AGRADECIMIENTOS A MIS PADRES: Que gracias a ellos he llegado hasta aqu, gracias por su apoyo compresin y paciencia los quiero mucho. A MIS HERMANOS: Que siempre han estado conmigo en las buenas y en las malas apoyndome GRACIAS. A MI TIA ELMA Y A MI PRIMA: Que aunque ya no estamos tan cerca siempre han estado conmigo colmndome de amor y bendiciones LAS QUIERO MUCHO. A MI PRIMO CHUCHO Y A MI ABUELO: Que aunque ya no estn entre nosotros s que me escuchan y esta meta va dedicada a ellos. Porque alguna vez les dije que iba a llegar a ser ingeniero, esta va por ustedes gracias por el tiempo que me compartieron y gracias por tus consejos abuelo te extrao! A DIOS: Que gracias a el fue posible todo esto, gracias por mi familia por mis amigos, por todo lo que me rodea GRACIAS y sobre todo por estar siempre conmigo. AL INGENIERO RICARDO: Que gracias a l pude dar mis practicas en GTDH, gracias por haberme dado la oportunidad. A MIS COMPAEROS DE TRABAJO: Por ensearme de manera prctica lo que me ensearon en las aulas, por tenerme la paciencia para mostrarme como se hacen las cosas y orientarme. A MIS MAESTROS: Por haberme enseado todo lo posible, por haberme tenido la paciencia todo este tiempo y gracias por haberme soportado.

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INDICE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 INTRODUCCIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 DESARROLLO 1.- LA IMPORTANCIA DE LA INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL. . . . . . . . . . 15 2.- DEFINICIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.- CONCEPTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.-CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS INDUSTRIALES. . . . . . . . . . . . 20 4.1.- En funcin del instrumento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.1.-Instrumentos ciegos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.2.- Instrumentos indicadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1.3.- Instrumentos registradores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.1.4.- Elementos primarios, sensor o traductores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.1.5.- Transmisores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.1.6.- Controladores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.7.- Reguladores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.1.8.- Convertidores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.1.9.- Elementos finales, vlvulas de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2.- En funcin de la variable de proceso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.-SMBOLOS Y NOMENCLATURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.1.-Aplicacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.1.1.- En la industria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2

5.1.2.- En actividades de trabajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.1.3.- A clases de instrumentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2.- Cdigo de identificacin de instrumentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2.1.- Generalidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5.2.2.--Smbolos y abreviaturas de lneas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5.2.3.- Tabla de combinacin tpica de letras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5.2.4.- Smbolo de vlvulas y actuadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5.2.5.- Smbolos y Nmeros de Identificacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6.- DIAGRAMA DE LAZOS DE INSTRUMENTACIN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.1.- Lectura de un lazo de control simple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.2.- Identificacin del smbolo para el suministro de energa del lazo. . . . . . 49 6.3.- Identificacin de ajuste y rango de operacin del Instrumento. . . . . . . . 50 6.4.- Identificacin e interpretacin del smbolo de accin del control. . . . . . 50 6.5.- Lazos electrnicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.6.- Lazos neumticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 7.- VARIABLES MS IMPORTANTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 7.1.- Presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 7.1.1 Tipos de Presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 7.1.2 Tipos de medidores de presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 7.2.- Flujo o Gasto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 7.2.1 Tipos de elemento de medicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 7.2.2 Medicin de flujo o gasto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

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7.3.- Nivel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 7.3.1 Tanques abiertos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 7.3.2 Tanques cerrados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 7.3.3 Informacin complementaria. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.4.- Temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 7.4.1 Tipos de sensores o medidores de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . .82 7.4.2 Termopares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 8.- MEDICION DE VARIABLES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.1.- Instrumentos de medicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.2.- Principios de medicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.3.- Estndares y sistemas de medicin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 8.4.- Caractersticas de los instrumentos de medicin. . . . . . . . . . . . . . . . . 95 8.4.1.-Caractersticas estticas de los instrumentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . .95 8.4.2.- Caractersticas dinmicas de los instrumentos. . . . . . . . . . . . . . . . . 100 9.- CONTROL AUTOMATICO DE PROCESOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 9.1.- Generalidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 9.2.- Funcin del sistema de control de procesos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 9.3.- Cuatro componentes bsicos de todo sistema de control. . . . . . . . . . 106 9.3.1.-Elemento primario, sensor o transductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 9.3.2.-Transmisor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 9.3.3.- Controlador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 9.3.4.- Vlvula de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

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9.4.- Tcnicas de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 9.4.1 Generalidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 9.4.2 Perturbaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 9.5.- Funciones del control automtico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 9.5.1 Control retroalimentado o realimentado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 9.5.2 Control anticipatorio o pre-calculada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 9.6.- Modos de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 9.6.1 Control de dos posiciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 9.6.2 Control proporcional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 9.6.3 Accin integral (reset) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 9.6.4 Accin derivativa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 9.7.- Tipo de sistemas de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 9.7.1 Control en cascada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 9.7.2 Control de relacin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 9.8.- Controlando un proceso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 9.9.-Conclusin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 10.- INFORMACIN COMPLEMENTARIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 10.1.- Partes de la Vlvula de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 10.1.1.- Cuerpo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 10.1.2.- Actuador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 10.2 .- Actuadores y vlvula de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 10.3.- Tipos de vlvula de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

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11 .- DESARROLLOS TECNICOS Y ELABORACION DE PROCEDIMIENTOS DE MANTTOS A EQUIPOS DINAMICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 11.1.- Mantenimiento del controlador de presin wizard marca Fisher. . . . . . . 135 A - Objetivo A1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad A2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas A3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas A4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas A5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas A6 - Descripcin detallada de las actividades

11.2.- Mantenimiento y verificacin de interruptor de nivel. . . . . . . . . . . . . . . . 139 B - Objetivo B1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad B2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas B3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas B4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas B5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas B6 - Descripcin detallada de las actividades

11.3.- Mantenimiento a vlvula de gas de sellos, marca: fisher, tipo: 644ez. . . 143 C - Objetivo C1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad C2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas C3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas C4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas C5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas C6 - Descripcin detallada de las actividades

11.4.- Mantenimiento a indicador de presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 D - Objetivo D1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad D2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas D3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas D4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas D5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas D6 - Descripcin detallada de las actividades

11.5.- Mantenimiento de vlvulas de control en lneas de hidrocarburos. . . . . 150 E - Objetivo E1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad E2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas

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E3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas E4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas E5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas E6 - Descripcin detallada de las actividades

11.6.- Mantenimiento a regulador de gas tipo 310-32, marca fisher. . . . . . . . . 154 F - Objetivo F1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad F2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas F3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas F4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas F5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas F6 - Descripcin detallada de las actividades

11.7.- Mantenimiento y ajuste a posicionador marca: fisher, tipo: 3582. . . . . . 157 G - Objetivo G1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad G2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas G3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas G4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas G5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas G6 - Descripcin detallada de las actividades

11.8.- Mantenimiento a interruptor de presin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 H - Objetivo H1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad H2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas H3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas H4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas H5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas H6 - Descripcin detallada de las actividades

11.9.- Mantenimiento y verificacin de vlvulas de seguridad (psv). . . . . . . . . 165 I - Objetivo I1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad I2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas I3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas I4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas I5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas I6 - Descripcin detallada de las actividades

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11.10.-Mantenimiento y verificacin de un switch de presin diferencial. . . . . 170 J - Objetivo J1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad J6 - Descripcin detallada de las actividades

11.11.-Mantenimiento y verificacin de transmisor electrnico de temperatura.172 K - Objetivo K1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad K2 - Recomendaciones de seguridad de las actividades criticas K3 - Recomendaciones de salud ocupacional de las actividades criticas K4 - Recomendaciones de la proteccin ambiental de las actividades criticas K5 - Recomendaciones de la calidad de las actividades criticas K6 - Descripcin detallada de las actividades

11.12.-Mantenimiento a vlvulas tipo compuerta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 L - Objetivo L1 - Requisitos de seguridad, salud, proteccin ambiental y calidad L6 - Descripcin detallada de las actividades

CONCLUSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 BIBLIOGRAFIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 ANEXO GLOSARIO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182

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INTRODUCCION

En este trabajo se muestra los mantenimientos en el rea de instrumentacin GTDH en la Terminal Martima Dos Bocas. El trabajo se realizo con la finalidad de que todo trabajador o persona interesada en el campo de la Instrumentacin Industrial Medicin y Mantenimiento (Tericamente) lo tenga accesible para su capacitacin. La informacin fue recolectada, recopilada y transcripta, de libros de instrumentacin, manuales de capacitacin, apuntes escolares, folletos, y experiencia propia y de compaeros. Esta recopilacin de informacin va enfocada a los mantenimientos de las vlvulas en el rea de instrumentacin, as como la descripcin de cada de ellas; sus aplicaciones, generalidades y su funcionalidad. En los captulos siguientes usted podr observar la descripcin de cada tipo de vlvula y terminal aqu mencionada as como su tipo de aplicacin y la conveniencia de colocacin de cada una de ellas, as como sus nomenclaturas programacin, caractersticas y alguna informacin adicional.

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*HISTORIA DE LA TERMINAL MARITIMA DOS BOCAS Y LA GERENCIA DE TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE HIDROCARBUROS

La terminal martima dos bocas (TMDB) inicio operaciones a partir del 24 de julio de 1979, con la llegada de aceite pesado del complejo Akal-C, a travs de la lnea No. 1 y rebombeando el petrleo al altiplano mexicano. Posteriormente, se iniciaron las actividades de pre-estabilizado, almacenamiento y exportacin de petrleo crudo que a la fecha con los procesos de deshidratacin del Crudo Ligero Marino (CLM) y tratamiento de afluentes son las funciones bsicas de la gerencia de transporte y distribucin de hidrocarburos (GTDH). En septiembre de 1997, el consejo de administracin de PEMEX Exploracin y Produccin (PEP) autorizo la creacin de la Regin Marina Suroeste (RMSO), con las dependencias que integraban el distrito Dos Bocas, mediante el acuerdo No. PEP/083/97. En octubre de 1997 la direccin PEP autorizo la estructura de organizacin e integracin de las dependencias que conforman la RMSO. La residencia de los activos de explotacin se ubica en dos bocas, Tabasco y las dems dependencias en Cd. Del Carmen, Campeche. La TMDB, administrada por la GTDH, es columna vertebral de la produccin petrolera nacional ya que es ah donde se concentra el 60% de dicha produccin (la mayor parte proveniente de las plataformas marinas de las Regiones Marinas Suroeste y Noreste) para su Almacenamiento, Acondicionamiento y Distribucin hacia refinacin para consumo nacional y a exportacin. La Terminal Maritima cuenta con los siguientes procesos: Estabilizado Almacenamiento y deshidratacin del crudo Distribucin del crudo Medicin de crudo de exportacin Medicin de crudo a Nuevo Teapa Mezclado de crudo

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Bombeo de crudo Recepcin y envi de crudo (trampas de diablos) Servicios Auxiliares Tambin tiene la finalidad de servir como puerto de abastecimiento y apoyo a las operaciones de exportacin y perforacin costa afuera. El manejo de los hidrocarburos se inicia en un rea de recepcin conocida como zona de llegada (Trampa Norte), que distribuye toda la produccin de crudo ligero y parte del pesado a la plataforma elevada de estabilizado. En la plataforma de estabilizacin se realiza la separacin del gas y el aceite de los crudos de donde el gas separado es enviado a la estacin de compresin, Cactus. El aceite producido en plataformas marinas es enviado a travs de cuatro oleoductos hacia la TMDB y el gas por un gasoducto hacia el centro procesador de gas y condensados Atasta, en Campeche. La red de ductos marinos que transportan los hidrocarburos desde los pozos petroleros de los activos de produccin de las regiones Marinas Suroeste y Noreste se extienden por la sonda de Campeche desde las plataformas marinas hasta la TMDB. El aceite pesado estabilizado en la TMDB es enviado a travs de Casa de Bombas 5E (CB-5E) y 5T a tanques de almacenamiento y de ah, por medio de CB-2, a los buque tanques de exportacin. El aceite ligero estabilizado a travs de CB-5T a los tanques de deshidratacin para que despus, a travs de CB-2, se enve a tanques de almacenamiento o a Nuevo Teapa por medio de CB-4T. *OBJETIVOS DE LA TMDB Los objetivos principales son: Recibir, Acondicionar, Almacenar, Distribuir y Comercializar los hidrocarburos provenientes de los campos de la sonda de Campeche y Tabasco, as como el suministro de insumos y servicios para el apoyo de las operaciones de perforacin y explotacin de los yacimientos de las Regiones Marinas. Servir como centro administrativo para el desarrollo de las actividades de la GTDH y los activos Integrales de Explotacin de la Regin Marina Suroeste.

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*PROPOSITO DE LA TMDB Transportar, Acondicionar, Almacenar, y Distribuir Hidrocarburos, mediante procesos modernos, competitivos y confiables para contar con un desempeo rentable y sostenido, que garantice la mas altas utilidades al estado; superando las expectativas de los clientes para asegurar la permanencia en el mercado; comprometidos con el desarrollo integral de nuestro personal, manteniendo instalaciones y procesos dentro de los estndares de seguridad, cumpliendo con el marco legal y respetando el entorno ecolgico para establecer un crecimiento armnico con la comunidad. Actualmente la TMDB cuenta con capacidad para almacenar hasta 7 millones de barriles, con capacidad de bombeo de 8.11 millones de barriles diarios (MMBD); capacidad de separacin de 240 mil barriles diarios (MBD) con 190 millones de pies cbicos diarios (MMPCD) de gas, capacidad de compresin de gas de 38 MMPCD; capacidad de estabilizacin de crudo de 2.25 MMBD; capacidad de transporte por tuberas de 2.6 MMBD, capacidad de medicin hacia exportacin de 1.7 MMBD y de igual magnitud hacia refinacin. Adems, cuenta con los servicios auxiliares como son Generacin Elctrica con capacidad de 56 MW y sistemas de Tratamientos de Afluentes con capacidad para 315 MBD.

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*BATERIAS, VALVULAS DE AGUA CONGENITA Y VASIJAS ELECTROSTATICAS. El petrleo es una mezcla heterognea de compuestos orgnicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. Tambin es conocido como petrleo crudo o simplemente crudo. Es una mezcla de productos que para poder ser utilizado en las diferentes industrias y en los motores de combustin debe sufrir una serie de tratamientos diversos. Muy a menudo la calidad de un Petrleo crudo depende en gran medida de su origen. En funcin de dicho origen sus caractersticas varan: color, viscosidad, contenido. Por ello, el crudo a pie de pozo no puede ser utilizado tal cual. Se hace, por tanto, indispensable la utilizacin de diferentes procesos de tratamiento y transformacin para la obtencin del mayor nmero de productos de alto valor comercial. El conjunto de estos tratamientos constituyen el proceso de refino de petrleo o refinacin del petrleo. Las tuberas transportadoras de petrleo (oleoductos) son el complemento indispensable y a veces el competidor del navo de alta mar: en efecto, conduce el aceite del yacimiento situado a una distancia ms o menos grande de tierra adentro, al puerto de embarque del yacimiento submarino a la costa ms cercana; del yacimiento directamente a la refinera o finalmente, del puerto de desembarco a la refinera. Una batera no es mas que un conjunto de de oleoductos, tanques, calentadores y bombas trabajando en conjunto para un fin en comn dependiendo del manejo que se le desee dar al crudo.

Batera Dos Bocas, Paraso, Tabasco.

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En los tanques de produccin se produce la primera recoleccin y el primer procesamiento de separacin. Este primer paso en la manipulacin, previo al envo a la refinera o a un sistema de procesamiento de gas, se da en una batera de tanques en un lugar donde es tratada la produccin de varios pozos a la vez. Una batera cuenta con: colector para la entrada de pozos, separador de gas, calentadores, tanques de produccin general y de control, bombas, caudalmetros, separadores de lquidos, etc. En este primer juego de tanques y separadores, el petrleo crudo, el agua y el gas natural fluyen y son separados, estos tanques son llamados vasijas electroestticas, las cuales separan el petrleo de otras sustancias por medio de energa calrica.

Vasija electrosttica

El agua congnita es un tipo de agua salada producida en los interiores de rocas. Generalmente, aparece como un subproducto de la explotacin de hidrocarburos y posee minerales que pueden ser nocivos para el medio ambiente, principalmente, para la contaminacin de otros acuferos comunes. Esta al ser separada del crudo es enviada por medio de tuberas a un lugar llamado efluentes, donde es pasado por un proceso de purificacin para que pueda ser regresado o desechado al mar.

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1.- LA IMPORTANCIA DE LA INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL.

Si analizamos nuestras actividades cotidianas, desde el momento que suena la alarma de un despertador y nos preparamos para desarrollar nuestras actividades diarias, as como encender un foco o escuchar el encendido o apagado del motor de la bomba, etc., nos auxiliaremos de instrumentos que nos ayudan a desarrollar ciertas actividades oportunamente con eficiencia, rapidez, etc. De igual manera mecnicos, electricistas, mdicos, ingenieros y arquitectos, se auxilian de instrumentos para llevar a cabo sus actividades diarias, con el objetivo de lograr un avance con la mayor eficiencia, calidad y volumen de produccin. La automatizacin y las operaciones de procesos continuos amplan el alcance y el uso de instrumentos tanto en forma individual como en sistemas de instrumentacin para el control automtico y la medicin de las variables existentes en las instalaciones. El mayor alcance y la gran cantidad de aplicaciones de los instrumentos han hecho que las empresas que construyen, operan, realizan el mantenimiento y calibran esos instrumentos se conviertan en una parte importante de la economa nacional. Hoy en da es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos. Y, aunque existiera, las necesidades que crea el mercado de obtener productos terminados de calidad y cantidad suficiente para que el precio obtenido sea competitivo, forzaran a modificar esta industria, incluyendo la transformacin del proceso mediante los instrumentos de medicin y control. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: La fabricacin de los derivados del petrleo, de los productos alimenticios, la industria cermica, las centrales generadoras de energa, la siderurgia, la industria textil, etc. Los instrumentos son herramientas indispensables que sirven para conseguir o conservar la calidad con que se identifica un producto que se esta manufacturando. Se usan para controlar las variables de un proceso o sistema en forma tan exacta como se necesite para satisfacer las especificaciones del producto en lo que respecta a composicin, forma, color o acabado. El instrumento o el sistema de instrumentacin puede ser mecnico, neumtico, hidrulico, elctrico, electrnico o una combinacin de dos o mas de estas formas bsicas, por ejemplo: electromecnicos. 15

En instrumentacin y control, se emplea un sistema especial de smbolos con el objeto de transmitir de una forma ms fcil y especfica la informacin. Esto es indispensable en el diseo, seleccin, operacin y mantenimiento de los sistemas de control. Los instrumentos de medicin y control permiten la regulacin y el control de estas constantes en condiciones ms idneas que el propio operador no podra realizar. Los instrumentos industriales pueden realizar las siguientes funciones: A) Censan o captar B) Acondicionar, C) Transmitir, C) Controlar, D) Indicar la magnitud, E) Totalizar, F) Registrar, G) Convertir, H) Alarmar por magnitud, I) Interrumpir o permitir una secuencia dada, J) Transmitir una seal, K) Amplificar una seal, L) Manipular una variable del proceso, etc.

2.- DEFINICIN. Qu es la Instrumentacin Industrial? A continuacin se presentan definiciones bsicas tomadas literalmente del ISA (Sociedad de Instrumentistas de Amrica) Comprehensive Dictionary of Measurement & Control - 3rd Edicin (Diccionario de medicin y control)

Instrumentacin 1.-Una coleccin de instrumentos o su aplicacin para el propsito observacin, medicin y control o alguna combinacin de estos. de

2.- Una coleccin de instrumentos y equipos asociados o su aplicacin para el propsito de observacin, medicin, seales de trasmisin, seal de conversin, datos almacenados o algunas combinaciones de estos. o alguna combinacin de estos.

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Instrumento 1.- Un dispositivo usado directamente para la medicin y/o control de una variable. El trmino incluye elementos primarios, elementos finales de control, dispositivos computacionales y dispositivos elctricos como anunciadores o alarmas, interruptores y botoneras. 2.-Un dispositivo que realiza algunos anlisis de muestras de fluidos para la cual una muestra de lnea es requerida y conectada. 3.- Un dispositivo para medir el valor de un atributo observable, deber solamente indicar el valor del atributo observado o tambin podr registrar o controlar el valor. 4.-Aparatos similares requeridos para Medir, registrar y/o controlar pequeas cantidades de energa elctrica en operacin normal.

Es la aplicacin de tcnicas y conocimientos de ingeniera, dispositivos y mecanismos para detectar, medir, registrar, regular y controlar ya sea una variable o un conjunto de ellas, que puedan estar asociadas en la elaboracin de un producto, la operacin de una maquina o con la operacin y la seguridad de un proceso.

Es el conocimiento de la correcta aplicacin de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medicin, regulacin, observacin, transformacin y ofrecer seguridad, etc., de una variable dada en un proceso productivo.

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3.-CONCEPTOS MS COMUNES EN INSTRUMENTACIN:

Alarma: Es un dispositivo o funcin que detecta la presencia de una condicin anormal por medio de una seal audible o un cambio visible discreto, o puede tratarse de ambas seales al mismo tiempo, las cuales tienen el fin de atraer la atencin. Controlador: Dispositivo que compara el valor de la variable controlada con un valor deseado y ejerce automticamente una accin de correccin de acuerdo con la desviacin. Controlador lgico programable: Un controlador, usualmente con entradas y salidas mltiples que contiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comnmente conocido como PLC. Control proporcional: Forma de control en la que existe una relacin lineal entre el valor de la variable controlada y la posicin del elemento final de control. Control derivativo: Forma de control en el que existe una relacin lineal contina entre la velocidad de variacin de la variable controlada y la posicin del elemento final de control. Control integral: Forma de control en la que el elemento final se mueve a una velocidad nica independiente de la desviacin. Control de relacin: Sistema de control en el que una variable de proceso es controlada en una razn dada con relacin a otra variable. Control en cascada: Sistema de control en el que la seal de salida de un controlador (primario) es el punto de ajuste de otro controlador (secundario). Convertidor: Es un dispositivo que recibe una seal estndar y la enva modificada en forma en forma de seal de salida estndar. Sistemas de control distribuidos: Sistema el cual, mientras es funcionalmente integrado, consiste de subsistemas los cuales pueden ser fsicamente separados y colocarse de una forma remota unos de otros. Elemento final de control: Dispositivo que controla directamente los valores de la variable manipulada en un lazo de control. Generalmente el elemento final de control es una vlvula de control. Identificacin: Secuencia de letras o dgitos, o ambos, usados para sealar un instrumento en particular o un lazo. 18

Instrumentacin: Conjunto de dispositivos capaces de medir, registrar y/o controlar una variable en un proceso qumico. Lazo: Combinacin de uno o ms instrumentos de control que sealan el paso de uno a otro con el propsito de medir y/o controlar las variables de un proceso. Elemento primario: Es un dispositivo que est en contacto directo con el proceso y el primero que detecta los cambios de la variable y los transmite a un convertidor o transmisor. Proceso: Es el conjunto de operaciones que se llevan a cabo dentro de un equipo, por medio del mismo equipo, sin considerar a la instrumentacin que es la que hace el control o proteccin. Variable de proceso: Es una condicin o caracterstica propia del mismo proceso es decir nos permite conocer en que condiciones se encuentra el proceso. Set Point: Es el punto de referencia en que debe mantenerse el valor de la variable controlada y puede ser establecido manualmente, automticamente o programado. Su valor se expresa en las mismas unidades de la variable controlada. Transductor: Trmino general para un dispositivo que recibe informacin en forma de uno o ms cuantificadores fsicos, modificadores de informacin, y produce una seal de salida resultante. Dependiendo de la aplicacin un transductor puede ser un elemento primario, un transmisor un rele, un convertidor u otro dispositivo. Porque el trmino transductor no es especfico, su uso para aplicaciones especficas no es recomendado. Transmisor: Dispositivo que capta la variable de proceso a travs del elemento primario y la convierte a una seal de transmisin estndar. Vlvula de seguridad: Es un dispositivo capas de depresionar el equipo que este protegiendo en forma segura al ocurrir un descontrol del proceso.

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4.- CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS INDUSTRIALES: 4.1.- En funcin del instrumento: 4.1.1. Instrumentos ciegos: Son aquellos que no tienen indicacin visible de la variable. Ejemplo. Transmisores de flujo, presin, nivel y temperatura sin indicacin, presostatos y termostatos.

Instrumentos ciegos

20

4.1.2. Instrumentos indicadores: Son aquellos que disponen de un ndice y escala graduada o pantalla de nmeros digitales en la que puede leerse el valor de la variable.

PRESION

TEMPERATURA

TEMPERATURA

NIVEL

PRESION / NIVEL INSTRUMENTOS INDICADORES

FLUJO

21

4.1.3. Instrumentos registradores: Son aquellos que registran con un trazo continuo o a puntos la variable.

TEMPERATURA

FLUJO

PRESION

INSTRUMENTOS REGISTRADORES

22

4.1.4. Los elementos primarios o transductores: Son los que estn en contacto con la variable y utilizan o absorben energa del mismo proceso para dar al sistema de medicin una respuesta a la variacin de la variable controlada.

BOURDON

FUELLE

PLACA DE ORIFICIO

HELICOIDAL

FLOTADOR

ESPIRAL

INSTRUMENTOS ELEMENTOS PRIMARIOS

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4.1.5. Los transmisores: Captan la variable de proceso a travs del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de seal neumtica de 3 a 15 psi, o electrnica de 4 a 20 ma.

NIVEL

FLUJO

NIVEL

PRESION TRANSMISORES

TEMPERATURA

24

4.1.6. Los controladores: Comparan el valor de la variable controlada (presin, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una accin correctiva de acuerdo con la desviacin.

CONTROLADORES

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4.1.7 Los reguladores: Son instrumentos que proporcionan en forma constante presiones reducidas para una variedad de aplicaciones.

REGULADORES

4.1.8. Los convertidores: Son instrumentos que reciben una seal de entrada puede ser neumtica (3-15 psi) o electrnica (4-20 ma c.c.) u otra procedente de un instrumento y despus de modificarla envan la resultante en forma de seal de salida estndar. Ejm. Un P/I (Presin a corriente) o un I/P. (corriente a presin)

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CONVERTIDORES

4.1.9. Elemento final (Vlvulas de control ): Recibe la seal del controlador y modifica el valor del caudal del fluido o agente de control. Ejm. Vlvula automtica, neumtica (3-15 o 6-30 psi). electrnica (4-20 ma c.c)., elctrica (4-20 mA y 2-10 vac)

VLVULAS DE CONTROL

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4.2 En funcin de la variable del proceso: De acuerdo con la variable del proceso, los instrumentos se dividen en de : presin, flujo, nivel, temperatura, conductividad, PH, densidad, viscosidad, etc. Esta clasificacin corresponde especficamente al tipo de las seales medidas siendo independiente del sistema empleado en la conversin de la seal de proceso.

CLASE DE INSTRUMENTOS

5.-SMBOLOS Y NOMENCLATURAS. Un sistema de smbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de Amrica). La siguiente informacin es de la norma: ANSI / ISA-S5.1-1984(R 1992). Las necesidades de varios usuarios para sus procesos son diferentes. La norma reconoce estas necesidades, proporcionando mtodos de simbolismo alternativos. Se mantienen varios ejemplos agregando la informacin o simplificando el simbolismo, segn se desee. Los smbolos de equipo en el proceso no son parte de esta norma, pero se incluyen para ilustrar aplicaciones de smbolos de la instrumentacin. 28

5.1.- Aplicacin. 5.1.1.- Aplicacin en la industria La norma es conveniente para el uso en la qumica, petrleo, generacin de poder, aire acondicionado, refinando metales, y otros numerosos procesos industriales. Ciertos campos, como la astronoma, navegacin, y medicina, usan instrumentos muy especializados, diferentes a los instrumentos de procesos industriales convencionales. Se espera que la norma sea flexible, lo bastante para encontrarse muchas de las necesidades de campos especiales. 5.1.2.- Aplicacin en actividades de trabajo. La norma es conveniente para usar siempre cualquier referencia de un instrumento o de una funcin de sistema de control se requiere para los propsitos de simbolizacin e identificacin. Pueden requerirse tales referencias para los usos siguientes, as como otros: Ejemplos de instruccin Papeles tcnicos, literatura y discusiones Diagramas de sistemas de instrumentacin, diagramas de vuelta, diagramas lgicos Descripciones funcionales Diagramas de flujo: Procesos, Mecnicos, Ingeniera, Sistemas, que Conduce por tuberas (el Proceso) e instrumentacin Dibujos de construccin Especificaciones, rdenes de compra, manifiestos, y otras listas Identificacin (etiquetando) de instrumentos y funciones de control Instalacin, operacin e instrucciones de mantenimiento, dibujos, y archivos

Se piensa que la norma proporciona la informacin suficiente para habilitar a cualquiera de los documentos del proceso de medida y control (quin tiene una cantidad razonable de conocimiento del proceso) para entender los medios de medida y mando del proceso. El conocimiento detallado de un especialista en la instrumentacin no es un requisito previo a esta comprensin.

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5.1.3.- A clases de instrumentacin. El simbolismo y mtodos de identificacin proporcionados en esta norma son aplicables a todas las clases de medida del proceso e instrumentacin de control. Ellos no slo son aplicables a la descripcin discreta de instrumentos y sus funciones, pero tambin para describir las funciones anlogas de sistemas que son "despliegue compartido," "control compartido", "control distribuido" y "control por computadora". 5.2.- Cdigo de identificacin de instrumentos: En instrumentacin y control, se emplea un sistema especial de smbolos con el objeto de transmitir de una forma ms fcil y especfica la informacin. Esto es indispensable en el diseo, seleccin, operacin y mantenimiento de los sistemas de control. 5.2.1.- Generalidades: Cada instrumento debe identificarse con letras que lo clasifique funcionalmente. El nmero de letras funcionales para cada instrumento debe ser mnimo, no excediendo de cuatro. Cada lazo de instrumentos tiene un nico nmero de identificacin de lazo. Un instrumento comn a dos o ms lazos podra cargar la identificacin del lazo al cual se le considere predominante. La numeracin de los lazos puede ser paralela o serial. La numeracin paralela involucra el inicio de una secuencia numrica para cada primera letra nueva, por ejemplo: TIC-100, FRC-100, LIC-100, AL-100, etc. La numeracin serial involucra el uso de secuencias simples de nmeros para proyectar amplias secciones, ejemplo 001, 301 o 1201. Si un lazo tiene ms de un instrumento con la mismo identificacin funcional, un sufijo puede ser aadido al nmero del lazo, por ejemplo: FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc., o TE-25-1, TE-25-2, etc. Esto puede ser ms conveniente o lgico en un instante dado para designar un par de transmisores de flujo, por ejemplo, como FT-2 y FT-3 en vez de FT-2A y FT-2B. Los sufijos pueden ser asignados de acuerdo a los siguientes puntos: 1) Se pueden usar sufijos tales como A, B, C, etc. 2) Para un instrumento tal como un multipunto que registra los nmeros por puntos de identificacin, el elemento primario puede ser numerado TE-25-1, TE25-2, TE-25-3, etc., correspondiendo al punto de identificacin del nmero.

30

3) Las subdivisiones de un lazo pueden ser designadas alternadas con letras como sufijos y nmeros. Un instrumento que desempea dos o ms funciones puede ser designado por todas sus funciones, por ejemplo un registrador de flujo FR-2 con una presin PR4 puede ser designado FR-2/PR-4. Y dos registradores de presin pueden ser PR-7/8, y una ventana como anunciador comn para alarmas de altas y bajas temperaturas puede ser TAHL-21. Las reglas para la identificacin del lazo no necesitan ser aplicados a los instrumentos y accesorios. Un usuario u operador puede identificar a estos por otros medios. La siguiente tabla muestra las diferentes letras que se utilizan para clasificar los diferentes tipos de instrumentos. LETRAS DE IDENTIFICACION 1 Letra Variable medida (3) 2 Letra Letra de Funcin Modificacin lectura pasiva Alarma / Libre (1) Libre (1) Libre (1) 3 Letra de Funcin Salida 4 Letra de Letra de Modificacin

A. Anlisis (4) B. Llama combustin (quemador) C. Conductividad D. Densidad o Peso Diferencial (3) Esp. E. Tensin (Fem.) F. Flujo ( Caudal ) G. Calibre Relacin (3)

Control

Elemento Primario

Vidrio (8)

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H. Manual I. Corriente Elec. J. Potencia K. Tiempo L. Nivel M. Humedad Luz Piloto (9) Exploracin (6) Estacin Control de Indicacin

Alto (6)(12)(13)

Bajo (6)(12)(13) Medio o intermedio (6)(12)

O. Libre P. Presin o vaco Q. Cantidad R. Radiactividad S. Velocidad frecuencia T. Temperatura U. Multivariable (5) V. Viscosidad/Velocidad W. Peso o Fuerza o Seguridad (7) Integracin (3)

Orificio Punto prueba de

Registro Interruptor Transmisin o transmisor Multifuncin (10) Multifuncin (10) Vlvula Vaina Multifuncin (10)

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X. Sin clasificar (2) Y. Libre

Sin clasificar

Sin clasificar

Sin clasificar

Convertidor, Sin clasificar Posic. Etc. (11) Elemento final de control sin clasificar

Z. Posicin

(1) Para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplearse repetidamente en un proyecto se han previsto letras libres. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra N puede representar como primera letra el modelo de elasticidad y como sucesiva un osciloscopio. (2) La letra sin clasificar X, puede emplearse en las designaciones no indicadas que se utilizan solo una vez o un numero limitado de veces. Se recomienda que su significado figura en el exterior del circulo de identificacin del instrumento. Ejemplo XR-3 Registrador de Vibracin. (3) Cualquier letra primera se utiliza con las letras de modificacin D (diferencial), F (relacin) o Q (interpretacin) o cualquier combinacin de las mismas cambia su significado para representar una nueva variable medida. Por ejemplo, los instrumentos TDI y TI miden dos variables distintas, la temperatura diferencial y la temperatura, respectivamente. (4) La letra A para anlisis, abarca todos los anlisis no indicados en la tabla anterior que no estn cubiertos por una letra libre. Es conveniente definir el tipo de anlisis al lado del smbolo en el diagrama de proceso. (5) El empleo de la letra U como multivariable en lugar de una combinacin de primera letra, es opcional. (6) El empleo de los trminos de modificaciones alto, medio, bajo, medio o intermedio y exploracin, es preferible pero opcional. (7) El termino seguridad, debe aplicarse solo a elementos primarios y a elementos finales de control que protejan contra condiciones de emergencia (peligrosas para 33

el equipo o el personal). Por este motivo, una vlvula autorreguladora de presin que regula la presin de salida de un sistema mediante el alivio o escape de fluido al exterior, debe se PCV, pero si esta misma vlvula se emplea contra condiciones de emergencia, se designa PSV. La designacin PSV se aplica a todas las vlvulas proyectadas para proteger contra condiciones de emergencia de presin sin tener en cuenta las caractersticas de la vlvula y la forma de trabajo la colocan en la categora de vlvula de seguridad, vlvula de alivio o vlvula de seguridad de alivio. (8) La letra de funcin pasiva vidrio, se aplica a los instrumentos que proporciona una visin directa no calibrada del proceso. (9) La letra indicacin se refiere a la lectura de una medida real de proceso, No se aplica a la escala de ajuste manual de la variable si no hay indicacin de sta. (10)Una luz piloto que es parte de un bucle de control debe designarse por una primera letra seguida de la letra sucesiva I. Por ejemplo, una luz piloto que indica un periodo de tiempo terminado se designara KI. Sin embargo, si se desea identificar una luz piloto fuera del bucle de control, la luz piloto puede designarse en la misma forma o bien alternativamente por una letra nica I. Por ejemplo, una luz piloto de marcha de un motor elctrico puede identificarse. EL, suponiendo que la variable medida adecuada es la tensin, o bien XL. Suponiendo que la luz es excitada por los contactos elctricos auxiliares del arrancador del motor, o bien simplemente L. (11) El empleo de la letra U como multifuncin en lugar de una combinacin de otras letras es opcional. (12) Se supone que las funciones asociadas con el uso de la letra sucesiva Y se definirn en el exterior del smbolo del instrumento cuando sea conveniente hacerlo as. (13) Los trminos alto, bajo y medio o intermedio deben corresponder a valores de la variable medida, no a los de la seal a menos que se indique de otro modo. Por ejemplo, una alarma de nivel alto derivada de una seal de un transmisor de nivel de accin inversa debe designarse LAH incluso aunque la alarma sea actuada cuando la seal cae a un valor bajo. (14) Los trminos alto y bajo, cuando se aplican a vlvulas, o a otros dispositivos de cierre apertura, se definen como sigue: 34

Alto: indica que la vlvula esta, o se aproxima a la posicin de apertura completa. Bajo: Denota que se acerca o est en la posicin completamente cerrada.

5.2.2.- Smbolos y abreviaturas de Lneas: La simbologa de lneas representa la informacin nica y critica de los diagramas de instrumentacin y tuberas. Las lneas indican la forma en que se interconectan los diferentes instrumentos as como las tuberas dentro de un lazo de control. Las lneas pueden indicar diferentes tipos de seales como son neumticas, elctricas, pticas, seales digitales, ondas de radio etc. Lnea de proceso o alimentacin de instrumentos. Seal indefinida. Seal Elctrica Electrnica 4-20 ma Seal Hidrulica. Seal Neumtica. Seal electromagntica o snica. Seal neumtica binaria. Seal elctrica binaria. Tubo capilar. Enlace de sistema interno (software o enlace de informacin).

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Enlace mecnico. Se sugieren las siguientes abreviaturas para representar el tipo de alimentacin (o bien de purga de fluidos): AS ES GS HS NS SS WS Alimentacin de aire. Alimentacin elctrica. Alimentacin de gas. Alimentacin hidrulica. Alimentacin de nitrgeno. Alimentacin de vapor. Alimentacin de agua.

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Z

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ZS

ZS

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Orificio de Restricci n) PFR Estaciones de Control) KQI Accesorios) Registro E loraci n) uz Piloto) de QQI WKIC

Relaci n) Indicador de A anzando) Tiem o

PFR KQI

Indicador de Conteo) Controlador de Razn de P rdida de Peso) Interruptor moment neo) manual

MS

42

5.2.4. Smbolos de vlvulas y ac uadores Vlvulas

Globo, compuer a o ra, general

u

ngulo

Mariposa

Ob urador ro a ivo vlvula de bola

o

Tres vas

ua ro vas

Globo

ia ragma

c uadores

Diafragma con resorte, posicionador que presuriza al diafragma al actuar.

l ula piloto

Dia ragma con resor e

Pre erido

Opcional

43

Motor Rotativo

Siempre accion

Doble accin

Cilindros sin posicionador u otro piloto

Preferido para cualquier cilindro

Actuador manual

Solenoide

Actuador de Alivio o Seguridad

Accin del actuador en caso de fallo de aire (potencia):

FO (Failure Open) Abre en falla

FC (Failure Close) Cierra en falla

Abre en falla a va A-C

Abre en falla a vas A-C y FL (Se bloquea en falla) D-B

FI (Posicin indeterminada en falla)

44

5.2.5.- Smbolos y Nmeros de Identificacin La indicacin de los smbolos de varios instrumentos o funciones han sido aplicados en las tpicas formas. Los tamaos de las etiquetas de las burbujas y de los smbolos de los miscelneos son los tamaos generalmente recomendados. Pero pueden variar dependiendo del diagrama y el nmero de caracteres. Es comn en la prctica para los diagramas de flujo de ingeniera omitir los smbolos de interconexin y los componentes de hardware que son realmente necesarios para un sistema de trabajo, particularmente cuando la simbolizacin elctrica interconecta sistemas. Un globo o crculo simboliza a un instrumento aislado o instrumento discreto, para el caso donde el crculo esta dentro de un cuadrado, simboliza un instrumento que comparte un display o un control. Los hexgonos se usan para designar funciones de computadora. Para terminar el los controles lgicos programables PLC's se simbolizan con un rombo dentro de un cuadrado.

Instrumento Discreto Aislado Display Compartido, Control Compartido (SCD)

o

Funcin de computadora (PC) Control Lgico Programable (PLC)

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Los smbolos tambin indican la posicin en que estn montados los instrumentos: Los smbolos con o sin lneas nos indican esta informacin. Las lneas son variadas como son: una sola lnea, doble lnea o lneas punteadas. Montado Tablero Normalmente accesible operador Instrumento Aislado Discreto o en Montado en Campo al Ubicacin Auxiliar. Normalmente accesible operador.

al

Display compartido, Control Distribuido . (SCD) Funcin (PC) Computadora

Control Lgico Programable (PLC) Las lneas punteadas indican que el instrumento esta montado en la parte posterior del panel el cual no es accesible al operador. Instrumento Discreto Funcin de Computadora (PC) Control Lgico Programable (PLC)

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Nmero de identificacin del instrumento , etiqueta o tag.

Cada instrumento o funcin para ser designada, esta diseada por un cdigo alfanumrico o etiquetas con nmeros. La parte de identificacin del lazo del nmero de etiqueta generalmente es comn a todos los instrumentos o funciones del lazo. Un sufijo o prefijo puede ser agregado para completar la identificacin. NUMERO DE IDENTIFICACION TIPICO ( NUMERO TAG) TIC-103 103 TIC T IC Identificacin del instrumento o nmero de etiqueta Nmero de lazo Identificacin de funciones Primera letra Letras Sucesivas

NUMERO DE IDENTIFICACION EXPANDIDO 10-PAH-5A 10 Nmero de etiqueta Prefijo opcional

A Sufijo opcional Nota: Los guiones son optativos como separadores.

El nmero de lazo del instrumento puede incluir informacin codificada, tal como la designacin del rea de la planta que lo designe. Esto tambin es posible para series especficas de nmeros para designar funciones especiales. Cada instrumento puede ser representado en diagramas por un smbolo. El smbolo puede ser acompaado por un nmero de etiqueta.

47

6.- DIAGRAMAS DE LAZOS DE INSTRUMENTACIN: Los diagramas de instrumentacin del proceso, o diagramas de tubera e instrumentacin (DTI's), son una buena fuente de informacin, incluyendo todas las variables del proceso en el sistema, como tambin la informacin de cada uno de los instrumentos en los lazos. Cuando se necesita una informacin ms especfica y detallada, es necesario utilizar otro tipo de diagramas, como es un diagrama de lazo de instrumentacin. El diagrama de lazo nos permite una mejor comprensin de cmo opera el lazo. Esta informacin nos permite identificar las conexiones entre los dispositivos, la accin de los componentes y las rutas de comunicacin. El contenido del diagrama de lazo esta compuesto por la representacin de la informacin del lazo de instrumentacin. Este contiene toda la informacin de las conexiones elctricas y de tuberas asociadas. Todas las interconexiones de punto a punto estn identificadas por medio de nmeros o cdigos de colores para identificar los conductores, multitubos neumticos, y los tubos neumticos e hidrulicos. Sumado a esto el diagrama nos puede indicar informacin de gran ayuda para identificar informacin especial como caractersticas especificas, funciones de apagado de seguridad y circuitos de seguridad. Suministros de energa, fuentes de energa, suministro de aire, suministro de fluido hidrulico, tensin, presin o cualquier parmetro aplicable.

6.1.- Lectura de un lazo de control simple:

Lazo de control simple

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Es posible obtener gran informacin con solo observar el Diagrama de instrumentacin y tuberas (P&ID's). Para este diagrama tenemos por ejemplo, para el lazo que se presenta, tenemos un nmero de identificacin (TAG) 301. Con este nmero y la primera letra T puede determinarse, que el propsito primario de este lazo, es la medicin y control de temperatura, de un intercambiador de calor. Los instrumentos en el lazo incluyen un transmisor de temperatura, un controlador y una vlvula. Cada una de estas funciones, son designadas por la segunda o tercer letra de la identificacin (TAG). Al observar el smbolo del transmisor nos revela que esta mondado en campo, esto se asume debido a que no tiene una lnea dentro del crculo. La lnea que contiene las X's nos indica que el transmisor esta conectado al proceso por medio de un tubo capilar. La lnea punteada indica que la seal del transmisor hacia el controlador es de tipo electrnica. La lnea dentro del crculo del controlador indica que este instrumento esta situado en un tablero. La seal elctrica desde el controlador es recibida por un convertidor que convierte la seal. Este a su vez manda una seal al elemento final que es una vlvula, que al observar la posicin de la flecha nos indica que si la vlvula pierde la seal automticamente se cerrara la vlvula.

6.2.- Identificacin del smbolo para el suministro de energa: Los diagramas de lazo tambin nos dan la informacin, acerca del suministro de energa del lazo. En un lazo neumtico, el suministro de energa esta representado por las letras AS (Air Supply) seguido por la cantidad de presin requerida para la operacin del instrumento. Esta informacin esta conectada por una lnea slida hacia el instrumento. En las figuras se muestra un suministro de energa de 20 Psi.

Diagrama de lazo

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6.3.- Identificacin del punto de ajuste (set-point), y el rango de operacin del instrumento: Por medio del diagrama de lazo de instrumentacin, se puede identificar el punto de ajuste y rango de operacin de los instrumentos. Para la informacin acerca del rango de operacin del instrumento, se localiza dentro de un rectngulo horizontal cerca del instrumento, al que se esta haciendo referencia, mientras que la informacin acerca del punto de ajuste o set point se muestra en un rombo ubicado cerca del controlador.

Diagrama de lazo

6.4.- Identificacin e interpretacin del smbolo de accin del control: Otra importante informacin en el saber cmo responden los instrumentos. Es la accin del controlador la cual es mostrada normalmente por medio de una flecha apuntando hacia a arriba o hacia abajo. La flecha est localizada cerca del smbolo del instrumento o abajo del rectngulo que contiene la informacin sobre el rango de operacin del instrumento. La flecha indicando hacia arriba, indica que al incrementarse, el valor de la seal de entrada, aumenta el valor de la salida tambin. Cuando la flecha apunta hacia abajo, funciona de forma contraria, el valor de la salida disminuye mientras el valor de entrada aumenta. 6.5.- Lazos Electrnicos: Interpretacin de los lazos electrnicos por medio de los smbolos de instrumentacin: Una de las ventajas de los diagramas de lazo es el poder hacer un seguimiento lgico a travs del lazo. Por lo regular el punto de inicio para leer un diagrama es por el lado izquierdo, el propsito es poder encontrar el elemento primario.

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Por ejemplo el siguiente se refiere a un lazo diseado para la medicin del flujo por medio de una placa de orificio.

Diagrama de lazo

El transmisor etiquetado como FT-101 censa y mide la diferencia de presin causada por la placa de orificio. El transmisor tambin produce una seal que representa esta cada, la cual es proporcional al flujo promedio. Los puntos de conexin del transmisor son terminales elctricas. Los signos positivo y negativo indican la polaridad de las terminales. Este transmisor transmite una seal de 4 a 20 mA. La flecha apuntando hacia arriba nos indica que es un instrumento que acta directamente. El ovalo alrededor de las lneas de seal indica que esta blindada la seal para evitar interferencia elctrica que pueda ocasionar una lectura errnea en los indicadores.

Diagrama de lazo electrnico

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La seal del transmisor pasa a travs de 3 cajas de conexin. Estas estn ubicadas en el rea del proceso, en el rea de campo de conexin y en la seccin de la parte detrs del tablero. Las cajas de conexin estn mostradas en grupos de cuadros conectados verticalmente, etiquetadas con JB y con un nmero de identificacin en la parte superior. En este lazo las etiquetas de las cajas son JB300, JB400 y JB500. Los nmeros dentro de los cuadros corresponden a los puntos de conexin. Las notas en el diagrama indican informacin especfica del nmero de cable. Por ejemplo el cable 10 entra en JB400 y el cable 30 sale desde JB400. Utilizando la siguiente figura podemos observar que en el punto 22, el cable no. 1 va desde JB500 hasta el punto de conexin 8, el cual es mostrado en la seccin frontal del panel.

Diagrama de lazo electrnico convertidor a GPM.

Se puede observar que existe un suministro de energa elctrica ES (Electrical Supply) y a su vez se indica la tensin y frecuencia del suministro. Por ltimo observando el rectngulo podemos decir que el Controlador Indicador de Flujo FIC-101 convierte la seal elctrica recibida a galones por minuto.

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6.6.- Lazos Neumticos: Los diagramas de lazo estn organizados de tal forma que puedan ser ledos indiferentemente de la fuente de suministro. Los diagramas lazos neumticos sin similares a los lazos electrnicos. La mayora si no es que todos utilizan el mismo tipo de simbologa. A continuacin se muestra un ejemplo.

Diagrama de lazo neumtico

Interpretacin de los lazos neumticos por medio de los smbolos de instrumentacin. La informacin general se presenta en el titulo del dibujo mientras que las notas estn en la parte inferior. Como en los lazos electrnicos, la informacin se lee generalmente de izquierda a derecha. En este caso el elemento primario del lazo es un orificio, este esta instalado en una tubera de 1 1/2 de pulgada. La identificacin as como el radio estn indicados en el dibujo. El material del proceso es agua. El transmisor, etiquetado como FT-301 tiene dos terminales de conexin, etiquetadas como S para suministro y O para el puerto de salida. El rango de operacin del instrumento es de 0 a 100" H2O, lo cual esta indicado en el rectngulo horizontal cercano al instrumento. El suministro de aire es de 20 psi. La flecha apuntando hacia arriba nos indica que es un transmisor que acta directamente, esto es, si aumenta la seal de salida, la seal de entrada tambin aumenta. 53

La seal neumtica del transmisor pasa a travs de una caja de empalme que esta montada en campo (JB 100), del punto 1 continua a la caja JB-200 que esta situada en la parte posterior del panel. Cabe sealar que las cajas de empalme o conexin para los lazos neumticos son cuadrados unidos verticalmente tales como los usados en los lazos electrnicos. La notacin de la lnea de identificacin adyacente al JB100, indica que la lnea es un tubo del no.28. Esta lnea en particular es designada como 28-1, que quiere decir que es el primer tubo de la lnea 28. De JB200 va conectada a la parte posterior del panel, los tubos estn conectados a los cuadros correspondientes al extractor etiquetado como FY-301. Este ltimo tiene un suministro de aire.

Diagrama de lazo neumtico

De el extractor FY-301 la seal tiene dos ramificaciones, Es necesario seguir estas dos hasta llegar a la seal de lnea principal. La primera ramificacin se conecta a la entrada de un registrador etiquetado como FR-301. La segunda se controla a la entrada de un controlador designado como FIC-301. Este tiene un punto de ajuste de 80 gpm. que es visto en el rombo cerca del controlador mientras que la flecha apuntando hacia abajo indica que acta inversamente. En el rectngulo horizontal se muestra el rango de operacin que es de 0 a 100 gpm. La salida del controlador es representada como 28-2. Los dos instrumentos tanto el registrador como el controlador tienen un suministro de aire de 20 psi.

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Diagrama de lazo neumtico

Utilizando como referencia la figura inicial de los lazos neumticos, se puede observar que la salida del controlador va conectada al elemento final el cual es una vlvula con actuador de diafragma. Cuando el elemento final recibe una seal del controlador, la vlvula ajusta el flujo para mantener el valor del punto de ajuste.

7.- VARIABLES MS IMPORTANTES: 7.1.-PRESION: Presin: Es toda fuerza que se ejerce sobre un rea o superficie determinada y sus principales unidades de medicin son: Kg/cm2, psi (libras por pulgada cuadrada, bar, atmsferas. Etc. El control de la presin en los procesos industriales da condiciones de operacin seguras. Cualquier recipiente o tubera posee cierta presin mxima de operacin y de seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construccin. Las presiones excesivas no solo pueden provocar la destruccin del equipo, si no tambin puede provocar la destruccin del equipo adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando estn implcitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisin con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.

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Por otro lado, la presin puede llegar a tener efectos directos o indirectos en el valor de las variables del proceso (como la composicin de una mezcla en el proceso de destilacin). En tales casos, su valor absoluto medio o controlado con precisin de gran importancia ya que afectara la pureza de los productos ponindolos fuera de especificacin. 7.1.1 Tipos de Presin

Diagrama

Presin Absoluta: Es la presin de un fluido medido con referencia al vaco perfecto o cero absoluto. La presin absoluta es cero nicamente cuando no existe choque entre las molculas. Lo que indica que la proporcin de molculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequea. Este trmino se cre debido a que la presin atmosfrica varia con la altitud y muchas veces los diseos se hacen en otros pases a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un trmino absoluto unifica criterios. Presin Atmosfrica: El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presin (atmosfrica), la presin ejercida por la atmsfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barmetro (presin baromtrica). Al nivel del mar o a las alturas prximas a este, el valor de la presin es cercano a 14.7 lb/plg2 (760 mmHg), disminuyendo estos valores con la altitud. Presin Manomtrica: Son normalmente las presiones superiores a la atmosfrica, que se mide por medio de un elemento que mide la diferencia entre la presin que es desconocida y la presin atmosfrica que existe, si el valor absoluto de la presin es constante y la presin 56

atmosfrica aumenta, la presin manomtrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequea mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presin puede abstenerse adicionando el valor real de la presin atmosfrica a la lectura del manmetro. La presin puede obtenerse adicionando el valor real de la presin atmosfrica a la lectura del manmetro. Presin Absoluta = Presin Manomtrica + Presin Atmosfrica. Vaco: Se refiere a presiones manomtricas menores que la atmosfrica, que normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a la atmosfrica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presin atmosfrica existente. Los valores que corresponden al vaco aumentan al acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo de centmetros de mercurio (cmHg), metros de agua, etc. De la misma manera que para las presiones manomtricas, las variaciones de la presin atmosfrica tienen solo un efecto pequeo en las lecturas del indicador de vaco. Sin embargo, las variaciones pueden llegar a ser de importancia, que todo el intervalo hasta llegar al cero absoluto solo comprende 760 mmHg.

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7.1.2 Tipos de Medidores de Presin: Los instrumentos para medicin de presin pueden ser indicadores, registradores, transmisores y controladores, y pueden clasificarse en: Medidores Elsticos: Bordn (Tipo C, Espiral, Helicoidal), Fuelle y Diafragma. Medidores No Elsticos: Tipo Columna (De mercurio, De agua Etc.).

TABLA DE CONVERSIONES DE PRESION:Psi Psi Pulg. H2O Pulg. Hg. Atm. Kg/cm2 Cm. H2O mmHg Bar Pulg. H2O Pulg. Hg. Atm. Kg/cm2. Cm. H2O mmHg Bar

1 0.0361 0.4912 14.7 14.22 0.0142 0.0193 14.5

27.68 1 13.6 406.79 393.79 0.3937 0.5353 408

2.036 0.0735 1 29.92 28.96 0.0289 0.03937 29.99

0.0680 0.0024 0.0334 1 0.9678 0.00096 0.00132 0.987

0.0703 0.0025 0.0345 1.033 1 0.0010 0.00136 1.02

70.31 2.540 34.53 1033 1000 1 1.3596 1024

51.72 1.868 25.4 760 735.6 0.7355 1 750

0.0689 0.0024 0.0333 1.0131 0.98 0.0009 0.00133 1

Psi Pulg. H2O Pulg. Hg. Atm. Kg/cm2 Cm. H2O mmHg Bar

Libras por pulgada al cuadrado. Pulgadas de agua Pulgadas de mercurio Atmsferas Kilogramos por centmetros cuadrados Centmetros de agua milmetros de mercurio Bares

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Sensores de Presin Presin absoluta, relativa o diferencial Indicador Local: Bourdon o manmetro en U Sensores mecnicos Tubo Bourdon y y y Fuelle Diafragma Sensores electromecnicos o o o o Sensor capacitivo Sensor de galgas extensiomtricas Sensor inductivo Sensor piezoelctrico Tipo C Espiral Hlice

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Tubo Bourdon Tipo C ~ Tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo cerrado por un extremo y conectado a la fuente de presin por el otro. ~ Al aumentar la presin en el interior del tubo este se endereza, provocando un movimiento que es captado por una aguja indicadora o un transmisor (colocado en el extremo cerrado del tubo). De Hlice y Espiral ~ Miden presiones con una mayor precisin ya que el movimiento de sus extremos cerrados es mayor.

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Fuelle ~ Es un tubo fino sin soldadura, ondulado, de acero inoxidable o latn, que por efecto de la presin se estira o contrae con un desplazamiento considerable. ~ Para conseguir una mayor duracin del movimiento esta contrarrestado por un muelle.

Diafragma ~ Es similar al fuelle en concepto ~ Est formado por un disco metlico flexible con la superficie plana o ondulaciones concntricas.

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Sensor capacitivo ~ Consta de dos membranas exteriores y un fluido en contacto con un diafragma sensor, situado entre las dos armaduras de un condensador. ~ El fluido transmite la presin soportada por las membranas al diafragma, el cual se desplaza hacia un lado o hacia otro proporcionalmente a la presin diferencial. Esto hace que vare la constante dielctrica entre placas del condensador.

Sensor Inductivo: Se basa en que al desplazar un ncleo mvil dentro de una bobina aumenta la tensin inducida en el arrollamiento secundario. Sensor piezoelctrico: Se basa en el hecho de que al material piezoelctrico (como el cuarzo o el titanio de bario), y deformarse fsicamente, genera una seal elctrica.

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7.2.- FLUJO o GASTO. FLUJO: En la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales, las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medicin del flujo de lquidos o gases. Es la cantidad total de fluido que pasa por un conducto en un tiempo determinado y sus unidades principales de medicin son: Galones por segundo (GPS), Galones por minuto (GPM), Barriles por da (BPD), Centmetros cbicos por segundo ( cm3s ), Etc.

El medidor diferencial de presin se identifica, por la caracterstica de su elemento primario, crea una diferencia o cada de presin que depende de la velocidad y densidad del fluido. Esta diferencia es medida por un segundo elemento, llamado secundario.

7.2.1 Tipos de elementos de medicin (Primarios) Muy diversos tipos de elementos primarios han sido usados para producir la diferencia de presin, pero los ms comunes. Placa de orificio. Tobera de flujo. Tubo Venturi. Tubo Pitot. Tubo Anubar

y y y y y

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Medidores de Caudal Medidores de presin diferencial y y y y Placa Orificio Tubo Venturi Tubo Pilot Medidores de impacto

Medidores de Velocidad y y y y y Medidor de Turbina Medidor Electromagntico Medidor Vortex Rotmetro Medidor de Ultrasonidos

Medidores Msicos y y Medidor Msico Trmico Medidor de Coriolis

Medidores Volumtricos y Medidor de desplazamiento positivo

Medidores de Presin Diferencial Al restringir el paso de fluido se produce una cada de presin esttica

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Placa Orificio Es una placa con un orificio (generalmente afilado aguas arriba y biselado en aguas abajo). Se usa con liquido limpios y gases. Los fluidos sucios producen erosin del filo de la placa Se usan orificios excntricos: ~ En la parte alta, para permitir el paso de gases al medir lquidos. ~ En la parte baja, para dejar pasar slidos suspendidos.

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Tubo Venturi Se utiliza cuando es importante limitar la cada de presin Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salida tambin suave. Se utiliza para fluidos sucios y ligeramente contaminados Se utiliza para tasas de turn down (relacin entre mximo y el mnimo caudal, ej. 4:1) altas, como la de las lneas de vapor. El alto coste restringe su utilizacin.

Tubo Pilot Mide la velocidad de un punto Consiste en un tubo de pequeo dimetro que se opone al flujo, con lo que la velocidad en su extremo mojado es nula. Midiendo la altura de la columna de liquido tenemos la presin total del punto. Si medimos la presin esttica con otro tubo, podemos calcular la velocidad como funcin de la diferencia de presiones. 67

Tubo Anubar Sus ventajas son la escasa cada de presin y bajo precio, siendo por ello una buena eleccin para tuberas de gran dimetro y para gases limpios. El tubo anubar es una variante del tubo Pilot que dispone de varias tomas, a lo largo de la seccin transversal, con lo que se mide la presin total en varios puntos, obteniendo la media de estos valores y evitando el error que produce el tubo de Pilot.

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Turbina El fluido entra en el medidor y hace girar un rotor a una velocidad que es proporcional a la del fluido, y por tanto al caudal instantneo. La velocidad del giro del rotor se mide por conexin mecnica (unsensor registrael numero de vueltas)o por pulsos electrnicos generados por cada giro. Son los mas precisos (Precisin 0.15-1%) Son aplicables a gases y lquidos limpios de baja viscosidad. Problemas: Perdida de carga y partes mviles.

Medidor Electromagntico Se basan en la Ley de induccin electromagntica de Faraday: el voltaje inducido en un conductor que se mueve en un campo magntico, es proporcional a la velocidad del conductor. Dimensin del conductor y fuerza del campo magntico (E=K V D B). El medidor consta de: Tubo de Caudal: El propio tubo ( de material no magntico) recubierto de material no conductor (para no cortocircuitar el voltaje inducido). Bobinas generadoras del campo magntico. Electrodos detectores del voltaje inducido en el fluido

y y y

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Transmisor: y y y Alimenta elctricamente (CA o CC) a las bobinas. Elimina el ruido del voltaje inducido. Convierte la seal (InV) a la adecuada a los equipos de indicacin y control (mA, frecuencias digitales.)

Medidor Electromagntico Es poco sensible a los perfiles de velocidad y exigen conductividad de 5 /cm. No originan cada de presin Se usan para lquidos sucios, viscosos y contaminados. Precisin de 0.25-1%.

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Medidores Volumtricos Medidor de desplazamiento positivo: El flujo se divide en segmentos de volumen conocido, contando el numero de segmentos en un intervalo de tiempo. Se usa en aplicaciones de fluidos de alta viscosidad y fluidos de menos de 5 /cm (no se pueden usar el medidor magntico.) No se recomienda con fluidos sucios al existir partes mviles Presin: (0.2-0.5%)

Rotmetros Medidores de rea variable en los que un flotador cambia su posicin de forma proporcional al caudal. Como indicador visual, se le puede hacer acoplamiento magntico. Instalacin en vertical.

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Medidor msico trmico Medidor de incremento de Ta ~ Consiste en aportar calor en un punto de la corriente y medir el Ta aguas arriba y aguas abajo. ~ Si la velocidad del fluido fuese nula no habra diferencia de Ta, pero al existir velocidad la diferencia de Ta es proporcional al flujo msico existente. ~ Lo ms comn es el diseo en by-pass. ~ Precisin 1%.

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7.2.2 Medicin de flujo o Gasto: (Ejemplo) Existe una gran variedad de mtodos para la medicin de gastos de fluidos (lquidos y gases) a travs de tuberas. El medidor de presin diferencial se basa en el hecho de que cualquier restriccin al paso del fluido causa una cada de presin. Esa cada de presin esta relacionada con el gasto normalmente, el gasto es proporcional a la raz cuadrada de la presin obtenida. Q =Gasto K = Constante DP = Diferencia de presin Supongamos por ejemplo que en una determinada instalacin el gasto mximo sea de 10 m3/min. A la mxima presin diferencia de 100 cm de agua, por lo tanto K=1, Si el gasto fuera reducido a la mitad, o sea 5m3/min. La presin diferencial pasa a ser de 25 cm de agua o sea de lo anterior. La escala de un medidor de gasto del tipo de presin diferencial ser consiguiente cuadrtica, no lineal y solo permite lectura precisa para gastos mayores cerca de 30% de gasto mximo. La restriccin al paso del fluido es comnmente obtenido con placas de orificio instalado entre bridas de orificio, que son provistas de tomas para la medicin de presin diferencial. Otros elementos primarios de medicin adems de las placas de orificio, son los tubos Venturi y Pitot, que produce una perdida de carga permanente bastante menor que la producida con placas de orificio. Para la medicin de presin diferencial se utilizan generalmente medidores con 2 fuelles o 2 diafragmas en oposicin. Cuando se mide un gasto de gases la ecuacin ser:

Pa = Presin absoluta ta = Temperatura absoluta del gas As para la medicin precisa es necesario que se mantengan constantes las 2 variables; o que se introduzcan dispositivos especiales de compensacin.

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7.3.- NIVEL:

Nivel: .- Es la altura de la superficie de un material contenido en un recipiente con respecto a un plano de referencia.

El nivel es una variable importante para algunas industrias y en otras es indispensable, tales como la del papel y la del petrleo, por mencionar algunas. Los instrumentos para la medicin de nivel varan en complejidad de acuerdo con la aplicacin y su dificultad. En la seleccin correcta de un instrumento para la medicin de nivel intervienen en mayor o menor grado los siguientes factores: Rango de medicin: Naturaleza del fluido que va a ser medido y condiciones de operacin. Los instrumentos que se mencionan a continuacin cubren prcticamente todas las aplicaciones de medicin de nivel. Estos se aplican bsicamente en 2 formas: medicin de nivel en tanques abiertos y tanques cerrados. Cuando el caso lo requiere, controladores. Cuando las distancias entre el punto de medicin y el lugar donde queremos la lectura son muy grandes nos podemos auxiliar con transmisores.

7.3.1 Tanques Abiertos: Los instrumentos que se usan para la medicin de nivel en tanques abiertos se clasifican dentro de varias categoras: visuales, de presin o cabeza hidrosttica (columna de agua), de contacto directo o sea flotadores y otros tipos.

Visual: Este mtodo es uno de los ms antiguos y de los ms simples para la medicin continua de nivel de lquidos contenidos en un tanque o vasija (Fig. 5.2). Se usa solamente cuando se requiere indicacin local directa sobre el proceso y cuando el lquido es (apreciablemente) limpio. Las mirillas y los manmetros de vidrio consisten simplemente en un vidrio transparente o tubo plstico (transparente), adjunto al tanque; de tal manera que la cabeza del liquido en el tubo sea igual al nivel del liquido en el tanque. Una escala calibrada marcada en el tubo o colocada dentro de este, nos proporciona un medio conveniente para leer el nivel en plgs, pies, cm, mts o unidades de volumen: galones, pies3, m3, etc.

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Presin Hidrosttica: Una columna liquida crea una presin hidrosttica directamente proporcional a la altura del lquido arriba del punto de referencia. Un elemento de presin apropiado, conectado adecuadamente al proceso, mide el nivel del lquido en unidades apropiadas para las cuales se debe calibrar cada elemento. Los instrumentos que con ms frecuencia se usan para medir nivel por presin hidrosttica son el tipo de burbujeo y medidor manomtrico

Mtodo de diferencial de presin. Consiste en detectar la presin entre la presin del fondo del lquido y la de la parte superior del liquido, la cual es ocasionada por el peso que origina el nivel del liquido. El extremo con que se detecta la presin en el fondo del liquido se llama alta presin, y el que se utiliza para detectar la presin en la parte superior del liquido de llama de baja presin. Una vez que se conoce la diferencial de presin y la densidad del lquido, se puede obtener el nivel. Las cajas de diafragma se pueden montar de varias maneras: Uno de los instrumentos del tipo de diafragma ms ampliamente aceptado para la medicin de nivel sobre todo, en aquellos procesos que tienen slidos en suspensin, es el transmisor de presin diferencial bridado. Dos versiones de este tipo se muestra en las figuras siguientes, el de diafragma al ras y el de diafragma con extensin, El tipo de diafragma de extensin se usa cuando el liquido con slidos en suspensin puede dejar sedimentos sobre 75

las paredes interiores del tanque y estos puedan impedir que el diafragma este en contacto con el liquido, perdindose la lectura. El diafragma con extensin se monta de tal manera que quede embutido dentro de la pared interior del tanque.

Flotador y Cable: La medicin directa de nivel de lquidos en tanques abiertos se lleva a cabo frecuentemente por el mtodo del flotador y cable, pero est limitado a lquidos limpios, ya que aquellos que llevan partculas o slidos que puedan adherirse al flotador este falseara la lectura.

Existen muchas versiones de los instrumentos de flotador y cable. Fundamentalmente consisten de un flotador y contra peso conectados por medio de un cable el cual opera una polea. El flotador hace que la polea se mueva de esta manera el movimiento vertical del flotador se transforma a una medicin uniforme por medio de un mecanismo de reduccin, el cual puede ser usado para indicacin, registro o control.

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7.3.2 Tanques Cerrados: Cuando es necesario medir nivel de lquido en tanques cerrados, como digestores, tanques para recibir condensados, evaporadores, etc., una medicin simple de presin hidrosttica no se puede usar. La influencia de la presin en un tanque cerrado incluye: el peso o presin de el liquido y la presin o el vaco ejercidos encima de la superficie del liquido. Bajo estas condiciones, la medicin de nivel de lquido debe hacerse con unidades de presin diferencial, desplazamiento por medio de flotadores, dispositivos radioactivos, snicos, unidades de capacitancia y otras unidades elctricas. Flotador de Desplazamiento: Puede usarse en tanques abiertos y cerrados. La operacin de este dispositivo se basa en el principio de Arqumedes, el cual establece que la fuerza resultante que en un fluido ejerce sobre un cuerpo sumergido en este, acta verticalmente en a travs del centro de gravedad del fluido que se desplaza. La fuerza resultante cuyo sentido es hacia arriba sobre el cuerpo de denomina "boyante" y puede contrabalancearse por medio de otra fuerza, de tal manera que el cuerpo puede usarse como elemento para la medicin de nivel. La figura es un arreglo esquemtico de una medicin de nivel con un dispositivo de este tipo (desplazamiento) con la fuerza "boyante" contrabalanceada por medio de un resorte. La fuerza "boyante" puede contrabalancearse tambin por medio de un sistema de balance de fuerzas ya sea neumtico o elctrico, el cual produce una seal correspondiente al nivel del lquido, la que se puede transmitir para una indicacin, registro o control remoto. En la figura se muestra una unidad tpica.

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Mtodo de diferencial de presin. Consiste en detectar la presin entre la presin del fondo del lquido y la de la parte superior del lquido, la cual es ocasionada por el peso que origina el nivel del lquido. El extremo con que se detecta la presin en el fondo del lquido se llama alta presin, y el que se utiliza para detectar la presin en la parte superior del lquido de llama de baja presin. Una vez que se conoce la diferencial de presin y la densidad del lquido, se puede obtener el nivel. Si los vapores en la parte superior del lquido no son condensables, entonces la tubera de baja presin, que tambin se puede conocer como derivacin hmeda, puede estar vaca. Sin embargo, si los vapores se condensan, entonces la derivacin hmeda se debe llenar con un lquido sellador apropiado, as si la densidad del liquido a medir varia, entonces se debe de utilizar alguna tcnica de compensacin

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7.3.3 Informacin complementaria Medidor de nivel de un flotador Constituido por un flotador pendiente de un cable, un juego de poleas, y un contrapeso exterior. Distintos modelos: y y de regleta: el contrapeso se mueve en sentido contrario al flotador por una regleta calibrada, de unin magntica: el flotador hueco, que lleva en su interior un imn, se desplaza a lo largo de un tubo gua vertical no magntico. El imn seguidor suspendido de una cinta mueve una aguja indicadora.

Es fcil instalar contactos a lo largo de la regleta para fijar alarmas de nivel.

Medidores de flotador y cinta. a) Indicador de tabla a escala. b) Medidor de lectura en tierra

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Medidor de nivel por burbujeo Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depsito hasta el nivel mnimo), un pequeo caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presin requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de lquido. Sistema muy ventajoso en aplicaciones con lquidos corrosivos o con materiales en suspensin (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubera de conexin).

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Medidor de tipo conductivmetro Consta de una sonda con dos electrodos. Cuando estos entran en contacto con el lquido conductor se cierra un circuito elctrico, que a travs de la unidad amplificadora conmuta un contacto. Se usa como interruptores de nivel en recipientes de lquidos conductores que no sean ni muy viscoso ni corrosivos, aunque tambin se usa para medidas continuas.

7.4.- TEMPERATURA Temperatura: Es el grado de agitacin molecular de los cuerpos, o El grado relativo de fro o calor que tiene un cuerpo. Efectos producidos por la temperatura. Aumento de las dimensiones (Dilatacin). Aumento de presin o volumen constante. Cambio de Fem. Inducida. Aumento de la resistencia. Aumento en radiacin superficial. Cambio de estado slido a lquido. Cambio de calor. Observando cada una de las propiedades en los materiales podemos medir la temperatura observando los efectos de los cuerpos. Todos los instrumentos de medicin de temperatura cualquiera que fuese su naturaleza dan la misma lectura en cero por ciento (0%) y 100%, si se calibra adecuadamente, pero en otros puntos generalmente la lectura no corresponder porque las propiedades de expansin de los lquidos varan, en este caso se hace una eleccin arbitraria y, para muchos fines ser totalmente satisfactoria, sin embargo es posible definir una escala de temperatura de un gas ideal como base suprema de todo trabajo cientfico. Sus unidades de medicin mas importantes son: Grados Centgrados (C) y Grados Fahrenheit (F). C = F - 32 / 1.8 81 F = C x 1.8 + 32 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Elementos Primarios: Son transductores que convierten la energa trmica en otra o en un movimiento. La diferencia entre el calor y temperatura, es que el calor es una forma de energa y la temperatura es el nivel o valor de esa energa. Termmetros: Son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de los cuerpos, su funcionamiento se basa en la propiedad que tienen algunas sustancias de variar su volumen con la temperatura. Se han dividido los elementos primarios de medicin de temperatura en 3 tipos: Termmetros.- Transductores que convierten la temperatura en movimiento. (Alcohol, Mercurio, bimetlicos) Sistemas Termales.- Transductores que convierten la temperatura en presin. (Liquido Vapor, Gas) Termmetros elctricos.- Transductores que convierten la temperat