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REPRESENTACIN
DE EQUIPOS SIMBOLOGA PARA EL DISEO
DE PLANTAS
EDITADO POR:
LUDIS YOHANA MARTNEZ CASTILLO
YESICA YOHANA SALCEDO PEINADO
SIXTA PAOLA PASTRANA ARROYO
IVN ESTEBAN SUREZ MONTIEL
JOSE ANTONIO VEGA HENAO
VANESSA HODEG PEA
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Contenido INTRODUCCIN
..............................................................................................................................
2
OBJETIVOS
.......................................................................................................................................
3
OBJETIVO GENERAL
..................................................................................................................
3
OBJETIVOS ESPECFICOS
..........................................................................................................
3
4. SMBOLOS CONVENCIONALES PARA REPRESENTAR LOS EQUIPOS EN EL
DISEO
DE PLANTAS INDUSTRIALES.
......................................................................................................
4
4.1. VLVULAS
................................................................................................................................
6
4.2. IDENTIFICACIN DE LAS LNEAS RELATIVAS A LA INSTRUMENTACIN.
.............. 6
4.3. DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIN.
.................................................................................
7
4.4. IDENTIFICACIN DE LA INSTRUMENTACIN DE ACUERDO A LA NORMA
I.S.A. ... 7
4.4.1. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA FLUJO.
................................... 8
4.4.2. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA NIVELES.
............................... 8
1. Los instrumentos de nivel de medida directa
..........................................................................
9
2. Los que miden el nivel aprovechando la presin hidrosttica
................................................. 9
3. Los que utilizan caractersticas elctricas del lquido.
............................................................ 9
4.4.3. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA PRESIN.
............................. 10
4.4.4. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA TEMPERATURA.
................ 11
4.4.5. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA INSTRUMENTOS
COMBINADOS Y MISCELNEOS.
..........................................................................................
13
4.5. Instrumentacin en enfriadores (Coolers).
.................................................................................
14
SISTEMA I.
..................................................................................................................................
14
SISTEMA II.
.................................................................................................................................
14
SISTEMA III.
................................................................................................................................
15
4.6. INSTRUMENTACIN EN CALENTADORES
......................................................................
17
4.7. INSTRUMENTACIN EN CONDENSADORES
...................................................................
18
Bibliografa
.......................................................................................................................................
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INTRODUCCIN
Los smbolos y diagramas son usados en el control de procesos
para indicar la aplicacin en el
proceso, el tipo de seales empleadas, la secuencia de
componentes interconectadas y de alguna
manera, la instrumentacin empleada. La Sociedad de
Instrumentistas de Amrica (ISA por sus
siglas en ingles Instruments Society of America) publica normas
para smbolos, trminos y
diagramas que son generalmente reconocidos en la industria. Los
instrumentos son generalmente
identificados por nmeros en una etiqueta. El nmero de la
etiqueta identifica (1) la funcin en el
proceso y (2) el lazo de control en el cual est localizado.
Este captulo est basado en esas normas y ayudara a utilizar e
interpretar los smbolos utilizados en
el control de procesos.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Conocer los smbolos convencionales para representar los equipos
en el diseo de plantas
industriales.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Identificar las lneas relativas a la instrumentacin y
diagramas.
Conocer la instrumentacin de acuerdo a la norma I.S.A, smbolos
tpicos de
instrumentacin para flujo, niveles, presin, temperatura y
combinados.
Distinguir la representacin de equipos complejos como
enfriadores, intercambiadores,
calentadores y condensadores
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4. SMBOLOS CONVENCIONALES PARA REPRESENTAR
LOS EQUIPOS EN EL DISEO DE PLANTAS
INDUSTRIALES.
Los equipos en el diseo de plantas industriales se acostumbran
representarlos por smbolos
convencionales, con esto se logra mantener orden en las reas de
trabajo y del equipo garantizando
seguridad.
Para representar los equipos se usan smbolos que recuerdan el
equipo o los equipos utilizados.
Estos smbolos se utilizan para:
Ayudar en el diseo y acomodamiento de la planta.
Dar una idea clara del proceso o de una planta.
Ayudar en el dimensionamiento del equipo.
Diagramas con equipos:
En estos se muestran las interrelaciones entre los equipos
mayores por medio de lneas de unin.
Las propiedades fsicas, las cantidades, temperatura y las
presiones de los materiales son parte
importante de estos diagramas, un ejemplo se muestra en la
Figura 1.
Figura 1. Operacin de evaporacin de una disolucin de NaOH con
objeto de concentrar el soluto
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Los principales smbolos de equipos se muestran a
continuacin:
Figura 2. Intercambiador de Calor
H2O
Figura 3. Enfriador de agua
V
Figura 4. Calentador de vapor
Figura 5. Condensador de
Agua y Aire
Figura 6. Serpentines de enfriamiento
Figura 7. Condensador de chorro
Figura 8. Bomba de Pistn o embolo
Figura 9. Bomba centrifuga
Figura 10. Vlvula
Figura 11. Tanque cilndrico horizontal
Figura 12. Tanque a Presin
S
Figura 13. Separador
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4.1. VLVULAS
Los smbolos ms utilizados en el diseo aplicado a vlvulas son los
siguientes:
Figura 14. Vlvula de tres pasos
Figura 15. Vlvula de Seguridad
Figura 16. Vlvula de Mariposa
Figura 17. Vlvula de Selenoide
Figura 18. Vlvula de Reduccin
Figura 19. Vlvula de una sola
direccin
Figura 20. Drenaje Abierto
Figura 21. Filtro
Figura 22. Vlvula de Retencin
Figura 23. Vlvula de Control
Figura 24. Brida
Figura 25. Vlvula de Bola
Figura 26. Trampa de vapor
4.2. IDENTIFICACIN DE LAS LNEAS RELATIVAS A LA
INSTRUMENTACIN.
Todas las lneas empleadas para identificar la instrumentacin,
deben ser lneas lneas finas , a
diferencia de las lneas de procesos tales como tuberas, etc.
Las ms empleadas son:
1. Lneas de instrumentacin conectadas a las tuberas del
proceso:
2. Lneas de aire: ----//----//-----//------//------
3. Lneas elctricas: -- -- -- -- -- -- -- --
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4.3. DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIN.
Tales diagramas son tiles para determinar los requisitos de
instrumentacin y regulacin del
proceso. La I.S.A. (Instrument Society Of America) ha encabezado
la normalizacin de los
smbolos para los planos o diagramas de instrumentacin.
4.4. IDENTIFICACIN DE LA INSTRUMENTACIN DE
ACUERDO A LA NORMA I.S.A.
El siguiente cuadro permite observar las letras de identificacin
de la instrumentacin usadas en los
estados unidos de acuerdo a la I.S.A.
PRIMERA LETRA
(VARIABLE DEL
PROCESO)
SEGUNDA LETRA
(TIPO DE LECTURA U
OTRA FUNCIN)
TERCERA LETRA
(FUNCIN
ADICIONAL)
A+ - Alarma Alarma
C Conductividad Regulacin Regulacin
D Densidad - -
E - Elemento primario -
F Flujo - -
G - - -
H Mano (accionada) - -
I - Indicador -
L Nivel - -
M Humedad - -
P Presin - -
R - Registrador -
S Velocidad Seguridad -
T Temperatura - -
V Viscosidad - Vlvula
W Peso Pozo -
A+ se puede usar para todos los tipos de instrumentos
analizadores
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4.4.1. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA FLUJO.
Los ms interesantes son los siguientes:
Figura 27. Medidor de flujo.
Figura 28. Elemento de flujo
(primario)
Figura 29. Indicador de flujo de
tipo diferencia.
Figura 30. Registrador de flujo
de tipo diferencial con
transmisin mecnica.
Figura 31. Registrador de flujo
de tipo rotmetro u otro tipo
similar.
Figura 32. Registrador de flujo
por transmisin neumtica.
Figura 33. Registrador de flujo
de tipo mecnico con pluma
registradora de presin
conectado directamente.
Figura 34. Registrador de flujo
de tipo mecnico con pluma
registradora de presin ambos
elementos con transmisin
neumtica.
Figura 35. Registrador y
regulador de flujo. Transmisin
neumtica con el receptor
montado en el tablero y
transmisin en el lugar.
4.4.2. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA NIVELES.
En la industria, la medicin de nivel es muy importante, tanto
desde el punto de vista del
funcionamiento del proceso como de la consideracin del balance
adecuado de materias
primas o de productos finales.
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Dentro de los procesos industriales la medicin y el control de
nivel se hace necesario
cuando se pretende tener una produccin continua, cuando se desea
mantener una presin
hidrosttica, cuando un proceso requiere de control y medicin de
volmenes de lquidos o
bien, en el caso ms simple, para evitar que un lquido se
derrame, la medicin de nivel de
lquidos, dentro de un recipiente parece sencilla, pero puede
convertirse en un problema
ms o menos difcil, sobre todo cuando el material es corrosivo o
abrasivo, cuando se
mantiene a altas presiones, cuando es radioactivo o cuando se
encuentra en un recipiente
sellado.
La medicin de nivel en lquidos se realiza de forma indirecta en
base a:
La altura de lquido sobre una lnea de referencia,
La presin hidrosttica,
El desplazamiento producido en un flotador por el propio lquido
contenido en el
tanque del proceso,
Aprovechando caractersticas elctricas del lquido
Los medidores de nivel se dividen en tres tipos:
1. Los instrumentos de nivel de medida directa
Medidor de sonda
Medidor de cinta y plomada
Medidor de nivel de cristal
Medidor de flotador.
2. Los que miden el nivel aprovechando la presin hidrosttica
Medidor manomtrico
Medidor de membrana
Medidor de tipo burbujeo
Medidor de presin diferencial de diafragma
3. Los que utilizan caractersticas elctricas del lquido.
Medidor conductivo
Medidor capacitivo
Medidor ultrasnico
Medidor de radiacin
Medidor lser
Algunas de las representaciones ms comunes para la simbologa de
instrumentacin de
niveles por la norma ISA se muestran en la Figura 31.
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Figura 36. Elementos primarios para control de temperatura
4.4.3. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA PRESIN.
La presin es la variable ms comnmente medida, junto con la
temperatura, en plantas de proceso
y esto es debido a que puede reflejar la fuerza motriz para la
reaccin o transferencia de fase de
gases; la fuerza motriz para el transporte de gases o lquidos;
la cantidad msica de un gas en un
volumen determinado; etc. El control de la presin en los
procesos industriales da condiciones de
operacin seguras. Las presiones excesivas no solo pueden
provocar la destruccin del equipo, sino
tambin provoca la destruccin del equipo adyacente y pone al
personal en situaciones peligrosas,
particularmente cuando estn implcitas, fluidos inflamables o
corrosivos.
Algunas de las representaciones ms comunes para la simbologa de
instrumentacin para presin
segn la norma ISA se muestran en la Figura 32.
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Figura 37. Elementos primarios para control de presin
4.4.4. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA
TEMPERATURA.
La deteccin, medicin y control de temperatura en procesos
industriales es deseada en los
siguientes casos:
En operaciones que involucran transferencia de calor, como los
intercambiadores de calor, hornos,
rehervidores, evaporadores o calderas.
Control de reacciones qumicas sensibles a la temperatura.
Operacin de equipos, como torres de destilacin, tanques de
almacenamiento, torres de
enfriamiento, mezcladores, cristalizadores, etc.
Monitoreo del funcionamiento de equipo rotatorio, para prevenir
calentamiento, como turbinas,
compresores, bombas y motores en general.
Control de temperatura de productos y lmites de planta.
Algunas de las representaciones ms comunes para la simbologa de
instrumentacin para presin
segn la norma ISA se muestran en la Figura 33.
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Figura 38. Elementos primarios para control de temperatura
Otros elementos de medicin de temperatura se muestran a
continuacin:
Figura 39. Elemento de
temperatura sin conexin al
instrumento.
Figura 40. Regulador y
registrador de temperatura
montado en el tablero (medicin
elctrica).
Figura 41. Punto indicador de
temperatura conectado a un
indicador de varios puntos en el
tablero.
Figura 42. Punto indicador y
registrador de temperatura
conectado a un instrumento de
varios puntos en el tablero.
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4.4.5. SMBOLOS TPICOS DE INSTRUMENTACIN PARA
INSTRUMENTOS COMBINADOS Y MISCELNEOS.
Los ms interesantes son los siguientes:
Figura 43. Registrador de conductividad montado en el
tablero.
Figura 44. Regulador y registrador de pH, montado en
el lugar.
Figura 45. Registrador de humedad.
Figura 46. Registrador de velocidad montado en el
lugar.
Figura 47. Registrador de peso montado en su lugar.
Figura 48. Registrador de viscosidad con transmisin
neumtica montado en el tablero.
Figura 49. Registrador de densidad con transmisin
neumtica montado en el tablero.
Figura 50. Regulador ciego de densidad, elemento tipo
interno.
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4.5. Instrumentacin en enfriadores (Coolers).
Los casos ms conocidos son los siguientes:
SISTEMA I.
Este sistema se usa cuando se desea el mximo posible de
enfriamiento, o cuando hay abundancia
de agua de enfriamiento. El nico instrumento necesario es un
termmetro.
Figura 51. Sistema I
SISTEMA II.
Este sistema se usa cuando la temperatura del fluido caliente es
fija y se desea una cierta cantidad
de flujo. El flujo del fluido caliente se controla
independientemente por el control de flujo (FC). El
agua de enfriamiento se asume que tiene una temperatura
constante relativa, de tal manera que la
temperatura de salida del agua caliente se controla por la
cantidad de agua de enfriamiento. La
temperatura de la descarga del fluido caliente se mide por un
elemento sensitivo de temperatura en
(a), y transferido al control de temperatura, el cual acta una
vlvula operada con aire sobre la
descarga de agua fra (b). Si la temperatura en (a) varia, la
vlvula en (b) se abre o se cierra.
Figura 52. Sistema II. Enfriador con la temperatura del fluido
caliente fijada en un determinado valor, y con la
temperatura del agua aproximadamente constante.
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SISTEMA III.
Este sistema se usa para enfriar gases por debajo de sus
temperatura de punto de roci. El gas es
enfriado, y su temperatura se mide en el punto (a), y se
controla con la descarga del agua en el
punto (b). El gas enfriado y el condensado pasa a un tanque,
donde un nivel de lquido se mantiene
continuamente en el control de nivel.
El ms simple tipo de control de nivel consiste en un flotador
externo, cuyo movimiento vertical
acta el control. Cuando el nivel alcanza el punto de control o
rango del control del nivel, abre la
vlvula en (c) y permite que el lquido salga. El propsito de un
(LC) es el de mantener un sello
lquido, el cual previene el escape de gas por la salida del
condensado.
Figura 53. Sistema III. Enfriador con Tanque condensado
Los intercambiadores no siempre requieren controles especiales
de temperatura, ya que su
propsito en un proceso es el de proveer el mximo de
aprovechamiento del calor. De aqu
que no hay razn de restringir su comportamiento por el uso de
controles. Ser
ordinariamente suficiente usar vlvulas manuales, las cuales eran
evidentemente
mantenidas en posicin abiertas.
Sin embrago, hay un cierto nmero de casos en los cuales la
temperatura de salida de una
de las corrientes debe controlarse. Las siguientes dos figuras
son tpicas de este caso.
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Figura 54.
En la figura se considera el fluido caliente como la corriente
ms larga, y el fluido frio como la
corriente ms corta, el fluido caliente est controlado de
temperatura y de flujo y su temperatura de
entrada se asume estar sometida en pequeas variaciones. El
fluido frio est controlado de flujo y su
temperatura de salida se asume ser razonablemente constaste. Las
eliminacin o adicin de BTU, en
este caso adicin, puede ser hecho mejor sobre solamente una
parte del total de la corriente, y para
este fin se coloca un Bypass para el control de la temperatura.
Como se ve, el control de flujo se
hace en toda la corriente. Este arreglo proporciona flexibilidad
en el control de la temperatura,
permitiendo cualquier proporcin para hacer by-passeda. Tambin
permite eliminar cualquier
problema de excesiva cada de presin, lo cual podra resultar si
toda la corriente pasara a travs del
intercambiador. El (PSV) permite un flujo constante controlado
del fluido que tiene control de
temperatura.
Figura 55.
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4.6. INSTRUMENTACIN EN CALENTADORES
Pocos tipos de aparatos causan dificultades como lo hacen los
calentadores usando vapor de
baja presin con (TC) sobre la temperatura del fluido de salida.
La dificultad puede
eliminarse, sin embargo, cuando apropiadas maneras de remover o
eliminar el condensado
y el aire, son previstas. Todos los calentadores usan vapor a
presin sobreatmosfrica; y
deben equiparse con vents de aire en los puntos ms altos y
accesibles.
Los calentadores que operan con una temperatura de salida del
fluido frio superior a 212 F,
ofrecen poca dificultad, debido a que el condensado no est
subenfriado debajo necesaria
para forzarlo a travs de la trampa de vapor.
Figura 56.
Figura 57.
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En la prctica, los calentadores son a menudos diseados para
pequeas diferencia de
temperatura. Adems, son fabricados para que la temperatura de
salida del fluido frio sea
aproximada a la temperatura de salida del condensado. El fluido
frio y el condensado
pueden ambos tener una temperatura por debajo de 212 F=100C
(correspondiente a 0
psig).
Un sistema con control de temperatura a objeto de eliminar el
vapor de baja presin debe
emplear el siguiente sistema:
4.7. INSTRUMENTACIN EN CONDENSADORES
La siguiente figura muestra los arreglos de un condensador por
flujo por gravedad del
reflujo. La principal desventaja de usar flujo de gravedad est
en el hecho de que el
condensador y el acumulador deben elevarse encima de la torre
requiriendo soportes
Figura 58. Calentador usando vapor de baja presin
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estructurales adicionales. El condensado se drena del
acumulador, el cual est provisto con
un ventilador manual, para sangrar continuamente si la operacin
es a elevada presin.
Figura 59. Condensador con flujo por gravedad de reflujo
Figura 60. Proceso de purificacin de Nitrgeno
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Figura 61. Esquema de un Tablero de Instrumentacin y Control
Figura 62. Sala de Instrumentacin
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Figura 63. Tablero de Control de Nivel y Caudal
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Bibliografa
CI Talsa, 2009. Citalsa.com. [En lnea]
Available at:
http://www.citalsa.com/files/marmita_volcable_a_vapor_mv100_ci_talsa_666666-23634.pdf
[ltimo acceso: 21 03 2014].
Finamac, 2014. FINAMAC. [En lnea]
Available at:
http://www.finamac.com.br/es/produtos/industrial/maquina-sorvete-ppl-600
[ltimo acceso: 20 Marzo 2014].
Ocampo, W., 2002. Fundamentos de Procesos Industriales.
Colombia: Universidad Pontificia Javeriana.
Universidad de Santiago de Chile, 2010. UCLM. [En lnea]
Available at:
http://www.uclm.es/area/ing_rural/AsignaturaProyectos/Tema%205.pdf
[ltimo acceso: 23 03 2014].
