de Flujo.
Transductor de nivel.
Transductor de Nivel Tanques de Agua
Miliamperios.
Man6metro de Diferencia de Presi6n.
Transductor Diferencial de Presi6n.
Transductor Diferencial de Presi6n a 10s Quemadores.
Man6metro.
Man6metro de Alimentaci6n de Vapor b l
Man6metro de Presi6n Descarga Combustible.
Man6metro al Economizador
Man6metro de Presi6n de Salida del Recalentador
Presostato.
Pres6stato de Flujo de Alimentaci6n de Vapor b l
Pres6stato de Flujo de Combustible de la Bomba Elbctrica.
Pres6stato de Flujo de Entrada de Agual
Pres6stato de Flujo de Entrada de Vapor VAlvula 1
Transductor de Presi6n.
Transductor de Presi6n en el Colector.
Transductor de Presi6n al Economizador
Transductor de Presi6n de Salida del Recalentador
Setpoint de la Temperatura del Economizador.
Setpoint de la Presion del Recalentador.
SPRT
SPVAT
SPVCC
TC
RTD
TDNC
TFAC
TFVR
TFVS
TM
TMlNE
TMlNR
TMOUTE
TMOUTR
TPC
VC
VCAAQO
VCAB
VCAF
VD
D I
DO
Al
A0
Setpoint de la Temperatura del Recalentador.
Seteo de vhlvula de atomizaci6n
Parhmetro que registra el valor de la entrada seteo para vhlvula control combustible
Termocupla.
Resistencia diferencial a la temperatura
Transductor Diferencial de Presibn, Nivel del Colector.
Traductor de Flujo de Agua Caliente.
Transductor de Flujo de Vapor Recalentado.
Transductor de Flujo de Vapor Saturado.
Term6metro de Entrada al Economizador
Termbmetro de Entrada al Recalentador
Termbmetro de Salida del Economizador
Term6metro a la Salida del Recalentador
Transductor de Presi6n del Colector.
Vhlvula de Control Proporcional.
Vhlvula de Control de Alimentacibn de Aire Quemador Cero
Vhlvula de Control de Alimentaci6n de Vapor
Vhlvula de Control de Alimentaci6n Final
Vhlvula de Control Discreta.
Entadas discretas de PLC
Salidas Discretas de PLC
Entradas Anal6gicas de PLC
Salidas Anabgicas de PLC
LT
PDI
PDT
PI
PS
PSI
PT
TC
TM
VC
VD
PLC
Vdc
Vac
L
N
T
Mm
Transductor de Nivel
Manbmetro de Diferencia de Presibn.
Transductor Diferencial de Presibn.
Manbmetro.
Presbstato.
Libras 1 metros cirbicos.
Transductor de Presibn.
Termocupla
Termbmetro.
Vblvula de Control Proporcional.
Vblvula de Control Discreta
Controlador Lbgico Programable.
Voltaje Continuo
Voltaje Altemo 60 Hz
Linea
Neutro
Tierra
Milimetro
Figura No. 1.1
Figura No. 2.1
Figura No. 2.2
Figura No. 2.3
Figura No. 2.4
Figura No. 2.5
Figura No. 2.6
Figura No. 3.1
Figura No. 3.2
Figura No. 3.3
Figura No. 3.4
Figura NO. 3.5
Figura No. 3.6
Figura No. 3.7
Figura No. 3.8
Figura No. 3.9
Diagrama de bloque del sistema de combustibn de las
calderas 7
Esquema de la Solucibn para Procesos Controlados 27
Diagrama de Bloque del Control de Nivel de Agua del
Colector 31
Diagrama de Bloque de la Bomba Principal de Alimentacibn
de Agua. 34
Solucibn General de 10s Procesos Monitoreados 35
Diagrama de 10s Tanques de Agua para las Calderas. 37
Diagrama de Bloque del Monitoreo del Economizador y
Recalentador. 40
ldentificacion representativa de la Instrumentacibn 46
Cuadro Sinbptico de las etiquetas del proyecto. 49
Linea de vapor con termocupla y termbmetro. 7 1
Cajas de encuentro de varias termocuplas. 74
Terrnocupla con cables de conexibn expuestos 76
Estructura de una Termocupla o RTD. 77
Transmisor de Flujo tip0 Placa Orificio. 87
Transmisor de Presibn Hidrosthtica sumergible 96
Transmisor de nivel tipo Bypass-Flotador. 97
Figura No. 3.1 0 Vhlvula Solenoide. 107
Figura No. 3.1 1 Vhlvula Electro-Neumhtica Proporcional. 109
Figura No. 3.12 UPS de 6 KVA entrada trifhsica estrella(440Vac) y salida
monobhsica (1 l5Vac) 129
Figura No. 4.1 PLC Modular marca Siemens con HMI 135
Figura No. 4.2 Niveles de Automatizaci6n para redes Simatic. 1 36
Figura No. 4.3 Res de Comunicaci6n a ser instalada en la FRAPAL. 140
Figura No. 4.4 Lazo de Control del Nivel de Agua del Colector de Vapor 147
Figura No. 4.5 Diagrama de Flujo del Lazo de Control del Nivel de Colector
de Vapor. 148
Figura No.4.6 Lazo de Control para la descarga de la Bomba de Alimentaci6n
Principal. 151
Figura No.4.7 Diagrama del Flujo del Arranque, Control y Apagado de la
Bomba Principal de Alimentacibn. 1 52
Figura No. 4.8 Diagrama de flujo de Tanques de Reserva. 1 55
Figura No.4.9 Diagrama de Flujo para Gases de Combusti6n y
Economizador. 158
Figura No. 5.1 Diagrama de bloque unifilar del proyecto. 160
Figura No. 5.2 DiseAo del Cuarto de Control 162
Figura No. 5.3 DiseAo de las Consolas para el control 163
Figura No. 5.4 Medidas para la Construcci6n de Panel Principal 166
Figura No. 5.5 Medidas para la Construcci6n de Panel Principal 167
Figura No. 5.6 Medidas para la Construcci6n de Panel de Estribor 168
Figura No. 5.7 Instalaci6n de Transmisor de Flujo para agua hacia la caldera
Figura No. 5.8 Medidas para la Construcci6n de Panel de Babor
Figura No.5.9 Medidas para la Construcci6n de Panel de Babor
Figura No. 5.10 M6dulo de 16 entradas discretas a 120 VAC
Figura No. 5.11 MMulo de 16 salidas discretas por relay.
Figura No. 5.12 M6dulo de 08 entradas anal6gicas 4-20 mA.
Figura No. 5.13 M6dulo de 16 entradas discretas a 120 VAC
Figura No. 5.14 M6dulo de 16 entradas discretas a 120 VAC
Figura No. 5.1 5 M6dulo de 16 salidas discretas por relay.
Figura No. 5.16 M6dulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.1 7 M6dulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.1 8 M6dulo de 04 entradas para Pt100 o 08 entradas para TC
Figura No. 5.1 9 Mddulo de 04 salidas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.20 M6dulo de 04 salidas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.21 M6dulo de 16 entradas discretas a 120 VAC
Figura No. 5.22 M6dulo de 16 salidas discretas por relay.
Figura No. 5.23 M6dulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.24 M6dulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.25 M6dulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA.
Figura No. 5.26 M6dulo de 04 entradas para PtlOO o 08 entradas para TC
Figura No. 5.27 MMulo de 04 salidas analbgicas a 4-20 mA. 191
Figura No. 6.1 Sistema Neumhtico de Calderas. 195
Figura No. 7.1 Consolas de Control 244
Figura No. 7.2 Panel Principal 245
Figura No. 7.3 Panel de Babor 245
Figura No. 7.4 Caja de Bypass de Alimentacibn Principal 246
Figura No. 7.5 Panel de Estribor 246
Figura No. 7.6 Caja de Paso de Panel de Estribor 247
Figura No. 7.7 Vhlvula de Alimentacibn Principal de Estribor 247
Figura No. 7.8 Medidor de Nivel tip0 Bypass 248
Figura No. 7.9 Medidor de Nivel por presibn Hidrosthtica 248
Figura No. 7.10 Transmisor de Flujo y Placa Orificio de Vapor Saturado 249
Figura No. 7.1 1 Medidor de Presibn de Vapor Saturado 249
Figura No. 7.12 Medidor de Flujo y Placa Orificio de Agua de Alimentacibn
250
Figura No. 7.1 3 Medidor de Flujo de Vapor Recalentado 250
Figura No. 7.14 Medidor de Presibn de Vapor Recalentado 251
Figura No. 7.1 5 Medidor de Temperatura de Vapor Recalentado 251
Figura No. 7.1 6 PT-100 para medicibn de temperatura de 10s gases de la
caldera y su ubicacibn 252
Figura No. 7.17 TC para temperatura de 10s gases en el hogar de la caldera
y ubicacibn 252
Figura No. 7.18 Panel de Visualizacion de Campo 253
Figura No. 7.19 Valvulas de entrada de agua a 10s tanques de reserva 254
Figura No. 7.20 Vdlvulas de salida de agua de 10s tanques de reserva 254
Figura No. 7.21 Caja de paso de tanques de reserva 255
Figura No. 7.22 Valvula de Suministro de vapor a la Bomba de Alimentacion
Principal 255
Figura No. 7.23 Valvula de Bypass de vapor a la turbina de la Bomba de
Alimentacion Principal 256
Figura No. 7.24 Transmisor de Presi6n de lngreso de Vapor a la Bomba de
Alimentacion Principal 256
Figura No. 7.25 Transmisor de Presion para la descarga de agua de la
Bomba de Alimentacion Principal 257
Figura No. 7.26 Transmisores de Temperatura para aceite de lubricaci6n de
la Bomba de Alimentacion Principal 257
Figura No. 7.27 Caja de paso de la Bomba de Alimentaci6n Principal 258
INDICE DE TABLAS
Tabla I Clasificaci6n de 10s procesos.
Tabla II Letras de Identificacibn
Tabla Ill Nomenclatura IP e IK.
Tabla IV Normas NEMA
Tabla V Equipos que se usan para medici6n de presi6n.
Tabla VI Equipos para medir temperatura. . .
Tabla Vll Tipos de termocuplas.
Tabla Vlll Caracteristicas de medidores de Flujo
Tabla IX Medidores de Nivel de Liquidos -=IIIPY
Tabla X Medidores de Nivel de S6lidos.
Tabla XI Equipos de Control PLC.
Tabla XI1 Computador Industrial
Tabla Xlll Cuadro Comparativo de Requerimientos vs CPU.
Tabla XIV Redes de Comunicaci6n para proceso de campo.
Tabla XV Redes de Comunicaci6n de datos.
Tabla XVI Tableros del Sistema de Control.
Tabla XVll Planos del Cableado Elkctrim del Sistema de Control.
Tabla XVlll Equipos de Control
Tabla XIX Equipos de Consola de Control
Tabla XX Instrumentaci6n de Tanques de Alimentaci6n 239
Tabla XXI Instrumentaci6n de Control de Nivel de Caldera de Babor 240
Tabla XXll Instrumentaci6n de Control de Nivel de Caldera de Estribor 241
Tabla XXlll Instrumentaci6n de Bomba de Alimentaci6n Principal 242
Tabla XXlV Circuito Neumhtico-Accesorios 242
Tabla XXV Sistema de Respaldo y Cableado 243
Tabla XXVl Costo General del Proyecto 243
Plano M-25 Instalaci6n de Vdlvulas ONIOFF Entrada de Tanques de
Reserva 221
Plano M-26 Instalaci6n de Vdlvulas ONIOFF Tipo Mariposa Salida de
* Tanques de Reserva 222
Plano M-27 lnstalacidn de Nivel Sumergible 223
Plano M-28 Instalaci6n de Vhlvula de Alimentaci6n de Vapor a la Bomba
Principal 224
Plano M-29 Instalaci6n de Vdlvula de Todo Vapor 225
Plano M-30 lnstalacidn de Interruptor de Nivel de Aceite 226
Plano M-31 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n y de Temperatura de
descarga 227
Plano M-32 Instalaci6n de Transmisor de Presidn para Vapor 228
Plano M-33 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n para Entrada de Agua 229
Plano M-34 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n y de Temperatura
engranaje de turbina 230
Plano M-35 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n y de Temperatura 231
Plano M-36 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n de 10s Estados de la
turbina 232
Apbndice D
Plano D-01 Panel Principal Sala de Control
Plano D-02 Panel de Babor
Plano D-03 Tablero de Bomba Principal de Alimentaci6n
INDICE DE PLANOS
Plano M-01 Instalaci6n de VBlvula de Alimentacibn Principal -Estribor 197
Plano M-02 Instalaci6n de Transmisor de Flujo para agua hacia la caldera - Estri bor 198
Plano M-03 Instalaci6n de Transmisor de Nivel con visor By-pass mBs
intemptores -Estribor 199
Plano M-04 Instalacibn de Transmisor de Nivel -Estribor 200
Plano M-05 Instalaci6n de Transmisor de Presi6n -Estribor 201
Plano M-06 Instalaci6n de Medidor de Flujo de Vapor Saturado -Estribor 202
Plano M-07 Instalaci6n de Transmisor de Flujo de Vapor Recalentado - Estri bor 203
Plano M-08 Instalaci6n de Transmisor de Temperatura Gas Recalentado
antes del Economizador -Estribor 204
Plano M-09 Instalaci6n de Transmisor de Temperatura Gas Combustible
Saturado antes del Economizador -Estribor 205
Plano M-10 Instalaci6n de Transmisor de Temperatura Gases de la
Chimenea-Estri bor 206
Plano M-1 1 Instalaci6n de Transmisor de Temperatura Salida del
Economizador -Estribor 207
Plano M-12 Instalacibn de Transmisor de Temperatura Hogar de la Caldera -
Estribor 208
Plano M-13 Instalacibn de Vblvula de Alimentacibn Principal - Babor 209
Plano M-14 Instalacibn de Transmisor de Flujo para Agua hacia la Caldera -
Babor 21 0
Plano M-15 Instalacibn de Transmisor de Nivel con visor By-pass mbs
interruptores - Babor 21 1
Plano M-16 Instalacibn de Transmisor de Nivel - Babor 21 2
Plano M-17 Instalacibn de Transmisor de Presibn - Babor 21 3
Plano M-18 Instalacibn de Medidor de Flujo de Vapor Saturado - Babor 214
Plano M-19 Instalacibn de Transmisor de Flujo de Vapor Recalentado -
Babor 21 5
Plano M-20 Instalacibn de Transmisor ds Temperatura Gas Recalentado
antes del Economizador - Babor 21 6
Plano M-21 Instalacibn de Transmisor de Temperatura Gas Combustible
Saturado antes del Economizador - Babor 21 7
Plano M-22 Instalacibn de Transmisor de Temperatura Gases de la
Chimenea - Babor 21 8
Plano M-23 Instalacibn de Transmisor de Temperatura Salida del
Economizador - Babor 21 9
Plano M-24 Instalacibn de Transmisor de Temperatura Gas Combustible
saturado antes del economizador - Babor 220
Plano D-04 Caja de Paso Babor 1
Plano D-05 Caja de Paso de Babor 2
Plano D-06 Cableado de Sensores de Babor en campo
Plano D-07 Panel de Estribor
Plano D-08 Panel de Tanques de Reserva
Plano D-09 Caja de Paso de Estribor
Plano D-010 Conexiones desde Estribor a Tanques
Plano D-011 Medidas para la Construccibn de las Consolas
Plano D-012 Medidas para la Construccion de las Consolas
Plano D-013 Medidas para la Construccibn de las Consolas
Plano D-014 Medidas para la Construccibn de las Consolas
Plano D-015 Planos de Instrumentacibn a instalar
Plano D-016 Diagrama Unifilar de Tanques de Reserva
Plano D-017 Diagrama Unifilar de Gases de Combustibn
El proyecto 'Modernizaci6n del Sistema de Control y Monitoreo de
Alimentaci6n de agua de las Calderas FRAPAL-FMOln consiste en disefiar e
implementar un sistema de control que perrnita automaticamente establecer
el control del ingreso de agua de alimentaci6n al domo de cada una de las
calderas a fin de mantener el nivel de agua adecuado para el proceso de
generaci6n de vapor de la unidad.
Para el cumplimiento de este objetivo se disefi6 un sistema de control de
lazo cerrado aplicando un control proporcional-integral (PI) , utilizando como
elementos de adquisici6n de datos transmisores de presi6n, diferenciales de
presibn, de nivel, de temperatura , y de flujo; 10s mismos que envian una
sefial de corriente en el rango de 4 a 20 mA al equipo de control que en este
caso es un Controlador L6gico Programable (PLC) el cual tiene como
elemento final de acci6n una vhlvula electro-neumhtica que responde a una
sefial de corriente y en funci6n de esta permite el ingreso de un mayor o
menor caudal de agua al domo para su control de nivel.
Finalmente para la visualizaci6n y registros de datos del sistema de control
se adecu6 una sala de control donde se centraliz6 la informaci6n adquirida
por medio del software de visualizaci6n de procesos InTouch.
El proyecto "Modemizaci6n del Sistema de Control y Monitoreo de
Alimentacibn de agua de las Calderas FRAPAL-FMOln nace debido al
deterioro del sistema mednico de control del nivel de agua del domo motivo
por el cual esta operacih se realizaba de forrna manual generando: Falla
de control de nivel por la operacit5n inadecuada debido-al cansancio del
personal lo que ocasionaba roturas de tubos, deterioro acelerado de la
caldera, daAos en las paletas de las turbinas de la maquinaria principal de la
unidad.
La falta de un sistema de control y alarmas para el proceso de alimentacidn
de agua a las calderas hace necesario la implementacih de un sistema que
permita a 10s operadores mantener 10s rangos de seguridad de
funcionamiento, y de esta manera reducir 10s gastos de mantenimiento
correctives o de reparacih.
El objetivo principal de este proyecto es diseAar e implementar un nuevo
sistema de control para el nivel de agua del colector de la caldera y para la
bomba de alimentaci6n principal, ademas realizar el monitoreo de 10s
tanques de agua de reserva y gases de combusti6n en la caldera a fin de
mejorar 10s sistemas existentes en la unidad, para lo cual se aplic6
tecnologia de punta existente en el mercado.
1.- PROCESOS DE LAS CALDERAS Y DESCRlPClON DE LOS
PROBLEMAS ENCONTRADOS.
En esta secci6n se va ha estudiar 10s procesos de la caldera, 10s que se
dividir en cuatro partes que son: (1). Levantamiento de pmibn, se llama
asi porque en esta etapa se comienza a calentar el hogar de una de las dos
calderas y el agua se convierte en vapor, ademAs hacemos que la presi6n
de vapor llegu6 a su valor de trabajo (550PSI). (2). Puesta en servicio de
la segunda caldera, en este caso ponemos en funcionamiento la segunda
caldera con la ayuda del vapor que ya esta generando la primera caldera.
(3).Monitoreo que se realiza en e l cuarto de calderas, en este item se
explica como se leva acabo el monitoreo de las calderas cuando la unidad
se encuentra navegando. (4).Embanque de calderas, se describe como se
debe poner fuera de servicio las calderas cuando se decide fondear la
unidad. Todos estos procesos se llevan acabo mediante una secuencia de
pasos que podemos describirlos de la siguiente manera.
1 .I .- Levantamiento De Presi6n.
Previo a esta etapa las calderas se encuentran fuera de servicio
debido a lo cual estarAn frias o tibias, si la caldera esta fria se
demorara 1 % hora a 2 horas en levantar presibn o entrar en
funcionamiento. Pero si estaba tibia (por haber estado en servicio
anteriormente), se demorara media hora. Previo al proceso de
levantar presibn se deben realizar ciertas verificaciones por motivo
de seguridad, como son:
lnspeccionar correctamente la sala de calderas, retirar las tapas de
la chimenea, chequear que el cuarto de secado este libre de
material combustible, chequear que las persianas del turbo
ventilador est6n cerradas. Poner en servicio el ventilador elbctrico
de la sala y cerrar las rejillas de descarga. Chequear el equipo
contra incendio. Chequear que la sentina y doble envuelta est6n
secas. Realizar analisis de agua con nitrato de plata a 10s tanques
de reserva y anotar en el registro. Verificar que todas las v&lvulas
STOP y BY-PASS en las dos calderas e s t h cerradas. Verificar
que las valvulas de alimentacibn principal y auxiliar en las dos
calderas est6n cerradas. Purgar el colector, recalentador,
economizador, turbo ventilador, bombas de combustible, y demas
maquinaria auxiliar del circuit0 de vapor. Verificar el nivel de la
caldera a %. Abrir la valvula de circulacibn al recalentado
2 vueltas ( valvula de descarga de vapor recalentado a la
atmbsfera). Poner en servicio la bomba electrica de agua salada
para enfriamiento de maquinaria auxiliar (1 2psi).
Despubs para el calentamiento de la caldera se comienza por
poner en servicio ventilacibn y extraccibn electrica como sea
necesario para ventilar la caldera por lo menos 5 minutos antes de
encenderla. En la caldera se cuenta solo con tres quemadores de
10s cuales uno se usa para el proceso de levantamiento de
presibn, este es el quemador de la posicibn media llamado
quemador dos. Este quemador recibe diesel suministrado de una
bomba elbctrica y aire, para la atomizacibn, de 10s compresores.
Mientras para el encendido se usa un equipo llamado LUCAS el
cual lanza una llama cuando se le mueve su manivela, este
encendedor utiliza tambibn diesel como fuente de poder. Para una
mejor comprensibn del sistema de combustibn de la caldera vea la
Fig. 1 .l. donde se presenta un diagrama de bloque del mismo.
Luego se pone en servicio la bomba elbctrica de combustible, el
manbmetro debe marcar 70 PSI. Se abre la vdlvula de admisibn de
aire del compresor hasta dar una presibn de 65 PSI. Se comienza
a dar manivela al encendedor LUCAS, debibndose abrir y cerrar el
registro No.2 hasta establecer una llama estable. Confirmar
visualmente a travbs de las mirillas de inspeccibn si se produjo la
llama. Cierre el DAMPERS del recalentado.
CUANDO SOPLA VAPOR POR LOS CONOS DE AlRE
Cuando sucede esto es porque estamos comenzando a generar
vapor, y se deben cerrar 10s conos de aire y las purgas del
recalentador a la sentina.
ENTRE 100 Y 150 PSI EN LA CALDERA.
Aqui se abre la valvula STOP de vapor saturado y calienta el
circuito. Se chequea que la temperatura del recalentador no
exceda de 750°F y se la controla a travbs de la valvula de
circulacibn (2 vueltas) y dampers del recalentador.
Se pone en servicio la bomba de alimentacibn auxiliar y se
alimenta la caldera como es necesario a travbs del circuito auxiliar.
Se calienta completamente las bombas de combustible y se las
pone en servicio con 400 PSI en la descarga. Se alimenta de vapor
a las evaporadoras con 200 PSI en la caldera.
Se abre la vhlvula STOP de vapor auxiliar recalentado y se
calienta el circuito. Se cierra la vhlvula de circulacidn de vapor
recalentado y se mantiene la temperatura a 650°F en el
recalentador. Se pone en servicio el turbo ventilador (W) a 1000
r.p.m y se obtiene 1OPSI de aceite ( bombee a mano mientras
parte el W). Se abren las persianas del ducto de aire del W y se
cierre las persianas del ventilador elbctrico. Abre Vapor de
atomizacidn y combustible de la bomba de pistones (circuito
principal ) al quemador No.1, enciende el quemador Nol.
Chequeen una llama estable. Apague quemador No 2, bomba
elbctrica de combustible, y aire de atomizacidn . Ademhs deje
conectado al quemador 2 al circuito principal de suministro de
com bustible.
CON 350 PSI EN LA CALDERA.
Ponga en servicio la bomba de alimentacidn principal de agua para
la caldera, alimente la caldera a travbs del circuito principal de
suministro de agua (vea en el anexo C este circuito). Cierre la
vhlvula de la bomba auxiliar de alimentacidn y pare la bomba de
emergencia ( bomba alternativa color azul ). Controle la presidn de
vapor a 550 PSI en el colector, y temperatura a 750°F en el
recalentador. Chequee y compare 10s niveles de agua en el
colector que Sean 10s correctos.
1.2.- Puesta En Servicio De La Segunda Caldera.
De manera parecida a lo que se hizo para la caldera #1 se harh en
la caldera #2. Primero se cumplirhn ciertas precauciones de
seguridad como son: Que ambas v6lvulas de alimentacibn de
agua (auxiliar y principal) est6n cerradas. Purguar el colector de
vapor y el cabezal del recalentador. Chequear que el nivel de agua
de la caldera est6 a tres cuartos. Abrir dos vueltas la vhlvula de
circulaci6n del recalentador. Chequear que las valvulas de
conexi6n cruzada de vapor auxiliar recalentado y vapor saturado
est6n abiertas. Abrir la vhlvula de agua de enfriamiento al turbo
ventilador
Luego de esto se comienza la puesta en servicio per0 ya usando el
circuit0 principal de suministro de vapor y combustible. Partir el
turbo ventilador hasta las 1000 r.p.m., chequear que la presibn de
aceite en el T.V. sea minimo 10 PSI. Abrir las persianas de
descarga de aire del turbo ventilador. Abrir 10s registros de aire y
purgue el hogar cinco minutos. Abrir 10s dampers del saturado y
recalentado. Abrir vapor de atomizaci6n a todos 10s registros.
Arranque la bomba de sewicio de combustible. Abra la vhlvula
controladora de combustible para dar combustible al quemador,
encienda el quemador del centro, ajuste la vhtvula medidora de
combustible y control de atomizacibn de vapor para una correcta
combustion.
CUANDO SOPIA VAPOR POR LOS CONOS DE AlRE
Cuando sucede esto es porque estamos comenzando a generar
vapor, y se deben cerrar 10s conos de aire y las purgas del
recalentador a la sentina (Ilhmese sentina al tanque donde se
echan 10s desperdicios de aguas y aceites).
ENTRE IAS 100 Y 150 PSI.
Chequee la vhlvula de circulacibn del recalentador a trav6s del
flujo de vapor. Controle la temperatura a 675 O F . Utilizando la
vhlvula de circulaci6n del recalentador. Ponga en sewicio la bomba
de alimentacibn auxiliar y Alimente la caldera cuando lo requiera,
utilizando la llnea de alimentacibn auxiliar.
A LAS 150 PSI DE PRESION
Chequee que el regulador o automhtico de alimentacibn est6 listo
para usarlo purgando el agua del elemento
A LAS 350 PSI DE PRESION DE LA CALDERA
Abra vhlvula controladora de combustible a 10s quemadores,
prenda 10s otros dos quemador restantes. Ajuste la vhlvula
controladora de combustible y control de vapor de atomizaci6n
para una correcta combusti6n. Controle la presi6n de vapor a 550
PSI en el colector, y temperatura a 750°F en el recalentador.
A LAS 550 PSI DE PRESION DE LA CALDERA
Chequee el IGEMA y 10s indicadores superiores e inferiores con
10s indicadores de presi6n.
PREPARACION PARA CONECTAR LAS CALDERAS
A) Asegljrese de que la caldera No 2 tenga de 40 a 50 PSI menos
del rango de trabajo. Asegljrese que la temperatura del vapor
recalentado de la caldera entrante tenga 100 OF menos del rango
de temperatura (580 OF). Asegljrese de que el by-pass del drenaje
del cabezal del recalentador est6 abierto. Abra drenajes de las
vdlvulas de corte y vdlvulas de by-pass. Abra by-Pass de vapor
principal lentamente. Abra vdlvula de vapor principal lentamente.
B) Cierre by-pass de vapor principal. Abrir conexidn cruzada de
vapor auxiliar. Abra lentamente vdlvulas de vapor saturado. lgualar
la evaporaci6n en ambas calderas. lnforrne al cuarto de mdquinas
"CALDERAS EN LINEAS".
Despubs de ponerlas en paralelo lentamente abra vdlvula cheque
de alimentaci6n principal en la segunda caldera y asegurese que la
vdlvula de alimentaci6n estb trabajando. Cierre cheque de
alimentaci6n auxiliar para BBA emergencia. Cierre drenajes y by-
pass como lo necesite.
1.3.- Monltoreo Que Se Realiza En El Cuarto De Calderas.
En el cuarto de calderas existen dos tableros con lectores de
medidores, uno de estribor y otro de babor, que son de gran ayuda
para 10s operadores. En cada tablero se monitorea 10s pardmetros
mas importantes de cada caldera en medidores anal6gicos. A
continuaci6n se da una lista de todos 10s pardmetros que se
miden en los mismos con sus correspondientes rangos,
significados y estado de funcionamiento actual.
Presi6n de Alimentaci6n Principal 0-800 PSI. Presi6n a la que entra el
agua de alimentaci6n principal a la caldera, este valor se mantiene en
operaci6n a 620 PSI. Esta en servicio.
Temperatura a la Salida del Redentador.- 0-1000°F. 0-600 "C. Existen
dos medidores para cada caldera( en OF y en "C) esta temperatura se
setea en 750°F . Tres de 10s cuatro medidores esthn fuera de servicio.
Presion de Vapor del Colector.- 0-800 PSI. Este medidor se mantiene
entre 450-550 PSI en trabajo normal, si se excede de este valor
automhticamente se disparan las vhlvulas de seguridad. Si esta en
servicio.
Presi6n de Agua de Circulaci6n Auxiliar.- 0-30 PSI. Descarga de una
bomba elbctrica la cual impulsa agua de mar para refrigerach, en las
calderas solo refrigeran a 10s turbo ventiladores, esto lo realiza entre 13-
15 PSI. En servicio
Presi6n de Agua Salads.- ( firemain in BLR.RM.) 0-160 PSI. Es el
circuit0 principal de contra incendio. Se encuentra en servicio.
Velocidad del Turbo Ventilados(N) .-0- 6500 rev 1 min. Suministra el aire
para la combusti6n en la caldera, lo mhximo que se puede llegar es a
4500 r.p.m. Esta en servicio.
Descarga de Alimentacibn Auxiliar .- 0-1000 PSI. Esta es la descarga de
agua de la bomba de alimentacibn auxiliar (bomba azul a vapor) la cual
se mantiene hasta 300 PSI. Esta en servicio
Presi6n de Aire del Turbo Ventilador (N). 0-60 in. Wg. Es el aire
generado por el T.V. que varia en funci6n de la cantidad de combustible
que se vaya a mezclar para la combusti6n. Un valor promedio es de 12-
14 PSI. Esta en servicio.
Presi6n de Descarga del Recalentador .- 0-800 PSI. Presibn a la que sale
el vapor del recalentador que es de 550 PSI no debe alejarse mucho de
este valor. Fuera de servicio.
Rango de Vapor Principal .- 0-800 PSI. Es el mismo vapor recalentado
per0 se dirije a msquinas principales, es de 550 PSI, esta fuera de
servicio
Rango de Vapor Auxiliar Recalentado .- 0-800 PSI. Es el mismo vapor
recalentado per0 se dirije a msquinas auxiliares, es de 550 PSI, esta
fuera de servicio.
Descarga de la Bomba de Combustible.- 30 in. Hg - 650 PSI. Es la
presi6n a la que las bombas de combustible envian la alimentacibn a 10s
quemadores, esta es de 400 PSI ,per0 se la puede variar por medio de la
vhlvula de ingreso de vapor a la bomba o por la vhlvula de recirculaci6n
de la misma. Fuera de servicio.
Presi6n de Vapor a 10s Quemadores .- 61-378 PSI. Esta es la presi6n de
vapor saturado para la atomizacibn del combustible. En servicio.
Quemadores No 1,2,3. Presi6n de Combustible .- 0-400 PSI. Presi6n de
combustible que llega a cada quemador de la caldera. En
funcionamiento.
Presi6n de Vapor al Turbo Ventilador .- 0-800 PSI. Presi6n de vapor que
se le suministra al N para el aire a la caldera. Esta fuera de servicio.
Presi6n de Aceite del Turbo Ventilador (bearing) .- Soportar 0-30 PSI. El
N encendido se lubrica solo con una presion promedio de 10-1 5 PSI en
funci6n de su velocidad. Esta en funcionamiento.
Temperatura Salida al Economizador .- 0-1200°F. Esta temperatura se
estabiliza a 450°F. En servicio.
Temperatura Entrada al Economizador .- 0-1200°F. Esta temperatura se
estabiliza a 300°F. En servicio.
Vapor Saturado Auxiliar L.P.- 0-160PSI. Este es un vapor auxiliar de
baja presibn, para las maquinas auxiliares que trabajan con baja presibn.
Fuera de servicio.
Vapor Saturado Auxiliar .- HP 0-800 PSI. Este es un vapor auxiliar de
alta presibn, para las maquinas auxiliares que trabajan con alta presibn.
Fuera de servicio.
Vapor Auxiliar de Escape .- 0-20 Kg. I cm2. (PSIG) Vapor auxiliar para
sellos de 10s turbos, sellos de 10s condensadores, condensadores o
enviados a la atm6sfera. Esta presibn tiene un promedio de 10-12 Kg. I
crn 2. Esta en servicio.
El operador en todo momento se vale de estos medidores para
controlar el proceso, 10s parhmetros de suma importancia del
proceso en todo momento son la Presi6n del Colector, 10s RPM del
N, Vapor de Atomizacibn, Nivel del colector, y contrapresi6n. Por
supuesto sin descuidar demasiado 10s otros.
1.4.- Procedimiento Para Embanque De Calderas.
Para embancar ( poner fuera de servicio) las calderas se necesita
hacerlo en dos fases, esto es para embancar primer0 una caldera
y luego la otra. No se pueden embancar las dos en un mismo
instante.
PRIMERA FASE ( primera caldera)
Reduzca la temperatura del recalentador a 600 OF. Abra vhlvula
de by-pass de vapor principal. Cierre vhlvula de vapor principal
por medio de un remoto. Cierre vapor al pito. Revise que la
evaporadora trabaje con descarga. Cierre by-pass. Cierre
Dampers del recalentador de la caldera a ser embancada.
Genere vapor por lo menos 5 minutos para enfriar el recalentador,
cierre combustible a 10s quemadores, cierre vhlvulas de vapor
recalentado y saturado, deje abiertas las purgas del recalentador
hasta que la presi6n de la caldera sea de 300PSI. Cierre purgas
del recalentador. Pare el turbo ventilador. Ponga fuera de servicio
bomba de combustible. Alimente con la bomba principal hasta
perder de vista el nivel
SEGUNDA FASE ( segunda caldera)
Cierre 10s dampers del recalentador, genere vapor por 5 minutos
para enfriar el recalentador. Ponga fuera de servicio la
evaporadora. Abra descarga a la atm6sfera como sea necesario.
Ponga fuera de servicio el turbo generador. Aisle vapor saturado
de aka y baja presi6n (100 PSI).
Alimente la caldera con la bomba principal o auxiliar como sea
hasta perder el nivel. Apague 10s fuegos de 10s quemadores pare
la bomba de combustible, cierre purgas del recalentador. Ponga
fuera de servicio el turbo ventilador. Cierre vhlvulas de vapor
auxiliar recalentado. Cierre descarga a la atm6sfera. Chequee que
todas las vhlvulas de corte estbn cerradas y aseguradas.
1.5.- Descripcl6n De Los Problemas Actuales
De acuerdo a lo observado en 10s item anteriores, estos procesos
dependen de la activaci6n o desactivacibn de las maquinarias
auxiliares como son bombas, evaporadoras, T.V., etc, y del
monitoreo de parhmetros de la caldera. De ahi que 10s problemas
encontrados se 10s puede describir de la siguiente manera:
Ei nivel de agua en e l colector de vapor, este nivel debe estar
en la mitad del colector (para mayor informaci6n de la forma del
colector ver apbndice A), actualmente se realiza monitoreo de
forma visual lo cual es muy peligroso, incomodo e inexacto, y a
veces la caldera se llena o se vacia de agua. Lo que implica que
el monitoreo visual es malo.
Presidn de descarga de la bomba principal de alimentacidn de
agua, esta es la presidn a la que la bomba debe mantener su
descarga para una correcta alimentacidn de la caldera, pues su
variacidn produce fallas en el nivel de agua en el colector debido a
que esta es la bomba que le suministra el agua al colector.
Ademas influye en 10s tanques de agua, debido a que a veces
bombea demasiada agua en poco tiempo y deja 10s tanques
vacios sin que el operador se de cuenta. Actualmente varia
demasiado a tal punto que es indispensable la presencia de un
operador que accione manualmente el gobernol para controlar el
proceso de presidn descarga de la bomba
La combustidn, actualmente se esta gastando diesel en exceso a1
mezclarlo con aire para la combusti6n debido a la falta de
conocimiento de la cantidad exacta de mezcla aire - diesel. Por
observaciones realizadas de cdmo se controla el suministro de
combustible a 10s quemadores se concluyo que este suministro
depende de la presidn que se este dando en el colector, debido a
que a mayor presidn de colector menor suministro de combustible
y viceversa. En la combustion tambien influye la presidn del vapor
de atomizacidn la cual siempre tiene que ser mayor que la del
combustible para obtener una buena atomizacidn de diesel, de
esta forma el diesel estara mas propenso a combustionarse.
No se queda atrhs la bomba de combustible la cual deberia
mantener una presi6n de descarga constante para no alterar la
presidn con la que llega el combustible a 10s quemadores, debido a
que por esta variaci6n de la descarga a veces se aumenta o se
disminuye repentinamente la cantidad de combustible que entra a
la caldera, produciendo incrementos o descensos bruscos en la
presidn del colector.
Un ingrediente muy importante en la combustion es la cantidad de
aire que se necesita para la misma, en el caso de las calderas este
es suministrado por 10s turbo ventiladores y no hay ningun control
que ayude a determinar la cantidad exacta de aire que debe
suministrarse. Debido a excesos o falta de aire en la mezcla aire-
diesel se produce tambikn la mala combusti6n (ver ap6ndice
8.4.3.).
Ademhs la puesta en servicio de la caldera es demasiado tediosa
debido a que se lo hace todo de forma manual.
Presi6n en el colector, este valor es muy importante pues
siempre debe mantenerse entre 480-550 PSI ( para que la
maquinaria trabaje bien), esta presidn depende de la combustion
(mezcla de aire-diesel) por lo cual actualmente varia mucho, en
especial cuando la carga de la caldera cambia.
Temperatuna y presidn en el economizador y recalentador ,
10s sensores de monitoreo se encuentran dafiados en su mayoria
por lo cual 10s operadores tienen que idearselas para llevar el
proceso. En el caso del recalentador es importante saber que
presibn y temperatura que tiene el vapor que pasa por el, para
establecer si no produce dafios en las turbinas en las que va ha
trabajar.
Caudal de agua generado por /as evaporadoras y cantidad de
agua en 10s tangues, esta medicibn se realiza de forma manual y
es solo un estimado pues no es exacta. Ademas no existen
alarmas que indiquen si un tanque esta vacio o Ileno, lo cual
ayudaria mucho al operador.
Cantidad de combustible en 10s tanques, Los sensores actuales
estan dafiados por lo cual no se sabe cual es la cantidad exacta de
diesel en 10s tanques.
VAlvulas de operaciones principales, actualmente son manuales y
tienen fugas de vapor lo cual aumenta la caida de presibn en la
misma, estas valvulas son las mas importantes del proceso y
deben ser controladas de una manera mas sencilla y menos
trabajosa que en la forrna actual.
Vapor auxiliar de escape o descarga de auxiliares, este es el vapor
ya trabajado en la maquinaria y se encuentra entre 10-1 5 PSI para
su buen funcionamiento. Si sobrepasa este valor se dispara la
v~lvula de seguridad que existe para la cafieria de descargas de
auxiliares y el cuarto de maquina y calderas se llena de vapor, lo
cue1 pondria en peligroso a1 personal que se encuentra
trabajando.
Medici6n de Temperatura de Gases producidos por la
Combusti6n de las Calderas, actualmente las calderas no
poseen un sistema que permita realizar mediciones de
temperatura de 10s gases de la combusti6n en 10s tres puntos
bhsicos de referencia: 1) Gases del hogar de la Caldera. 2) Gases
despuks de 10s tubos generadores de vapor saturado y
recalentado. 3) Gases de la chimenea. El objetivo de tales
mediciones es poder crear una base de datos que nos permita
tener una referencia sobre la transferencia de calor adecuada de
10s gases en 10s tubos de generaci6n de vapor y en 10s tubos del
economizador cuando se produce variaciones de velocidad en la
unidad.
2.- CONSIDERACIONES DEL DISEI~;~O Y SOLUCI~N DE LOS PROBLEMAS DESCRITOS.
2.1 .- Propuesta de Soluci6n para el DiseAo.
La propuesta de manera general consiste en mejorar 10s sistemas
de acuerdo a una clasificaci6n previa, incorporando al mismo
nuevos equipos que nos permitan realizar lecturas m8s exactas,
reales, y que permita actuar de manera rhpida en casos de
emergencia. Para de esta manera llevar un mejor control y
monitoreo de 10s procesos que se llevan acabo en el cuarto de
calderas, logrando de esta manera aumentar la eficiencia de las
mismas disminuyendo la probabilidad de peligro para 10s
fogoneros. Para este proyecto se usara la tecnologia en
instrumentaci6n industrial que se encuentre actualmente en el
mercado nacional o que sea de fhcil importaci6n.
Al realizar una visita a la Fragata Chilena "ZENTENO" y conversar
con 10s miembros del departamento tkcnico se aprendi6 que "En
un buque de guerra el personal y la maquinaria de la seccibn de
propulsibn siempre debe estar listo para acciones rapidas,
variantes, y de respuestas inmediatas motivo por el cual NO se
puede AUTOMATEAR por completo dicha seccibn, ademas todo
sistema abordo siempre debe tener un sistema alterno y manual"
por lo tanto 10s procesos se 10s ha clasificacibn en: Procesos
Controlados y 10s Procesos Monitoreados. Esta clasificacibn de
procesos 10s podemos ver en la Tabla 2.1
PROCESOS Controla Monitor dos eados
Nivel de agua del colector de vapor. J
Presibn de Descarga de la Bomba de J Alimentacibn Principal Presibn de Vapor en el Colector J
- - - -
Suministro de mezcla aire-diesel atomizado I J I I Levantamiento de presibn con el quemador cero I I J I Funcionamiento de la bomba de alimentacibn auxiliar y de la bomba de alimentacibn principal J auxiliar. Temperatura en el economizador. Temperatura J y Presibn en el Recalentador, valvula 2 vueltas.
Caudal de agua generada por las evaporadoras J
Tanques de Reserva de Agua para las Calderas J
Cantidad de combustible en 10s tanques J I
Valvulas de operaci6n principal J
Temperatura de 10s gases de Combustibn J
Vapor auxiliar de escape o Descarga de J auxiliares
Tabla 2.1 . Clasificacion de 10s Procesos.
En esta clasificacibn se puede observar que hay un predominio de
procesos monitoreados , esto debido a lo expresado en el phrrafo
anterior. Con esto se ha podido dar un enfoque de cuales serian
10s principales puntos que deben ser analizados para tener un
sistema de vapor controlado y monitoreado de forrna total.
El enfoque que le dio a este proyecto es el de realizar el Control
y Monitorno de Allmentaci6n de Agua de /as Calderas de la
FRAPAL-FMO1; para cumplir con este objetivo el estudio se
centrara en 10s siguientes procesos:
b Procesos Controlados
- Nivel de Agua del colector de vapor.
- Bomba de alimentacibn principal.
b Procesos Monitoreados
- Tanques de reserva de Agua para las Calderas.
- Temperatura de 10s gases de combustibn, chimenea,
economizador y hogar de las calderas.
2.2.- Procesos a Ser Controlados.
PARA PROCESOS CONTROLADOS
Fig. 2.1. Esquerna de la Soluci6n Para Procesos Controlados
De manera general la soluci6n para 10s procesos controlados es la
adquisici6n de datos por medio de Sensores y Transductores,
ubicados en campo, que indicaran el estado actual de la caldera
enviado sus senales al Controlador o cerebro electrbnico (PLC en
sala de control) y Bste por medio de control de lazo cerrado PI
(Proporcional-Integral) diagnosticarh una acci6n correctiva y la
ejecutarh mediante un dispositivo de Acci6n Final o indicador, el
cual puede ser una vhlvula o una alarm.
MAQUINAS
I SIMBOLOGIA I $, V K M U L PASO
E S P O L O11*
-
CIRCUIT0 NEUMATICO PARA VALVULA!
2.2.1 .- Nivel de Agua del Colector de Vapor.
Las consideraciones para este proceso son: 1) El nivel del
colector debe siempre perrnanecer cerca de la mitad.
2) Antes de poner este control a trabajar debe de
asegurarse de que una de las 3 bombas de alimentacidn de
agua este activada. 3) El nivel del agua dentro del colector
esta en continuo movimiento por el buque. 4) La variacidn
de la carga de la caldera influye de forma directa en el nivel
de agua en el colector (ver apbndice 8.4.2.). 5) La presibn
del colector nunca debe salir del rango de 450-550 PSI.
La solucidn, ante la falta de un sistema que controle el nivel
de agua en el colector, se la puede observar en la Fig. 2.2.
Pensando en el continuo movimiento del buque se debe
poner en el colector un transmisor diferencial de presibn
con senal de salida de 4-20 mA para de esta manera
calcular el nivel del agua valiendonos de la ecuacion
AP h = - , y de esta forma obtenemos un valor muy Pg
aproximado al real, esto es p que en el momento en que ? la unidad sufra variaciones por las oscilaciones del mar la
medicidn no dependa de la inclinacidn que tenga esta y
tienda a ser real, pues si colocamos una boya esta
cambiarb demasiado rbpido e implicarla trabajar con un
ancho de banda muerta demasiado grande incrementando
el error en la medici6n.
Adicionalmente pensando en la visualizaci6n del proceso en
campo en caso de una acci6n manual se ha tomado en
consideraci6n colocar un visor de vidrio, el cual permitirb
tener una lectura del nivel de agua del colector de la
caldera.
Considerando la influencia que tiene la variacion de carga
(consumo de vapor de la unidad) en el nivel se colocarb
transmisores de flujo masico en las lineas de alimentaci6n
de agua, vapor saturado y vapor recalentado, con salida de
4-20mA. El principio en el que nos basamos para colocar
estos instrumentos es 'masa de agua que entra = masa de
agua quv leu. En caso de no aplicar este principio la
lectura llevada a cab0 solo por el transductor de nivel, sera
err6nea cuando la demanda de vapor aumente o disminuya
repentinamente y no existirb instrumentaci6n alguna que
corrija dicho error.
Para tener presente la presidn del colector se debe colocar
un transductor de presibn en el mismo con salida de 4-20
m A.
Las senales de salida de todos estos equipos de
instrumentacidn mencionados en 10s phrrafos anteriores
representan las entradas necesarias para la utilization de
un Controlador Logico Programable (PLC) el que este
programado para funcionar con un lazo cerrado de control
PI (proporcional - integral) y Bste a su vez maneje como
salida una serial de control de 4-20 mA la que actuarh en
la vhlvula de alimentacidn de agua a la caldera, haciendo
que Bsta se abra o se cierre de manera proporcional en
funcidn de la posicidn en la que se encuentre el nivel de
a agua en el colector, de tal forma que el nivel siempre este
# en la mitad. Este lazo de control se lo puede observar en el
capitulo 4.
2.2.2.- Presl6n de Descarga de la Bomba de Alimentaci6n Principal.
Las consideraciones para el diseno serian: (1)La descarga
de la bomba debe mantenerse constante en un valor de 620
PSI. (2) Para la puesta en servicio de esta bomba se
debe considerar que exista alimentacibn de agua, vapor y
despues confirmar que exista presibn en la descarga de la
misma. (3) En caso de falla por falta de alimentacion (agua
o vapor) se debe cerrar la vhlvula de alimentacion de vapor
de la bomba, o en otras palabras se pone fuera de servicio
a la bomba. (4) se debe monitorear la presibn de vapor
recalentado a las toberas de la turbina en la bomba, la
presibn de aceite a 10s sellos filtros del sistema, la
temperatura del aceite de lubricacibn de la bomba. (5) Para
alimentar las dos calderas con esta bomba se debe
accionar la V h ~ l a de Todo Poder, la misma que produce
un bypass entre la alimentacibn directa de vapor y la
turbina de la bomba, produciendo mayor potencia a la
mAquina.
Esta turbo bomba tienen como objetivo alimentar con agua
a la caldera, el problema es que esta no mantiene de forma
constante una presibn de descarga ( ver capitulo I), la
soluci6n se la ha expresado grbficamente por medio de un
diagrama de bloque en la Fig. 2.3. y consiste en colocar un
transmisor de presidn con salida 4-20mA en la descarga de
la bomba y enviar esta setial al Controlador L6gico
Programable (PLC) el que este programado para funcionar
con un lazo cerrado de control PI (proporcional - integral) y
Bste a su vez controle la vblvula de alimentaci6n de vapor
de la bomba abriendola y cerrbndola de manera
proporcional en funci6n de la presi6n de descarga de la
misma de tal forma que esta permanezca constante en un
valor definido por el operador.
Se colocarb un transmisor de presi6n en la entrada de
agua y de vapor de la bomba con el objetivo de poder
determinar la existencia de flujo en linea y de esta manera
tener un mecanismo alarma para la prevenci6n del
encendido de la bomba.
Se instalarb transmisores de presion, transmisores de
temperatura, manometros y term6metros en las toberas de
la turbina de la bomba y en el circuit0 de aceite de
lubricaci6n con el objetivo de llevar a cab0 un buen
monitoreo de la misma.
2.3.- Procesos a ser Monitoreados.
Fig. 2.4. Solucibn General de 10s Procesos Monitoreados.
De manera general la solucibn para 10s procesos Monitoreados es
la adquisicibn de datos por medio de Sensores y Transductores,
en campo, que indicarhn el estado actual de la caldera, y enviarhn
sus senales al Controlador o cerebro electrbnico (PLC) y este a su
vez remitirh a un computador donde es Presentada al Operador
por un software de visualizacibn, convirtibndose el operador en el
unico que puede tomar decisiones en el proceso, acciones que
serhn ejecutadas mediante un dispositivo de Accidn Final o
indicador el cual puede ser una vhlvula o una alarma. Vale la pena
aclarar que en 10s Procesos Controlados tambih se visualizan 10s
eventos por medio del computador, per0 en este caso el operador
solo observa 10s eventos y no toma decisiones sobre 10s mismos, a
menos de que pase a opcion manual.
2.3.1 .- Tanques de Reserva de Agua para las Calderas.
La consideracibn en este proceso es la importancia que
tiene el nivel de 10s tanques de agua de reserva y con esto
la cantidad de agua presente en 10s mismos ya cumplen la
funcibn de alimentar el circuito de vapor de la unidad.
Su monitoreo es importante para saber la reserva de agua
con la que cuenta el circuito de vapor. Se cuantificara el
nivel utilizando transmisores de Nivel sumergibles el mismo
que nos da una seAal de 4-20mA que representara la altura
del tanque, el principio de aplicacion del sensor es medir la
presibn estatica de la columna de agua del tanque y
aplicando la siguiente ecuacion h =&os da la altura Pg
correspondiente. La seflal de nivel ingresara al PLC y este
a su vez la enviara al computador para su visualizacibn
correspondiente (ver Fig. 2.5). Ademas se cambiaran las
valvulas de galleta de la entrada y salida de agua a 10s
tanques por valvulas neumatica-electricas ONIOFF.
2.3.2.- Temperatura De Los Gases De Combusti6n, C himenea, Economizador y hogar de las Calderas
En este caso se considera 10s tres puntos bhsicos de
referencia para 10s gases de la combusti6n, que son:
1) Gases del hogar de la Caldera. 2) Gases despu6s de 10s
tubos generadores de vapor saturado y recalentado. 3)
Gases de la chimenea. Ademhs se debe medir la
temperatura del agua que pasa por el economizador.
Se colocarh un Transmisor de temperatura en el hogar de la
caldera, un Transmisor de temperatura en el lado de salida
de 10s gases de combustion de Saturado y un Transmisor
de temperatura en el lado de salida de 10s gases de
combusti6n de recalentado con el objetivo de cuantificar la
transferencia de calor suministrada por 10s gases a 10s
tubos de generaci6n.
Se instalara un Transmisor de temperatura en la
Chimenea con el objetivo de cuantificar la transferencia de
calor suministrada por 10s gases a 10s tubos del
economizador.
La diferencia de temperatura en el economizador
(temperatura de salida restado de la temperatura de
entrada) es importante porque nos indica la ganancia de
energla o calor que se le esta aplicando al agua antes de
que esta entre a la caldera y se la usa como un parametro
para medir el buen funcionamiento de la misma. Para
cuantificarla usaremos dos RTD ( ver Fig. 2.6), una a la
entrada y otra a la salida, esta informaci6n sera
monitoreada via Software y con la diferencia
establecida por el operador (setpoint) se activara una
alarma que indicara que nos encontramos fuera del rango
establecido.
2.4.- Conjunto de Alarmas del Sistema.
Las alarmas son seiiales o indicadores de prevencibn ylo
correccion, de ahi que dentro del sistema propuesto se disefiarh
alarmas de primer nivel (prevencibn) y de emergencia (correccibn)
que se usan cuando alguna etapa del proceso, equipo o
parametro sale de 10s rangos normales de operacion. Las alarmas
pueden ser sonora (sirena) o visual (Foco). El hecho de haberse
activado una alarma implica una accibn anormal por parte del
proceso, por lo que en estos casos la alarma visual no debe
desactivarse hasta que la falla se halla arreglado, mientras que la
alarma sonora si se puede desactivar.
Las alarmas las podemos mencionar de acuerdo a 10s procesos y
colocando primer0 las condiciones que las originan, la alarma
propiamente entre comillas y luego la posible accion que se
ejecute como seguridad, si no hay accion alguna es porque se deja
a opinion del operador.
Nivel de Agua del Colector de Vapor
Si nivel > % parte = " Nivel de agua alto en el colector".
Si nivel c 5/4 parte = " Nivel de agua bajo en el colector".
Presibn de Descarga de la Bomba de Alimentacion Principal.
Si la presibn de descarga l 620 * 40 PSI D= " Falla en la
descarga de la bomba de alimentacibn principal."
Si la valvula de alimentacibn de vapor a la bomba esta
abierta y el presostato que detecta este vapor esta en cero
= " Falla la alimentacibn de vapor a la bomba de
alimentacibn principal ". Se apaga automaticamente la
bom ba.
Tanques de Reserva de Agua para las Calderas
Si nivel = 100% = " Tanque con agua lleno ".
Si nivel = 0% = "Tanque con agua Vacio".
Temperatura De Los Gases De Combusti6n, Chimenea,
Economlzador y hogar de /as Calderas
Si transductor de salida del economizador > 212 O F 3
"Temperatura del economizador alta".
Si presibn de salida del recalentador > 550PSI 3 " Presibn
en el recalentador elevada".
Si temperatura en la salida del recalentador > 760 OF 3
"Temperatura del recalentador elevada".
3.- NORMAS, CRlTERlOS Y BASES T ~ N I C A S PARA EL
NECESARIOS
Todo control industrial depende de la capacidad de medir con exactitud
y rapidez el valor de la variable controlada. La mejor manera de medir el
valor de una variable controlada es convertirla en una sefial elkctrica de
a l g h tip0 y detectarla con un dispositivo ekt r ico de medici6n. Ventajas
de las senales electricas sobre las mechnicas:
1.- Las seiiales electricas pueden transmitirse de un lugar a otro de
manera mucho mAs sencilla que las sefiales mechicas.
2.- Las sefiales electricas son m8s sencillas de amplificar y War.
3.- Las setiales el6ctricas son sencillas de manipular para
encontrar cosas como la raz6n de cambio de la variable, la integral de
tiempo etc.
Los dispositivos que convierten el valor de una variable controlada en
una setial el6ctrica son llamados transductores electricos. Las setiales
analogicas que entregan 10s transductores a 10s procesadores se las
puede clasificar en tres grupos: (1) Seflales en milivoltios. (2) Setiales en
Voltios Amplificados. (3) Seflales en miliamperios. La mas usada por la
industria es la seflal de corriente (de 0 - 20 mA o de 4-20 mA) porque
es apropiada para grandes distancias (mas o menos 1000 Ft ), no
degenera la seflal pues el ruido no le afecta.
En muchos casos, el dispositivo corrector final en un sistema en lazo
cerrado es una valvula o un dispositivo tipo valvula que varia el flujo de
un fluido en el proceso. Generalmente este es el caso en 10s procesos
de control de temperatura, procesos de control de presi6t-1, etc.
3.1.- Forma de Etiquetar la instrumentaci6n de un proyecto .
Para designar y representar 10s instrumentos de medicion y control
se emplean normas muy variadas que a veces varian de industria
en industria. Esta gran variedad de normas y sistemas utilizados
en las organizaciones industriales indica la necesidad universal de
una normalizaci6n en este campo. Varias sociedades han
dirigido sus esfuerzos en este sentido, y entre ellas se encuentra
como una de las importantes la Sociedad de lnstrumentos de
Estados Unidos, ISA (Instrument Society of America) cuyas
normas tienen por objeto establecer sistemas de designaci6n
(codigo y simbolos) de aplicaci6n a las industrias qulmicas,
petroquimicas, aire acondicionado, etc.
Las normas ISA-S5.1 de ANSlllSA 1984, anteriormente ANSI
Y32.20, tratan sobre instrumentaci6n de medicion y control; las
normas ISA-S5.2 (Binary Logice Diagrams for Process Operations)
1973 trata sobre simbolos de operaciones binarias de procesos, y
la ISA-S5.3 (Graphic Symboils for Distributed ControllShared
Display Instrumentation, Logic and Computer Systems) 1982, trata
sobre simbolos de sistemas de microprocesadores con control
compartido. Hay que seiialar que estas normas no son de uso
obligatorio sin0 que constituyen una recomendaci6n a seguir en la
identificacibn de 10s instrumentos en la industria.
De acuerdo a lo expresado anteriormente las etiquetas a
emplearse en 10s diseiios cumpliran las normas ISA-S5.1. Para
llevar a cabo esta identificacion se seguirhn las siguientes
generalidades :
1) Cada instrumento debe identificarse con sistema de
letras que lo clasifique funcionalmente. Una identificacion
representativa es la siguiente:
Fig 3.1. ldentificacion representativa de la instrumentacion
Prinlcra letra - s* -
2) El numero de letras funcionales para un instrumento debe ser
minimo, no ex- cediendo de cuatro. Para ello conviene:
h t l 8 8 sucesivas
a) Disponer las letras en subgrupos. Por ejemplo, un transmisor
registrador de relacibn de caudales con un interruptor de
alarma de relacion de caudales puede identificarse con dos
circulos uno con FFRT-3 y el otro FFS-3.
- - . -. - - - - Xdcnjiflcad6n
funcional
b) En un instrumento que indica y registra la misma variable
medida puede omitirse la letra I (indicacibn).
c) Los lazos de instrumentos de un proyecto o secciones de un
proyecto deben identificarse con una secuencia unica de
nicmeros.
Esta puede empezar con el nirmero 1 o cualquier otro nicmero
conveniente, tal como 301 o 1201 que puede incorporar
informacibn codificada tal como area de planta.
d) Si un lazo dado tiene mas de un instrumento con la, misma
identificacibn funcionai, es preferible aiiadir un sufijo, ejemplo
FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc.
En la Tabla 3.1 se presenta un cuadro de letras de identificacibn
para la principal instrumentacibn industrial del mercado; que
setvira de base para la generacibn de la etiqueta (tagname) de la
instrumentacion utilizada en el sistema.
En la figura 3.2 se puede obsetvar la forma como etiquetb 'la
instrumentacibn de este proyecto.
ra Letra de
.etras suceslvas Letra de
modificaci6n . - - - -. - - ........................ Libre (1)
k~dld~(3) - A Analisis @)
lectura - pasiva salida Alarma Libre (1 )
. . .. - ....
.........*..............
........................
B Llama I (quemador)
peso especifico E tensi6n (f.e.m)
- - Elemento primario - .- -
F Caudal G Calibre
I I Corriente
- . - - K Tiempo
........................ Etaci6n de control - . - - -. - ........................ ........................
-- .- Luz piloto (1 0) L Nivel
medx6 ) (13 ) Libre -. ........................ ........................
Libre Orificio Punto de prueba
Libre ........................ ........................
I vacio p ~ a n t i d a d R Radiactividad
........................ Registro ........................
Seguridad (7) t s Velocidad o lnterruptor frecuencia T Temperatura I- transmisor
Multifunci6nfl1)
W Peso o fuerza X Sin clasificar
Vaina -- Sin clasificar
........................ Sin clasificar
........................ ....
Sin clasificar -L.-- -
Y Libre (1) t Rek o com~Gtadorll_2_) Elemento final de control sin clasificar
Tabla 3.1 Letras de ldentificacion
Los elementos del proyecto son 06 y se encuentran etiquetados de
la siguiente forma: *Colector de Eb con etiqueta serie 100,
*Colector de Bb con etiqueta 200,* Bomba de alimentacibn
principal con etiqueta 300, * Tanques para agua dulce con etiqueta
400, *Caldera Eb con etiqueta 500,* Caldera de Bb con etiqueta
600. Esto con el objetivo de reconocer de forma inmediata entre
10s diferentes elementos del proyecto, de tal manera que cuando
hablemos de la serie 100 sabremos que nos referimos al colector
de Eb y cuando hablemos de la serie 400 son 10s tanques de agua
dulce, etc.
Los equipos de instrumentacion tambien son etiquetados, pero en
este caso cada componente llevara como etiqueta las siglas
internacionales de su nombre acompaflado de la posicion en la
que se encuentra este dentro de la serie de su elemento y
separados por un gui6n. Por ejemplo : Si deseamos etiquetar un
transmisor de presibn , cuya sigla internacional es PT (ver tabla
3.1), que pertenece al colector de Eb con serie 100 , la forma
correcta seria la siguiente: PT - 105 . La posicion se la coloca
de acuerdo al diagrama unifilar.
Para finalizar este trabajo se construye un diagrama unifilar
de 10s procesos, elementos e instrumentacion y en la parte inferior
se coloca la simbologia de 10s diferentes componentes del
dibujo.
3.2.- Diagramas Unlfilar de la instrumentacih, lista de equipos
etiquetados, y rangos de trabajo.
La forma de etiquetar un proyecto ya se explico en la seccion
anterior y tambikn se mostrb un cuadro sinbptico en el cual se
pudo comprender el esquema general de la estructura de etiquetas
del proyecto. Motivo por el cual en esta seccion se mostrara 10s
diferentes diagramas unifilares de 10s procesos 10s mismos que
ya contienen la lista de equipos con sus rangos de trabajo
correspondientes.
En el apkndice D se muestra el Plano D.14 donde encontramos el
Diagrama Unifilar de 10s Colectores de Eb y de Bb en conjunto
con la Bomba de Alimentacibn Principal, esto debido a que todos
estos elementos se encuentran relacionados en el circuit0 de agua
de las calderas.
En el Plano D.15. encontramos el Diagrama Unifilar de 10s
Tanques de reserva de Agua para las calderas
En el Plano D.16 encontramos el Diagrama Unifilar de 10s
Gases de la Combustibn y el Economizador.
Al estudiar 10s tres planos unifilares de este proyecto podemos
comprender de forma mas exacta la manera de etiquetar .
3.3.- Normas internacionales minimas necesarias
Para la conformacibn de las bases tkcnicas minimas requeridas
para la adquisicibn de equipos y materiales a ser utilizados en la
implementacibn del proyecto fue necesario el requerimiento de las
siguientes normas:
Normas IEC 529 (Clasificacion IP) .- La norma IEC 529
describe un sistema para la clasificacibn del grado de
proteccibn 6 estanqueidad, proporcionado por 10s cerramientos
(las cajas) de 10s equipos electricos. El grado de proteccibn
(estanqueidad) proporcionado por 10s cerramientos se indica
por medio del cbdigo IP.
Este sistema de codigo utiliza las letras "IP" (Proteccion
International) seguidas hasta cuatro digitos, de 10s cuales
normalmente solo se emplean dos.
El primer digito es numkrico e indica el grado de
proteccion (estanqueidad) dentro del cerramiento contra la
entrada de objetos extraRos sblidos y el acceso de personas a
partes peligrosas.
El segundo digito tambikn es numeric0 e indica el grado de
proteccibn (estanqueidad) contra el ingreso de AGUA en el
cerramiento. -
El tercer digito es una letra e indica el grado mas alto de
proteccibn de personas contra el acceso a partes peligrosas.
EL cuarto digito tambikn es una letra y se emplea en casos
excepcionales para informacion suplementaria.
Cuando no sea necesario especificar el primer o segundo
digito, se sustituirh por la letra "X" ( "XX" si no se requieren 10s
dos digitos).
En la tabla 3.2. se puede ver el significado de la nomenclatura
IP.
Tabla 3.2 Nomenclatura IP e IK.
Nota: La norma IEC 529 no se refiere a la proteccion
contra la oxidacion, la corrosion, el hielo o 10s disolventes
corrosivos (por ejemplo, liquidos de corte) y un producto
codificado IP 67 no tiene 9ue cumplir necesariamente con 10s
reguisitos IP 66.
Normas NEMA (Asociacibn Nacional de Fabricantes de
Electricidad) .- preparan las normas que definen un producto,
proceso o procedimiento referente a uno o varios de 10s
siguientes terminos: nomenclatura, composicion, construccibn,
dimensiones, tolerancias, seguridad, caracteristicas de
funcionamientos, rendimiento, calidad, capacidad electrica,
pruebas y servicio para el que esta diseiiado.
Esta norma proporciona grados de proteccion para
cerramientos para equipo electric0 (1000 Voltios maximo)
similar a 10s estandares IEC 529.
Cerramientos tip0 1.- diseiiados para utilizacion en interiores,
sirven para proporcionar un grado de proteccion contra el
contact0 con equipo adjunto.
Cerramientos tipo 3.- diseiiados para utilizacibn en exteriores,
sirven para proporcionar un grado de proteccion (estanqueidad)
contra el polvo y la lluvia transportados por el viento,
agua, nieve y formacibn externa de hielo.
Cerramientos tipo 4.- diseflados para utilizacion en interiores
o exteriores, sirven para proporcionar un grado de proteccion
(estanqueidad) contra el polvo y lluvia transportados por el
viento, salpicaduras de agua y agua directa procedente de una
manguera.
Cerramientos tipo 4X.- diseiiados para utilizacion en interiores
o exteriores, sirven para proporcionar un grado de proteccion
(estanqueidad) contra la corrosidn, polvo y lluvia transportados
por el viento, salpicaduras de agua y agua directa procedente
de una manguera.
Cerramientos tipo 6.- diseAados para utilizacion en interiores
o exteriores, sirven para proporcionar un grado de proteccion
(estanqueidad) contra la intrusion de agua durante una
sumersion temporal producida a una profundidad limitada.
Cerramientos tip0 6P.- diseiiados para utilizacion en interiores
o exteriores, sirven para proporcionar un grado de proteccion
(estanqueidad) contra la intrusion de agua durante una
sumersibn prolongada producida a una profundidad limitada.
sumersi6n temporal producida a una profundidad
limitada.
Cerramientos tipo 12.- diseliados para utilizacion en
interiores, sirven para proporcionar un grado de proteccion
(estanqueidad) contra el polvo, la superposici6n de suciedad y
goteo de liquidos no corrosivos.
Cerramientos tipo 13.- disetiados para utilizacion en
interiores, sirven para proporcionar un grado de protecci6n
(estanqueidad) contra el polvo, salpicaduras de agua, aceite y
fluido refrigerante no corrosivo.
Es importante setialar que las normas NEMA prueba 10s
productos bajo condiciones de ambiente tales como corrosion,
oxidacion, hielo, aceite y fluidos refrigerantes. La norma 529 no
lo hace, y no especifica el grado de protecci6n contra 10s daiios
mechnicos a1 equipo. Por esta razon, y porque las pruebas y
evaluaciones para otras caracteristicas no son identicas, las
designaciones de la clasificaci6n de cerramientos IEC para la
clasificacion de cerramientos no pueden igualarse exactamente
con 10s nirmeros NEMA de tip0 de cerramientos.
En la tabla 3.3. se puede observar las diferentes
clasificaciones de acuerdo a la norma NEMA y su equivalencia
con la norma IP.
Tabla: Grados de proteccion NEMA
Normas NEMA (IEC)'
NEMA 1 (IPIO)
NEMA 2 (IP11)
NEMA 3 ( IPW
NEMA 3s ( IPW
NEMA 4 (IP56)
NEMA 4x (IP56)
NEMA 6 (IP67)
NEMA 6P (IP67)
NEMA 12 (IP52)
NEMA 13 ( IPW
Usos Previstos
lnterior
lnterior
Exterior
Exterior
lnterior o Exterior lnterior o Exterior lnterior o Exterior
lnterior o Exterior lnterior
Interior
Tabla 3.3. Normas NEMA
En el mercado existe una extensa gama de equipos para medir
presibn estos se 10s puede clasificar de acuerdo a la forma de
transmitir la informacibn:
I Manbmetro I MecAnica Analbgica I Ninguna / Presbstato o Swich
En el lugar en el cual se realiza una medicion con un transmisor
de presion siempre debe colocarse por seguridad un manometro,
de esta manera se puede comparar la presion en el campo y la
existente en el procesador en caso de alguna falla. Los factores
mas importantes cuando se selecciona un medidor de presion
son:
Transmisor de Presion (PT) Transmisor Diferencial de Presibn (PDT)
Requerimiento de presion: La presibn de trabajo normal debe
estar debajo del rango del transmisor, el rango de presion de
prueba (Proof) y detonacion (burst) deben ser lo suficientemente
Mecanica Analogica Discreta Contacto on / off
Tabla 3.4. Equipos que se usan para la medicibn de presibn.
Display Digital o Analogo
Display Digital o AnAlogo
Seiial Analogica (corriente o voltaje)
Seiial Analogica (corriente o voltaje)
altos para proveer un adecuado margen de seguridad en el
caso de una sobre presibn, como consejo seleccione un transmisor
con un rango de 125% de su presion de trabajo normal, si lo
escoge demasiado alto se pierde exactitud en la medici6n1 . En el
caso de seleccionar un pres6stato asegljrese que la presion de
trabajo (a la que esta sometido el equipo) y de activaci6n (a la que
se cierran o abren 10s contactos del pres6stato) del equipo se
encuentre entre el 25% a 75 % de la presion de campo (maxima
presi6n que mide el equip^)^. Y en el caso de un manometro la
maxima presi6n no debe exceder el 75% de plena escala3.
Considere tambi6n la escala a la que desea el sensor, para
mediana presion puede ser PSlG (realiza la medici6n con
respecto a la presion atmosf6rica de su localizacion), PSIS (mide
la presi6n relativa a 1 atmosfkrica a nivel del mar con respecto a la
presi6n atmosf6rica local), PSlA (medici6n relativa a un perfecto
vacio), PSlD (presion medida con respecto a la diferencia de dos
' Informaci6n obtenida del manual de equipos de la compaiiia de instrumentaci6n OMEGA (EEUU).
* Information obtenida del manual de equipos de la compaiiia de instrumentaci6n CELLA (ESPA~~A)
Informaci6n obtenida del manual de equipos de la compaiiia de instrumentacion DRESSER (Brasil)
entradas de presion). Para baja presibn se usa la escala
en in. H20 (pulgadas de agua), y para altas presiones se usan
10s Bar.
Rango de temperatura: En condiciones normales debe de estar
dentro del rango de temperatura compensada y de operacion del
transmisor. La maxima temperatura del sistema debe no exceder
el estado mhximo de temperatura.
Compatibilidad del trabajo fluido: Verificar que el material del
transmisor soporte las condiciones del ambiente al que usted lo va
ha colocar y el continuo trabajo. Ej: Los transmisores con
diafragma de acero inoxidable son apropiados para altas
presiones ofrecen alta resistencia a la corrosion y un ancho medio
de compatibilidad, mientras 10s diafragmas de silicon tipicamente
ofrecen gran precision per0 son limitados a baja presibn y su
medio de trabajo son gases secos.
Las normas establecidas anteriormente son solo para tener una
idea de lo que hay que hacer para seleccionar un sensor, per0 el
resultado de estos chlculos no siempre estan en 10s rangos de 10s
productos que se venden en el mercado lo cual nos hace que nos
inclinemos por el transmisor con rango mas cercano y/o mayor al
resultante, pues de esta manera no colocamos una escala
demasiado grande que nos haga perder exactitud en la medicion,
o demasiado pequetia que nos pueda daAar el sensor a futuro, por
otro lado tenemos tambien el criterio de la persona que va a
realizar el proyecto y conoce el sistema.
Por ejemplo: Tenemos en el colector una presion de 550 PSI
como maximo porque si pasa de este valor existen las valvulas de
seguridad que se van a disparan, entonces para que comprar un
Transmisor de 700 PSI (550PS1*1.25= 687.5 3 700 PSI) mejor
compro uno de 600 PSI, puede ser que valgan lo mismo per0 yo
gano mas exactitud en mi medicion.
3.4.1.- Bases tecnicas para la adquisici6n
En funcion de lo mencionado en las secciones anterior vamos a
establecer las caracteristicas que deben reunir 10s medidores de
presion en este proyecto. Cada PT debe ser acompatiado por un
PI en su instalacion, en caso de no colocarlo en las bases es por
que ya existen en la unidad.
A continuacion se mostrara las bases tecnicas para su adquisicion
en el mercado, las mismas que seran presentadas de acuerdo al
cuadro sinbptico de la Fig. 3.2. e identificados de acuerdo a
su etiqueta.
COLECTOR DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
Funcion
Cantidad
Clase de carcasa
Alimentacibn
: Transmisor utilizado en la medicion
del nivel del domo de vapor.
: 02
: Explosions proof, NEMA4Xl IP65
: 24Vdc
Presion estatica maxima del domo : 700 PSI.
Temperatura de proceso en el domo : 480 OF
Rango : 60 mBar. ( 24 in.H20)
Salida : 4-20 rnA.
Servicio : Lectura de nivel
Tipo de Elemento : diafragma de 316LSSIo Hastelloy C
Tipo de transmisor : Inteligente, configurable por teclas,
rango ajustable
Tipo de Instalacion : potes + tubing
Temperatura de proceso ( diafragma) : 80°C.
Temperatura ambiente : 45 "C.
Accesorios:
Accesorios necesarios para conexion a tubing: Brida de montaje - Valvula ecualizadora de presion.
lndicador Digital.
PT-I 05 1 PT-205
Funcion
Cantidad
Presion de Proceso
Temperatura de Proceso
Rango minimo del transmisor
Clase de Carcasa
Alimentacion
Salida
Diafrag ma
Tipo del Transmisor
Instalacion tipo
Accesorios :
: Medidor de presion del domo de vapor
: 02
: 550 PSI.
: 480 OF.
: 0-600 PSI.
: Explosions proof, NEMA4X, IP65.
: 24 Vdc.
: 4-20 rnA.
: 316L SS o Hastelloy C.
: Inteligente, configurable por teclas, rango
ajustable.
: potes + tubing.
Manifold de 2 vias acero a1 carb6n o acero inoxidable.
lndicador digital
Tipo de Equipo
Cantidad
Rango
Escala
Exactitud
:Medicion de
caldera
:Manometro
: 02
: 0-800 PSI
: en PSI
: 1 % minimo.
la presi6n colector de la
Material Tubo de Bord6n : Acero Inoxidable.
Diametro ventana : minimo 150 mm.
Material de la Carcasa : Fenolico I Aluminiol SS
Material de la Ventana : Vidrio de doble resistencia.
Liquido de llenado : Ninguno
Maxima Temperatura de Operacion : 65°C.
Tipo de Conexi6n : Por atras.
Conector : 316 SS o Bronce, % 'NPT
Montaje : Tapa para panel (Flange).
TURBO BOMBA DE ALIMENTACION PRINCIPAL DE AGUA A
LA CALDERA(300).
PT- 303
Funci6n : Medidor de presi6n de Agua de la
descarga de la bomba de alimentacion.
Presion de Proceso : 700 PSI.
Temperatura de Proceso : 237 OF.
Rango minimo del transductor : 0-800 PSI.
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Alimentacion : 24 Vdc.
Salida : 4-20 mA.
Diafrag ma : 316L SS lo Hastelloy C I6 cerhmico.
Tipo del Transmisor : rango fijo, no inteligente.
lnstalacion tip0 : potes + tubing.
Accesorios :
Manifold de 2 vias acero al carbon I acero inoxidable.
PT- 302
Funcion
Presion de Proceso
Temperatura de Proceso
Rango minimo del transductor
Clase de Carcasa
Alimentacibn
Salida
Diafragma
:Medidor de Presibn de Vapor de
alimentacion a la bomba
: 500 PSI.
: 870 O F .
: 0-600 PSI.
: Explosions proof, NEMA4X1 IP65.
: 24 Vdc.
: 4-20 mA.
: 316L SS lo Hastelloy C 10 ceramico.
Tipo del Transmisor : rango fijo, no inteligente.
Instalacion tip0 : potes + tubing.
Accesorios :
Manifold de 2 vias acero al carbon 1 acero inoxidable.
PT- 31 1 I PT- 310 1 PT- 304 IPT- 301
Funcion : Medidor de presidn de Aceite caja de engranaje B.P.
Medidor de presion de Aceite in filtros B.P.
Medidor de presion de Aceite out filtros B.P.
Medidor de presion succidn de agua B.P.
Cantidad : 04
Presion de Proceso : 40 PSI.
Temperatura de Proceso : 300 O F .
Rango minimo del transductor : 0-50 PSI.
Clase de Carcasa : IP65 1 SS I Bronce
Alimentacion : 24 Vdc.
Salida : 4-20 mA.
Diafragma : 316L SS 16 Hastelloy C lo ceramico.
Tipo del Transmisor : rango fijo, no inteligente.
Instalacion tip0 : potes + tubing.
Accesorios : Manifold de 2 vias acero inoxidable I acero al carbdn .
PT- 314 I PT- 315 I PT- 316
Funcion : Medidor de presion de estados de la B.P..
Cantidad : 03
Presibn de Proceso : 300 PSI.
Temperatura de Proceso : 300 O F .
Rango minimo del transductor : 0-600 PSI.
Clase de Carcasa : IP65 1 SS 1 Bronce
Alimentacion : 24 Vdc.
Salida : 4-20 mA.
Diafrag ma : 31 6L SS I6 Hastelloy C 16 ceramico.
Tipo del Transmisor : rango fijo, no inteligente.
lnstalacion tip0 : potes + tubing.
Accesorios : Manifold de 2 vias acero inoxidable I acero al carbon .
Favor colocar en la cotizacion el costo de 10s accesorios por separado.
alrededor del50% de la escala. Verifique as[ mismo que en
caso de sobre temperatura, esta no exceda de la soportable por el
instrumento, evite que el instrumento este sometido a vibraciones
de manera excesiva4.
Fig. 3.3. Linea de vapor con termocupla y termbmetro.
Los termostatos son aquellos medidores de temperatura que
accionan automhticamente uno o dos micro ruptores electricos
posicionados en valores de actuacibn prefijados. En este proyecto
no es necesario utilizarlos.
Una TERMOCUPLA o termopar es un sensor que mide
temperatura y esta construida de dos diferentes materiales
Informacibn obtenida del manual de equipos de la compailia de instrumentacibn CELLA (ESPANA).
puestos juntos en uno de sus terminales (juntura) el que
produce un pequeiio voltaje termoelectrico cuando la juntura es
calentada. El cambio en el voltaje termoelectrico es interpretado
como un cambio en temperatura. Las termocuplas tienen un
tiempo de vida util mayor que 10s RTD~.
Ademhs de usar el voltaje de un termopar para medir
electricamente la temperatura, tambien es posible usar el cambio
de resistencia que ocurre en muchos materiales a medida que
cambia su temperatura. Los metales puros que tienen un
coeficiente de resistencia de temperatura positivo bastante
constante se 10s llama RTD y tienen mayor exactitud que las
termocuplas.
Cuando se usan oxidos methlicos para la medicion de temperatura, el material de oxido methlico es conformado en formas que semejan pequeiios bulbos o pequeiios capacitares, el dispositivo formado asC se llama TERMISTOR. Los termistores tienen coeficiente de temperatura negativo grandes que no son constantes. Como regla general , 10s termistores son preferible cuando la banda de temperatura
Informacion obtenida del manual de equipos de la compaiiia de instrumentacion OMEGA(EEUU).
esperada es angosta, mientras que 10s RTD son preferibles cuando la banda de temperatura esperada es amplia6.
Ya conocemos basicamente como funcionan 10s diferentes
sistemas de medicion de temperatura por lo tanto estamos listos
para tomar decisiones. En este proyecto se van a utilizar como
medidores visuales de campo termometros industriales, por ser un
proceso industrial el que se esta monitoreando y debido a sus
exigencias. En cuanto a 10s transmisores de temperatura
escogeremos trabajar con RTD y con Termocuplas.
Para saber que termocupla deb0 usar deb0 conocer: cual es el
rango de temperatura y 10s limites altos y bajos que deseo medir,
de que estamos nosotros midiendo la temperatura (la norma
anterior le ayudara a clasificar su aplicacion), como la termocupla
que yo use afectaria el medio ambiente, la termocupla y el material
que la cubre que Sean de productos quimicos resistentes para
nuestra aplicacion, apropiada conexion tierra si es necesario,
resistencia a la abrasion, resistencia a la vibracion, y a la
inmersi6n. (omega)
Texto extraido del libro Electronics Industrial Moderna, de Timothy J. Maloney, tercera edicion, Pag. 350.
Fig. 3.4. Caja de encuentro de varias Termocuplas
Las termocuplas en cuanto a las diferentes combinaciones de
metales se \as puede clasificar en :
Tipo J Hierro - Constantan
Tipo K Niquel - Cadmio . Tipo T Cobre - Constantan.
Tipo E Cromo - Constantan .
30 AWG CABLE
18 AWG CABLE
J
K
T
E
Se puede observar en la tabla anterior que a medida que el cable
es mas grueso el rango de temperatura que soporta la termocupla
20 AWG CABLE
Tabla 3.6. Tipos de temuplas .
900 O F
1800 O F
550 O F
1000 O F
24 AWG CABLE
900 O F
1800 O F
500 O F
1000 O F
700 O F
1600 O F
400 O F
800 O F
600 O F
1400 O F
300 O F
700 O F
es mas alto. Cuando usted revise un catalog0 de
termocuplas se va ha encontrar con que dentro de 10s datos de
especificacion, algunos equipos, no esta la temperatura y esto es
porque dependiendo del tip0 de termocupla usted ya debe saber
que rango tiene esta, claro en funcion de la tabla anterior. La
termocupla a veces esta cubierta por un material que cumple la
funci6n de protegerla este se lo llama vaina o pozo termico
(termowell) de proteccion que puede venir de acero inoxidable
(mhx. 900 "C) o de inconel (max. 1148 "C). El estilo de la juntura
es otra manera de clasificar las termocuplas en:
JUNTURA ATERRIZADA. ( Grounded Junction) Las junturas
aterrizadas en termocuplas son soldadas con la vaina protectora
dando rapida respuesta que 10s tipos de junturas no aterrizados.
JUNTURA NO ATERRIZADA ( Ungrounded Junction ). Una
juntura no aterrizada es recomendada para medicion dentro de
ambientes corrosivos donde se desea tener la termocupla
electricamente aislada en lugares de poco ruido en el ambiente y
protegida por vainas. Los cables soldados de las termocuplas son
fisicamente aislados de la vaina de la termocupla por MgO ( oxido
de magnesio ) en polvo (blando).
JUNTURA EXPUESTA ( Exposed Juntion ). Una juntura
expuesta es recomendada para la medici6n de temperatura de
gases no corrosivos estaticos o fluidos cuando la rApida respuesta
de tiempo es requerida.
Cuando se usan termocuplas industriales se debe seleccionar
tambi6n la proteccidn y forma de la cabeza de la misma, y la forma
de conexi6n de 10s cables en la cabeza, es decir, el material que
se desea para la aplicacion, estos pueden ser hierro fundido,
aluminio fundido, fibra de vidrio, acero inoxidable, nylon. En cuanto
a 10s bloques de conexiones en la cabeza existen de varias
formas por ejemplo para 12, 8, o 14 cables, esto es a su eleccidn.
Fig. 3.5. Termocupla con cables de conexion expuestos
Por ultimo cuando usted elija una termocupla debe especificar la
Longitud y el diametro que debe tener esta ya cubierta con su
proteccion sea esta metalica o cerhmica, en funci6n de su
aplicacion. El thermowells no solo se lo usa para termocupla sin0
tambien para RTD, termistores, termometros, termostatos. Y para
su selecci6n debe considerarse:
Material .- en general la seleccidn del material depende de la
aplicacion, este material puede ser acero inoxidable, acero de
cromo-molibdenum, silicon bronce, niquel, titaniun, y otros mas.
Longitud a lnsertarse .- es la Longitud que se va a introducir del
thermowell dentro de donde se va a realizar la medicion, se debe
verificar que la longitud del thermowell sea lo suficiente para que el
sensor mida la temperatura
Factor del rango de ve1ocidad.- es la velocidad con la que estara el
gas o liquido a medir su temperatura, para saber si el thermowell la
soportaria.
Fig. 3.6. Estructura de una Termocupla o RTD
3.5.1 .- Bases t6cnicas para la adquisicion
RTD Y TERMOCUPLAS
hem 1)TT- 308 Funcibn : Medidor de la Temperatura del Agua de la descarga de la
bomba de alimentacion.
Cantidad : 1
Presion de Proceso : 690 PSI
Temperatura de Proceso : 237°F
Tipo de sensor : RTD simple(uno).
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4XI IP65.
Tipo de montaje : Vertical.
Accesorios :Term0 pozo
item 2)TT- 31 2 Funcion : Medidor de la Temperatura de aceite de lubricacion de la
bomba de alimentacion.
Cantidad : 1
Presion de Proceso : La de la atmosfera.
Temperatura de Proceso : 180°F
Tipo de sensor : RTD simple.
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Horizontal.
Accesorios :Term0 pozo
item 3 ) l T 501 1TT- 5021TT- 601 ITT- 602 Funci6n : Medidor de la Temperatura de 10s Gases de la Combustion
por el recalentador antes del economizador.
Cantidad : 2
Presi6n de Proceso : 600 PSI
Temperatura de Proceso : 695°F
Tipo de sensor : RTD doble (duplex).
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Horizontal.
Accesorios : No incluir Termo pozo
Item 4)TT-503M-504/TT-603/TT-604 Funcion : Medidor de la Temperatura de 10s Gases de la Combustion
por el Saturado antes del economizador.
Cantidad : 2
Presi6n de Proceso : 600 PSI
Temperatura de Proceso : 695°F
Tipo de sensor : RTD doble (duplex).
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Horizontal.
Accesorios : No incluir Termo pozo
kern S)TT-50STTT506TTT-605/~-606 Funci6n : Medidor de la Temperatura de 10s gases a la salida de la
chimenea.1 pasado el economizador.
Cantidad : 2
Presion de Proceso : 500 PSI
Temperatura de Proceso : 600°F
Tipo de sensor : RTD doble (duplex).
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Horizontal.
Accesorios : No incluir Termo pozo
kern 6)TT-509/TTw51 O/TT-609/TT-610 Funcion : Medidor de la Temperatura en el hogar de la Caldera
Cantidad : 2
Presibn de Proceso : 650 PSI
Temperatura de Proceso : 2990°F
Tipo de sensor : RTD o TC (termocupla) doble (duplex).
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Vertical.
Accesorios
Termo pozo
En caso de ser TC cotizar el transmisor correspondiente con salida
de 4-20 mA
item 7)m-507 1 TT-607 Funcion :Medidor de la Temperatura del Agua a la salida del
economizador.
Cantidad : 2
Presion de Proceso : 690 PSI
Temperatura de Proceso : 400°F
Tipo de sensor : RTD.
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Vertical.
Accesorios :Term0 pozo
item 8)m-306 Funcion : Medidor de la Temperatura del A
Cantidad : 1
Presi6n de Proceso : 50 PSI
Temperatura de Proceso : 300°F
Tipo de sensor : RTD.
ceite a la salida del Filtro
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Tipo de montaje : Vertical.
Accesorios :Term0 pozo
item 9) Transmisor de Temperatura. Funcion : Convertir la salida de las RTD en seiial de corriente de 4-20 mA,
de forma lineal en el interval0 de medicion.
Cantidad : 21.
Item
Cantidac
Tipo
Longitud Minima
Longitud Exacta
:onexi611 liiimetro mziximo
82
LONGITUDES DE LOS RTD Y TIP0 DE CONEXION
RTD
7.5 cm
112 in
VPT
-
RTD
128 cm
11/16 in flo tan te
-
RTD
128 cm
11/16 in flo tan te
-
RTD
-
2 cm
122 cm
9/16 in flo tan te
-
-
6 - 2 -
RTD 0
TC
-
20 cm.
-
6 5 cm
112 in
NPT
-
- 7 - 2 -
RTD
-
60 cm
-
13 :m
112 in NPT
-
-
RTD
-
2 cm
-
33 :m
114 in NPT
-
TERMOMETROS
Item 1O)TI- 31 7 Funcion : Medidor de la Temperatura del Agua de la descarga de
la bomba de alimentacion.
Cantidad : 1
Presi6n de Proceso : 690 PSI
Tipo de Termometro : Remoto
Carcasa : Epoxy Negro /
11 50mm
Lente : Poli carbonato o vidrio de doble resistencia 7-
, JjA%&tfL) !K&P4W$.WFWZM Conexion de la carcasa : por atras. 1 $a~m H ~ E
Tipo de montaje carcasa : con Flange para p
I Temperatura de proceso : 0-400°F
Exactitud : +I % Escala Completa
Escala de Medici6n : en OF (de preferencia doble escala en O F y "C)
Material del Capilar : Acero Inoxidable
Material del Bulbo : Acero Inoxidable1 I Ocm
Longitud del Capilar : 20 m Iarmadura h -"- Tuberia a ser instalado : 5 in
Accesorios : Termo pozo
Conexion del termo pozo : W in NPT, Acero Inoxidable / Bronce
Tubo de Bourden : Fosforo de bronce /SS/
Tipo de montaje : Vertical.
Funci6n : Medidor de la Temperatura de aceite de lubricacion de
la bomba de alimentacidn.
Cantidad : 1
Presion de Proceso : La de la atmosfera.
Tipo de Termometro : Remoto
Carcasa : Epoxy Negro 1 Acero lnoxidable 1 Aluminio.1
Lente : Poli carbonato o vidrb c ! e d ~ b k resistencia
Conexion de la carcasa : por atras.
Tipo de montaje carcasa : con Flange para p
Temperatura de proceso : 0-300°F
Exactitud : +I% Escala Completa
Escala de Medicion : en OF (de preferencia doble escala OF y "C)
Material del Capilar : Acero lnoxidable
Protecci6n del Capilar : Armadura helicoidal SS 1 20metros
Material del Bulbo : Acero Inoxidablel 7.5 cm , roscado
Accesorios : Termo pozo
Conexion del termo pozo : W in NPT, Acero Inoxidable / Bronce
Tubo de Bourden : Fosforo de bronce /SSl
Tipo de montaje : Horizontal.
item f2)Tl-508 /TI-608 Funcion : Medidor de la Temperatura del Agua a la salida del
Economizador.
Cantidad
Tipo de Termometro
Carcasa
Lente
Conexidn de la carcasa
Tipo de montaje carcasa
Temperatura de proceso
Exactitud
Escala de Medicion
Material del Capilar
Protection del Capilar
Material del Bulbo
Accesorios
Conexion del Termo pozo
Tubo de Bourden
Tipo de montaje
: 2
: Remoto
: Epoxy Negro / Acero lnoxidable / Aluminio
/ I 50mm
: Poli carbonato o vi
: por atras.
: con Flange para p
: 0-300°F
: 21 % Escala Completa
: en OF (de preferencia doble escala en OF y "C)
: Acero Inoxidable/
: Armadura helicoidal SS / 20metros
: Acero lnoxidable 11 3 cm , roscado
: Termo pozo
: W in NPT, Acero Inoxidable 6 Bronce
: Fosforo de bronce /SS/
: Vertical.
item l3)TI- 31 8 Funcion : Medidor de la Temperatura del Aceite a la salida del Filtro
Presi6n de Proceso
Tipo de Termometro
Carcasa
Lente
Conexion de la carcasa
Tipo de montaje carcasa
Temperatura de proceso
Exactitud
Escala de Medici6n
Material del Capilar
Protection del Capilar
Material del Bulbo
Acceso rios
Conexion del Termo pozo
Tubo de Bourden
Tipo de montaje
: 50 PSI
: Remoto
: Epoxy Negro 1 Acero Inoxidable / Aluminio
: Poli carbonato o vi
: por atras.
: con Flange para p
: 0-300°F
: +1% Escala Completa
: en OF (de preferencia doble escala en OF y "C)
: Acero Inoxidable/
: Armadura helicoidal SS / 20metros
: Acero Inoxidable / 3cm , roscado
: Termo pozo
3.6.- Medidores de Flujo
Existen varios m6todos para medir el caudal dependiendo el tip0
de caudal deseado : Volumetrico o Masico, en la Fig 3.7 se puede
observar la clasificacion de estos medidores.
Los medidores volumetricos determinan el caudal en volumen de
fluido bien sea directamente (desplazamiento), o bien
indirectamente por deducci6n (presi6n diferencial, area variable,
velocidad, fuerza, tensi6n inducida, torbellino)
Los medidores masicos determinan ... .. .
Fig.3.7. Transmisor de Flujo tip0 Placa Orificio
En la tabla 3.7 observaremos una guia de las principales
caracteristicas de 10s medidores de caudal existentes para ser
utilizada en el momento de la selection.
Temp. rnBx.°C
500
B
B
B
B
250
60 250
250
400
150
120 120
150
10 0
150 60 -200
180
-
100 65
120
200
-
costa rdatko
Bajo
Medio Muy alto
Bajo B
B
Alto B
B
Medio
Alto
Bajo Medii
Alto
Medim
B
B
Medio
B
B
Alto
B
B
Medio
Ventajas Caudal MBxJ rnin
3 : l
B
B
B
B
10 : 1
3 : l 15 : 1
2 0 : l
3 : l
3 0 : l
5: 1 B
B
10: 1
5 : l 10 : 1
10 : 1
100: l
10 : 1
5 : 1
10 : 1
3 :I
Prss.
bar
Simple, econ6mica Placa J
B
B
B
B
lineal
Especial Lineal
B
Lineal
B
B
B
B
B
B
Lineal
B
B
B
B
B
J
Gas n B
B
B
B
liquidos
Liq. lgas
Liquidos
B
B
B
B
Liq. lgas
Liquid0 B
Gas
Liq. /gas
Liq. lgas Gas
Liq. lgas
Liq. /gas
B
?p,cata * Muycam. B
Poca precisih. B B B
Golpe ariete causa dabs Clam Cam, calibr.. fluidos limpios Cam. calibracib
Tobeta Tubo Venturi Tubo Pitot Tubo Annubar Rotametro
Simple, precisi6n Precisih. poca ?p Simple, econ6mica
B
B
B
B
B
Atm osf. 200
100
100
20 -200
10 -150
B
B
B
B
Y vidrio7 cedmica Metales Vertedem
Turbina B, wste medio Precisi6n. margen amplio Cualquier liquido. baja ?p Fluidos viscosos
B
Metal. Plast.
Poca capacidad Placa de impacto Magnbtico Cam, liquidos
conductues Par gequeb ?P
Teflh, fibra vidrio (tub0)
Metales B
B
B
B
B
Baja ?p
Disco oscilante Pis& oscilante
Barato Liq. Vixosos, corrosiws Precisi6n Cam. voluminoso.
? P Poca precisih en caudales bajos Margen pequeRo ? P
Poca ?p
Birrotor OM1
Precisi6n reversible Indep. Dens. Y usc. Precisi6n Paredes
def'ables Torbellino Cam 0.2 Yo caudal
instantbneo 0.5 % 1 %
Propano, butano ? P
Oxilante Termico Cam, gases. bajos
caudales Cam, margen, poco preciso. caudales bajos Caudales media
Axial
Independiente. presih. Temp. Dens. Caste medio Puente
hidreulico L
Tabla 3.7 Caracteristicas de 10s medidores de
3.6.1 .- Bases tecnicas para la adquisici6n
CALDERA DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
: Medidor de flujo de Vapor Saturado sin
cornpensacion de densidad.
Presi6n de proceso : 550 PSI.
Ternperatura de proceso : 480 OF.
Flujo rnaximo : 10 000 Iblhr.
Diametro de la tuberia : 1 112 in.
Schedule : 80
Longitud de tuberia disponible para la instalaci6n: 6 ft
: Explosions proof, NEMA4X, IP65
: 24 Vdc.
Salida transmisor de flujo: 4-20 mA.
1 .- Elemento Primario:
Placa orificio, Venturi, Tubo de Pitot, Vortex (incluir bridas y tomas de
presion).
Suministrar informacion de caida de presion de acuerdo al
regimen de flujo.
2.- Elemento Secundario:
2.1 .- Transmisor de Presion Diferencial. FT-1091FT-209
Debe soportar presion y temperatura. En caso de no hacerlo
debe suministrar sello de temperatura o potes.
Diafragma 316L SS 6 Hastelloy C.
Accesorios: Bridas- valvulas ecualizadoras de presion
CALDERA DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
Funcion: Medidor de Flujo de Agua de Alimentaci6n no compensada.
Cantidad : 2
Presion de proceso Normal : 665 PSI.
Presion de proceso Maximo : 698 PSI.
Temperatura de proceso : 237°F
Flujo Maximo : 165 000 Iblhr.
Flujo Normal : 147 000 Iblhr.
Diametro de Tuberia : 3 112 in.
Schedule : 40
Longitud disponible para instalacion : 7 ft + 1 in.
Clase de carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65
Alimentacion : 24 Vdc 1 6 1 1 OVac.
Salida : 4-20 mA.
Tipo de medidor : Magnetico, Turbina.( Suministrar informacion de
caida de presi6n de acuerdo al regimen de flujo).
Conexi6n a proceso : Brida.
CALDERA DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
FT-106 / FT-206 PT-110 / PT-210 TT-111 / TT-211
Funcion FT : Medidor de flujo de Vapor Recalentado con compensacion de
densidad por medio de presion y temperatura.
Funcion PT y TT : Medidores de presibn y temperatura para compensacibn.
Presion de proceso : 550 P
Temperatura de proceso : 870 "1
Flujo maxim0 : 1470(
Diametro de la tuberia . : 6 in.
Schedule : 80
The "Old" Flow Awroach I. Flow Computar or DCS
Figure 2 --Flow Compensation Using Ihe 'Md' Approach
Longitud de tuberia disponible para la instalacibn : 2 ft + 4 in.
Clase de carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65
Alimentacion : 24 Vdc.
Salida transmisor de flujo : 4-20 mA.
Salida transmisor de presion : 4-20 mA.
Salida medidor de temperatura : RTD 6 4-20 mA.
1 .- Elemento Primario:
Placa orificio, Venturi, Tubo de Pitot (incluir bridas y tomas de
presion).
Suministrar inforrnacion de caida de presion de acuerdo al
regimen de flujo.
2.- Elemento Secundario:
2.1 .- Transmisor de Presibn Diferencial. FT-1061FT-206
Debe soportar presibn y temperatura. En caso de no hacerlo
debe suministrar sello de temperatura o potes.
Diafragma 316L SS 6 Hastelloy C.
Tipo de transmisor Inteligente, configurable por teclas, rango
ajustable
Accesorios: Bridas-vhlvulas ecualizadoras de presion (manifold
de 3 vias)
2.2.- Transmisor de Presion para compensar PT-110 1 PT-210.
Puede ser de rango fijo (rango minimo: 0-600 PSI)
Debe soportar presibn y temperatura. En caso de no hacerlo
debe suministrar sello de temperatura o potes.
Diafragma 31 6L SS117-4 PH I (A1203) cerhmico.
2.3.- Transmisor o sensor de Temperatura con termo pozo TT-111 1
TT-211.
RTD y Termo pozo (longitud de insercion 3 in.)
Debe soportar presion y temperatura de proceso.
3.7.- Medidores de Nivel
Los sensores de nivel se 10s puede clasificar en funci6n del
material donde se realizara la medici6n : Medidores de Nivel de
Liquidos y Medidores de Nivel de S6lidos.
En la Tabla 3.5 y 3.6 se detallan las caracteristicas principales
para tener un criterio de selecci6n del instrumento que resulte mas
adecuado para las necesidades.
De acuerdo a 10s estudios realizados 10s sensores mas adecuados
para nuestra aplicaci6n son:
Medidores de Nivel por Presi6n Diferencial: consiste en un
diafragma en contacto con la parte superior del tanque, y uno en
contacto con la parte inferior del tanque de tat forma que se realiza
la medicion de la presion diferencial de la columna de liquido entre
ambas tomas del sensor, para obtener el nivel de acuerdo a la
M siguiente formula LVI = - , es el mas exacto de 10s medidores de
nivel para liquidos.
Fig. 3.7 Transmisor de Nivel por
Presion Diferencial
Medidor de Nivel por Presi6n Hidrostatica: consiste en
un diafragrna en contact0 con el liquido del tanque que mide la
presibn hidrostatica en el punto del fondo del tanque por medio
P de la formula h = -. Este equipo electrbnico envia una seiial de
Pg
4-20 mA proportional a la altura del liquido del tanque.
Fig. 3.8 Transmisor de Presibn Hidrostatico surnergible e instalacibn
Medidor de Nivel Tipo Bypass-Flotador: Consiste en un tub0
que contiene un flotador dotado de un iman que orienta a una serie
de cintas magnkticas dispuesta en el exterior y a lo largo del tubo.
A medida que el nivel sube o baja las cintas giran, y como tienen
colores distintos en su anverso y reverso visualizan directamente
el nivel del tanque, conteniendo ademas un transmisor de 4-20mA
que nos indicala posicion exacta del flotador u con esto el
nivel del tanque siendo su preescisidn de +I- 0.5 %.
Viscosidad maxima: 200 mmVs G.E.: 2 0,55 g!cc Distancia ds contacto:
- - - - -- - -- -- - -- MONITOR/MEDIDOR/INDICADORES DE NlVEL EN BYPASS . lndicacidn local con contactos limites . Acero cadena de contactos 2: inoxidable; REED de resistencia % PVC; PVDF Catitlogo NUEVO '95 polipropileno
Tipo: NBK ...
Conexl6n: G 112; G 1114
10 mm (15 mm) 3 macho;brida T.m-i 4 W C : P . m 320 bar - A. - DN15-ON32
Conexl6n: G1R;GllY
10 mm (15 mm) 3 macho;brida T.m-i 4 W C : P . m 320 bar - A. - DN15-ON32
Fig. 3.9. Transmisor de Nivel tipo Bypass - Flotador
I n s t r u rn e n t o
S o n d a
C r i s t a I
F l o t a d o r
M e m b r a n a
B u r b u j e o
P r e s i 6 n d i f e r e n c i a I D e s p l a z a m i e n t o
C o n d u c t i v o
C a p a c i t i v o
U l t r a s 6 n i c o
L a s e r
C a m p o d e
M e d i d a
A I t . t a n q u e
0 - 2 5 rn
A I t . T a n q u e
0 ,3 m
0 - 2 5 m
L i m i t a d o
0 , 6 m
0 . 3 0 m
P r e c i s i 6 n % e s c a l a
P r e s . M A x .
b a r
A t m
1 5 0
4 0 0
A t m
N
4 0 0
1 5 0
1 0 0
8 0
8 0 - 2 5 0 4 0 0
- -
- -
cfEm3-I
P r e . M a x .
F l u i d o O C 6 0
D e s v e n t a j a s
M a n u a l . s i n o l a s . T a n q u e s a b i e r t o s S i n t r a n s m i s i 6 n
P o s i b l e a g a r r o t a m i e n t o
T a n q u e s a b i e r t o s . f l u i d o s l i m p i o s T a n q u e s a b i e r t o s M a n t e n i m i e n t o , c o n t a m i n a c i 6 n l i q u i d o P o s i b l e a g a r r o t a m i e n t o E x p u e s t o a c o r r o s i 6 n
L i q u i d o c o n d u c t o r R e c u b r i m i e n t o e l e c t r o d o S e n s i b l e a d e n s i d a d
F u e n t e r a d i a c t i v a
L a s e r
V e n t a j a s
B a r a t o . p r e c i s o
S e g u r o , p r e c i s o S i m p l e . i n d e p . N a t u r a l e z a I i q . B a r a t o
B a r a t o , v e r s a t i 1
I n t e r f a s e l i q u i d o F a c i l l i m p i e z a , r o b u s t o , i n t e r f a s e s V e r s ii t i 1
IR e s i s t e n c i a c o r r o s i 6 n T o d o t i p 0 t a n q u e s y l i q u i d o s H y s i n c o n t a c t o l i q u i d o n y s i n c o n t a c t o l i q u i d o
Tipo
Diafragma
Cono suspendido Varilla flexible Conductivo
Paletas rotativas
Sondeo electromeca nico Bascula Capacitivo
Presion diferencial
Ultrasonidos Radiacion
Punto Fijo
Alto
Si
Si
Si
Si
Si
-
- -
-
Si n
Bajo
Si
Si
No
Si
Si
-
- -
-
Si
Continuo
No
n
n
n
n
Si
n n
Si
Si n
la escala. servicio
Tanques
Cerrados
Si
No
No
Si
No
No
Si Si
Si
Si Si
Desventajas
No admite materiales granulares > 80 mm. Tanques abaja presih Debe estar protegido
Re16 retardo, &lo nivel alto Conductividad materiales Tanques abiertas o a baja presion
Resistencia mednica media
Costo elevado Materiales aislantes, calibracih individual, adherencias product0 Costo medio, posible obturacion orificio purga Costo medio Costo elevado, supervis. Seguridad, calibr. Individual, varias fuentes
Ventajas
Bajo costo, sensible a materiales de variada densidad
Bajo costo
Muy sensible
Tanques a presion
Materiales diversos, a prueba de explosion Preciso y seguro, alta presibn y temperatura Bajo costo Respuesta rapida
Materiales opacos y trasparentes, a prueba de explosion
Tanque sin aberturas, productos corrosives y peligrosos, altas presiones y temperaturas
Tabla 3.1 0. Medidores de Nivel de Solidos
3.7.1 .- Bases thcnicas para la adquisicibn
CALDERA DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
LT- 1 0 1 LT-20 1
Funcion : Transmisor utilizado en el Control de nivel del domo de vapor.
Clase de carcasa : Explosions proof, NEMA4X1 IP65
Alimentacion : 24Vdc
Presion estatica maxima del domo : 700 PSI.
Temperatura de proceso en el domo : 480 O F
Rango : 60 mBar. ( 24 in.H20)
Salida : 4-20 mA.
Servicio
Tipo de Medicibn
Tipo de Elemento
Tipo de transmisor
: Lectura de nivel
: Diferencial de Presion.
: diafragma de 31 6L SS 1 o Hastelloy C.
: Inteligente, configurable por teclas,
rango ajustable
Tipo de Instalacion : potes + tubing
Temperatura de proceso ( diafragma): 80°C.
Temperatura ambiente : 45 "C.
Accesorios:
Accesorios necesarios para conexi6n a tubing: Brida de montaje - Valvula ecualizadora de presion
lndicador Digital
Funci6n : Transmisor utilizado en el Control de nivel del domo de vapor.
Clase de carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65
Alimentacion : 24Vdc
Presion estatica maxima del domo : 700 PSI.
Temperatura de proceso en el domo : 480 O F
Rango : 60 mBar. ( 24 in.H20)
Salida : 4-20 mA.
Servicio : Lectura de nivel
Tipo de Medicion : Bypass-Flotador
Tipo de Elemento : Boya magnktica de 316L SS I o Hastelloy C.
Tipo de transmisor : sencillo no inteligente
Tipo de Instalacion : Bridado
Temperatura de proceso ( diafragma): 80°C.
Temperatura ambiente
Accesorios:
Visor ceramic0 ylo metal, para visualizaci6n del nivel en campo
Interruptores de Nivel para alto y bajo de acuerdo a las caracteristicas
siguientes:
LSL-I 04 1 LSH-103 LSL-204 I LSH-203
Servicio
Tipo
: lnterruptor para el control del Nivel alto (LSH) y
bajo (LSL) del domo de vapor.
: lnterruptor de nivel alto ylo bajo.
: interruptores magn6ticos para acoplamiento el
sensor de bypass
Material del flotador : 316 I 316L SS.
Clase de carcasa : Explosions Proof, NEMA4X, IP65
Salida : SPDT contactos de 1 10 Vac hertrkticarnente
sellados.
Presion estatica maxima : 700 PSI. - -- - - - MONlTOR/MEDIDOR/INDICADORES DE NlVEL EN BYPASS - Indicacion local con
Temperatura de proceso : 480°F contactos limites . cadena de contactos REED de resistencia
Temperatura Ambiente : 45°C Catdogo NUEVO '95
Y N2
Distancia de Tomas de conexi6n (bridas)
Tipo de conexion :Correa ajustables que soporte
proceso
V~scosidad maxima: 200 mm21s G E.: 2 0,55 glcc D~stancia de contacto: 10 mm (15 mm) - 2 macho; brida T mb1400^C- P.mar 320 bar --
3 DN15-ON32
TURBO BOMBA DE ALIMENTACION PRINCIPAL DE
AGUA A LA CALDERA(300).
LSL-305
Funcibn : lnterruptor de bajo nivel de Aceite de Lubricacion de la
bomba de alirnentacion.
Tipo : Electrico con boya 6 flotador
Tipo de conexi6n : Montaje lateral al tanque (posicibn horizontal),
Roscado de I % NPT (M)
Presion de Proceso : La de la atmbsfera.
Temperatura de Proceso : 180°F.
Salida : SPDT contactos 1 1 OVac.
Clase de Carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Material del Flotador : 3161316L SS.
TANQUES DE RESERVA DE AGUA.
LT401 I LT402 I LT403
Funcion
Clase de carcasa
Alimentacibn
Presibn eststica
Temperatura
Rango
Salida
Servicio
Tipo de Elemento
Tipo de transmisor
Tipo de Instalacion
:Transmisor de nivel del tanque de agua de
reserva.
: Explosions proof, NEMA4X, IP68
: Tanque abierto a la atmosfera.
: Lectura de nivel
: diafragma de 316L SS lo Hastelloy Clo
cerhmico.
: rango fijo I ciego I no inteligente
: Sumergible o montable en pared lateral
del tanque
3.8.- Valvulas de Control
Las vhlvulas comlhmente son dispositivos corrector final en un
sistema de lazo cerrado que varia el flujo de un fluido en un
proceso. Generalmente este es el caso en 10s proceso de control
de temperatura, donde la entrada de calor al proceso se regula
ajustando una valvula que controla el flujo de aire de combustion, o
de combustible.
Existen una gran variedad de valvulas de acuerdo a las
aplicaciones necesarias entre ellas podemos mencionar las
siguientes:
Valvulas solenoides.
Valvulas de dos posiciones manejadas por un motor electrico
Valvulas de posicion proporcional manejadas por un motor
electrico.
Valvulas proporcionales electro neumaticas
Valvulas electro hidraulicas.
Valvula so1enoide.- Son vdlvulas electricas que cuando
la bobina del solenoide es energizada y 10s conductores de la
bobina llevan corriente, se establece un campo magnetic0 que jala
hacia arriba la armadura. La armadura debe vencer la fuerza del
resorte que tiende a empujarla hacia abajo, a fin de colocarse a la
mitad de la bobina. Las vdlvulas solenoides son dispositivos de
dos posiciones, esto es abiertas o cerradas por complete.
Fig. 3.10 Valvula Solenoide
Vdlvula Proporcional Electro neum6tica.- este tip0 de valvulas esta
conformado por un actuador, un posicionador, y el cuerpo de la
vdlvula
Actuador: Existen varios tipos de actuadores de piston de doble
efecto con accibn de resorte de seguridad antifallo, volante manual,
electro hidraulico, electro mednico. Los actuadores de piston de
doble efecto son un cilindro aire el cual contiene un diafragma el
mismo que lo divide en dos camaras de tal forma que al tener ingreso
de aire por la parte superior se produce un desplazamiento del
vastago de la vslvula hacia abajo, y si se tiene un ingreso de
aire en la parte inferior se produce un desplazamiento del vastago
hacia arriba. Para de esta manera realizar el sello o apertura de la
valvula. Para la selecci6n del tipo de actuador se debe considerar el
material, el tamat70 del cilindro y su presi6n de operacion.
Posicionador: Pueden ser de dos tipos neumaticos o electro
neumsticos. Los neumhticos reciben seiial de entrada en rangos de 3-
15,3-9,9-15 PSI y 10s electro neumhticos recibe una setial de 4-
20mA (o 10-50mA) y la trasforma en una seiial de aire del rango de 3-
15 PSI, la misma que actlja sobre un sistema de control neumatico
permitiendo el ingreso o egreso de aire en el actuador neumhtico. Los
parsmetros importantes a considerar para su selecci6n es la presion
de alimentaci6n disponible, material, tipo de acci6n(aire para abrir I
aire para cerrar)
Cuerpo: dispositivo netamente mecanico y en constante contact0 con
el fluido, dependiendo de la forma del cuerpo se lo puede clasificar en
Globo, Tres vias, Angular, con Camisa de Vapor. Los factores
importantes que se deben tomar en cuenta para la seccion del cuerpo
de una vslvula son: Digmetro de tuberla, ckse de presion ANSI, tip0
de Material del cuerpo, tipo de conexi6n deseado, valor del
coeficiente de caudal Cv, y caida de presi6n de la misma.
Las valvulas que contienen actuador y cuerpo per0 no
posicionador y en su lugar se coloca una valvula solenoide sirven para
acciones o totalmente abiertas o totalmente cerradas.
Fig. 3.1 1 Valvula Electro Neumhtica Proporcional
3.8.1.- Bases tbcnicas para la adquisicih
CALDERA DE ESTRIBOR (100) Y BABOR (200).
Funci6n Control del Nivel de agua del domo en la caldera
Cantidad : 2
Datos de Proceso
Presion de agua a la salida de la turbo bomba : 62 PSI.
Presion del domo : 550 PSI.
Caida de presion de la valvula a flujo normal : 50 PSI.
Flujo de agua maximo
Flujo de agua normal
Flujo de agua mlnimo
Temperatura del agua
Presion de vapor
Diametro de la tuberia
Schedule de tuberia
Nivel maximo de ruido
: 167 045 Iblhr.
: 147 000 Iblhr.
: 1 8 000 I blhr
: 237°F
: 8.3 PSIG.
: 3 % in.
: 40
: 70db
Nota : Para el caudal mAximo, minimo y normal de agua
considerar la misma diferencia de presibn a trav6s de la vhlvula,
adjuntar calculos de caida de presion para cada caudal y su respectivo
nivel de ruido.
Cuerpo
Tipo de valvula
Material
Conexion a proceso
: Globo.
: Acero Carbono 1 6 Acero nodular.
: Seleccionar Brida ANSI de acuerdo a presion
mhxima y temperatura del agua
Presibn maxima : 900 PSI
Temperatura Maxima : 237°F
Empaquetadura :Sell0 de resorte (bellow stem seal) que soporte
presion mhxima y temperatura.
Posicibn de Instalacion : Vertical.
Caracteristica : Lineal
Actuador Neumhtico o Electric0
Presibn de aire disponible : 60 PSI
Alimentacion Elkctrica
34
Tipo
Accion
Posicidn de Instalacion
Posicionador
Debe incluir
: Diafragma
: Falla en sitio.
: Vertical.
: Manometros indicadores y by-pass de
posicionador.
Grupo de aire : Filtro de aire.
Tipo de carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Alimentacion : 24 Vdc.
Seiial entrada : 4-20 mA.
Seiial salida de posicion real de la valvula : 4-20 mA.
Interruptores de limite de la valvula : 0% y 100% apertura de la vhlvula.
Nota : En caso de falla de suministro de aire, seiial de alimentacion o de
control que sea de accion falla en sitiol ultima posici6n (Fail in place y/o Fail
lock
BOMBA DE ALIMENTACION PRINCIPAL DE AGUA (300)
FCV- 307
Funcion Control de la presion de descarga de la turbo bomba.
Cantidad 1
Datos de Proceso
Material del Fluido : Vapor Recalentado.
Presi6n Entrada a la Valvula
Presion Salida de la Valvula
: 550 PSI.
: 530 PSI.
Caida de presion de la valvula a flujo normal : 20-30 PSI.
Flujo de Vapor maximo : 5500 Iblhr.
Flujo de Vapor normal
Temperatura del Vapor
Presi6n del Vapor
: 4800 Iblhr.
: 870°F
: 550 PSIG.
Diametro de la tuberia : 5 in.
Schedule de tuberia : 80
Nota : Para el caudal mhximo, minimo y normal de agua considerar la
misma diferencia de presion a traves de la vhlvula, adjuntar chlculos de
caida de presion para cada caudal y su respectivo nivel de ruido.
Cuerpo
Tipo de vhlvula
Material
Conexion a proceso
Presion mhxima
Temperatura Maxima
Empaquetadura
Posici6n de Instalaci6n
Caracteristica
: Globo.
: Acero Carbono 1 o Acero nodular.
:Seleccionar Brida ANSI de acuerdo a
presion mhxima y temperatura del agua
: 900 PSI
: 900 OF
:Sell0 de resorte (bellow stem seal) que
soporte presion mhxima y temperatura.
: Horizontal
: Lineal
Actuador Neumatico o Electric0
Presi6n de aire disponible
Alimentaci6n Electrica
Tipo
Acci6n
Posicion de Instalacion
: 60 PSI
: 1 1 OVac, 34 I 440Vac, 34
: Diafragma
: Falla en sitio.
: Horizontal
Posicionador
Debe incluir : Manbmetros indicadores y by-pass de
posicionador.
Grupo de aire : Filtro de aire.
Tipo de carcasa : Explosions proof, NEMA4X, IP65.
Alimentaci6n : 24 Vdc.
Senal Entrada de contr. : 4-20 mA.
Senal Salida de Posicibn Real de la Vhlvula : 4-20 mA.
Interruptores de limite de la vdlvula : 0% y 100% apertura de la
v8lvula.
Nota : En caso de falla de suministro de aire, senal de alimentacibn o de
BOMBA DE ALIMENTACI~N PRINCIPAL (300)
FC- 309 ON 1 OFF
Funcion : Valvula de Todo Poder para la turbina de la bomba Pri.
Cantidad : 1
Datos de Proceso
Material Flujo : Vapor Recalentado
Presibn de entrada : 550 PSI.
Presion de salida : 530 PSI.
Caida de presibn de la valvula a flujo normal : 20 PSI. maximo.
Flujo de Vapor maximo : 800 Iblhr.
Temperatura del vapor : 870°F
Diametro de la tuberia : 1 in.
Schedule de tuberia : 80
Cuerpo ~m~ CIB - E8POL
Tipo de valvula : Mariposa I Globo
Material : Acero Carbono I o Acero nodular.
Conexi6n a proceso : Seleccionar Brida ANSI de acuerdo presibn
maxima y temperatura del vapor
Presi6n maxima
Temperatura Maxima
Posici6n de lnstalacidn
Caracteristica
Tipo de actuador
Si oferta Solenoide
: 600 PSI
: 870°F
: Vertical.
: ONIOFF.
: 120 Vac
Acci6n
lndicador de estado por contactos
Opci6n manual
Si oferta Actuador Neumhtico.
Presi6n de aire disponible
Tipo
Accion
lndicador de estado por contactos
: Normalmente Cerrado.
:ON/OFF
: Palanca lo Volante.
: 60 PSI
: Diafragma
: Normalmente Cerrado.
: ON / OFF
Opci6n manual : Palanca lo Volante.
TANQUES DE AGUA DE RESERVA(400)
CV-404 CV-405 CV-406
Funcion : Valvula ONIOFF de ingreso de agua a 10s tanques de
reserva.
Cantidad : 3
Datos de Proceso
Presion de descarga de la evaporadora (in)
Presibn del Tanque
Flujo de agua normal
Temperatura del agua
Diametro de la tuberia
Schedule de tuberia
Cuerpo
Tipo de valvula
Material
: 20 PSI
: Abierto a la atmosfera
: 1.5-2 Toneladas 1 hora
: 45°C
: 2 % in.
: 40
: Glob01 compuerta 1 mariposa 1 bola
: Acero Carbono 1 6 Acero nodular.
Conexion a proceso
Presion maxima
Temperatura Maxima
Posicion de Instalacion
Caracteristica
Actuador
Tipo
Presion de aire disponible
Alimentacion
Accion
Posicion de Instalacibn
: Seleccionar Brida ANSI de acuerdo a
presion y temperatura del agua
: 50 PSI
: Vertical.
: Neumatico (Diafragma) o Electric0
: 60 PSI
: 110Vac
: Normalmente cerrada (fail closed).
: Vertical.
TANQUES DE AGUA DE RESERVA(4OO)
Funcibn : VAlvula ONIOFF de Salida de agua de 10s tanques de
reserva.
Cantidad : 3
Datos de Proceso
Presibn del Tanque
Presibn de succibn de la bomba extractors
Flujo de agua normal
Temperatura del agua
: Abierto a la
: 15-25 PSI
: 50 gallmin
: 45°C
atr
DiArnetro de la tuberia : 5 in.
Schedule de tuberia : 40
Cuerpo
Tipo de vt3lvula : Glob01 compuerta 1 mariposa 1 bola
Material : Acero Carbono l o Acero nodular.
Conexibn a proceso : Seleccionar Brida ANSI de acuerdo a
presibn y temperatura del agua
Temperatura Maxima : 60°C
Posicibn de lnstalacibn : Horizontal
Caracteristica : ONIOFF
Actuador
Tipo
Presion de aire disponible
Alimentacion
Acci6n
Posicion de Instalaci6n
: Neumatico (Diafragma) o Electrico(NEMA4X,
I P65)
: 60 PSI
: I IOVac
: Normalmente cerrada (fail
: Vertical.
3.9.- Controlador Logico Programable (PLC)
Un Controlador L6gico Programable (PLC) es un microprocesador
que una vez programado por instrucciones codificadas realiza el
control de un determinado proceso, utilizado para llevar a cabo
automatizacion de tip0 flexible, es decir que puede ser modificado
el programa de control.
Los PLC se pueden colocar en redes de comunicacion las mismas
que pueden ser de tipo abierto o cerrado, entre ellas podemos
mencionar: Modbus, Profibus, Ethernet, Ethernet TICIIP, MPI,
DeviceNet, Control Net, DH*, RS232, RS485, etc.
Para elegir una determinada configuracibn de PLC es muy
importante tener en cuenta : 1) Numero de variables que
intervienen en el proceso 2) Tipos de variables del proceso
(variables discretas ylo analogicas, voltaje, corriente).
3) Instrumentaci6n de campo a ser utilizada. 4) Distancia entre la
instrumentacion de campo-PLC-Computadora de visualizacion.
5) Velocidad de transmision de informaci6n a traves de la red
(esto depende de la cantidad de variable que se desee transmitir).
6) Dimensionamiento del procesador de acuerdo al tip0 de control
a programar y variables .
De acuerdo con lo dispuesto por la Armada del Ecuador la
implernentacion se realizarh con PLC marca Siemens por 10s que
las bases tecnicas se presentarhn con una configuration en base a
10s equipos y redes de comunicacion de Siemens segirn 10s
diseiios realizados en el capitulo 4.
3.9.1 .- Bases tecnicas para la adquisicion.
En la tabla 3. 11 se encuentran 10s equipos PLC Siemens a
ser utilizados en el proyecto
TABLA 3.1 1. Equipos de Control PLC
PANEL PRINCIPAL Soporte para PLC de 480 mm (Siemens) 6ES7390-I AE8O-OAAO Fuentes de Poder de 10 A (siemens) $125 IP6EP1334-1SLl I CPU S7-300 6ES7315-2AF03-OABO
Baterias de 3.4 Vll AH para S7-300 (Siemens) 6ES7971-I AA00-OAAO
Memorias Card Eprom para S7-300 (Siemens) 6ES79510KF00-OM-0 Modulo SM321 de 16 Entrada Discreta (Siemens) 6ES7321-1 EHOl-OAAO Modulo SM322 de 16 Salidas Discreta (Siemens) 6ES7322-1 HHOO-OAAO
Conectores para Profibus hasta 12 mBits 6ES7972-OBBll -OM0 Conectwes Frontales para bloques de E/S de 20 pd- 6ES7392-lAJ00-OAAO Pand de Operador Siemens OP-27
PANEL BABOR Fuente de Poder -2A
ET900M para Periferia Descentralizada
Modulo SM321 de 16 Entrada Discreta Modulo SM322 de 16 Salidas Discreta Modulo SM331 de 8 Entradas Analogicas de 40 polos Modulo SM331 de 8 Entradas Analogicas de 20 pol- Modulo SM332 de 4 Salida Analogicas de 20 p d m Conectores para Profibus hasta 12 mBits Conectores Frontales para bloques de U S de 2C
1 P6EP1333-1 SLI I
6ES7153-1 AA03-OXBO
6ES7321-1 EHOl-OAAO
6ES7322-1 HHOO-OAAO
9 Pol- 6ES7392-I AJ00-OAAO
PANEL ESTRIBOR Fuente de Poder -2A 1 P6EPl333-1SLll ET-2OOM para Periferia Descentralizada 6ES7153-lAA03-OXBO Modulo SM321 de 16 Entrada Discreta 6ES7321-1 EHOI-OAAO
Modulo SM322 de 16 Salidas Discreta 6ES7322-1 HHOO-OAAO Modulo SM331 de 8 Entradas Analogicas de 40 pd- 6ES7331-7NF00-OABO Modulo SM331 de 8 Entradas Analogicas de 20 pdm 6ES7331-7KF02-OABO Modulo SM332 de 4 Salida Analogicas de 20 Palm 6ES7332-5HDOl-OABO Conectores para Profibus hash 12 mBits 6ES7972-OBBll -OM0 Conectores Frontales para bloques de EIS de 20 Pol- 6ES7392-1 AJOO-OAAO
3.1 0.- Compytador Industrial
Es un computador con caracteristicas minimas para su uso en la
industria, es decir con pantalla y CPU reforzados a prueba de
golpes (IK), a prueba de polvo y agua a chorro (IP65) para su
limpieza diaria, con un CPU robusto y dedicado solo para 10s
procesos de la industria donde se lo coloque. El uso mas comun
es el de monitoreo de procesos industriales y se 10s ubica en la
sala de control o en el campo.
En cuanto a la tecnologia de la computadora es la misma del
mercado comercial y actual. En cuanto a la capacidad de memoria
en el disco duro esta depende del tipo de informaci6n que se vaya
almacenar y por cuanto tiempo.
3.1 0.1.- Bases tbcnicas para la adquisici6n
En la tabla 3.12 se encontraran las bases tecnicas de
computador industrial a implementarse en el proyecto.
Tabla 3.12 . Computador Industrial
Procesador
Memoria RAM
Disquetera
Disco duro
Acelerador Grafico
Monitor
Tarjeta de Red
DVD
Tarjeta de sonido
Case
Modem
Tarjeta Madre
Teclado Industrial
Joystick
INTEL PENTIUM IV IGHZ 256 KB FCPGA 512 MB Memoria DlMM SDRAM PC
16 MB AGP, 3D
19 in XGA, 0.28 ppp, Pantalla Plana IP65 , Nema 4X. 1011 00
OnBoard, Sound Blaster
Back plane tip0 rack montable en panel 56,6 KBPS, onboard
dos ranura adicional ISA y una PCI, un puerto RS-232, puertos USB En espaiiol, IP65, Nema 4X
lncluido en el teclado con botones de mouse
Sus dispositivos internos deben ser compatibles con marcas
conocidas en el mercado ecuatoriano
3.1 1 .- Transformador reductor 3 0 440Vl115 VAC
El transformador seco encapsulado por sus caracteristicas constructivas es de
aka confiabilidad y cumple con las normas de seguridad e higiene vigentes.
En presencia de fuego pose baja inflamabilidad y carece de gases t6xicos que
puedan poner en peligro al medio y la vida humana. Su instalaci6n es simple y
solo requiere protecci6n contra contactos accidentales y ventilaci6n de acuerdo a
las normas. Se recomienda para lugares donde la seguridad del medio ambiente
y el suministro de energia elktrica son fundamentales. Edificios de vivienda,
centros comerciales, hoteles, hospitales, subterrineos, etc.
Entre sus caracteristicas m6s importantes podemos destacar:
Minimo mantenimiento 1 Sobrecargas transitonas 1 Reserva de potencia. 1 Fhcil
instalaci6n. 1 Auto extinguible. 1 No contaminante. 1 Libre de descargas parciales.
3.1 1 .I .- Caracteristicas Thcnicas
Voltaje de Entrada: 440 Vac1220 Vac trifasico en Estrella
Voltaje de salida : 1 15 Vac trifasico en Delta.
Potencia : 20 Kva
Tipo : transformador seco encapsulado
3.12.- Sistema 3 0 de Energia de reserva (UPS's)
Un UPS es un sistema de respaldo de energia electrica trifasico o
monofasico que nos suministra un determinado voltaje, corriente y
potencia en caso de perder la alimentacibn electrica principal
suministrada a una carga, la forma de almacenar la energia la
hace por medio de baterias y siempre se encuentra monitoreando
la alimentacion de energia con el fin de entrar en servicio en caso
de ausencia . Se 10s puede clasificar en On line y Off line, 10s On
line son aquellos en donde la energia principal alimenta al UPS y
este a su vez a la carga de tal manera que en caso de fallar la
energia principal este alimenta la carga sin necesidad de realizar
una interrupcion en el suministro de energia. Los Off line en
cambio monitorean la alimentacidn de energia y en caso de falla
entran a alimentar la carga, lo que hace que por unos instantes se
interrumpa el suministro de energia.
Los UPS's mas recomendados y usados son 10s On line por lo
expuesto anteriormente en su concepto, un UPS bien seleccionado
debe proveer de energia libre de 10s problemas que afectan a la
red electrica, como son: apagones, variacion de voltaje, picos de
alto voltaje, sobre voltaje, bajo voltaje, ruido ekctrico, distorsi6n
armbnica, transitorio, variaciones de frecuencia. Estos
problemas el6ctricos pueden afectar 10s sistemas de operaci6n
critica.
Fig.3.12 UPS de 6KVA entrada trifasica estrella (440VAC) y salida
monofasica (1 15 VAC).
3.1 2.1 .- Bases tecnicas para la adquisicibn
UPS de respaldo para todo el sistema elkctrico del
Proyecto.
TECNOLOG~A
Tipo
Control
ENTRADA
Tensibn
lntensidad
Frecuencia
SALIDA
Potencia
Tension
lntensidad
Precisibn
F recuencia
Velocidad MAX. Sincronizacibn
Forma de Onda
Rendimiento
On Line, doble conversion
Por Microprocesador
3x440 VAC * 15% + Tierra ( estrella)
6 KVA
1 15 VAC monofasica
* 1% en rkgirnen estacionario, Q% en transitorio
60Hz , sincronizada *4%, con red ausente *0,05%
1 Hz 1 seg.
Senoidal
> 90 %
Distorsibn Arm6nica 2% a carga Total
Sobrecargas Admisibles 150% durante 1 Oseg. 125% durante 1 minuto
Factor de Cresta 3 a l
Factor de Potencia Admisible 0,7 inductivo a 0,7 capacitivo
Sobre tensibn / Sub tensibn
Proteccibn de Salida Temperatura alta I puente lGBT
Sobre corriente I puente lGBT
BYPASS
Tipo De estado solido
Tiempo de transferencia Nulo
Tensibn
lntensidad
Frecuencia
Criterios de Actuacion
Sobrecarga admisible
Retransferencia
RECTIFICADOR
Estructura
Proteccibn
BATERIAS
Tipo
Proteccibn contra
CARGADOR
115 VAC
60 Hz
Control por Microprocesador
400% durante 10Seg. Cortocircuito durante 40mseg
AutomAtica, sin corte, por desaparicion de alarma
Puente Controlado
Contra sobretensiones transitorias
Pb - Ca, estancas, sin mantenimiento
Sobretensiones, subtensiones y componente de corriente alterna
Tipo de Carga I/U Tensi6n de flotacion 13,65V / bat. 12 V
Tiempo de Recarga 3 a 4 horas.
Interfaces lncorporados Canal serie RS-232 / 485 y AS-400 (a reles)
ENTORNO
Nivel de ruido < 55dB a 1m de distancia
Temperatura de Funcionamiento 0 - 40 O C
Grado de Protecci6n IP20
Compatibilidad electromag n6tica
Conexi6n Mediante Bornes entradas / Salidas
Rigidez diel6ctrica 3000 Vac durante 1 min.
Humedad 95% sin condensacion
Distancia maxima 500 rn
4.- DISENOS DE PROGRAMAC~ON DEL PLC Y SOFTWARE
DE V~SUAL~ZAC~ON
En este capitulo se va a presentar 10s diagramas de control y programas
diseiiados para el control y monitoreo de las calderas, 10s mismos que
estan en funcion de la solucion y las consideraciones dadas en el capitulo 2.
4.1.- Seleccibn del PLC y de la red de comunicacibn a ser utilizada.
En el mercado existen una gran variedad de marcas de PLC's
entre las mas comerciales se encuentran: General Electric, Allen
Bradley, Siemens, Scheneider etc. Para la selecci6n adecuada de
un PLC se debe de considerar en forma general 10s siguientes
aspectos :
Los accesorios adicionales a 10s diferentes elementos que
conforman un PLC modular, sean estos para instalacion,
comunicacion o interfase a un sistema scada.
Respaldo tbcnico con que cuenta la marca en el pais.
Comunicacion del PLC abierta a otras marcas para futuras
expansiones.
Tecnologia de punta a bajo costo.
Los tipos de redes entre PLC's se las puede clasificar en redes de
protocolo abierto y redes de protocolo cerrado, las redes de
protocolo cerrado son aquellas que solo permiten comunicacion
entre PLC de una misma marca y comirnmente son propias de 10s
fabricantes, ejemplo en Allen Braley tenemos la red DH+, en
Siemens tenemos la MPI, en General Electric tenemos Genius
Bus. Las redes de protocolo abierto son aquellas que no dependen
del fabricante y permiten en una misma red colocar PLC's de
diferentes marcas, ejemplos en RS 485, RS 232, Modbus RTU,
Profibus DP, DeviceNet, Modbus+, Ethernet TCPllP etc.
De acuerdo a las disposiciones de la Armada de Ecuador para 10s
estudios e implementacidn estaran basados en PLC marca
Siemens, partiendo de esta premisa y de 10s requerimientos del
sistema realizamos el analisis con CPU Siemens.
TABLA 4.1. CUADRO COMPARATNO DE REQUEMMIENTO VS CPUb
I FAClLlDAD PARA EXPANCI~N EN SLOT I Si I Si I Si I S i
CARACTERISTICAS
VELOCIDAD
MATEMATICA DE PUNT0 FLOTANTE
PROGRAMACI~N LADDER
I FAClLlDAD PARA EXPANCI~N EN RACK
PID INCLUIDO EN EL SOFTWARE DE PROGRAMACI~N
REQUERIMIENTO
0,6 us
Si
Si
COMUNICAC16N CON SOFTWARE DE VlSUALlZAClON INTOUCH
CAPACIDAD PARA 60AI, 20 ENTRADAS P t l M,50 AQ, 140 1.130 Q.
IMmoRIA I 40 KBlTEs
SIEMENS
24 KBITES 1 48 KBITES 1 48 KBITES
CPU 314
0,3 A 0,6 us
Si
S i
Como se puede observar en la tabla 4.1 el CPU 315-2DP Siemens
cumple con 10s requerimientos planteados siendo la diferencia el
tener comunicaci6n de protocolo abierto y programaci6n de PID
via software.
Fig. 4.1 PLC Modular marca SIEMENS con HMI
CPU 315
0.3 A 0,6 us
Si
Si
CPU 31 5-2DP
0,3 A 0,6 us
Si
S i
Para la seleccidn de la red a utilizarse se debe considerar si es de
protocolo abierto o cerrado la red que se desea manejar, y ademas
considerar las diferentes redes propias de fabricante del PLC que
se podrian formar, analizando sus ventajas y desventajas. Como la
implementacion de este proyecto se realizara con PLC SIEMENS
presentamos a continuacibn un anidisis de las redes de
comunicacion Siemens.
A fin de satisfacer 10s requisitos impuestos en la tecnica de
automatizacidn se preven 10s cuatro niveles de autornatizacion
siguientes.
Fig. 4.2 Niveles de Autornatizacion para redes SIMATIC.
Nivel de Control Central.- en este nivel se procesan tareas de
indole general que conciernen a toda la empresa (funciones de
gesti6n) entre ellas figuran la memorizacibn de valores del proceso
y funciones de procesamiento de caracter optimizado y analizador
a si como su presentacibn en forma de listado.
Nivel de Celula.- En este nivel se procesan autonomamente todas
las tareas de automatizaci6n y optimizacibn. En este nivel esthn
interconectados 10s automatas, las PC's y equipos para operacion
y observation.
Nivel de campo.- es el nexo entre las instalaciones y 10s
automatas programables. Los dispositivos de campo miden,
seAalizan y retransmiten a las instalaciones las ordenes recibidas
del nivel de celula. En general se transmiten pequeAas cantidades
de datos.
Nivel de actuadores I sensores .- en este nivel, un maestro se
comunica con 10s actuadores y sensores conectados a una red ,
Son caracteristicos aqui tiempo de respuestas rapidos y un
nljmeros reducidos de bits de datos.
A continuacion presentamos dos cuadros en donde se pueden
observar todas las caracteristicas de las redes de protocolo abierto
de esta marca y el nivel de automatizacibn al cual pertenecen.
T A B L A 4.3
S ia te rnas d e C o n e c c i o n
I l n f o r r nac i on T e c n o l o g l c a
Nu rn e r o d e e s t a c i o n e s t----- I T i p l c a
M axirn a
A n c h o d e D a t o s p o r t e l eg ra rna
T a m at70 d e l a r e d d e tra b a j o
r e d l o c a l
W A N
T o p o l o g i a
M e d i o d e t r ans rn i s i on
F u n c i o n e s d e c o r n u n i c a c i d n
S 5
E s t a n d a r
I S t a n d a r d
3 E D E S D E C O M U N I C A C I ~ N D E D A T O S
S i rna t i c P G I P C S i rna t i c P G I P C
Sirnat ic H M I
Si rnat ic S 5
Si rnat ic 5 0 5
S i rna t i c H M I
E s t a c i o n d e T r a b a j o P C
S i rna t i c S 5 , 5 0 5
r e d r n u n d i a l i n t e r n e t ...-. E - M a i l
E l ec t r i ca a r r iba d e 10s 9.6 Krn
O p t i c a a r r i ba d e 10s 9 0 K m
E lec t r i ca a r r i ba d e 10s 1 .5 Krn
O p t i c a a r r i ba d e 10s 2 0 0 Krn
R e d E lec t r i ca I ~ e d E l e c t r i c a I
..-------- e n l i n e a , B rbo l , an i l l o r e d u n d a n t e y es t r e l l a
T C P I I P
e n l i n e a , B rbo l , an i l l o r e d u n d a n t e y es t re l la
C a b l e d e d o s h i l o s
C a b l e T r i a x i a l
C a b l e d e d o s h i l o s
R e d O p t i c a
C a b l e bp t i co de f ib ra d e v id r io o p l h s t i c o
X
R e d O p t i c a
C a b l e b p t i c o d e f ib ra d e v id r io
X
I
E N 5 0 1 7 0 I E E E 8 0 2 . 3
I E E E 8 0 2 . 3 ~
Para continuar con nuestra selecci6n presentaremos la red que se
desea instalar en la unidad naval para de esta forrna tener una
referencia en la selecci6n de la red Simatic a escoger.
Fig. 4.3. Red de comunicaci6n a ser instalada en la FRAPAL
Se puede apreciar en la red de la Fig. 4.3 que la comunicacibn
sensor - remoto (ET-200M) es tip0 cable de dos hilos 4-20mA o
voltaje, es decir que no es necesario ninglin tip0 de comunicaci6n
especial a nivel de actuadores I sensores. La comunicaci6n a nivel
de campo, es decir entre PLC -remoto debe ser una comunicaci6n
rbpida, que soporte grandes distancias, una buena cantidad de
remotos para expansiones, y de protocolo abierto, por lo cual la
mas apropiada seria la red PROFIBUS-DP. Para la comunicaci6n
a nivel de celula se necesita una red de caracteristicas identicas a
la de nivel de campo motivo por el cual se escogib la red
PROFIBUS. Esta red no tiene nivel de control central.
4.2.- Selecci6n del Software de visuallzaci6n
En el mercado existen diversos software para la visualizaci6n de
procesos industriales 10s cuales dependes en algunos casos de la
marca de PLC que se este utilizando y en otros son software
abiertos, es decir para uso indiferente del equipo de control. Entre
10s programas de visualizaci6n dedicados a un determinado equipo
o controlador podemos mencionar a WinCC de SIEMENS;
ClMPLlClTY de General Electric; RSView de Allen Bradley, etc .
Dentro de 10s sistemas de visualizaci6n abiertos podemos nombrar
a PlanScape de la CIA. Honeywell , InTouch de Wondewore
entre otros.
La Armada del Ecuador dentro de la implementacion de 10s
proyectos de autornatizacion escogi6 como software de
visualizaci6n de todos sus procesos al programa InTouch del
paquete FACTORYSUITE de la CIA. WONDERWORE por su
caracteristica de ser abierto a 10s equipos de control y por todas
las diversas prestaciones que el posee.
El Paquete de FactorySuit cuenta con una gran seleccion de
programas utiles para la automatizacidn de la industria y para
diversas aplicaciones, entre estos programas podemos mencionar:
InTouch .- Para visualizacidn de procesos
Incontrol.- Para realizar control desde el computador en vez
de usar un controlador extemo, es decir, un control por
computadora.
1nBatch.- Aplicable a industrias que posen en una misma
linea de produccidn, diversas lineas de productos.
1nTrack.- Aplicable a industrias alimenticias, quimicas etc.
110 SEVER .- Conjunto de pasarelas o protocolos para
realizar enlace o comunicacidn con 10s diferentes equipos
de control.
IndustrialSQL Server.- programa aplicable a manejo de
bases de datos con bases SQL, para respaldo de la
informacibn obtenida por 10s programas de visualizacibn de
FactorySuite
4.3.- Programaci6n para el Nivel de agua del colector de vapor
En la Fig. 2.1. se represento grAficamente la solucibn que se
plantea para el control del nivel de agua del colector. A
continuacibn en la Fig. 4.4. se presenta el lazo de control PI para
el nivel de agua del colector. Se puede observar que el diseno esta
realizado con dos lazos de control, un lazo de control de un
elemento y un lazo de control de tres elementos, esto es por la
constante forma de cambio en la carga (consumo de vapor por las
turbinas) que es caracteristico de las calderas en las unidades
navales.
Podemos dividir el diagrama en dos ramales, el primer0 es el
formado por 10s Transductor Diferencial de Presibn PDT1 y PDT2
(PDT variable controlada o de proceso) y el Transmisor de Nivel
LTI (tipo boya) instalados de forma estratkgica para que nos
envien 03 valores de Nivel de Agua del Colector 10s mismos que
vienen en escalas diferentes, 10s PDT en in 0 H,O y el LT en em,
por medio de la programacibn 10s transformamos a una sola escala
AP la misma que serA cm ( h = - ) para poder promediar 10s niveles y
Pg
asi tener un mejor valor del nivel en caso de inclinacibn de la
unidad, el resultado de este algoritmo es comparado con el set
Point (valor establecido por el operador) produciendo lo que
llamaremos ERROR o desviacibn, este error es la resta entre la
variable controlada y I o realimentacibn del lazo de control cerrado
y el valor deseado (setpoint). Luego el error entra al PI1 y este
emite una senal de correccibn del error ejecuthndose mediante el
Control de la Vhlvula de Alimentacibn de Agua (dispositivo de
correccibn final ylo variable de control) de la siguiente forrna:
Si se requiere subir el nivel de agua del colector, se abre de
manera proporcional la vhlvula de agua de alimentacibn
Si se requiere bajar el nivel de agua del colector, se cierra de
manera proporcional la vhlvula de agua de alimentacibn
Este primer ramal que se ha analizado se lleva a cab0 con una
sola variable de proceso (Nivel) por este motivo se lo conoce como
lazo de I elemento.
El segundo ramal son tres las variables de proceso, el nivel de
agua del colector medido por 10s mismos Transductores
Diferenciales de Presibn (PDT) y Transmisores de Nivel (LT)
descritos en el lazo anterior, la masa de vapor consumida por la
carga (turbinas) y la masa de agua de alimentacibn hacia el
colector compensado por la temperatura del agua, en este lazo lo
que se hace, es igualar las masas de agua de alimentacion y de
vapor consumido en el lazo de tipo P13, el nivel del colector sirve
como referencia para mantener constantes 10s flujos y el nivel
simukneamente, en el lazo de tres elementos se ingresa el Set
Point del nivel y se ejecuta el P12, a este resultado se le suma el
error que resulte de la resta de 10s flujos mfisicos, realizando de
esta manera una compensacidn sobre el nivel, para 10s casos de
nivel falsos en el colector, esto actda de la siguiente forma :
Si se da un mayor consumo de vapor, es decir mayor masa de
vapor consumida, se produce una diferencia de flujo positiva
que produce un error o desviacidn que hace que el lazo PI3
realice la apertura proporcional de la vAlvula y suministre mas
agua a la caldera.
Si se da una disminucidn del consumo de vapor, es decir
menor masa de vapor consumida, se produce una diferencia
de flujo negativa que produce un error o desviacidn que hace
que el lazo PI3 realice el cierre proporcional de la valvula y
suministre menos agua a la caldera
Cuando cambia la demanda de flujo de vapor, inmediatamente se
establece una diferencia entre el flujo de entrada y el de salida a la
caldera que lo llamaremos error de flujo, el cual sumado a la
correccibn que genera el controlador PI2 entran en el controlador
PI3 el cual genera una senal de correccibn, anticipatorio al nivel
del colector, que modifique la posici6n de la vhlvula de control de
agua de alimentacibn hasta que ambos flujos se igualen. Como
esta accibn no es instantanea , cuando 10s flujos logren
equilibrarse quedara un error en el nivel, el cual es corregido por el
controlador PI2 para llevar el nivel al valor correcto.
En este sistema, se considera que el 90% del control se efectua
por flujos y el 10% restante por nivel, lo que "lo hace poco sensible
a 10s efectos del nivel por cambios de carga".
Ademas el sistema tiene la opcibn de trabajo en estado manual,
ingresando el valor del % de la apertura de la vhlvula en el lazo de
control por el icono @ . En la Fig 4.5. se presenta el
diagrama de flujo del Lazo de control del nivel del colector de vapor
y en el Apkndice C se muestra la forma en la que se program6 el
diagrama de flujo en el PLC
Fig. 4.4.- LAZO DE CONTROL DEL NIVEL DE AGUA DEL COLECTOR DE VAPOR.
I%-\ VCAC
Fig. 4.5. DIAGRAMA DE FLUJO DEL LAZO DE CONTOL DEL NNEL COLECTOR DE VAPOR.
AUT= 0 VALNA= 0 4
BAH = 1
Esta acci6n Sf Esta acci6n
solo 1 vez solo 1 vez
PANTALLA DE
A A
I
BAH = ( BAI=I OR BP2=1 OR BPA3=1
4.4.- Programaci6n para la presi6n de descarga de la bomba de
alimentaci6n principal
En la Fig. 2.2 se encuentra el diagrama de bloque que describe la
solucibn para este sistema. En la Fig. 4.6. se observa el lazo de
control de un elemento para la vhlvula de alimentacibn de vapor a
la turbo bomba principal, la variable controlada ylo variable de
retroalimentacibn en este lazo es la presibn de descarga de la
bomba la misma que se la mide en campo por medio de un
transmisor de presidn que envia una sellal de 4-20 mA este valor
se resta con el setpoint establecido por el operador (valor que
debe mantenerse en 620PSI sin importar el nllmero de calderas
(en servicio) produciendo lo que llamaremos ERROR o desviacibn
el mismo que entra al controlador PI1 y emite una sellal que
corrige la posicibn de la vhlvula de alimentacion de vapor la cual
hace el papel de dispositivo de correccibn final y de esta manera
varia el flujo de vapor (variable de control) que entra en la bomba.
Ademhs del control de la descarga de la bomba se desea
monitorear sus parhmetros principales para el buen
funcionamiento de la misma de ahi que se medira en campo la
presibn de 10s estados de la turbina, presibn de entrada de agua,
presibn de lineas de aceite de lubricacibn y presibn de vapor
recalentado, todo esto con transmisores de presibn que envian
senales de corriente de 4-20mA. Se mide tambi6n la temperatura
de aceite de lubricacibn y temperatura de agua de descarga con
sensores RTD Pt-100 con transmisores de senal de 4-20 mA.
En la Fig. 4.7. se presenta el diagrama de flujo del arranque,
control y apagado de la bomba de alimentacion principal y en el
Ap6ndice C se muestra la forma en la que se program0 el
diagrama de flujo en el PLC.
Fig. 4.6. LAZO DE CONTROL PARA LA DESCARGA DE LA BOMBA DE ALIMENTACI~N PRINCIPAL
-1- VCAB
Fig. 4 7 D UGRAMA DE FLUJO DEL ARRANQW, CONTROL Y WAGADO DE LA BOMBA PRINCIPAL DE ALIMEHTACION.
ARRANQUE
APAGADO
BOMBA APAGADA BP2=O ; S P d ;
%VAL2=O ; AUT=O.
CONTROL Logic = 1
PARA REALILAR LA PRUEBA DE LA BOMBA 0 SU ACTlVAClON POR MEDIO
DE PRESlON DE AIRE, EST0 SE REALILA DE FORMA MANUAL, POR
MOTIVO DE COSTOS.
4.5.- Programacih para tanques de reserva de agua
En la Fig. 2.8 se present6 la soluci6n planteada para el monitoreo
de estos tanques, ahi se puede apreciar que la forma de hacerlo
era midiendo el nivel de agua de 10s tanques por medio de
transmisores de nivel y cambiando las vhlvulas de entrada y salida
de agua a 10s mismos. En la Fig. 4.8 se puede ver el diagrama de
flujo para el monitoreo de 10s tanques de reserva, en donde el
sistema tiene tres estados de operaci6n que son AutomiStico,
Manual Local y Manual Remoto.
En el estado automhtico se Ilenarh solo un tanque a la vez, si se
detecta ingreso de agua contaminada se bloquearan las 03
vhlvulas de ingreso de agua a 10s tanques y la vhlvula de salida del
tanque que este llenhndose en ese momento, esta accion se
tomarh hasta que se arregle la contaminaci6n, luego se continuarh
con la secuencia de Ilenado. Si se detecta nivel de tanque bajo se
procederh a cerrar la valvula de salida de agua del tanque
correspondiente y si ningh otro tanque se encuentra en ese
momento en estado de llenado se procede a abrir la vhlvula de
ingreso de agua al tanque. Si se detecta nivel alto del tanque se
procede a cerrar la valvula de ingreso de agua al tanque
respectivo.
Manual Local es cuando se aplica el estado manual pero desde la
consola de control y actuar6 de la siguiente manera, si se detecta
nivel de tanque bajo se proceder6 a cerrar la v6lvula de salida de
agua del tanque correspondiente. Si se detecta nivel alto del
tanque se procede a cerrar la v6lvula de ingreso de agua al tanque
respectivo. Y presenta un panel de botoneras para accionamiento
y apagado de las v6lvulas de 10s tanques a criterio del operador.
Manual Remoto es cuando el accionamiento de las v6lvulas de 10s
tanques es por medio de botoneras desde un panel en campo y es
accionado solo por el operador.
4.6.- Programaci6n de 10s gases de la combusti6n, chimenea,
economizador y hogar de las calderas.
En la Fig.2.9 se muestra la soluci6n para el monitoreo de estos
puntos de las calderas y el porque de su medici6n. En la Fig.4.9.se
muestran 10s diagramas de flujo para el monitoreo de las
temperaturas de 10s gases de combusti6n, chimenea,
economizador y hogar de las calderas, como estos puntos solo son
de monitoreo presentaran sus valores en la pantalla de
visualizaci6n y emitirh una alarma en caso de salir sus valores de
10s parAmetros limites de trabajo
5.-D~SENOS DEL CUARTO DE CONTROL Y PLANOS
ELECTRICOS PARA LA IMPLEMENTAC~~N DEL
PROYECTO
En este capitulo se presentaran 10s diseAos de la consola de control y
10s diseiios de las instalaciones elbctricas que se implementarhn en el
proyecto.
5.1 .- Diagramas de Bloque Unifilar del proyecto.
En la figura 5.1. se observa el diagrama unifilar del sistema
elbctrico para alimentacibn principal y auxiliar, asi tan bien el
sistema de respaldo de la alimentacibn para el proyecto.
Bhsicamente esta conformado por la alimentacibn de energia del
generador principal (generador H) y el sistema auxiliar por el
generador J de la unidad, los mismos que estan interconectados a
un tablero de transferencia desde donde se puede pasar de
alimentacion principal a alimentacibn auxiliar o viceversa de forma
manual o automatica.
De acuerdo a 10s disefios del sistema de alimentacibn del proyecto
se incorporb despubs del tablero de transferencia como respaldo
de la alimentacibn del sistema de control un UPS de 6 KVA con
entrada trifhsica y salida monofhsica el mismo que cuenta con un
sistema de bypass en caso de pbrdida del UPS. Pasando
finalmente a la forma como se encuentra distribuida la carga.
5.2.- DiseAos para el cuarto de control .
En la figura 5.2. se observarh el disefio en todos 10s hngulos del
cuarto de control y en la figura 5.3 el diseno de las consolas ; en el
ap6ndice D-11 al 0-15 10s planos de construccibn.
5.3.- Bases thcnicas para 10s tableros y cajas de paso.
A continuacion se podrh observar en la tabla 5.1. la lista de
tableros necesarios para el sistema de control.
1 CuartodeControl Panel Rindpal 5.4
2 5.5
Tabla 5.1. Tableros del Sistema de Control.
A continuacibn en las figuras 5.4 a 5.9 se describen 10s
requerimientos minimos para la confeccibn de los tableros, asi
como tambidn ciertas consideraciones que no pueden ser
obviadas:
Las MEDIDAS que se han colocado en 10s dibujos de 10s
tableros descritos en las figuras desde la #5.4 hasta la #5.9
deben de ser respetados y son invariables.
El tip0 de NORMA que se solicita curnpla cada uno de 10s
tableros debe ser respetada e invariante.
El lugar de implernentaci6n del proyecto es en buques, rnotivo
por el cual 10s tableros deben ser desmontables y con
amortiguadores para la vibraci6n (que se puedan abrir / cerrar
por cualquier lado sin el mayor problema).
5.4.- Planos el6ctricos para 10s tableros y cajas de paso.
En el ap6ndice D se presentan 10s planos el6ctricos del cableado
de 10s tableros de acuerdo a la siguiente tabla:
PLANOS
D. 1
DESCRIPCION
PANEL PRINCIPAL
D.2
D.4 ~cAJA DE PAS0 BABOR 1 I I
PANEL DE BABOR
D.3 PANEL DE BOMBA DE ALIMENTACION PRINCIPAL
D.7
Tabla 5.2. Planos del cableado el6ctrico del sistema de control
PANEL DE ESTRIBOR
D.9
D.10
CAJA DE PAS0 ESTRIBOR
CABLEADO DE SENSORES DE ESTRlBOR EN CAMP0
5.5.- Entradas y Salidas de 10s m6dulos del PLC.
5.5.1 .- Panel Principal.
En las figuras 5.10 a la 5.12 se presentan 10s mbdulos de
PLC con sus correspondientes entradas-salidas.
5.5.2.- Panel de Estribor
En las figuras 5.13 a la 5.20 se presentan 10s mbdulos de
PLC con sus correspondientes entradas-salidas.
5.5.3.- Panel de Babor.
En las figuras 5.21 a la 5.27 se presentan 10s mbdulos de
PLC con sus correspondientes entradas-salidas.
5.6.- Planos El6ctricos para la instalaci6n de la instrumentaci6n en
campo.
En el apendice D-6 y Dl0 se observarh 10s planos del cableado de
la instrumentacibn en campo.
115Vac SLOT'S CON PLC CPU316-2DP
PLC SIEMENS 510t1 5m321
Fig. 5.1 0. Modulo de 16 entradas discretas a 120Vac
SLOT% CON PLC CPU316-2DP 1 1 5Vac 1 -
L 'I 1 0
7
8
9
PLC 10 SIEMENS SLOT2 SM322
DO 16xRel.AClm
12
13
14 - 15 o
16
19 ar
20
Fig 5.1 1. Modulo de 16 salidas discretas por relay
24VDC SLOT'S CON PLC CPlJ31S-2DP
I L 1 21
10 pLc30 SIEMENS 510t3
1 Al8x16
Fig 5.12. Modulo de 08 entradas analogicas 4-20 rnA.
L SLOTS DEL ETZOOM-ESTRIBOR i
PLC lo SIEMENS
Fig. 5.1 3. Modulo de 16 entradas discretas a 120Vac
1 15Vac SLOT'S DEL ETZOOM-ESTRIBOR
I N 1
t"-t9 lo SIEMENS PLC
4
4
i
Fig. 5.14. Modulo de 16 enbadas discretas a 1 ?OVac
i b CV4090KOUT
b
4b
b
b
CV-FF-OUT
SW-MAN-PAN
FCV-111 ON 1
FCV-11 I OFF
fi 4
5
o 6
SLOT'S DEL ETZWM-ESTRIBOR 1 15Vac
PLC 9 + -@ SIEMENS lo L+
Fig. 5.1 5. Modulo de 16 salidas diaetas a relay
24VOC SLOTS DEL ET200MESTRIBOR
1
10 pLc30
1 21
N - PT-105
SIEMENS SLOT4
-1 1 SM33bh Al8x16
'D -32
24VDC SLOT'S DEL ETZOOM-ESTRIBOR
I N 1 21
Fig. 5.1 7. Modulo de 08 enbadas analogicas a 4-20 mA
N h
LT403
d m 10 pLc30 SIEMENS 510t5
1 Al8xl6
', -32
" -3
SLOT'S DEL ETZOOM-ESTRIBOR I I
Fig. 5.18. Modulo de 04 entradas para Pt100 o 08 entradas para TG
SLOT'S DEL ET200M-ESTRIBOR
PLC
SLOT7 SIEMENS 10
SM332 A0 4x1 2 BIT
Fig. 5.1 9. Modulo de 04 salidas analogicas a 4-20 mA
SLOTk DEL ET2WM4iSTRIBOR I
PLC SIEMENS
SLOT8 SM332 11
A0 4x1 2 BIT 12
Fig. 5.20. Modulo de 04 salidas analogicas a 4-20 mA
I FCV-337 OFF 7
t----+ 1 CV-309 OFF 9
010 PLC SIEMENS 510t1
(111 SM321
T I I LSL305
Dl 16xAC120V d 2
Fig. 5.21 .- de 16 entradas discretss a 120 Vac
SLOT'S DEL ETZOOMaABOR 1 15Vac 1 -
L 1 1 a
9 4 . @ - 0
PLC 10" L+
SIEMENS
Fig. 5.22. Modulo de 16 salidas discretas de relay
SLOTS DEL ETZWMaABOR
I
Fig. 5.23. Modulo de 08 entradas anal6gicas a 4-20 mA
- N
PT-205
I) 10 PLC30 SIEMENS
SLOT3
1 ~ 1 8 x 1 6 SM33~h
1D -32
f-3
24VDC SLOT'S DEL ET2WM-BABOR
Fig. 5.24. Modulo de 08 enbadas analdgicas a 4-20 mA
I
TT-308
" 1 21
10 pLc30 SIEMENS
SLOT4 ID 1
Al8x16 SM33h " -2
7-3
SLOTS DEL ET200M-BABOR
Fig. 5.25. Modulo de 08 entradas analdgicas a 4-20 mA
I L+
PT-311, 4,
t
l - r a ,
4
N
0
PT-314
1
6
7 4)
,, 8
,, 9 PLc
" lo SIEMENS SLOT5
1 SM331 012 Al8~12 BIT 13
SLOT'S DEL El#W)M-BABOR I
9 PLC
lo SIEMENS SLOT6
--IAI 8x1 2 BIT
Fig. 5.26. Modulo de 04 entradas para Pt100 o OBentradas para TC
SLOT'S DEL ETZOOM-BABOR
-
PLc FCV-307
SIEMENS 10 SLOT7
A0 4x12 BIT 12
sM332 l1 kl
Fig. 5.27. Modulo de 04 salidas anarnicas a 4-20 mA
5.7.- Caracteristicas del cable para la instalaci6n.
El cable a seleccionarse debe de cumplir ciertas normas y
caracteristicas para ambientes navales de tal manera que se
pueda prevenir problemas por salinidad, humedad, aceites, grasas,
golpes, altas temperaturas y campos magnkticos. A continuacion
se presenta las caracterlsticas tkcnicas mlnimas de este material.
C o n d u c t o r e s p a r a c l r c u l t o d o F u e r z a
Can t i dad 1 0 0 0 m
Ca l i b re # 1 0 AW G
A is lam ien to TBrm ico T H W N-2 o Supe r i o r
# de conduc to res 6
E s c u d o e lec t ros ta t ico A IIP o l ie ste r
Arm o r i ng 0 .012 " A l co r r rugado c o n recubr im i en to d e P V C
C o n d u c t o r e s p a r a c l r c u l t o d e C o n t r o l
Can t i dad 1 0 0 0 m
Ca l i b re # 18 A W G
A is lam ien to TBrm ico T H W N - 2 o S u p e r i o r
# de conduc to res 8
E s c u d o e lec t ros ta t ico AI IPo l ies ter
A rm or ing 0.01 2 " A l co r r rugado con recubr im ien to d e P V C
C o n d u c t o r e s p a r a c l r c u l t o d e c o m u n l c a c l o n e s
C a n t i d a d 1 0 0 0 m
Ca l i b re # 2 2 A W G
T i p o Cb le S i e m e n s S inec L 2 pa ra P ro f i bus
Capac i t acnc ia N o m i n a l 29 .5 p F l m
Res i s tenc ia N o m i n a l 52.5 0 h m ios lKm
# d e Conduc to res 2
E s c u d o electrostAt ico AI IPo l ies ter
A rm on ing 0.012 " A l co r r rugado c o n recubr im ien to d e P V C
6.-DISENO DEL SISTEMA NEUMATICO Y PLANOS
MECANICOS PARA LA ~MPLEMENTACI~N DEL
PROYECTO
En este capitulo se presentartin el disefio del circuit0 neumhtico ha
implementarse para el accionamiento del sistema de vhlvulas de control
del proyecto y 10s diagramas de instalacidn de la instrumentacidn de
campo.
6.1 .- Sistema neumhtico .
En la figura 6.1 se puede observar el diagrama del sistema
neumhtico implementado. Este consiste de un compresor de
generacion de alta presidn (3000 PSI) que descarga su flujo de
aire a una botella de almacenamiento con capacidad de 3000
libras, este aire es reducido pot un manifold de vhlvulas reductoras
de 3000 a 150 PSI para luego pasar por un secador de aire desde
donde se repartirh a1 resto del sisterna.
El sisterna esta conforrnado por cuatro tanques de reserva de aire
para :
La vhlvula de control de caldera de estribor.
La valvula de control de caldera de babor.
Las tres valvulas de salida de agua de reserva.
Las valvulas de control de la bornba de alirnentacibn
principal y v8lvula todo poder.
Adernas posee un sisterna alterno de aire generado por el
cornpresor principal del buque del buque.
6.2.- Planos Mecdnicos para la instalacidn de la instrumentacidn.
A continuacibn se presentaran 10s planos mednicos para la
instalacibn de 10s equipos de instrumentacibn y control de campo
en la sala de calderas de la FRAPAL.
O r i f ice P h t e /
I E S P O L
// D I N D E S
I E S P O L
E S P O L 0
Sealing Fluid
I E S P O L
I urn- 1 -w--
I E S P O L
I E S P O L - NSTAUMON DE V M W DE TODO VAPOR
Termometro
' 0 ~ Conexl6n a I proceso
7.- IMPLEMENTACI~N DEL PROYECTO
En este capitulo se va a presentar 10s costos de la instrumentation
seleccionada tanto del sistema de control de PLC como de equipos de
campo para la automatizacidn de las dos calderas de la Fragata
"Presidente Alfaro" en su primera etapa.
Contendre un cronograma tentativo a llevar a cab0 en la
implementacion del proyecto.
7.1 .- Costos del proyedo.
De acuerdo a lo descrito en el capitulo 4 en lo que respecta a la
configuracidn de la red de PLC a implementarse en la tabla 7.1 se
observara 10s rubros a utilizarse para la adquisicion de estos
equipos de control marca Siemens, asi como tambikn 10s tableros
que 10s alojarhn.
TABLA 7.1. Equip08 de Control
PANEL PRINCIPAL 1 Tablero de Distribuch Principal 200x1 70x25 cm $3.054,00 $3.054.00 4 Soporte para PLC de 480 mm (Siemens) 6ES7390-lAE80-OAAO $l8,00 $72.00
2 Fuentes de Poder de 10 A (siemens) $125 IPEP1334-ISLI I $125,00 $2sO,00
2 CPUS7-300 6ES73152AF03-OABO $935,00 $1.870.00 1 Baterias de 3.4 VIIAH para S7-300 (Siemens) 6ES7971-1W-OAAO @.00 09.00
2 Memaias Card Epmn para S7-300 (Siemens) 6ES79510KFOM)AA-O $107,00 $214.00
I Modub SM321 de 16 Entrada Discmta (Siemens) 6ES7321-I EHOI-OAAO $138,00 $138.00
1 Modub SM322 de 16 Saliias Discreta ( S i r ) 6ES7322-I HHOM)AAO S240,00 $240,00
2 Conectores para Prdibus hasta 12 mEMs 6ES7972-OBBl I-OXAO $34.00 588,OO
4 Conectores Frontales para bloques de E/S de 20 pdos 6ES7382-iAJ00-OAAO $15.00 $60.00
I Panel de Operador Siemens OP-27 $1.430.00 $1.430,00
$7.403.00
PANEL BABOR TablerodeBaba 130xIOOx25crn
Fuente de Poder -2A 1PBEPI33%1SLI I ET-200M para Periferia Descentralizada 6ES7153-lAAO34XBO Modub SM321 de 16 Entrada Discreta 6ES7321-I EHOI-OAAO
Modub SM322 de 16 Saliias Discrsta 6ES7322-1 HHW-OAAO
Modub SM331 de 8 Entradas Analogicas de 40 pdos 6ES7331-7NF00-OABO
Modub SM331 de 8 Entradas halogicas de 20 pdos 6ES7331-7KF02-OABO
Modub SM332 de 4 Salida halogicas de 20 pdos 6ES7332-SHOO1 -OM0
Con&- para Prdibus hasta 12 rnBL 6ES7972-OBBll-OXAO
Conectores Frontales para bloques de E/S de 20 pdm 6ES7392-IAJOO-oAAo
PANEL ESTRIBOR I Tablero de Estribor 130 XI 00 x25 cm $1.187,00 $1.187.00
I Fuente de Poder -2A lP6EP133%1SLll $95.00 $95.00
I ET-200M para Periferia Descentralirada 6ES7153-lAAO34XBO $1 75,00 $1 75.00
1 Modub SM321 de 16 Entrada Discreta 6ES7321-IEHOl-OAAO $130.00 $1 30.00 I Modub SM322 de 16 Salias Discmta 6137322-I HHOO-OAAO $240.00 $240.00
2 Modulo SM331 de 8 Entradas Anaiogicas de 40 pdm 6ES7331-7NFOO-OABO $380.00
I Modulo SM331 de 8 Entradas halogicas de 20 pdos 6ES7331-7KF02-OABO s408.00 5408,m 2 Modulo SM332 de 4 Salida halogicas de 20 pdos 6ES7332-5HDOl-OABO $340,00 S680,00 I Conectores para Prdibus hasta 12 mBits 6ES7972-OBBl I 4x40 )ss.00 $W,W
8 Conectores Frontales para bloques de €IS de 20 pdm 6ES7392-IAJWAAO S15,00 $120,001
TOTAL GENERAL S13.451,W
En la tabla 7.2. se observarh 10s rubros para la implementaci6n
de la sala de control conforme al diseno de las consolas
descrito en el capitulo 5.2, como tambibn de las dos
computadoras industriales y software utilizados para la
visualizaci6n del proceso.
En la tabla 7.3. se detalia las vhlvulas para el control de
entrada y salida de 10s tanques de agua de alimentaci6n para
las calderas y 10s sensores de nivel para el control de 10s
mismos.
En la tabla 7.4. y 7.5 se observarh el detalle de la
instrumentacidn a instalarse para el control de nivel de las
calderas de babor y estribor respectivamente con sus
respectivos accesorios.
En la tabla 7.6 se presenta 10s sensores y vhlvulas de control
que actuarhn en la bomba de alimentaci6n principal.
En la tabla 7.7 contiene 10s costos para la implementaci6n del
sistema neumhtico del proceso. La tabla 7.8. seiialarh el valor
para el sistema de respaldo, asi como tambien 10s cables a ser
utilizados en todo el sistema de control.
Tabla 7.4. Instrumentaclbn de Control de Nlvel do Caldom do Babor
Vabr Total TI VALVULA DECONTROL MARCA VALTEK Mad. W& One 2' CbeBOO $3.500.00
TRANSMISOR DE FLWO MARCA ROSEMOUNT (Vapor Saturado)
Medidcr DIQW
Placa OrMclo de lr Bridsrr
TRANSMISOR DE PRESION SIEMENS (Colsaor) SITRAN - P (7MF4033-I€)
TRANSMISOR DE NJVEL HONEYWELL
Sensa Madidcr de NM MVAH Mad 51204832-001
S e n s ~ Medldar de N M SMV-30 Mad .!MA 125 DisphyMadSM258 Mad 258
McnlsjedetrensmlslbnSM155 Mod SM 255 Manna de 3 Vlas Mad. SIN254
TRANSMISOR DE PRESION HONEYWELL Trarmmlscr de Presldn Mod STD 804-El A- Oooa, Mad STD WElA-00000
W d de 3 V & b Mad 254
TRANSMISOR DE NlVEL HONEYWELL
Transmisa de Resb Mad SFD 824-ElA-0000MB AcaacrloSm~d M€4= (Display) SM 252
Accesuio Mcn* del Trarmrnlsa SM 233
Accesuio Mmifd de 3 Vlas Yn 254
TRANSMISOR DE NlVEL KOBOLD
SBnsu bansmiscr de rid NBK07N15KYWT Inlerrupla de N M FTL-280
' MAMOMETRO ASHCROFT Mad 80-1MBS-02B-0/800 PSI -WF XSG
Mmondm ASHCROFT (E8151-01) 578.32
Tennoaim ASHCROFT Mod MK4CC-ST 05T 115 mm C ( E6237-02 s81.58
TERMOMETRO ASHCROFT
TMS IN 150/5 T70 A4 T5080 6WHM MOO OCPF WF XSG ( €823741) 5730,63
Tmmalna ASHCROFT MK 500 ST IXr 150 mm C (E6237-03) $61.58
RTD y TC
Somu RDT Dupler TSRTM-122-2-0-8116 NPT Sensa RDT Dupler TSRTDZ-128-3-0-11116 NPT
Sensa TC Duplcu TS-TC28520-N-112 NPT
Sensa RTD Simple TSRTD7.51-N-1R NPT Sensa RTD TS-RTD13-00-N-1R NPT
TrasmiscrpareTCde4a20mA gSOQls610
Trssmisu Tlpo PBIiUlla 8500 19503
TOTAL GENERAL $lS.s42,~9
Tabla 7.5. lnstrumentacibn de Control de Nlvel de Caldera de Estribor
Valor Tob l
"i VALVULA DE CONTROL MARCA VALTEK Mod. Mak One2' C k e 800 $3.500.00
TRANSMISOR M FLUJO MARCA ROSEMOUNT (Vapor Salurado)
Medlda Dlpltat Raca ol-mdC.de ln- Brldas
TRANSMISOR DE PRESION SIEMENS ( C o l S a ~ ) SITRAN - P (7MF40SIE)
TRANSMISOR DE NIVEL HONEYWELL
m a MedW de N M MVAH Mod 51204832401
Senaa Medlda de N W SMV-30 Mod .W 125 DlsprayModSM258 Mod 258
MonlaJe de uansmlsh SM255 McdSM255 Manna de 3 Was Mod. .SIN 254
%ma Medlda de Temperatus ( In~tnmaL) Mod SR.075J4SA4-1-25 SensaMedkkrdeRmhn Mod SFMlC0600-3-1 Sensa Medlda da Preehn Mod SF-090-W N-RF.3-2
TRANSMISOR DE PRESION HONEYWELL Transmlsa de P m I b Mod STD -El A- 00000 Mod STD 804-E1A-00000
M M d de 3 V h k Mod 254
TRANSMISOR DE NlVEL HONEYWELL
Trammka de Reslon Mcd SFD 924-ElA-MB
~ c r b Smsr( (Dkplay) SM 252 Accanaio Montaje del Transmlsa SIN 233
Acoesaio Mantfd de 3 Vm S'n 254
TRANSMISOR DE NlVEL KOBOLD
%ma bansmlsa de nl* N B K 4 7 N 1 5 W l
lnlerrupla de N M FTL-260
MWOMETRO ASHCROFT Mcd 8&1009S-02B-0/800 PSI -XFF XSG
MaromsVo ASHCROFT (E-815141) $78.32
Temcdna ASHCROFT Mod MK--ST O5T 115 mm C ( €423742 $61.58
TERMOM R R O ASHCROFT
TMS IN 15015 T70 A4 T5080 89HM OROO OCPF XFF XSG (E-823741) $730.83
T e m d n a ASHCROFT MK 500 ST C5T 150 nun C (E-823703) $61.58
RTD y TC Sensa RDT DupltPr TS-RTM-122-24-9/18 NPT
Sensa RDT Duplex TSRTDZ-128301 I l l 8 N M Sensa TC Dupla TS-TC28520 lVIR NPT
m a RTD Simple TS-RTD7.51-TV-1R NPT
%ma RTD TS-RTD-1360-lV-l/2 NPT
TresmlsapmTCde4a20mA 9Em9610
Trasmka Tipo Pastilk 95M) 19503
TOTAL GENERAL
Tabla 7.6. Instrumentacich de Bomba de Alimentach Principal
CnWld Dncrlpclbn Moddo Valor Valor Total CONTROL M BOMBA DE
ALIMEMACION PRINCIPAL
2 Tmnrmlra de P l s s h SOR Mod 534 CR TN Ill-PQClA s500.00 $1.000. Mod Kl- 100, O M PSI W 4 2 00 M I (E-
4 Tmnrmlsordo Presib ASHCROFT 6150-01) $390.15 $1.560, Mod K l - 100; Om50 PSI M0442 00 M I (E-
3 Tmnrmlsa de Plsslb ASHCROFT 6150-02) $390.15
I Temdmetro Ashcrdt
I T e i m h e h Ashcrdt
1 Temxrvaha ASHCROFT
TMS IN 15015 T70 A4 T5045 69HM 01250 OCPF XFF XSG ( E8149-01) $690,0
TMS IN 15015 T70 A4 T5045 69HM OROO OCPF XFF XSG ( E8149-02) $690.63 MK 500 ST 05T 115 mrn C (E8237- 03) S 61,s
I VBhrulaa de Carbd M a w V W Mod. Mark One 2" Claae 900
I VBlwlss de Cmtrd Marca Valtek Mod. Mark One I' Clsse 600
2 Tranrmlsor Kobdd Mod. NBK07NI5KYWT 2 Intemptor Kobdd FTL-260
1 Caje de Paso 25~25x15 Cm $141,00
Tabla 7.7. Circuito Neumatico - Accesorios
Deacripclbn Valor Valor Total I
$20.669,81
Cunpresor de aim de 3000 PSI
Secardor de Aim de capacidad 35 scfm 1 15 V
Filtro Electrovdlwla Y2 114 de I IOV50Hz Regubdor de 0 a 4000 PSI
Tubing Inoxidable de 112 ' ( metros ) Tubing lnoxidable de 112 ' por 5000 PSI sin costura (metros) Uniones de 112' OD OD Acero lnoxidable Tee Uniones de IR' OD OD Acero Inoxidable Codos Unicnes de 112" OD OD A m Inoxidable Cmectores de 112' NPT Macho por 1R' OD
Ccnectores de 112" NPT Hmbra por 112"OD
Ccnectores de 114. NPT Macho por 112" OD
Ccnectores de IlT NPT MAcho por 34' OD
Cmectores de 34. NPT Hernbra por 112' OD Cmectores de 314' NPT Macho por 1R' OD Cruz Unldn de 112" OD OD Acero Inaxidable Va)vulas de Aguja de 112' OD OD Acero Inoxidable VYwlas Chek Acero Inoxidable de 112' por 6000 PSI M m r o D.2 1R' 0-500 PSI can Glicaina M m r o D.2 112" 0-3000 PSI c m Glicaina
Tabla 7.8. Slstema de Respaldo y Cableado
Cantldrd Dourlpclbn Valor Valor Total UPS de 6 KVA con transfonnada de Aislamiento Marca S a l l c ~
1 Modelo $7.120,00 $7.120.00 1 Cable calibre Nro 10 AWG t4.990 $4.990,00 1 Cable AWG 22 lXW0.34 $1.600 $1.600,00 1 Cable calibre 18 AWG 4XW0.75 $2.245 $2.245,00
TOTAL GENERAL 515.955,OO
Una vez descrito en formar particular la diferente instrumentacidn y
accesorios en las tablas 7.1. a la 7.8. ; queda por setialar las
gastos de instalacidn de estos equipos que 10s realizarh por una
parte ASTINAVE y por otra parte una empresa particular, en la
tabla 7.9. se especifica el costo general del proyecto
(instrumentacidn y mano de obra).
TABLA 7.9. Costo General de Proyecto
Equipos PLC $1 3.457,W Consola de Conbd S28.654,W Instrumentacih de Tanques de Alirnentacibn $1 0.802,44 Instnrmentacih de Caldera de Estribor $1 8.842.69 Instnrmentacih de Celdera de Babor $18.842,69 Instnrmentacih de Bornba de Allmentacibn Principal $22.1 75.46 Circulto neumetico $20.669,81 Slstema de Respaldo y cableado $1 5.955,W Instalacb de Istnrmentacih con accesaios (ASTINAVE) t45.000,W lnstalacih de Clrcuito Neumeticos S5.500,W Instalacih de Valvulas y RTD $3.800,W Pego de Ingenlems $20.000.W
COST 0 T OTAL $223.699,09
7.2.- Cronograma de implementaci6n.
Dentro de este cronograma hasta la fecha en la figura 7.1 a la
7.20 se observara las instalaciones realizadas.
Al final del capitulo se presenta el cronograma de actividades a ser
realizadas en el proyecto.
Figura No. 7.1 Consolas de Control
Figura No. 7.3 Panel de Babor
Figura No. 7.2 Panel Principal
Figura No. 7.4 Caja de Bypass de Alimentacibn Principal
Figura No. 7.5 Panel de Estribor
Figura No. 7.6Caja de Paso de Panel de Estribor
Figura No. 7.7 VAlvula de Alimentacidn Principal de Estribor
Figura No. 7.8 Medidor de Nivel tipo Bypass
Figura No. 7.9 Medidor de Nivel por presi6n HidrostAtica
Figura No. 7.10 Transmisor de Flujo y Placa Orificio de Vapor Saturado
Figura No. 7.1 1 Medidor de Presi6n de Vapor Saturado
Figura No. 7.12 Medidor de Flujo y Placa Orificio de Agua de Alimentacion
Figura No. 7.13 Medidor de Flujo de Vapor Recalentado
Figura No. 7.14 Medidor de Presi6n de Vapor Recalentado
Figura No. 7.1 5 Medidor de Temperatura de Vapor Recalentado
Figura No. 7.16 PT-100 para medici6n de temperatura de 10s gases de la
caldera y su ubicacion
Figura No. 7.17 TC para temperatura de 10s gases en el hogar de la caldera
y ubicacion
Figura No. 7.18 Panel de Visualizacion de Campo
Figura No. 7.19 VAlvulas de entrada de agua a 10s tanques de reserva
Figura No. 7.20 Valvulas de salida de agua de 10s tanques de reserva
Figura No. 7.21 Caja de paso de tanques de reserva
Figura No. 7.22 VAlvula de Suministro de vapor a la Bomba de Alimentaci6n
Principal
Figura No. 7.23 Valvula de Bypass de vapor a la turbina de la Bomba de
Alirnentaci6n Principal
Figura No. 7.24 Transmisor de Presion de lngreso de Vapor a la Bomba de
Alimentaci6n Principal
Figura No. 7.25 Transmisor de Presi6n para la descarga de agua de la
Bomba de Alimentacion Principal
Figura No. 7.26 Transmisores de Temperatura para aceite de lubricacidn de
la Bomba de Alimentacion Principal
Figura No. 7.27 Caja de paso de la Bomba de Alimentacidn Principal
MODERNlZAClON DEL SlSTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DE LAS CALDERAS DE LAS FRAGATAS 1 ETAPA 1
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MODERNWCDN DEL SlSTEMA DE MONITOREO Y CONTROL DE LAS CALDERAS DE LAS FRAGATAS
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8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
CONCLUSIONES
En primera instancia es muy importante tener en cuenta 10s siguientes
pasos generalizados para llevar a cab0 un proyecto de
automatizacion:
a) Realizar un estudio profundo de 10s procesos ylo subprocesos
involucrados a ser automatizados.
b) Planteamiento de la propuesta de la soluci6n de automatizacion
para 10s procesos seleccionados, esto debe involucrar:
b.1.- DiseAos de manera general.
b.2.- Selecci6n de variables existentes y adicionales necesarias
para el buen funcionamiento del proceso.
b.3.- Definition del tip0 red a ser utilizada dependiendo de la
marca de PLC a ser utilizada.
b.4.- Seleccion de la instrumentacidn a ser aplicada en el proceso.
b.5.- Cronograma tentativo de trabajo.
c) Establecimiento de bases tecnicas que deben tener 10s equipos a
ser adquiridos y compra de 10s mismos.
d) Construccion de disetios finales :
d.1.- Planos del sistema de alimentacion electrica del proyecto.
d.2.- Planos de la instalacion electrica y mecanica.
d.3.- Planos de la red de PLC.
d.4.- Diagramas de flujo para la programacion del PLC.
e) Programacion del proceso.
e. I .- Programacion del PLC.
e.2.- Programacion del software de visualizacion.
f.1.- Instalacion de la instrumentacion.
f.2.- Instalacion de la central de control.
f.3.- Instalacion de tableros,
f.4.- Comprobacion de la comunicaci6n del sistema de control.
g) Pruebas del sistema.
g.1.- Calibracion de instrumentacibn en campo.
g.2.- Lectura de la informaci6n de la instrumentaci6n de campo en
el software de visualization.
g.3.- Comprobaci6n del buen funcionamiento del programa en el
sistema.
h) Manuales de usuario
Con la instrumentacion adquirida y la programacion realizada se
cumple con el objetivo del proyecto que es el control de nivel de agua
de alimentacion de las calderas dotando a la unidad de un sistema
automatic0 de control con tecnologia de punta.
Uno punto importante que se consider6 en el nuevo sistema de
monitoreo de las calderas es la incorporaci6n de sensores de
temperatura en el sistema de gases de combustion a fin de preservar
el tiempo de vida irtil de la inversion realizada por la Armada en
cambio de tubos de las calderas.
En la selection de la instrumentaci6n se determin6 la importancia que
cumplen las normas de protecci6n un determinado ambiente de
trabajo; debiendo ser consideradas en las bases tecnicas para una
adquisici6n.
La automatizacion de procesos industriales con aplicacion de software
de visualizacion y bases de datos permiten a 10s ingenieros de
mantenimiento llevar registros en tiempo real de 10s principales
parametros de operacion de la maquinaria en el proceso y de esta
manera dar un criterio tecnico en mantenimientos preventivos,
correctivos y en anidisis de fallas.
RECOMENDACIONES
En un proyecto de automatizacion es muy importante el criterio
tecnico de un lngeniero Mecanico para la instalacion de la
instrumentacion.
Los recursos asignados para un proyecto de este nivel deben ser
minuciosamente establecidos, en especial en la instrumentacion y en
la proyeccion de horas I hombres para implernentacion del mismo.
Antes de realizar la instalacion y puesta en funcionamiento de un
equipo de instrumentacidn es indispensable tener el conocimiento
exacto del funcionamiento, calibraci6n y puesta en linea del mismo en
laboratorio.
Es importante establecer en la selection de equipos de accion final
(Valvulas de control, viilvulas discretas) que cuenten con un a
alternativa manual para su operacibn.
Todo sistema de automatizacibn debe contar con un nivel automiitico
y manual de operacibn.
BIBLIOGRAFIA
1. ARMADA DEL ECUADOR, Sistema de Propulsion Principal, Escuela De
Perfeccionamiento de Tripulantes. Salinas.
2. BABCOCK & WILCOX, BR 3100 Caldera Principal Clase "Rothesay" &
"Leandern Descripci6n y mantenimiento. August 1961 .
3. COELLO MURILLO JORGE LUIS, Tesis de Grado Automatizaci6n y Monitoreo
de la Maquinaria Auxiliar de las Fragatas Misileras Clase Alfaro, FIEC,
Biblioteca de la ESPOL.
4. COMICION FEDERAL DE ELECTRlFlCAClON (Mexico), Fundarnentos de
Teoria de control, Central Electrica Trinitaria, al sur de G,uayaquil.
5. CPCB-IG SANTANA VlTERl ARTURO, Optimizacion de las Calderas de las
Fragatas, Academia de Guerra Naval, Curso Superior Militar, Promocion VI.
Base Naval Sur CEINDE.
6. FISHER - ROSEMOUNT, CD Fisher, CD 1999 manual de instrumentaci6n de
la casa fabricante FHISER. EEUU.
7. HONEYWELL, CD Tradeline Catalog, CD 1999 manual de instrumentaci6n de
Honeywell, EEUU.
8. MALONEY TIMOTHY J. Electr6nica Industrial Moderna, Tercera Edicion 1997.
9. OMEGA, CD Handbook & Encyclopedia OMEGA, CD 1999 manual de
instrumentation de la casa distribuidora OMEGA, EEUU.
10. SPlRAX - SARCO, Handbook Spirax Sarco, Manual 1998.
11.TN. PINOCHET MONSALVE JORGE, Escuela Naval " Arturo Prat",
Departarnento de Estudios, Biblioteca de la ESPOL, # 621.187.
