Instrumentación de planta de etanol

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¨ INSTRUMENTACION INDUSTRIAL¨

“ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA
DE CHIMBORAZO”
“ISTRUMENTACION INDUSTRIAL”
DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS DE UNA
PLANTA INDUSTRIAL DE ETANOL

PROFESOR: DR. MARCO HARO
INTEGRANTES:
• JENNY YEROVI
• JAIRO SANTOS
• MANUEL MENDEZ
• GEOVANY TIERRA
• BYRON OSORIO

RIOBAMBA – ECUADOR
2010


TEMA:
DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS DE UNA PLANTA INDUSTRIAL DE
ETANOL
JUSTIFICACION:
• El propósito de la elaboración del informe sobre diagramas de instrumentos de una planta
industrial de etanol es ir puliendo y dominar los conocimientos antes ya adquiridos en la
asignatura de Instrumentación Industrial, además irnos relacionando con los distintos procesos
industriales en donde tendremos que desenvolvernos como profesionales
• Otro beneficio es que con la elaboración del trabajo iremos adquiriendo ciertas destrezas para
tener una identificación rápida y precisa de los instrumentos que constituyen la Planta

Industrial de Etanol investigada y también de cualquier otra industria.

OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL:
• Reconocer e identificar todos y cada uno de los instrumentos que forman parte de
los procesos en una planta industrial en nuestro caso para la elaboración del
etanol.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:
• Saber como van montados o ubicados los instrumentos de medida en el diagrama de
Control de una Planta Industrial.
• Conocer que tipo de instrumentos constituyen la planta y cual es su función en los
procesos de la misma.
• Aprender a estructurar un diagrama de procesos, tuberías e instrumentos de una
planta completa o parte de la misma.

MARCO TEORICO

El metanol es el principal componente del destilado en seco de la madera. Es uno de los disolventes
más universales y encuentra aplicación, tanto en el campo industrial como en diversos productos de
uso doméstico. Dentro de los productos are lo pueden contener se encuentra el denominado “alcohol
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de quemar” constituido por alcoholes metílico y etílico, solvente en barnices, tintura de zapatos,
limpiavidrios, líquido anticongelante, solvente para lacas etc. Además, los combustibles sólidos
envasados también contienen metanol.

La mayor parte de los métodos usados en la determinación de metanol se basan en su oxidación a
formaldehído y la posterior determinación de éste último

USOS:

El Metanol, alcohol metílico, se puede utilizar como:
-Anticongelante en el agua de radiadores para carro; ya que su punto de solidificación es de -97ºC.
-Como combustible.
-Reactivo químico en la elaboración de sales orgánicas
-Como desnaturalizante del Etanol, y disolvente de otras sustancias como la tinta, tintes y aldehídos
- Combustible de bombonas de camping-gas.
- Resinas y adhesivos.
- El metanol puede ser también añadido al etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo (el
metanol es altamente tóxico al consumo humano).

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS



DIAGRAMA DE INSTRUMENTACION



DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA:
La planta está orientada específicamente a la producción de Metanol. Todo el proceso consiste
básicamente en la reformación del gas natural, seguida por la síntesis y purificación del Metanol.
La materia prima, el gas natural, así como el agua filtrada y potable, y la electricidad y otras
necesidades vapor y agua desmineralizada son producidas por la misma planta.

El proceso de formación de Metanol (ver figura de diagrama de instrumentos) comprende
principalmente las siguientes etapas:

• Recepción y distribución del gas natural.
• Hidrodesulfuracion.
• Reformación.
• Compresión
• Síntesis del Metanol.
• Destilación

Recepción y distribución del gas natural

Es suministrado, pasa a través del tambor separador de entrada de gas natural para eliminar el
contenido de pesados. El contenido de este tambor se distribuye al área de servicios para alimentar las
calderas auxiliares, los quemadores del reformador como gas natural combustible y al área de
deshidrodesulfuracion para ser acondicionado como gas natural del proceso.

Hidrodesulfuracion

Esta etapa elimina los compuestos de azufre en la forma de sulfuro de hidrogeno, sulfuro carbonilo y
mercaptanos antes de que entre al horno reformador para evitar el envenenamiento del catalizador de
cobre de la etapa de síntesis. El máximo contenido de azufre a la entrada del catalizador debe ser de
0,1 ppm.
La sección de hidrodesulfuracion consta del hidrogenador y los absorbedores de azufre.

Reformación

El gas desulfurado pasa al saturador de gas natural donde entra en contacto con el condensado de
agua del proceso proveniente de la zona de recuperación de calor. En este equipo se evapora el
condensado empleando el calor utilizado por el gas reformado. La mezcla gas vapor sale del saturador
con 20% del vapor requerido en la reformación, el 80% restante es suministrado desde el cabezal de
vapor de media presión.

La mezcla del gas natural-vapor es calentado en el precalentador de vapor de gas natural ubicado en la
zona de convección. En estas condiciones entra al reformador.
El reformador es un horno aislado térmicamente con 195 quemadores distribuidos en el techo para el
suministro de calor. El combustible para are using demo version aire en exceso para lograr
You los quemadores es gas natural y
combustión completa. Dentro del reformador hay 700 tubos llenos de catalizador en base a oxido de

níquel. La reacción global es endotérmica.

Las condiciones de equilibrio dependen de las condiciones del proceso, tales como: temperatura de
reacción, presión y relación vapor/carbono. Las condiciones que favorecen el proceso son: Alta
temperatura, baja presión, alta reacción vapor/carbono y alta actividad del catalizador.
El gas de salida se denomina gas reformado, por lo que se conoce a esta etapa como la sección de alta
temperatura del proceso.

Seguidamente al gas se le aplican cambios de temperatura antes de entrar a la sección de compresión.

Compresión

En esta sección el gas donde entra el gas se eleva la presión a través de un compresor centrífugo. La
temperatura del gas de salida es de 96 grado centígrados.

Síntesis del Metanol

La salida de la sección de compresión pasa a través del precalentador nº 1 el cual tiene dos salida:

Una se usa como gas de enfriamiento rápido para controlar la temperatura de los lechos catalíticos y
otra como la alimentación del gas fresco al convertidor de Metanol. El gas sufre cambios de
temperatura y presión y pasa al separador de Metanol y su salida se conoce como Metanol crudo, la
que pasa a otro separador para eliminar los gases disueltos en el y luego enviarlo a los tanque de
almacenamiento.

Destilación

El Metanol crudo contiene aproximadamente 80% de Metanol, 18% de agua e impurezas tales como
alcohol pesado, parafina, dimetil éter, cetonas, formiato de metilo, acido ascético que son producidos
simultáneamente con el Metanol. Es por ello que se requiere la purificación del producto por
destilación

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:

El proyecto se enmarca dentro del proceso de la succión del aire del medio ambiente el cual es
llevado a un reformador, en el que una serie de instrumentos de controles monitorizan una serie
de variables, entre ellas el caudal (siendo este el elemento en estudio para el presente proyecto)
controle las revoluciones de la turbina que inyecta el caudal de aire al reformador.

Este proceso requiere de una medición constante de caudal de aire, por lo tanto, la técnica de
medición es un proceso importante ya que los valores tomados se procesaran para el control de la
turbina, en este sentido el sensor de caudal debe tener el mejor ambiente posible para una
correcta medición.

Lo más importante para la medición es que, además de tener un sensor confiable es que el flujo
sea lo más laminar posible evitando oscilaciones (en lo posible) dentro del tubo de Venturi, que es
donde la medición es tomado. You are using demo version


DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS
En el caso especifico del sistema de succión de aire
el lazo de control esta ligado la medición que realizan los instrumentos con sus respectivas
numeraciones PT(transmisor de presión), FT(Transmisor de flujo)
y TE(Sensor de temperatura-Termocupla) de la cual la principal medida es el flujo mientras que las
otras dos es para compensación.

Esas tres señales entran al DCS (sistema de control distribuido) donde son procesadas e incorporadas
a cálculos para controlar la velocidad de la turbina(en rpm) por lo que el control se realiza a nivel de
software empleando elementos como actuadores, esto es, el PI, TI, TICA, FDS que forman parte
del diagrama de instrumentos

La señal del PT (presión), FT (flujo), TE (temperatura) es ingresado al
(DCS) para procesa las variables donde el FC212 tiene como entrada una señal rampa condiciona
da por los valores de FRA212 y FCL 212-2 donde estas determinan la cantidad de aire al
reformador. El FSH selecciona el FCl con valor más alto para compararlo con la rampa y establece
un setpoint (SV).

El FC212 compara la salida de FLG212 con el setpoint y salida va al lazo de re
alimentación para controlar el flujo de aire de combustión al F201, manipulando las rpm de la tur
bina (K-202T).

Código, Estándares y normas utilizados:
• Normas ISA.
• Normas ASME
• Normas ISO 9000

CONCEPTOS DE INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS:

Interruptores de flujo

El flujo de líquidos en tuberías desempeña un papel importante en la industria y el comercio. En la
mayoría de los casos es esencial saber si hay o no flujo en una tubería, y actuar en consecuencia. Se ha
desarrollado una línea completa de interruptores para flujo líquido en una amplia variedad de usos y
literalmente centenares de aplicaciones, que comprenden:

• Aire acondicionado
• Sistemas de suministro de agua caliente
• Sistemas de bombeo
• Equipos de enfriamiento de agua
• Servicio para rociadores contra incendio
• Sistemas de tratamiento de agua

Alarma de flujo para el sistema
La Alarma de Flujo está diseñada para detectar la falta de flujo de la bomba al túnel, y activar un
mecanismo de alerta instalado por el cliente.

La Alarma de Flujo consta de:
a. Sensor / indicador de flujo que está instalado sobre el panel de la bomba
El sensor / indicador de flujo incluye:
1. Puertos de entrada y salida
2. Un soporte de montaje
3. Tubo de flujo
b. Caja de control montada cerca del panel de la bomba.
Instrumento calibrador de una variable
Instrumento neumático de una variable, sin contacto, que utiliza aire presurizado para inspeccionar el
diámetro interior de agujeros.

Instrumento Transmisor de flujo
El transmisor da una señal proporcional al flujo que está midiendo y de acuerdo a las especificaciones
técnicas indicara en el display ese flujo. Los rangos de ajuste de alarmas alta o baja se ajustan a gusto
de acuerdo al control o alarma que se deba implementar.

Válvula de tres vías
Esta es la primera de las válvulas que cambia la orientación de la corriente del fluido. En esta válvula
como su nombre; lo indica, hay tres bocas de conexión o "puertas", la primera por donde entra la
presión desde la bomba, la segunda que se comunica con el cilindro hidráulico y la tercera que es la
conexión hacia el tanque o retorno

Interruptor diferencial de caudal
Un interruptor diferencial de caudal es un dispositivo electromecánico que se coloca en las
instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de
manejo en los aparatos.

Controlador de caudal
Control neumático de caudal usando controles neumáticos, accesorios para el acondicionamiento del
vapor y equipos de drenaje de condensado.

Trasmisores de presión
Consiste en una cámara llena de un fluido de transferencia cerrada en uno de sus extremos por un
sensor de presión y separada del proceso en su otro extremo por medio de una membrana (de plástico
o acero inoxidable). La presión deforma la membrana y se transfiere del fluido al sensor de presión.

Válvulas de caudal
Estas válvulas influyen sobre la cantidad de circulación de aire comprimido; el caudal se regula en
ambos sentidos de flujo.

Válvulas de globo
Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón
que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la
tubería.

Medidores de flujo

Tiene como objetivo principal estudiar el efecto, funcionamiento y las aplicaciones tecnológicas de
algunos aparatos medidores de flujo el misma para medir el gasto de un fluido, es decir la cantidad de
flujo por unidad de tiempo.

Venturi
Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido
aprovechando el efecto Venturi. Sin embargo, algunos se utilizan para acelerar la velocidad de un
fluido obligándole a atravesar un tubo estrecho en forma de cono.

Turbina
Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega
su energía a través de un rodete con paletas o álabes.

Compensador de caudal
Influye para que el control de flujo no se realice con la precisión deseada es el aumento de
temperatura en el aceite hidráulico, ya que como sabemos, esto afecta directamente en su viscosidad.

Elemento Primario de Temperatura
Estos están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al
sistema de medición una ubicación en respuesta a la variación de la variable controlada.



Producción del metanol


¨ INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL¨

INDICE DE INSTRUMENTOS

INSTRUMENTO DESCRIPCION INSTRUMENTO DESCRIPCION
Salida del plano Instrumento calibrador de
una variable, simple
directo montado en
campo.

Entrada del plano Transmisor de flujo
Instrumento de una
sola variable accesible
al operador montado en
campo y se encuentra
en el bucle 212 y es el
segundo de su tipo.

Instrumento sin
clasificación, con
Control lógico Válvula de tres vías
programable

Interruptor diferencial de Válvula Check
caudal, compartido con
más de una variable,
localizado en un lugar
accesible al operador,
Montado en tablero y se
encuentra en el bucle 212.


¨ INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL¨
Alarma Indicadora para Alimentación de Gas
Control de Caudal de una sola variable
compartido con más de montado en campo
una variable, localizado en
un lugar accesible al
operador, Montado en
tablero y se encuentra en
el bucle 212.

Indicador de densidad Control de viscosidad
montado en campo con Montado en campo con
control lógico control lógico
programable. programable.
Transmisor de Presión, Alimentación de Gas
Control compartido con Control compartido con
más de una variable, más de una variable,
localizado en un lugar localizado en un lugar
accesible al operador, accesible al operador,
Montado en tablero y se Montado en tablero y
encuentra en el bucle se encuentra en el
numero 227. bucle 212 y es el
primero de su clase.

Transmisor de Presión, Relé de caudal Control
Control compartido con compartido Montado en
más de una variable, tablero, y se encuentra
localizado en un lugar en el bucle 212.
accesible al operador,
Montado en tablero y se
encuentra en el tablero
243.

¨ INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL¨
Transmisor de Presión, Alimentación de Gas
de una sola variable de una sola variable
montada en campo en montado en campo en
el bucle 227. el bucle 202.

Transmisor de flujo, de Alimentación de Gas
una sola variable, Control compartido con
Instrumento directo más de una variable,

montado en campo y se localizado en un lugar

encuentra en el bucle accesible al operador,

212 y además es el Montado en tablero, y

primero de su tipo. se encuentra en el
bucle 212 y es el
segundo de su tipo.

Elemento Primario de
Temperatura, de una
sola variable, montado
en campo en el bucle Clutch . trasmisor
243.

Válvula de Caudal, Alarma de alta
de una sola variable, temperatura.
montado en campo. Instrumento compartido
con más de una
variable accesible al
operador y se
encuentra en el bucle
212 siendo el primero
de su tipo.

¨ INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL¨
Bomba.
Válvula de globo

Medidor de Flujo, de
una sola variable, Venturi
montado en campo

Alarma de alta Alarma de alta
temperatura. temperatura.
Instrumento compartido Instrumento compartido
con más de una variable con más de una
accesible al operador y variable accesible al
se encuentra en el bucle operador y se
212 y es el segundo de encuentra en el bucle
su tipo. 212 y es el tercero de
su tipo.
Controlador de Alto Caudal
Control compartido con más
de una variable, localizado
en un lugar accesible al
operador, y se encuentra en
el bucle 212 siendo primero Turbina
de su tipo.
Controlador de Alto Caudal
Control compartido con más
de una variable, localizado
en un lugar accesible al
operador, y se encuentra en
el bucle 212 siendo el
segundo de su tipo.


¨ INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL¨

CONCLUSIONES:
• Al culminar el trabajo obtuvimos conocimiento de la ubicación de los instrumentos de
medida en el diagrama de Control de una Planta Industrial.
• Conocimos también los tipos de instrumentos y la función de los mismos dentro de
la instalación de la Planta.
• Aprendimos como estructurar un diagrama de procesos, tuberías e instrumentos
correspondientes a Industrias.

RECOMENDACIONES:
• Tener un conocimiento suficiente previo acerca de la instrumentación industrial, para poder
manejar la gama de instrumentos existentes y realizar su identificación en diagramas de
instrumentos.
• Tener en cuenta en los bucles y tableros de control la identificación de los instrumentos que
son del mismo tipo ya que al ser idénticos se podría realizar alguna mala maniobra o
interpretación.
• Tener muy en cuenta los accesorios de seguridad ya que no se los puede omitir en estos
diagramas porque son de vital importancia.


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