Proyecto eris1

2010

GRUPO ERIS

PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

ESPOCH

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

REALIZADO POR:

SILVANA HARO

CARLOS CASTILLO

JOSÉ VILLACÍS

ARTURO POMAQUERO

RIOBAMBA - ECUADOR

PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN

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INTRODUCCIÓN

La instrumentación Industrial es la rama encargada de la medición y control en los diferentes procesos productivos de una industria, por medio de diferentes tipos de instrumentos que miden la variable para la cual han sido diseñados, como son la temperatura, presión, caudal, entre otros.

En la actualidad no existe proceso que no requiera de un buen instrumento para su medición o control, la prioridad esta en obtener un alto rendimiento productivo en la industria. Los avances tecnológicos permiten incluso, que la medición o el control sea automático en casos donde existan riesgos.

De la elección del instrumento adecuado dependerá la satisfacción del proceso y el cumplimiento con los estándares de calidad a los que obedecen las industrias en el mercado actual.

Por lo que consideramos que la Instrumentación Industrial, más allá de ser una rama científica es una herramienta primordial y efectiva para el buen desempeño del Ingeniero Industrial y por ende para la productividad de la industria.

Imagen tomada de: http://santiago.olx.cl/manometros-termometros-sensores-termocuplas-transmisores-thermowell-instrumentacion-iid-141498808


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TEmA:

DESCRIPCIÓN DE UN DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS EN LA SECCIÓN DE

EVAPORACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR


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OBJETIVO

Objetivo General

Identificar los instrumentos de control utilizados en la sección de evaporación en la producción de azúcar.

Objetivos Específicos

Reconocer la simbología de cada uno de los instrumentos de la sección de evaporación dentro del proceso de producción de azúcar, basándonos en la Norma ISA-55-1.

Determinar cuál es el uso de cada uno de los instrumentos que se encuentran el diagrama de evaporación del azúcar.


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MARCO TEÓRICO:

¿QUÉ ES UN INSTRUMENTO?

Es un dispositivo, aparato o medio físico capaz de generar una señal de medición, atendiendo a características metrológicas normalizadas, de modo que esta señal pueda ser utilizada para reproducir el valor de la variable medida de forma directa o indirecta.

Los instrumentos están constituidos de los siguientes elementos:

Elemento Sensible.- Es la parte del instrumento que se encuentra en contacto directo con la variable de proceso, su función es generar una señal física (eléctrica, mecánica, hidráulica, neumática, lumínica, etc), relacionada con la magnitud que ha de ser medida. Medios de Transmisión.- Se encargan de tomar la señal del elemento sensible para amplificarla, convertirla y transmitirla hasta el elemento final. Su función es acondicionar la señal generada por el sensor, de manera que pueda ser comparada con la escala del indicador o contrastada con la señal de referencia de un controlador. Elemento Final.- El elemento final varía de acuerdo a la clase de instrumento o sistema de medición.1

1 Tomado de: http://evirtual.espoch.edu.ec/mod/book/view.php?id=29951&chapterid=2409 Dr.Marco Haro

Transductor Termopar

ENTRADA SALIDA

FUERZA ELECTROMOTRIZ

CAMBIO DE TEMPERATURA


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SÍMBOLOS DE INSTRUMENTACION

Imagen tomada de: http://evirtual.espoch.edu.ec/course/view.php?id=7170

Con el objetivo de universalizar el lenguaje de instrumentación, para fabricantes, usuarios y técnicos instrumentistas, se creó la NORMA ISA-55-1. La cual establece un criterio estándar para designar instrumentos y sistemas de instrumentación, utilizados para la medición y el control.

La Norma establece un lenguaje simbólico para identificar instrumentos y sistemas de control en planos y diagramas de instalación, catálogos y otros documentos que hacen referencia a la Instrumentación. Se identifica al instrumento de acuerdo a una nomenclatura alfanumérica, donde cada letra representa una característica funcional del instrumento y la identidad del lazo al cual pertenece el instrumento se designa agregándole un número al código alfabético2.

Para la representación gráfica se utilizan círculos, cuadros, triángulos, así como diferentes tipos de líneas y colores.

2 Tomado de: http://evirtual.espoch.edu.ec/mod/book/view.php?id=29951&chapterid=2409 Dr.Marco Haro


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PRIMERA LETRA LETRAS SUCESIVAS

VARIABLE MEDIDA

LETRAS DE

MODIFICACIÓN

FUNCIÓN DE

LECTURA PASIVA

FUNCIÓN DE DE SALIDA

LETRA DE

MODIFICACIÓN

A Análisis Alarma

B Llama Libre (1) Libre (1) Libre (1) C Conductividad Control D Densidad o Peso

específico Diferencial (3)

E Tensión (f.e.m) Elemento primario

F Caudal Relación (3) G Calibre Vidrio (8) H Manual Alto (6),(13),(14) I Corriente

eléctrica Indicación o

Indicador (9)

J Potencia Exploración (6) K Tiempo Estación de

control

L Nivel Luz Piloto (10)

Bajo (6),(13),(14)

M Humedad Medio o Intermedio

N Libre Orificio P Presión o vacío Punto de

prueba

Q Cantidad Integración (3) R Radiactividad Registro S Velocidad o

Frecuencia Seguridad (7) Interruptor

T Temperatura Transmisión o Transmisor

U Multivariable Multifunción (11)

Multifunción (11)

Multifunción (11)

V Viscosidad Válvula W Peso o fuerza Vaina X Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar Y Libre Relee o

computador (12) Sin clasificar

Z Posición Elemento final de control sin clasificar


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Identificación funcional

Para la identificación funcional del instrumento se utiliza las especificaciones de la tabla y debe incluir: Una primera letra que indica la variable medida: una o más letras subsiguientes que indican las funciones del instrumento. Una excepción a esta regla es el uso de la letra L para designar la luz piloto que no forma parte de un lazo.

La identificación de la función de un instrumento debe hacerse de acuerdo a la función y no de acuerdo a la construcción del instrumento.

Identificación del lazo

La identificación del lazo al que pertenece el instrumento se hace utilizando uno o varios números de acuerdo a la cantidad de lazos en la planta de modo que cada uno tenga un número diferente y único.

Para diferenciar a los instrumentos del mismo tipo dentro de un lazo de control, se añade un sufijo generalmente alfabético a la identificación del lazo.

Por ejemplo: Es un indicador de tiempo que está en el bucle de control #2 y es el quinto de su clase, además es un instrumento simple accesible al operador.


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SÍMBOLOS GRÁFICOS

DIAGRAMA DE LA SECCIÓN DE evaporación EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR

Sección de evaporación en la producción de azúcar

EVAPORACIÓN

El jugo purificado es una solución del azúcar que contiene aproximadamente 14% y no azúcares del 5%. Es necesario ahora concentrar esta solución. Esto es hace hirviendo el agua de la solución en los recipientes grandes conocidos como evaporadores

Al entrar en los evaporadores la solución contiene azúcar de aproximadamente 14%. En irse de estos el contenido de azúcar es aproximadamente del 70%

CONTROL DEL PROCESO

El sistema de control en el último efecto en la evaporación se describe a continuación:

1.1. Control de Concentración

La concentración a la salida del evaporador o el último efecto este será controlado con la entrada en dicho evaporador de ese modo se tendrá la eficiencia requerida.

1.2. Control de Nivel

El nivel del jugo en cada evaporador es controlado mediante un controlador de nivel, para asegurar una cantidad de concentrado que es carga para el siguiente evaporador, con una estrategia de feedback controlando el flujo den la alimentación.

1.3. Control de Temperatura

Esta será controlada en cada evaporador para de este modo asegurar que la transferencia

de calor sea la adecuada para que se dé la separación entre el agua y el azúcar

1.4. Control de Flujo

El flujo entrante en cada evaporador es registrado para tener en cuenta variaciones en la

producción.


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Control 1 2 3 4

Lazo Control de nivel en los evaporadores

Control de temperatura

Control de composición

(AC)

Control de composición

(AC)

Tipo de estrategia

Control Feedback Control Feedback Control Feedback Control

Feed-forward

Variable Controlada

Nivel del evaporador Temperatura en el tope de la columna

Composición en el producto del salida en el ultimo efecto

Composición en el producto de salida del segundo efecto

Variable Manipulada

Flujo del jugo de alimentación

Flujo de vapor de entrada

Flujo del jugo de salida del último

efecto

Flujo del jugo de salida del ultimo

efecto

Instrumentos Usados

Medidor de nivel Medidor de temperatura

Medidor de composición

Medidor de composición


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DESCRIPCIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN LA SECCIÓN DE evaporación

TT (TRANSMISOR DE TEMPERATURA)

Transmisores de temperatura, toman la señal de bajo nivel proveniente de un RTD o termopar, la convierte a una señal analógica más conveniente para la transmisión a larga distancia, a través de una planta ruidosa y lista para la conectividad con indicadores, registradores, DCS, PLC y sistemas SCADA.

T I (INDICADOR DE TEMPERATURA)

Sirve para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de dos láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica).

Los cambios de temperatura producirán en las láminas diferentes expansiones y esto hará que el conjunto se doble en arco. En la práctica, las dos láminas anteriormente mencionadas se suelen bobinar en espiral o en forma helicoidal, dejando un extremo libre al que se suelda un índice o es solidario con una aguja indicadora que muestra, realmente, la rotación angular de la misma sobre una escala graduada en grados centígrados o Fahrenheit.


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F Y (Relé de flujo)

Se acciona cuando la temperatura de un inducido u otro devanado o elemento bajo carga excede de un valor determinado.

LT (Transmisor de nivel)

La medición de nivel se realiza con dos propósitos fundamentales: control de los márgenes de operación seguridad, y determinación de la cantidad de producto contenida en un recipiente con propósitos de inventario

LR (Registrador de Nivel)

Los registradores de nivel son económicos y eficientes detectores de nivel de líquidos. Son fáciles de instalar y además están concebidos para funcionar sin problemas durante un largo período de tiempo. Método de funcionamiento: El microinterruptor situado en el interior del flotador, instalado según su peso, modifica los contactos de acuerdo con la posición del flotador. Si el nivel del líquido desciende o se eleva lentamente, para mantener un nivel medio del mismo puede conectarse o desconectarse una bomba o un mecanismo de control de flujo. Conectando solamente una parte del interruptor, la unidad puede utilizarse para llenar o vaciar el depósito, según se requiera.


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U (Medidor de presión diferencial)

Es un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. El nivel cero del líquido se selecciona en un eje a la altura del diafragma. Si el instrumento se calibra en el tanque, el 0 % del aparato debe comprobarse con el nivel más bajo en el borde inferior del diafragma (entre el borde inferior y el superior del diafragma la señal de salida no está en proporción directa al nivel).

L I (INDICADOR DE NIVEL)

El indicador de nivel integra guiadas de radar (TRD), medidor del nivel de la distancia, el nivel y la medición del volumen de líquidos y la inter fase líquido. Se puede medir el nivel en una variedad de condiciones difíciles.

Posee una cámara de medición que se conecta al lado del tanque, además de un flotador que está equipado con un sistema de imanes permanentes para transmitir los valores medidos con el indicador local.


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AT (ANALIZADOR DE TEMPERATURA)

Instrumento de medición para determinar la humedad del aire, temperatura del aire y la temperatura de la superficie. Además, calcula el punto de rocío, la temperatura de bulbo húmedo y la diferencia en el punto de rocío y la temperatura de la superficie.

AR (ANALIZADOR DE RADIACTIVIDAD)

Analizador de radiación electromagnética para determinar la radiación en Tesla o micro Gauss. El analizador de radiación puede medir radiaciones electromagnéticas emitidas por aparatos eléctricos como televisores, lámparas, ordenadores, conductores de corriente, pantallas e instalaciones eléctricas industriales.

TA (ALARMA DE TEMPERATURA)

Supervisor de temperatura. Dispositivo autómata que dispone de un modem GSM de comunicaciones para enviar y recibir mensajes SMS para alarma de temperatura, función termostato. Incluye sensor de temperatura externo. Sensor externo de temperatura -20ºC a 85ºC. Alarma de temperatura máxima y mínima

Aplicaciones: Almacenes alimentación, cámaras frigoríficas, cabinas congeladoras, bodegas, control de temperatura general.


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PROCESO DE PRODUCCIóN DE LA AZúCAR

1.- DESMENUZADA

La caña proveniente del campo, es cortada en pedazos pequeños y desfibrados para facilitar la mayor extracción del jugo

2.- PESAJE

Toda la caña que ingresa al Ingenio es pesada en la báscula que se ubica en la entrada de la planta

3.- DESCARGA

Una vez que las muestras son tomadas, la caña es llevada a la zona de descarga.

La caña a granel es descargada y posteriormente puesta en la mesa de la caña por una máquina o debidamente transportada por los vehículos

4.- MOLIENDA

Se compone de 6 juegos de molinos, el jugo que sale del primer molino denominado “jugo de extracción” y el jugo que sale del último molino se llama “jugo residual”. En el último molino se añade agua que es circulada en contracorriente con el fin de extraer la mayor cantidad de jugo


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5.- FILTRACIÓN

El jugo extraído en la molienda contiene mucho bagazo en suspensión, para eliminar este bagazo los jugos se pasan primero por filtros perforados

6.-SULFITACIÓN Y CALADO

Tratamiento del jugo a través de torres de sulfatación. Su acción es descolorante y desinfectante. Acto seguido se realiza el proceso de neutralización del jugo con lechada de sal

7.- CALENTAMIENTO

Esta operación tiene por objeto calentar el jugo desde la temperatura a la que sale del tanque de alcalización hasta la temperatura de ebullición normal a la presión atmosférica del lugar. El calentamiento tiene por función fundamental acelerar la velocidad de reacción de los fosfatos

8.- CLARIFICACIÓN Y FILTROS DE CACHAZA

El jugo caliente se bombea a los clarificadores en donde con la adición de floculantes el jugo se decanta, saliendo por rebose el jugo clarificado, acumulándose en el fondo los lodos o cachaza. Estos son extraídos por bombas hacia los filtros de vació y se obtiene el jugo filtrado.


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9.- EVAPORACIÓN Y CLARIFICACIÓN DE LA MÉDULA

Concentración de jugo clarificado que debe tener un brix de 62 a 64, cuyo producto es llamado meladura, luego esta se clarifica en un proceso de flotación con la ayuda de burbujas de aire.

10.-CRISTALIZACIÓN

Proceso en el que crecen los cristales de azúcar. Se utilizan semillas que son núcleos de cristalización que van creciendo con la alimentación de meladura y la concentración en el techo, el producto que este descarga es llamada masa cocida de primera , que es una mezcla de azúcar y miel que no cristalizo.

11.-CENTRIFUGACIÓN

Es un proceso que permite la separación de la miel del cristal de azúcar. Los cristales son lavados y secados en la centrifuga Para luego pasar a la secadora de azúcar.


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12.- SECADO

El azúcar de primera, una vez separada la miel, se transporta a través de bandas y un elevador de cangilones hasta un secador, de la cual sale seca y lista Para ser envasada.

13.- ENVASADO

El producto final es envasado en fundas de diferentes presentaciones, listo Para ser comercializado.


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CONCLUSIONES:

El diagrama de instrumentos de control utilizados en el proceso de evaporación del azúcar, han podido ser reconocidos gracias al lenguaje simbólico de la Norma ISA-55-1, que identifica al instrumento con una nomenclatura alfanumérica.

La aplicación de sistemas de control en los procesos, es vital si se quiere calidad y seguridad en los mismos.

RECOMENDACIONES:

No se deben escatimar en gastos, al adquirir los instrumentos; siempre debe buscarse que cumplan con las condiciones que requerimos satisfacer en el control del proceso.

Un instrumento debe ser reconocido en base a su función y no por su construcción.


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LINKOGRAFÍA

http://cabierta.uchile.cl/libros/l_herrera/iq54a/casos.htm http://www.sapiensman.com/control_automatico/control_automatico8.htm http://instrumentacionunexpo.blogspot.com/

http://www.hannachile.com/noticias-articulos-y-consejos/articulos/196-simbologia-instrumentacion-control-industrial

http://html.rincondelvago.com/simbolos-de-instrumentacion.html

http://evirtual.espoch.edu.ec/course/view.php?id=7170

ANEXOS

EVALUACIÓN GRUPAL

Coordinadora: Silvana Haro

EVALUACIÓN GRUPAL DEL PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN (0-10 PUNTOS) (0-10 PUNTOS) (0-10 PUNTOS) (0-10 PUNTOS) (0-40/4 PUNTOS)

INTEGRANTES INVESTIGACIÓN COMPROMISO TRABAJO EN GRUPO APORTE PUNTAJE TOTAL Carlos Castillo 10 10 10 10 10 José Villacís 10 10 10 10 10 Silvana Haro 10 10 10 10 10

Arturo Pomaquero 10 10 10 10 10

Education

Proyecto eris1