DESCRIPCIÓN Y MANTENIMIENTO DE PLANTA DE GAS INERTE

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA - ELECTRICA
“MANUAL DEL PROCESO Y
MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE
GAS INERTE (CO2) DEL BUQUE
TANQUE NUEVO PEMEX I”
1.0.1.1.1.1.1
TRABAJO PRÁCTICO TECNICO
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
ROBERTO VERA ANDRES
ROGELIO CAMPOS AMADOR
ASESOR:
ING. JOSE LUIS JUAREZ SUAREZ
POZA RICA VER
2005
INDICE
INTRODUCCIÓN
1
CAPITULO I
JUSTIFICACIÓN
TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES
2
3
4
CAPITULO II
PROCESOS DEL TRABAJO
2.1.0 ANTECEDENTES
2.1.1 LIMITES DE EXPLOSIÓN
2.1.2 SISTEMA DE GAS INERTE
2.1.3 PRECAUCIONES CON EL GAS INERTE
2.1.4 DATOS TÉCNICOS (GAS INERTE, COMBUSTIBLE,
CONSUMO DE AGUA, CONSUMO ELÉCTRICO).
2.2.0 SISTEMA DE GAS INERTE
2.2.1 QUEMADOR
2.2.2 MECHERO DE IGNICIÓN
2.2.3 TORRE DE REFRIGERACIÓN
2.2.4 SISTEMAS DE COMBUSTIBLE
2.2.5 SISTEMA DE AIRE DE COMBUSTIÓN
2.2.6 SISTEMA DE GAS INERTE
2.2.7 SISTEMA DE AGUA DE REFRIGERACION
2.2.8 SISTEMA DE DRENAJE
2.2.9 INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
2.3.0 INSTRUCCIONES PARA ARRANQUE Y SERVICIO
2.3.1 ANTES DE ARRANCAR
2.3.2 ARRANQUE AUTONORMAL
2.3.3 ARRANQUE MANUAL
2.3.4 CONTROL DE LA PLANTA DESDE EL CUARTO DE
CONTROL DE CARGA
2.3.5 SERVICIO
2.4.0 AJUSTES Y TOLERANCIAS DE MANTENIMIENTO
2.4.1 MECHERO
5
8
9
10
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17
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25
25
33
33
34
35
36
37
2.4.2 SISTEMA DE COMBUSTIÓN DE AIRE
2.4.3 SISTEMA DE COMBUSTIBLE
2.4.4 SISTEMA DE GAS
2.4.5 PIEZAS A COMPROBAR DE ACUERDO A LAS ESPECIFICACIONES
DEL FABRICANTE
2.4.6 OTRAS PIEZAS A COMPROBAR
37
37
38
38
38
38
2.5.0 POSIBLES CAUSAS DE AVERÍAS DURANTE EL ARRANQUE Y EL SERVICIO
2.5.1 SI LA CORRIENTE DE CONTROL NO ESTÁ EN “ON”
41
2.5.2 SI LA IGNICIÓN NO SE EFECTÚA
41
2.5.3 SI LA PRESIÓN DE COMBUSTIBLE ES MUY BAJA
41
2.5.4 SI LA PRESIÓN DE AGUA SALADA ESTA MUY BAJA
2.5.5 SI EL NIVEL DE AGUA SALADA EN LA TORRE DE REFRIGERACION
ES MUY ALTO
2.5.6 SI LA TEMPERATURA DE GAS INERTE ES MÁS DE 5ºC POR
ENCIMA DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE AGUA SALADA
2.5.7 SI EL CONTENIDO DE OXIGENO AUMENTA, Y EL CONSUMO DE
COMBUSTIBLE ES INFERIOR AL NORMAL
42
42
42
42
2.6.0 SISTEMA DE CONTROL (PLC GE FANUC)
2.6.1 GENERALIDADES
2.6.2 ANTECEDENTES
2.6.3 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DE UN PLC
2.6.4 CAMPOS DE APLICACIÓN DE UN PLC
2.6.5 TEORIA DEL MANTENIMIENTO
2.6.5.1 OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO
2.6.5.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO
2.6.5.2.1 MANTENIMIENTO CORRECTIVO
2.6.5.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO
2.6.5.2.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO
2.7 COSTOS
43
43
44
48
52
52
52
53
53
53
54
CAPITULO III
APORTACIONES Y CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO
59
59
BIBLIOGRAFÍA
60
ANEXOS
61
GLOSARIO
69
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo practico técnico se refiere al sistema de protección a base de
gas inerte en el buque tanque petrolero Nuevo Pemex I; en donde la función principal de
este buque tanque es transportar combustible a lo largo del pacifico mexicano. La razón
fundamental del sistema de gas inerte como ya veremos mas adelante, es minimizar el
peligro de incendio o explosión y dar una mayor seguridad a todo el barco en las
maniobras de carga y descarga de combustible.
En el capitulo dos, del punto numero uno hablaremos de las condiciones o
factores necesarios para que se pueda llegar a producir un incendio en una atmósfera
rica de vapores de hidrocarburos y de los limites de explosión para evitarlo, así como de
las precauciones y recomendaciones básicas necesarias que se deben tener con el gas
inerte.
Por otra parte para lograr comprender como se lleva a cabo el proceso de
generación y transmisión de gas inerte a tanques es necesario que se conozcan cada
uno de los elementos que intervienen en él. De ahí que en el tema dos hablaremos de
estos componentes así como de los sistemas de instrumentación y control.
Una vez que nos familiaricemos en las partes que integran el proceso ya
podremos introducirnos en los puntos que hacen referencia al arranque de la planta; de
los ajustes que se pueden hacer a cada uno de los elementos del proceso y de las fallas
mas comunes que pueden presentarse en el arranque.
Por ultimo veremos como es que el antiguo sistema de control basado en la lógica
de relevadores es remplazado por el control automático, en donde la integración de
computadoras al sistema y el uso del PLC (Controlador Lógico Programable) dan paso a
la automatización de la planta de gas inerte para dar un mejor funcionamiento y control
de ésta.
CAPITULO I
JUSTIFICACIÓN
El presente trabajo esta dirigido a los alumnos de ingeniería sea cual fuese su
especialidad; y especialmente a los egresados de ingeniería mecánica-eléctrica, a los
técnicos e ingenieros de PEMEX que tengan que ver con sistemas de protección con gas
inerte CO2.
La razón principal es dar a conocer en primer lugar el sistema de protección
mediante gas inerte de un buque tanque petrolero, la descripción de su funcionamiento y
mantenimiento, así como el manejo y utilización de la misma.
Además dar una descripción de la operación del sistema desde la Interfase
Hombre Máquina (HMI), que es la consola de operación del proceso, es decir la
computadora y el monitor.
Con la información básica que se presenta de la planta de gas inerte, el futuro
profesionista podrá ser capaz de operar, dar mantenimiento y de corregir las fallas más
comunes que se puedan presentar durante la operación del sistema; dando como
resultado una opción más de participación en la industria petrolera.
TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO
El presente trabajo práctico técnico, describe el funcionamiento y mantenimiento
de una planta de gas inerte (CO2), a bordo de un buque tanque petrolero, como también
la automatización de la planta.
En este trabajo practico técnico, se encuentra información de las piezas y
dispositivos de la planta de gas inerte y sus especificaciones de trabajo. Toda la
información ha de ser detallada con la suficiente claridad para que cualquier otro distinto
al autor pueda comprender el funcionamiento de la planta y no presente problema para
su operación.
Se tendrá en cuenta que el buen funcionamiento de la planta de gas inerte,
dependerá de una buena operación y mantenimiento de sus sistemas, intentando con
este trabajo reducir las situaciones imprevistas a la mínima expresión, ya que estos
imprevistos podrían ser motivos de retraso y pérdidas en costos de operación.
Parte de la información de descripción de conceptos son tomados de la
bibliografía presentada, y por otro, es la recopilación de datos de mantenimiento
realizado en el área de la planta de gas inerte CO2 del buque tanque petrolero Nuevo
Pemex I.
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES ESENCIALES
El presente trabajo comprende aspectos técnicos necesarios que se deben
emplear para el proceso y mantenimiento de una planta de gas inerte, que están
relacionados con especificaciones para su operación.
Tiene la característica para servir de apoyo y poder ser consultado por empresas,
técnicos y estudiantes o todo aquel profesional que pretenda ampliar sus conocimientos
en el proceso y mantenimiento de una planta de gas inerte.
Tiene como fin explicar en base a la experiencia obtenida, el funcionamiento
esencial de los componentes que intervienen en el proceso para la generación de gas
inerte. Así como también presentar una idea general de lo que es la automatización y
control de procesos mediante el uso de PLC´s.
CAPITULO II
2.1.0 ANTECEDENTES
Bautizado el 11 de noviembre de 1983 con el nombre de “NUEVO PEMEX I”, este
buque tanque es el primero de una serie inicial de cuatro buques petroleros.
Su diseño y construcción obedece a la necesidad de transportar crudo y/o hasta
tres distintos productos petrolíferos a la vez.
Básicamente
este buque esta compuesto de un casco de acero y una
superestructura; mide 202 metros de eslora, mas de 28 metros de manga y su puntal
supera los 17 metros, situada hacia popa y abarcando de banda a banda, se levanta a
mas de 17 metros sobre la cubierta.
La cámara de máquinas contiene 136 equipos y sistemas, destacándose entre
ellos el motor principal, que pesa más de 500 toneladas, las dos calderas auxiliares y sus
tres motogeneradores. A continuación tiene la cámara de bombas, que es donde
concurre la mayor parte de las conexiones de los casi 25 Km. de tuberías de distintos
diámetros que comunican los tanques de carga y lastre que forman la siguiente zona,
misma que ocupa las siete décimas partes de su eslora total. Esta zona esta formada
principalmente por once tanques de carga que son la razón fundamental del buque, los
cinco tanques están situados al centro y a lo largo hacia proa, en tanto que los seis
restantes se reparten equitativamente en cada banda y juntos hacen la capacidad total
del buque que es de 318,000 barriles.
Este buque desarrolla una velocidad máxima de 16 nudos, desplaza cerca de
56,000 toneladas de las que corresponden 10,930 a su propio peso y sus combustibles y
el resto a la carga.
BUQUE TANQUE NUEVO PEMEX I
En el diagrama esquemático del buque tanque (Figura No. 1) se muestra la
localización de la planta de gas inerte así como las secciones en que esta dividido el
barco.
Equipos generadores de gas inerte: una planta de gas inerte Moss-Rosenberg de
6,000 m³/h a 1200 mmca.
Dos bombas centrifugas para circulación de la planta de gas inerte, Hamworthy, de
360m³/h y 55 mca, con motor eléctrico siemens, de 86 Kw. a 1,770 r.p.m.
Dos bombas centrifugas para el cierre del sello hidráulico, Hamworthy, de
5 m³/h
y 40 mca, con motor eléctrico siemens de 2.5 Kw. a 1,750 r.p.m. cada una.
La razón principal del sistema de gas inerte (CO2) a bordo de un buque tanque es
conferir una mayor seguridad a todo el barco, no solo durante la limpieza de tanques y
las operaciones de carga y descarga, sino incluso en navegación (en modo ventilación).
Este sistema minimiza el peligro de incendio o explosión en los tanques de carga,
aunque este peligro existe siempre debido a que se hallan presentes los tres elementos
necesarios para que el fuego o la explosión se produzcan.
Estos tres elementos son:
1. El elemento combustible, representado por los vapores de hidrocarburos desprendidos
de la carga.
2. Energía para comenzar la combustión, representado por posibles chispas desde
diversos equipos o las corrientes estáticas.
3. Oxigeno para mantener la combustión, ya que el aire contiene aproximadamente un
21% de oxigeno y 79% de nitrógeno.
Para que pueda producirse incendio o explosión, los tres elementos anteriores
deben concurrir simultáneamente.
Si se elimina alguno de dichos elementos, se elimina también el peligro, siendo
esta la filosofía de la utilización del gas inerte como factor de seguridad. En la búsqueda
del elemento más fácil de eliminar, se encuentra que:
1. El elemento combustible no puede eliminarse nunca, debido a la naturaleza de la
carga, la cual es por si misma, altamente inflamable y es la función principal del buque
tanque.
La carga siempre evaporará hidrocarburos explosivos, que rellenarán cualquier
hueco en los tanques y que podrían mezclarse con el aire que penetre a través de las
escotillas, etc.
En viajes, el lastre de los tanques de carga van llenos de una mezcla de aire,
pudiendo arrastrarse éste durante la descarga, pero quedando siempre vapores
peligrosos en los tanques.
2. La posibilidad de salto de una chispa que inicie una explosión es muy difícil de eliminar
completamente.
Se han realizado estudios exhaustivos por organismos competentes en todo el
mundo y no se han logrado conclusiones exactas, pero se ha podido detectar un hecho y
es que la fuente de ignición más peligrosa es la electricidad estática, que puede
producirse de diversos modos dentro del tanque. La naturaleza de esta electricidad
estática la hace muy difícil de reconocer y por tanto casi imposible de eliminar.
3. El único elemento que resta, es el Oxigeno, siendo el soporte de la combustión. Está
siempre presente en un 21 % en la atmósfera. Sin embargo, el porcentaje de oxigeno
dentro del tanque de carga puede controlarse, reemplazando el aire por gas inerte, es
decir, por un gas con un contenido de oxigeno demasiado bajo para formar una mezcla
explosiva, con independencia de la cantidad de gases en la atmósfera del tanque.
2.1.1 LIMITES DE EXPLOSION
La composición química del aire es básicamente:
Oxigeno O2 = 21 % en volumen
Nitrógeno N2 = 79 % en volumen
Una mezcla de gases de hidrocarburos y aire, tiene dos límites de explosión.
- Límite de explosión inferior (LEI), es 2% de gas (98% de aire).
- Límite de explosión superior (LES), es de 10% de gas (90% de aire).
Entre estos dos limites, la mezcla es inflamable. Por debajo de este límite de
explosión, la mezcla es muy pobre para arder.
Por encima del límite de explosión superior, la mezcla es demasiado rica para
arder.
Los gases de hidrocarburos de una mezcla gaseosa que contiene oxigeno, arderá
solamente si el contenido de gases de hidrocarburos en la mezcla está entre los límites
de inflamabilidad. Estos límites, 2 % y 10 % en aire respectivamente, varían de acuerdo
con el contenido de oxigeno de la mezcla. El contenido de gases entre dichos límites se
reduce a medida que el contenido de oxigeno disminuye.
Si el contenido de oxigeno de la mezcla gaseosa es menor de 11 %, los gases de
hidrocarburos contenidos en la mezcla no pueden inflamarse cualquiera que sea su
concentración. Una atmósfera que contenga menos del 11 % de oxigeno es
considerada como teóricamente inerte.
2.1.2 SISTEMA DE GAS INERTE
El sistema de protección de un buque tanque petrolero mediante gas inerte,
consiste en aislar los tanques de la atmósfera. Esto se consigue manteniendo una ligera
presión en los tanques y dejando solo las válvulas de escape del tanque abierto.
Mientras se descarga el producto (o el lastre desde los tanques de carga), el
líquido bombeado desde los tanques, se reemplaza por gas inerte. En todo momento, la
presión del gas inerte en los tanques se mantiene ligeramente superior a la presión
atmosférica.
Este procedimiento confiere una mayor seguridad a todo el barco, no solo durante
la limpieza de tanques y las operaciones de carga y descarga, sino incluso en
navegación.
Como se puede observar en la fig. No. 2 del diagrama esquemático del sistema de
gas inerte el gas utilizado en el barco se produce en un Generador de Gas Inerte,
quemando diesel en un contenido muy bajo de aire, al eliminar el exceso de oxigeno del
21% al 4% este gas está compuesto principalmente por Anhídrido Carbónico.
Se le llama gas inerte porque es un gas con un bajo contenido de oxigeno. Se
obtiene mediante el proceso de combustión en el cual se elimina el exceso de oxigeno
que esta contenido en el aire de combustión utilizado, bajándolo del 21% al 1-4% del
volumen total.
El gas se enfría y se limpia con agua salada en una unidad mezcladora, como se
muestra en la Figura No. 5, posteriormente se distribuye a los tanques, a través del
sistema de tuberías con un soplante.
2.1.3 PRECAUCIONES CON EL GAS INERTE
Todas las áreas inertes, son áreas con un contenido de oxigeno muy escasa. La
exposición de una persona a una atmósfera que contenga menos de un 5% de oxigeno,
le provocara una pérdida de conocimiento inmediata. Si se permanece en dicha
atmósfera durante unos cuatro minutos, pueden sobrevenir daños cerebrales
irreversibles, una exposición más prolongada provoca la muerte.
Incluso si la falta de oxigeno no es suficiente para causar inconciencia, la persona
puede volverse apática y complaciente e incluso dándose cuenta de ello pretende
escapar, el esfuerzo físico agravará la debilidad física y mental.
Por ello, una exposición a una falta de oxigeno es mucho más seria que a una
atmósfera de vapores hidrocarbonosos. Por esta razón, se debe introducir un analizador
portátil de oxigeno de escala completa (21%) por todo el tanque, antes de permitir la
entrada de cualquier persona que vaya a realizar un mantenimiento en un área expuesta
a una atmósfera inerte.
Se deben tener serias precauciones adicionales antes y durante la entrada al
tanque cuando se realice un mantenimiento, para asegurarse de que no entre gas inerte
vía la entrada principal, tuberías de carga o posibles grietas en los pasamamparos.
Una atmósfera deficiente en oxigeno puede darse no solamente en un tanque de
carga, sino también en la cámara de bombas adyacente, en los tanques de lastre,
espacios huecos, en las salidas de gas y durante las revisiones periódicas de la planta
de gas.
El gas inerte no tiene efecto sobre la toxicidad de los gases hidrocarbonosos, y el
problema no es distinto del de otros buques con vapores de hidrocarburos sin un sistema
de gas inerte. Por causa de posibles bolsas de gas, regeneraciones, etc., la salida de gas
debe continuar hasta que el compartimiento completo, indique una lectura de cero.
En un indicador de gas fiable, o de un 1 % inferior al límite de inflamabilidad, si el
instrumento tiene una escala de lectura tan sensible que alcanzar el cero es
prácticamente imposible.
La combustión de cualquier combustible puede producir cantidades limitadas de
gases tóxicos, tales como anhídrido sulfuroso (SO2), monóxido de carbono (CO) y óxidos
de nitrógeno (NOX).
Su medición, es la única manera de detectar la presencia de estos gases tóxicos.
Sin embargo, si el contenido de gases de hidrocarburos en un tanque con gas inerte, es
de un 2 % en exceso, antes de la liberación de gas, la dilución de los componentes
tóxicos del gas inerte, puede correlacionarse con la liberación de gas, en las lecturas de
un indicador de gas apropiado. Si la ventilación del compartimiento da como resultado un
límite inferior de inflamabilidad del 1 % o menor, conjuntamente con una lectura del 21 %
en volumen de oxigeno, el gas se habrán diluido a una concentración en la que ya es
seguro entrar.
Alternativamente, olvidando el contenido inicial de gases hidrocarbonosos,
continuar ventilando hasta que se alcance una lectura fija del 21 % en volumen de
oxigeno.
El personal debe estar advertido de los posibles peligros cuando un tanque de
carga con gas inerte, se mantiene a presión positiva. La presión debe reducirse
suficientemente antes de abrir cualquier tapa del tanque, boca de averías o apertura de
limpieza.
Las partículas de materia que transporta el gas de calderas pueden tener una
carga electrostática. Aunque dicha carga suele ser baja, se han observado niveles
mucho mayores, en las nieblas de agua que se forman durante la limpieza de tanques.
Los tanques de carga generalmente están en condiciones inertes por lo que la
ignición electrostática no se considera, a menos que el contenido de oxigeno en el
tanque se incremente con la entrada del aire o al menos que sea necesario inertizar un
tanque que ya contenga una atmósfera inflamable.
El gas inerte es asfixiante y deben observarse precauciones extremas siempre que
se tenga que trabajar en la planta.
Trabajar al aire libre durante la reparación no es bastante garantía, puesto que las
posibles pérdidas de gas desde la planta, puede aún provocar la pérdida de
conocimiento muy rápidamente. Por ello, debe limpiarse completamente la planta de gas,
antes de abrir el equipo. Un examen interior de cualquier componente, como por ejemplo
la unidad mezcladora, no debe efectuarse sin seguir las recomendaciones standard para
entrar en espacios cerrados. Se deben colocar bridas ciegas donde sea posible o aislar
la planta completamente.
2.1.4 DATOS TECNICOS
a) GAS INERTE
Capacidad de la planta:
6,000 m3/h.
Presión de gas a la salida del generador:
1200 mm Columna de agua =
47.2 Pulgadas de agua = 17.05 P.s.i.
Temp. de gas a la salida torre de refrigeración:
5° C= 41º F máx. Por encima de
La temperatura del agua
Contenido normal de oxigeno en el
Gas de salida:
1 – 4 % en volumen
Relación de mezcla de aire combustible:
4 : 1 (4 de aire por 1 de diesel)
Contenido del gas en volumen:
O2
= Del 1 al 4 %
CO
= 350 partes por millón máx.
NO2
= 350 partes por millón máx.
SO2
= 5
H2
= 100 partes por millón máx.
CO2
= 14 % aprox.
partes por millón máx.
Las partes por millón se refieren por ejemplo, a que en un millón de metro cúbico
de CO, tendremos una relación de un metro cúbico de partes por millón de CO.
b) TIPOS DE DIESEL QUE PUEDE UTILIZAR LA PLANTA DE GAS INERTE Y
CONSUMO
Tipo: Diesel Oil Marino Ligero, Gas oil o Diesel Oil Marino Clases A1, A2, B1 o B2 Bs.
2869, puede utilizarse sin precalentamiento.
Consumo:
468 Kg. /h aprox.
c) CONSUMO DE AGUA PARA TORRE DE ENFRIAMIENTO
Agua salada:
360 m3/h aprox.
d) COSUMO ELECTRICO
Motor de la soplante:
50 Hp. aprox., 440V – 60 Hz.
Motor de la bomba principal de combustible:
1.5 Hp. aprox., 440V – 60 Hz.
Equipo de control:
2 Kw. aprox., 24 V – DC
e) CONSUMO DE AIRE DE INSTRUMENTOS
Aire de instrumentación
5 –7 BAR
Consumo del sistema de control
5 – 7 Nm3/h aprox.
Mechero de ignición:
0.3 – 0.4 Nm2/h aprox.
2.2.0 SISTEMA DE GAS INERTE
2.2.1 EL QUEMADOR
Es de tipo mecánico atomizador de alta presión. El cañón y la boquilla de
combustible son de tipo by-pass. En la línea de retorno se monta una válvula reguladora
de capacidad de diesel como se muestra en la figura No. 3 controlada neumáticamente.
Figura No.3 Válvula Reguladora de Diesel
El mechero trabaja como mechero duplex, donde el consumo de combustible
depende del tamaño de la boquilla y de la presión del combustible en la línea by-pass. La
relación de mezcla diesel-aire para el mechero es de 1: 4 aproximadamente.
Este generador de gas inerte esta diseñado para quemar Diesel Marino Ligero /
Gas oil. Para un arranque seguro de la planta es aconsejable encender el mechero a
baja capacidad, lo que significa reducir el combustible y el aire en el mechero.
La capacidad se regula por medio de un flujómetro electrónico, que se conecta al
PLC, y envían la señal para su control a la válvula reguladora de diesel. La boquilla como
se ha indicado anteriormente es de tipo by-pass de presión atomizadora.
El combustible se dirige al orificio a través de algunos canales tangenciales, con lo
que el combustible adquiere un movimiento giratorio y el combustible abandona las
boquillas como una delgada membrana giratoria, que se atomiza justo después de la
boquilla. El combustible atomizado forma un cono, en el que el ángulo superior depende
del tipo de boquilla y la presión de combustible. Cuando la presión de combustible y por
ello la cantidad de combustible se incrementa, la velocidad de giro aumenta, y el cono
atomizador aumenta. (Mayor presión combustible = mayor cantidad combustible = mayor
velocidad de giro = mayor cono atomizador).
El cañón tiene un prensaestopas alrededor, con empaquetadura de asbesto, para
evitar las pérdidas de gas.
El aire de combustión se suministra tangencialmente al mechero. Eso significa que
cuando entra en la cámara de gas externa, ya entra en rotación.
La rotación aumenta a medida que lo hace la velocidad, mediante una serie de
alabes en el trayecto, vía una apertura de distribución circular (cuello del mechero), hasta
la cámara de combustión, donde se mezcla el aire con el combustible. Los alabes son
ajustables. Algo de aire pasa a través de un tubo alrededor del cañón, como “aire
primario”.
El “aire primario” soplando a lo largo del cañón, evita el depósito de partículas del
combustible no quemadas, sobre la boquilla. Para una combustión completa es
necesario mezclar el combustible atomizado con el aire, del mejor modo posible. Esto se
obtiene mediante una alta velocidad relativa entre el combustible y el gas. La velocidad
axial del aire a la boquilla no debe ser, sin embargo, mayor que la relación de
combustión, pues esto significaría que la llama saldría fuera de la boquilla. Por ello, como
se menciono anteriormente, se obtiene una alta velocidad incluso a baja velocidad axial
en el centro del mechero. Para un mayor incremento de la velocidad relativa entre el
combustible y el aire, se les debe dar sentido de giro opuesto.
La cámara de combustión se divide en parte superior e inferior. Cada una de estas
partes, la superior que es cilíndrica y la inferior que tiene forma de cono truncado, llevan
camisas de agua para evitar tensiones térmicas demasiado elevadas.
En la parte frontal del mechero, hay aperturas para el cañón, mechero de ignición y
aperturas con ventanillas y válvulas de compuerta, para el control de la llama e
inspección.
2.2.2 MECHERO DE IGNICIÓN
Figura No. 4 Mechero de Ignición
El mechero de Ignición como se muestra en la figura No. 4 esta soldado al interior
de la placa frontal del mechero de combustión, consta esencialmente de una cámara de
combustión cilíndrica con revestimiento interno, una boquilla de combustible de 0.6 U.S.
galones / h y un botón de ignición. El aire de combustión, que por fuera del revestimiento
interno se utiliza para refrigerar, se suministra desde un sistema de aire a 70 – 100 psi.
Figura No. 6 Válvula Solenoide
La placa superior a la que están sujetas la boquilla y el botón de ignición, puede
quitarse sacando una tuerca. En la línea de suministro del combustible se monta una
válvula solenoide de cierre como se muestra en la figura No.6 y se controla desde el
PLC. La larga llama de unos 10 – 15 cm que sale del tubo, conecta el mechero de
ignición con la placa frontal del mechero principal.
El tiempo que transcurre desde que se activa el botón de ignición y llega
combustible al mechero principal, es de unos 45 segundos.
2.2.3 TORRE DE REFRIGERACIÓN
Es el lugar donde el gas inerte se limpia y enfría. Esto sucede, cuando el gas se
impulsa contra la corriente de agua, procede de una serie de boquillas cónicas situadas
en la parte superior de la torre. Se obtiene una prerefrigeración del gas, inyectando agua
salada dentro del tubo que conduce los gases de combustión desde el mechero, hasta la
parte inferior de la torre donde va montado un filtro húmedo con malla de acero
inoxidable.
La intención de este filtro húmedo es la de obtener un buen contacto entre los
gases de combustión y el agua de refrigeración. Por encima de las boquillas de agua hay
un separador que con un rendimiento efectivo, separa las gotas de agua del gas.
En la camisa de la torre y a la misma altura que las boquillas de agua, hay
escotillas que permiten el paso de un hombre, con ventanas de inspección quitables,
para realizar la inspección o posible cambio y/o limpieza de las boquillas y el filtro
húmedo.
Por encima del separador, en la camisa de la torre, hay escotillas de inspección
para el mantenimiento o cambio del separador.
2.2.4 SISTEMAS DE COMBUSTIBLE
El mechero principal consta de dos electro bombas de combustible con motor de ¼
de HP, filtro de combustible dúplex con válvula de tres vías, flujometro y tuberías como
se muestra en Figura No.7. Las conexiones al cañón se hacen mediante tubing de acero
inoxidable de ½”.
Figura No.7 Sistema de Combustible
Las líneas de suministro de combustible al mechero principal y la de retorno,
llevan cada una su válvula de diafragma y una válvula de regulación de diesel neumática
para la capacidad del combustible como se muestra en Figura 8 y 9.
Una válvula de cierre va colocada en la línea para que las tuberías permanezcan
llenas de combustible cuando no se trabaje.
Figura No. 8 de Izq. a derecha Válvula de:
Figura No.9 Válvula de Control de
Aire Primario, Recirculación de Diesel
Diesel a Quemador Principal
Válvula Principal de Corte
Figura No. 10 Detector de Flama y Transformador de Ignición
2.2.5 SISTEMA DE AIRE DE COMBUSTIÓN
Consta de los siguientes componentes:

Dos ventiladores, cabe mencionar que la velocidad de los ventiladores es
controlada mediante variadores de velocidad electrónicos (Figura No.12), que reciben la
señal del PLC y regulan la velocidad de operación de los motores, según las condiciones
del proceso lo requieran.

Conexiones flexibles, estas conexiones impiden que se transmitan vibraciones a
las líneas.

Válvulas de cierre a la salida de los ventiladores Para evitar vibraciones en las
tuberías, se montan conexiones flexibles entre el ventilador y el mechero. Como se indica
en la sección “EL MECHERO”, la planta se arranca con una cantidad baja de
combustible / aire.
Cada ventilador con su motor eléctrico (Figura No. 11) se monta en una bancada
distinta sobre soportes antivibratorios.
Figura No. 11 Motor Eléctrico de Ventilador
Figura No. 12 Variador de Velocidad
La velocidad de los motores durante el arranque es de 500 r.p.m. La válvula
atmosférica esta abierta y la válvula de gas a tanques esta cerrada hasta que se alcanza
el por ciento de oxigeno deseado.
2.2.6 SISTEMA DE GAS INERTE
Incluye una válvula de control (válvula atmosférica, Figura No.13) operada por un
actuador eléctrico, que recibe la señal proporcional de apertura o cierre directamente del
PLC y dos válvulas una que es de regulación y la otra de consumo hacia tanques estas
válvulas son de apertura / cierre (ON – OFF) operadas por actuadores neumáticos
conectados también al PLC.
La válvula de regulación, regula la capacidad de gas inerte, así como también
evita fluctuaciones de presión en la cámara de combustión.
Figura No. 13 Válvula Atmosférica
Por medio de las válvulas, que van de gas a tanques y la válvula atmosférica,
como se muestra en las Figuras No. 14 y 15 se conduce el gas a la cubierta o a la
atmósfera, dependiendo del análisis del gas inerte, realizado propiamente por el
analizador de oxigeno. Las válvulas son operadas por el PLC y se rigen por la señal que
envía el analizador de oxigeno al PLC, y el gas se envía a cubierta solo cuando el
análisis cumple con los requerimientos para ello.
Bajo cualquier otra condición el gas es enviado a la atmósfera. Las válvulas
pueden también operarse manualmente desde la planta de gas inerte mediante el
monitor repetidor tipo Touch Screen y a su vez en la consola repetidora que se encuentra
en el cuarto de control de carga.
La válvula atmosférica regula automáticamente la presión en el sello de agua de
cubierta.
Figura No.14 Válvula de Gas a Tanques
Figura No. 15 Válvula Atmosférica
2.2.7 SISTEMA DE AGUA DE REFRIGERACIÓN
Para refrigeración y limpieza del gas inerte, se utiliza agua salada. La parte
principal, en la torre de refrigeración, y el resto se usa para refrigerar el mechero y
prerefrigeración del gas en el tubo central.
Hay una válvula de cierre sobre la entrada de la boquilla al generador, con una
válvula de control para la entrada de agua de mar (Figura No.16).
Figura No. 16 Válvula para entrada a agua de mar
2.2.8 SISTEMA DE DRENAJE
Permite que el agua efluente desde la torre de refrigeración, se drene sin arrastrar
consigo el gas inerte. Esto se consigue colocando la salida de la boquilla a una nivel
mínimo de 2.5 mts. Por debajo de la línea de lastre del barco.
Se controla por medio de un actuador eléctrico o válvula de control eléctrica para
drenar agua de mar.
2.2.9 INSTRUMENTACION Y CONTROL
Estos instrumentos se indican en el plano de diagrama de flujo.
a) TERMOPARES (TI), (TE)
Temperatura del agua salada en la entrada
Temperatura del agua salada en la camisa de refrigeración
Temperatura del gas inerte a la salida de la torre de refrigeración
b) MANOMETROS (PI)
Presión del aire de instrumentación a la entrada
Presión del agua salada en la camisa de refrigeración
Presión del agua salada en las boquillas
Presión del combustible en el mechero principal
Presión del aire de combustión a la entrada del mechero
Presión del gas inerte a la salida de la torre de refrigeración
Presión del gas inerte a cubierta
Presión del agua salada al sello de agua de cubierta
c) FLUJOMETRO (FI)
Consumo de combustible
d) INDICADORES DE ANÁLISIS (AI)
Contenido de O2 en el gas inerte
e) TRANSMISORES (DPT), (PT)
Transmite la señal de presión diferencial de Gas Inerte en trayectoria hacia tanque
de sello en cubierta (Figura 17). Transmite la señal de presión de salida del CO2.
Figura No. 17 Transmisor de Presión Diferencial
f) INTERRUPTORES DE TEMPERATURA (TS)
Por alta temperatura del gas inerte, o de la salida de la torre de refrigeración
Por alta temperatura del agua salada, o de la camisa de refrigeración del mechero
g) INTERRUPTORES DE PRESIÓN (PS)
En el tablero de la Figura No. 18 se muestran los interruptores e Indicadores de presión
que nos dan los valores de alarma de los siguientes puntos que se mencionan a
continuación:
Por baja presión del aire de combustión
Alta presión en cabezal de gas inerte a cubierta
Baja presión del aire de instrumentos
Baja presión del agua salada o agua de enfriamiento a la torre de refrigeración
Baja presión de combustible o diesel al mechero
Baja presión del gas inerte a cubierta
Baja presión del agua salada al sello de agua de cubierta
Figura No. 18 Interruptores de Presión
h) INTERRUPTORES DE NIVEL (LS)
Bajo nivel de agua salada en la torre de refrigeración (Figura No. 19), bajo nivel de agua
salada en el sello de agua de cubierta, alto nivel de agua salada en el sello de agua de
cubierta.
Figura No. 19 Interruptor de Nivel
i) TRANSFORMADOR DE IGNICIÓN
Es un transformador conectado a 110 V, que da unos 15000 V al botón de
encendido del mechero de ignición (Figura No. 20).
Figura No. 20 Transformador de Ignición
j) EL CONTROL DE LLAMA
Es un detector de flama que tiene la misión de registrar la llama del mechero y en
caso de problemas parar la planta y dar la alarma (Figura No. 21).
El control de flama consta principalmente de un scanner con célula fotoeléctrica y
un amplificador que aumenta las débiles señales desde la foto celda y este a su vez
envía la señal al PLC para su registro y control.
Figura No. 21 Detector de Flama
k) LA UNIDAD DE PROGRAMACIÓN
Esta unidad consta de un controlador lógico programable (PLC) marca GE Fanuc
Automation (Figura No. 22 y 23) en donde se alojan todas las entradas y salidas lógicas
de los distintos instrumentos conectados a este para llevar el registro, control y monitoreo
de la planta.
Figura 22
Figura No. 22 y 23 Unidades de Programación PLC´S
l) PANELES DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
GENERALIDADES
A continuación se relacionan todas las repetidoras del PLC para el control del
sistema, con sus componentes principales y la función del mismo.
La operatividad, utilización de los monitores y consola (repetidores del PLC)
durante el servicio de la planta, se indica detalladamente en la siguiente sección.
UNIDAD DE MONITOREO Y CONTROL TIPO TOUCH SCREEN COLOCADO
SOBRE EL GENERADOR DE GAS INERTE (PGI).
Esta unidad se considera como el panel del generador, desde el cual se puede
iniciar el arranque de la planta. (Figura No. 24). Esta unidad esta en paralelo con la
consola de la sala de control de carga, y se encuentran conectadas al PLC que tiene
almacenado en la memoria el programa que controla el arranque y parada en manual y
en automático de la planta.
Figura No. 24 Unidad de Control Local en PGI
En la pantalla del monitor tipo Touch Screen se puede visualizar un esquemático
de la planta y se puede operar pulsando sobre cualquier dispositivo de control.
1.- En funcionamiento normal en la pantalla del monitor se visualiza el esquemático de la
planta y las alarmas se encuentran apagadas
2.- La alarma se da mediante señal rojo centelleante sobre la pantalla del monitor,
además emite una señal acústica
3.- Hasta que las señales acústicas y ópticas son observadas, permanecen en
funcionamiento, incluso si la causa de alarma ha desaparecido
4.- La fuerte luz desaparece cuando la planta se arranca de nuevo
5.- Un contacto normal para alarma común se suministra para su utilización externa
UNIDAD DE MONITOREO Y CONTROL TIPO CONSOLA E IMPRESORA
LOCALIZADA EN SALA DE CONTROL DE CARGA
En la pantalla de la consola, también se visualiza un esquemático de la planta.
Todas las demás alarmas se indican como “FALLO DEL GENERADOR”.
Unidad de Control Principal (Figura No. 25) ubicada en el cuarto de control de
carga; desde esta consola se puede manipular o hacer cambios en el programa principal
que controla el arranque y paro de la planta de gas inerte.
Figura No. 25 Unidad de Control Principal
PANEL DE SUBCONTROL PUENTE Y CUARTO DE MAQUINAS
En la parte frontal del panel, se puede visualizar el sello de agua de cubierta y el
nivel de O2, presión en cubierta, alarma zumbador, alarmas de presión en cubierta,
alarmas de O2, y todas las alarmas referidas al sello de agua de cubierta.
Todas las demás alarmas se indican como “FALLO DEL GENERADOR”. La señal
acústica y la luz centelleante son tomadas desde una instrucción del programa.
ANALIZADOR DE OXIGENO
El analizador de oxigeno esta localizado en el generador. Esta señal se repite en
los diferentes monitores y consola.
Un registro en la consola en sala de control de carga, registra el contenido de
oxigeno.
Las variaciones en el contenido de oxigeno se registran directamente por el
analizador de O2. La unidad de burbuja limpia el gas inerte e indica el flujo.
El calibrado del analizador de oxigeno requiere N2 para el mínimo (0% de O2) y
aire de instrumentación para el máximo (21% de O 2). La válvula de cuatro vías
selecciona el gas deseado. La función de la válvula reguladora para el analizador de gas
inerte es regular el flujo de gas inerte, con ella se incrementa/disminuye el tiempo de
flujo. Para su calibrado ver instrucciones para el analizador de O2.
AIRE DE INSTRUMENTACIÓN
El suministro de aire a las válvulas que operan neumáticamente y a los dispositivos
de control debe ser hecho a 70-100 psi, el aire debe ser seco y limpio.
2.3.0 INSTRUCCIONES DE ARRANQUE Y SERVICIO
2.3.1 ANTES DE ARRANCAR
1.- El PLC de distribución principal debe estar y permanecer en “ON” (encendido) todo el
tiempo. Esto debe ser así porque algunas funciones de alarma deben funcionar incluso
si la planta no esta en funcionamiento.
2.- Revisar la pantalla para ver si no hay condición de alarma.
3.- Dar reset a las alarmas si existe alguna activada, con el “ALARM RESET”.
4.- Comprobar que el analizador de oxigeno esta correctamente calibrado.
5.- El controlador para registro de la “CAPACIDAD DE AIRE” y de la “CAPACIDAD DE
COMBUSTIBLE”, debe fijarse en los puntos marcados para arranque.
6.- Abrir la válvula de salida del ventilador o soplador escogido y cerrar la válvula de
salida de la otra.
7.- Seleccionar la bomba de combustible “BOMBA I” o “BOMBA II”.
8.- Seleccionar la bomba de agua salada “BOMBA I” o “BOMBA II”.
9.- Comprobar que la alarma “VENTILACIÓN”, no está centelleante.
2.3.2 ARRANQUE (AUTO) NORMAL.
1. Llevar a cabo las comparaciones indicadas en la sección 3.1 “Antes de arrancar”.
2. Comprobar en la pantalla la indicación de “auto” este en verde.
3. Dar la instrucción de “ARRANQUE AUTO”.
4. La secuencia de arranque se indica sobre las pantallas en el esquemático.
5. Comprobar que se evacua todo el aire de la camisa de refrigeración a la tubería de
descarga en la mirilla.
6. Regular la capacidad seleccionada con los controladores electrónicos.
7. Monitorear las temperaturas y presiones.
8. IMPORTANTE:
Comprobar que hay flujo a través de la unidad de burbuja del analizador de O 2, y
que el caudalimetro de aire este ajustado a 1.5.
9.- Comprobar y si fuera necesario regular el contenido de O2 en el gas. El contenido de
O2 puede subirse/bajarse mediante incremento/reducción gradual de la capacidad de
aire de combustión “CAPACIDAD DE AIRE”.
La planta esta ya preparada para el suministro de gas inerte a los puntos de
consumo, si el control se transfiere al subpanel de control sala de control de carga, lo que
puede hacerse pulsando el interruptor “PREPARADO PARA REMOTO”.
2.3.3 ARRANQUE MANUAL.
1.- Llevar a cabo las comprobaciones indicadas en la sección 3.1 “ANTES DE
ARRANCAR”.
2.- Pulsar el botón “MANUAL”.
3.- Arrancar el sistema de refrigeración de agua salada, dando al pulsador “ARRANQUE
BOMBA”.
4.- Arrancar el ventilador de aire de combustión, pulsando el “ARRANQUE
VENTILADOR”.
5.- Arrancar la bomba de combustible, pulsando el “ARRANQUE BOMBA”.
6.- Esperar a que el agua salada llene la camisa de refrigeración, mientras el ventilador
ventila la cámara de combustión.
7.- Cuando se observe salida de agua salada por la tubería de aire de refrigeración,
encender el botón de ignición pulsando ENCENDIDO (ON).
8.- Esperar unos 45 segundos y arrancar la ignición pulsando el botón “IGNICIÓN ON”.
9.- Esperar otros 10 segundos y admitir combustible en el mechero principal pulsando el
botón “VÁLVULA ABIERTA”.
10.- Cuando se estabilice la llama lo que se indica “llama” encendida, dejar transcurrir
otros 10 segundos antes de apagar el mechero de ignición, pulsando los botones
“IGNICIÓN OFF” y “ENCENDIDO OFF”.
11.- Regular la capacidad seleccionada con los controladores manuales.
12.- Comprobar las temperaturas y presiones.
13.- IMPORTANTE:
Comprobar que hay flujo a través de la unidad de burbuja del analizador de O 2 y
que el caudalimetro de aire este ajustado a 1.5.
14. Comprobar y si fuera necesario regular el contenido de O 2 en el gas. El contenido de
O2 puede subirse/bajarse mediante incremento/reducción gradual de la capacidad de aire
de combustión con el controlador manual “CAPACIDAD DE AIRE”.
La planta esta ya preparada para el suministro de gas inerte a los puntos de
consumo, si el control se transfiere al subpanel de control sala de control de carga, lo que
puede hacerse pulsando el interruptor “PREPARADO PARA REMOTO
2.3.4 CONTROL DE LA PLANTA DESDE LA SALA DE CONTROL DE CARGA
1.- Ajustar los controladores manuales de aire y combustible hasta que la flecha roja
Iguale a la negra. Esto es para evitar fuertes cambios en las condiciones del mechero,
cuando el control de los caudales de aire y combustible se transfiere desde el control
principal al subpanel de la sala de control de carga.
2.- Cuando el indicador “PREPARADO PARA REMOTO” se enciende, transferir el control
al subpanel, pulsando el botón “ACEPTADO REMOTO”.
3.- Comprobar y si fuera necesario regular el contenido de O2 en el gas. El contenido de
O2 puede subirse/bajarse mediante incremento/reducción gradual de la capacidad de
aire de combustión con el controlador manual “CAPACIDAD DE AIRE”.
4.- Pulsar el botón selector “SELECTOR CONSUMO”.
La válvula de consumo abrirá siempre que el contenido de O 2 esté dentro de los
límites.
5.- Ajustar la presión de gas inerte al valor seleccionado para el sello de agua de
cubierta, con el controlador manual.
6.- Observar la flecha negra sobre el controlador manual que señala la posición de la
válvula a la atmósfera que debe estar en posición de casi cerrada.
La posición de la válvula se ajusta regulando la capacidad con los controladores.
2.3.5 SERVICIO
Cuando la planta está en funcionamiento, el operador puede comprobar, y anotar,
todos los valores que indiquen los instrumentos locales. Cualquier valor anormal debe
investigarse, y corregir el fallo lo antes posible.
Si sonara la alarma de contenido de oxigeno, en servicio normal, la válvula de
consumo de gas inerte cerrará automáticamente, al tiempo que se abrirá la válvula
atmosférica. El operador deberá ajustar entonces la relación aire/combustible.
2.4.0 AJUSTES Y TOLERANCIAS DE MANTENIMIENTO
2.4.1 MECHERO
La posición atomizadora de combustible, relativa a la de deflexión de aire en el
cono, puede ajustarse aflojando los dos tornillos de cierre y la fuerza sobre el cañón
hacia fuera y hacia dentro. La posición mejor es más fácil de encontrar si los ajustes se
hacen con el mechero en servicio y midiendo el contenido de CO en el gas inerte.
La posición correcta queda normalmente indicada por un punto preciso en el
contenido de CO.
2.4.2 EL SISTEMA DE COMBUSTIÓN DE AIRE
La presión de combustión al mechero se indica en el manómetro, el valor normal
de dicha presión es de unos 0.24 bar. aproximadamente.
El contenido de oxigeno en el gas inerte se aumenta o reduce respectivamente,
abriendo o cerrando gradualmente la válvula de control neumático en la línea de gas, por
medio del controlador manual, en el panel de control principal.
2.4.3 SISTEMA DE COMBUSTIBLE
La presión de combustible al mechero se indica en el manómetro. El valor normal
aproximado es: 20 Kp/cm2. La presión puede ajustarse sobre la válvula reguladora de
presión en la línea de by pass de combustible, pero normalmente no debe tocarse, una
vez que ha sido correctamente fijado en la puesta marcha inicial. Esta presión equivaldría
a un flujo máximo de combustible de aproximadamente 468 Kg. /h, indicado en el
caudalímetro.
El consumo de combustible puede bajarse a unos 120 Kg. /h aprox., mediante el
controlador manual, en el panel de control principal.
2.4.4 EL SISTEMA DE GAS
La presión de gas a la salida de la torre de refrigeración es la presión del
manómetro.
Presión a capacidad máxima: aprox. 0.12 Kg. /cm². Esto se controla por la válvula
de control neumático mediante el controlador P + I, por medio del controlador manual.
La temperatura del gas a la salida en la torre de refrigeración es de 5°C por
encima de la temperatura del agua salada como máximo. La presión de gas a la salida
de la torre de refrigeración es igual por la del aire de combustión, excepto por la pérdida
de carga a través del mechero y de la torre de refrigeración.
2.4.5 PIEZAS A COMPROBAR DE ACUERDO A LAS
ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE
1.- Motores eléctricos de: ventilador aire de combustión, Bombas combustible, Bombas
de agua salada.
2.- Ventilador aire de combustión.
3.- Todo el equipo neumático como:
Controladores de presión, Posicionadores de válvulas, Controladores manuales.
4.- Bombas de combustible.
5.- Bombas de agua salada.
2.4.6 OTRAS PIEZAS A COMPROBAR
1.- Filtro de combustible. Las camisas del filtro deben comprobarse y cuando sea
necesario limpiarse con petróleo, diesel oil, white spirit o cualquier otro producto
similar.
2.- Boquillas de combustible (mechero principal y de ignición). La boquilla debe
desmontarse e inspecciones internamente. El filtro debe limpiarse completo en
petróleo, diesel oil, white spirit o similares, etc. Y secarse después con aire
comprimido.
Todas las aberturas y muescas de la boquilla deben mostrar corte limpio y
extremos afilados. La cámara en espiral y el orificio circular de salida, sin signos de
ovalidad.
AVISO
No debe utilizarse ningún elemento de acero o varilla metálica para abrir o
destapar las aberturas de la boquilla. Es absolutamente esencial para un buen
comportamiento de la planta, que la boquilla atomizadora esté en buenas
condiciones.
3.- Boquillas pulverizadas de agua.
Las boquillas pulverizadoras de agua pueden inspeccionarse a través de la ventanilla
de la torre de refrigeración. Ante cualquier signo de taponamiento o pulverización
anormales, se deben quitar las boquillas para inspección y limpieza.
Una tubería de evacuación de aire montada desde la parte superior de la camisa
de refrigeración a la ventanilla. Cuando no haya signos de aire en la salida de dicha
tubería, la planta puede encenderse.
4.- Analizador de Oxígeno.
Asegurarse de que la unidad de burbuja del analizador de oxígeno está llena de
agua.
AVISO
Es importante calibrar el analizador de oxígeno antes de cada arranque de la
planta, siguiendo un período de parada de más de 8 horas.
El calibrado del analizador debe comprobarse cada más 8 horas de
funcionamiento normal de la planta.
No hacer trabajar la planta con contenido de oxígeno inferior al 1% en
volumen si hubiera absoluta necesidad de gas con contenido de oxígeno inferior al
1%, la planta puede trabajar a un valor inferior, pero esto puede acortar la vida de
la planta.
Cuando se opere con valores, bajos de oxígeno, se debe prestar especial
atención a la siguiente:
a) Calibrado cuidadoso del analizador de oxígeno.
b) Utilizar la boquilla atomizadora en las mejores condiciones de limpieza
c) Asegurar condiciones de trabajo estables.
d) Tomar muestras de gas a intervalos regulares.
e) El operario debe estar siempre presente.
Los valores de NO, NOx y CO se incrementarán normalmente al disminuir
los valores de O2.
5. Válvulas y equipos.
Normalmente las válvulas del sistema no necesitan estar en servicio regularmente,
esto es para evitar oclusiones, etc., se recomienda arrancar la planta durante una media
hora una vez por semana.
2.5.0 POSIBLES CAUSAS DE AVERIAS DURANTE EL ARRANQUE Y EL SERVICIO
2.5.1 SI LA CORRIENTE DE CONTROL NO ESTÁ EN “ON” (ENCENDIDO)
a) Comprobar que todos los fusibles estén correctos.
b) Comprobar que el circuito interruptor de la central de control principal está en
“ON” (encendido)
2.5.2 SI LA IGNICIÓN NO SE EFECTÚA
a) Comprobar que el botón de ignición está encendido.
b) Comprobar y limpiar la boquilla del mechero de ignición
c) Comprobar que los controladores manuales están en el punto
prefijado de arranque.
d) Comprobar el flujo de la corriente.
e) Comprobar que la “PRESIÓN DEL AIRE DE COMBUSTIÓN” es correcta.
f) Comprobar y limpiar la boquilla principal y el sistema de combustible para
evitar posibles taponamientos.
2.5.3 SI LA PRESIÓN DE COMBUSTIBLE ESTÁ MUY BAJA
a) Comprobar que la bomba de combustible está en funcionamiento. La bomba
no debe trabajar nunca sin suministro de combustible.
b) Comprobar que las válvulas del caudalímetro están abiertas.
c) Comprobar que las válvulas están correctamente ajustadas.
d) Cambiar el filtro de combustible
2.5.4 SI LA PRESIÓN DE AGUA SALADA ESTÁ MUY BAJA
a) Comprobar el sistema de suministro de agua salada.
b) Comprobar que el manómetro, el interruptor de presión y las tuberías están, en
buen estado, no ocluidas por la sal.
2.5.5 SI EL NIVEL DE AGUA SALADA EN LA TORRE DE REFRIGERACIÓN ES
MUY ALTO
a) Comprobar que la presión de agua salada está por debajo de unos 2 Kg. /cm²
b) Comprobar que la válvula de drenaje manual está abierta.
2.5.6 SI LA TEMPERATURA DE GAS INERTE ES MAS DE 5°C POR
ENCIMA DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DE AGUA SALADA
a) Comprobar que la presión del combustible es de unos 20 Kg. /cm².
b) Comprobar y limpiar la boquilla principal de combustible.
2.5.7 SI EL CONTENIDO DE OXÍGENO AUMENTA Y EL CONSUMO DE
COMBUSTIBLE ES INFERIOR AL NORMAL
a) Comprobar que la presión del combustible es de unos 20 Kg. /cm².
b) Comprobar y limpiar la boquilla principal de combustible.
2.6.0 SISTEMA DE CONTROL (PLC GE FANUC)
2.6.1 GENERALIDADES
La interfase hombre máquina es la consola de operación del proceso, es decir la
computadora y el monitor. La función de la interfase hombre máquina es ser un medio de
comunicación con el controlador del proceso, el PLC (Controlador Lógico Programable).
El PLC es el encargado de controlar el proceso recibiendo información de los
sensores exteriores (equipo localizado en campo) como son transmisores de presión,
switch de presión, switch de nivel y manipulando válvulas, motores etc. El sistema regula
y controla automáticamente el proceso de producción de gas inerte, así como su análisis,
registros y monitoreo.
2.6.2 ANTECEDENTES
Las empresas de hoy, que piensan en el futuro, se encuentran provistas de
modernos dispositivos electrónicos en sus maquinas y procesos de control. Hoy las
fábricas automatizadas deben proporcionar en sus sistemas, alta confiabilidad, gran
eficiencia y flexibilidad. Una de las bases principales de tales fábricas es un dispositivo
electrónico llamado Controlador Lógico Programable. Este dispositivo fue inicialmente
introducido en 1970 y ha ido mejorando a través del tiempo con la adaptación de nuevos
componentes electrónicos, tales como los Micro-procesadores de alta velocidad,
agregándole funciones especiales para el control de procesos más complejos. Hoy los
Controladores Programables son diseñados usando lo ultimo en diseño de Microprocesadores y circuiteria electrónica lo cual proporciona una mayor confiabilidad en su
operación, en aplicaciones industriales en lugares donde por ejemplo exista peligro
debido al medio ambiente, alta repetibilidad, altas temperaturas, ruido, suministro de
potencia eléctrica no confiable, vibraciones mecánicas etc. En estos medios es donde el
Control Lógico Programable se encuentra en su elemento, ya que fue diseñado y
concebido para su uso en el medio ambiente industrial.
Los Controladores Lógicos Programables o PLC´S como ellos son comúnmente
llamados, ofrecen muchas ventajas sobre otros dispositivos de control tales como
relevadores, temporizadores electrónicos, etc. Para el control de la planta de gas inerte
se ha seleccionado el Controlador Lógico de GE-Fanuc por ser un equipo de gran
aceptación en la industria nacional.
2.6.3 DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DE UN PLC
Los Controladores Lógicos Programables, (PLC’s, Programable Logic Controller),
nacieron esencialmente como tales, a finales de la década de los 60s y principios de los
70s las industrias que propiciaron este desarrollo fueron las automotrices. Ellas usaban
sistemas industriales basadas en relevadores, en sus sistemas de manufactura.
Buscando reducir los costos de los sistemas de control por relevadores, la
General Motor preparo en 1968 ciertas especificaciones detallando un "Controlador
Lógico Programable", Estas especificaciones definían un sistema de control por
relevadores que podían ser asociado no solamente a la industria automotriz, si no
prácticamente a cualquier industria de manufactura.
Estas especificaciones interesaron a ciertas compañías tales como GE-Fanuc,
reliance Electric, MODICON, Digital Equipment Co., De tal forma que el resultado de su
trabajo se convirtió en lo que hoy se conoce como Controlador Lógico Programable.
Los PLC’s surgen como equipos electrónicos sustitutos de los sistemas de control
basados en relevadores, que se hacían más complejos y esto arrojaba ciertas
dificultades en cuanto a la instalación de los mismos, los altos costos de los equipos. Los
altos costos de operación y mantenimiento y la poca flexibilidad y confiabilidad de los
equipos. Los primeros PLC’s se usaron solamente como reemplazo de relevadores, es
decir, su capacidad se reducía exclusivamente al control On-Off (de dos posiciones) en
maquinas y procesos industriales. De hecho todavía se siguen usando en muchos casos
como tales.
La gran diferencia con los controles por relevador fue su facilidad de instalación,
ocupan menor espacio, costo reducido, y proporcionan autodiagnósticos sencillos. En la
década de los 70s con el avance de la electrónica, la tecnología de los
microprocesadores agrego facilidad e inteligencia adicional a los PLC’s generando un
gran avance y permitiendo un notorio incremento en la capacidad de interfase.
Las características del PLC (Figura No. 26) que se utilizan en el sistema de gas
inerte son los siguientes:
 Fuente de Alimentación en 125 Vdc ó 115/230 Vac
 Frecuencia Autoajustable 50 / 60 Hz.
 Entradas Digitales en 24 Vdc
 Salidas Digitales Tipo relé
 Entradas Análogas de 0 a 20mA ó 4 a 20mA
 Salidas Análogas -10V a +10V, ó 4 a 20mA
 Módulos de Comunicación con Protocolo Modbus
(compatible), opcional Ethernet, SNP, LAN, Genius
 Puertos de Comunicación, Programación, RS232,
RS232/485
 Lenguaje de Programación Ladder, Boleano, SFC, C,
en ambiente Windows.
Figura No. 26 Controlador Lógico Programable
Figura No. 27 Control antes del Mantto.
Figura No. 28 Control Lógico programable
Figura No. 29 Sistema de Control Automatizado
En la figura No. 27 se muestra el antiguo sistema de control ubicado en el cuarto
de control principal de carga, este sistema fue sustituido por el controlador lógico
programable él cual esta diseñado para ser usado en el medio industrial fig. No 28 y así
mismo poder contar con un sistema más seguro, confiable y optimo para las necesidades
requeridas del barco en las maniobras de carga y descarga de productos petrolíferos.
En su creación, los requerimientos sobre los cuales se han desarrollado los PLC’s,
los enumeró la General Motors de la manera siguiente:
1.- El dispositivo de control deberá ser fácil y rápidamente programable por el usuario
con un mínimo de interrupción.
2.- Todos los componentes del sistema deben ser capaces de operar en plantas
industriales sin un especial equipo de soporte, de hardware o de ambiente.
3.- El sistema debe ser de fácil mantenimiento y reparación. Deberá diseñarse con
indicadores de status y modularidad para facilitar las reparaciones y la búsqueda de
errores.
4.- El sistema deberá ocupar menor espacio que los sistemas de relevador y deberá
consumir menor potencia que los sistemas de control por relevadores.
5.- El PLC deberá ser capaz de comunicarse con un sistema central de datos para
propósitos de monitoreo.
6.- Deberá ser capaz de trabajar con 120 volts de corriente alterna y con elementos
estándar de control, con interruptores de presión, interruptores de límite, etc.
7.- Las señales de salida deberán ser capaces de manejar arranques de motores y
válvulas solenoides que operan a 120 volts de C.A.
8.- Deberá ser expandible desde su mínima configuración hasta su máxima, con una
mínima de alteración y de tiempo perdido.
9.- Deberá ser competitivo en costo de venta e instalación, respecto de los sistemas en
base a relevadores.
10.-La estructura de memoria empleada deberá ser expandible a un mínimo de 4000
palabras o elementos de memoria. Los PLC actuales no solamente cumplen estos
requisitos si no que lo superan.
El PLC actual es una computadora de propósito específico que proporciona una
alternativa más flexible y funcional para los sistemas de control industriales.
Debido a la gran aceptación que ha tenido el PLC, se ha dado una definición
formal por la NEMA (Nacional Electrical Manufactures Association), descrita como sigue:
EL PLC es un aparato electrónico operado digitalmente que usa una memoria
programable para el almacenamiento interno de instrucciones las cuales implementan
funciones especificas tales como lógicas, secuénciales, temporización, conteo y
aritméticas, para un controlador programable, se puede considerar bajo este rubro. Se
excluyen los controles secuenciales mecánicos.
De una manera general podemos definir al controlador lógico programable a toda
maquina electrónica, diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial
procesos secuenciales de control. Su programación y manejo puede ser realizado por
personal con conocimientos electrónicos sin previos conocimientos sobre informática.
También se le puede definir como una "caja negra" en la que existen unas
terminales de entrada a los que se conectaran pulsadores, finales de carrera, foto celdas,
detectores, etc. Unas terminales de salida a los que se le conectaran bobinas de
contactores, electro válvulas, lámparas. De tal forma que la actuación de estos últimos
están en función de las señales de entrada que estén activadas en cada momento,
según el programa almacenado. Esto quiere decir auxiliares, relevadores de
encallamiento, temporizadores, contadores. La tarea del usuario se reduce a realizar el
"programa que no es más que la relación entre las señales de entrada que se tienen
cumplir para activar cada salida.
2.6.4 CAMPOS DE APLICACION DEL PLC
EL PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación
muy extenso. La constante evolución del Hardware y Software amplia continuamente
este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el aspecto de sus
posibilidades reales.
Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es
necesario realizar procesos de maniobra, control, señalización, etc. Por tanto, su
aplicación abarca desde procesos de fabricación industrial de cualquier tipo al de
transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.
Sus reducidas dimensiones, las extremas facilidades de su montaje, la posibilidad
de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o
alteración de los mismos, etc., hace que su eficiencia se aprecie fundamentalmente en
procesos en que controlar a través de módulos de entrada /salida digitales y analógicas,
varios tipos de maquinas o procesos.
El controlador lógico programable en la generación de gas inerte es el encargado
de controlar el proceso, esto lo hace recibiendo la información y señal de los equipos
localizados en campo.
Esta información y señal de los instrumentos de campo llega a los Blocks Genius
localizados en los gabinetes de I/O remoto, los cuales se comunican serialmente a los
PLC’s por medio la Red Genius (Ver Figura 30)
La consola de operación, es decir la computadora y el monitor recibe información
digital y análoga que el PLC le envía. Esta información es desplegada en la pantalla
como números o figuras que cambian de color o se mueven, y es registrada para
consulta histórica.
De igual manera la computadora también envía información digital y análoga
(referencias de presiones, apertura de válvulas etc.) al los PLC´s.
En el diagrama de bloques ver figura (pagina 50) se da un ejemplo de la
secuencia que llevaría el PLC´s en el caso de que el interruptor de presión detectara una
baja presión de combustible.
El enlace de comunicación entre la computadora y los PLC´s es por una Red
Ethernet. También se cuenta con dos Data Panel localizados una en el cuarto de
máquinas y la otra en el puente de mando, estos data panel se utilizan únicamente para
monitorear la planta de gas inerte, no se puede operar nada desde ellos.
Gabinete de PLCs
Consola HMI 1
Cuarto de Carga
Consola HMI 2
Cuarto de Carga
Monitor
Monitor
Teclado
Impresora
Teclado
Impresora
Red Ethernet
Hub
PLC
Principal
GE
LM90-70
T
Comunicación
PLC Respaldo
GE LM90-70
Entre PLCs
Computadora
Computadora
Gabinetes de I/O Remoto
CP02-A/B y CP04
R
Red
Comunicación
Genius
PLCs-I/Os
Modulo de Entradas
/Salidas redundante
Entradas y Salidas
Análogas de 4-20mA
1
2
Entradas y Salidas
Digitales de 110 VAC
Soplador Soplador
Equipo localizado en campo
Interruptor
de Presión
Detector
de Flama
Interruptor
de Nivel
Válvula de
Apertura Cierre
Transmisor
de Presión
Válvula de
Control
Transmisor
de Flujo
Transmisor
de Nivel
Interruptor de
baja presión de
combustible
¿Hay Baja
presión de
combustible?
Sistema de
combustible
ok
No
Si
Cierra Válvula
Principal de
Combustible
Abre Válvula de
recirculación de
combustible
Abre Válvula
de venteo a
la atmósfera
Cierra
Válvula de
gas inerte a
tanques
Mete aire a la
planta de gas
inerte
Para la planta
por baja
presión de
combustible
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA ELECTRICA
FIG. Nº 31 DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA
SECUENCIA DE DISPARO POR BAJA PRESION
DE COMBUSTIBLE DE LA P.G.I.
ROBERTO VERA ANDRES
ROGELIO CAMPOS AMADOR
2005
2.6.5 TEORÍA DEL MANTENIMIENTO
El mantenimiento tiene como objetivo principal lograr la máxima vida útil y
económica de los bienes físicos de una empresa o industria; incluyendo equipos,
sistemas o productos. Para que los trabajos de mantenimiento sean eficaces y eficientes,
son necesarios el control, la planeación del trabajo, la programación del trabajo y la
distribución correcta del personal, logrando así reducir tiempos y costos. Durante los
trabajos realizados al buque tanque nuevo PEMEX I fue fundamental seguir un programa
de actividades, en la cual se describen algunas de las tareas realizadas en la planta de
gas inerte (ver tabla nº 1 de anexos).
2.6.5.1 OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO
1. Objetivo Económico.
Utilizar los medios de que se dispone para sostener lo más bajo posible
el costo del producto.
2. Objetivo técnico.
Conservar el funcionamiento de la empresa en condiciones seguras y
eficientes, para lograr todo lo anterior es necesario establecer los
lineamientos de mantenimiento, practicarlos, evaluar y asegurar
resultados.
2.6.5.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO

Correctivo

Preventivo

Predictivo
2.6.5.2.1 MANTENIMIENTO CORRECTIVO
La principal característica de este mantenimiento es reparar las fallas en el
instante que se presentan, ya sea por anomalías detectadas durante el desarrollo de
trabajo del equipo o por paro de este mismo. Este es el tipo de mantenimiento que
requiere de personal capacitado, para poder indicar la falla y repararla, detectando
exactamente cual es el problema. Ya que este mantenimiento es el menos económico,
debe evitarse lo más posible. (Ver Trabajo Recepcional No. 597 )
2.6.5.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO
La principal característica de este mantenimiento es tratar de evitar que las fallas
se presenten, mediante el servicio, reparación o reposición programada, este
mantenimiento reduce los costos en comparación al anterior y tiene como finalidad lograr
una prolongada vida útil. (Ver Trabajo Recepcional No. 597)
2.6.5.2.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO
La principal característica de este mantenimiento es prever y evitar las fallas, con
base en observaciones al equipo. Esto se puede lograr con base en estadísticas y
evaluaciones:
1.
Diagnóstico del estado del bien físico.
2.
Historial del servicio.
3.
Condiciones de operación, análisis de ingeniería, inspección y prueba.
Éste mantenimiento “no es estrictamente programable”, es decir, la programación
original se altera ya que se realiza cuando el bien físico lo demanda como resultado de la
naturaleza de la desviación del comportamiento pronosticado del bien y su demanda
probable de operación. Se establece que es el arte de dar mantenimiento en el momento
oportuno. Este es más económico que los dos anteriores y debe implementarse más en
la industria para una mejor administración y control del mantenimiento.
2.7.0 COSTOS
Para la determinación del costo del suministro e instalación de una válvula de
control se tomaran en cuenta, todos los precios unitarios de los conceptos de obra que
se incluyan en el trabajo.
1.- Costos de materiales
2.- Costo de mano de obra
3.- Costo de equipo y herramienta
4.- Costo de indirectos
5.- Costo de utilidad
6.- Conceptos de obra
Tomando en cuenta lo anterior analizamos el suministro e instalación de la válvula
de control en campo.
CONSIDERACIONES GENERALES.
Se recibirá la información y especificaciones necesarias requeridas para el
suministro e instalación de la válvula conforme al programa establecido. Los costos que
se presentan son en pesos mexicanos.
MATERIALES
No.
Descripción
Unidad
Precio
1
Válvula de control
Pza.
$ 33,600.00
2
Angulo
Pza.
$ 296.00
3
Solera
Pza.
$ 215.00
4
Charola
Pza
$ 200.00
5
Cable p/ señal
Mtros.
$ 30.00
6
Conectores licuatite
Pzas.
$ 22.00
7
Tubing
Mtros.
$ 126.00
8
Conectores Npt - Od
Pzas.
$ 345.00
MANO DE OBRA
No.
Categoría
Unidad
Salario
1
Supervisor
Jornada
$ 600.00
2
Instrumentista
Jornada
$ 500.00
3
Electricista
Jornada
$ 450.00
4
Ayudante
Jornada
$ 150.00
5
Ayudante
Jornada
$ 150.00
MAQUINARIA Y HERRAMIENTA
No.
Equipo o Herramienta
Unidad
Renta
1
Camioneta de 3 ton.
Hora
$ 250.00
2
Herramienta Instrumentista
Hora
$ 30.00
INDIRECTOS
El costo de los indirectos en el suministro e instalación de la válvula es del 8.0 al
12.0 % conforme al monto del contrato.
COSTO DE UTILIDAD
El costo de utilidad se tiene en un por ciento agregado al costo directo de obra
mas el costo indirecto, en este costo debemos incluir el ISR y la utilidad.
Y se recomienda que su valor varíe entre el 15.0 y el 20.0 %
ALGUNOS CONCEPTOS DE INSTALACION Y MANTENIMIENTO AL SISTEMA
DE GAS INERTE CO2.
No
Concepto
Suministro
1
Instalación
e
Instalación
e
Instalación
P. U.
Importe
Pza.
1
66,297.81
66,297.81
Mtros.
12
3,629.69
43,556.28
Pza.
3
3,847.26
Pza.
6
3,979.72
23,878.32
Pza.
4
3,648.26
14,593.04
Pza.
1
20,430.26
20,430.26
Pza.
1
12,470.42
12,470.42
Pza.
1
5,173.90
5,173.90
Pza.
1
13,797.06
13,797.06
Pza.
3
3,714.59
11,143.77
de
de
indicadores de temperatura
Suministro
4
e
Cantidad
de
tubing para válvula de control
Suministro
3
instalación
válvula de control
Suministro
2
e
Unidad
11,541.78
de
indicadores de presión
Suministro e Instalación de
5
switch de presión
Suministro e Instalación de
6
transmisor
de
presión
diferencial
Suministro e Instalación de
7
detector de flama
Suministro e Instalación de
8
transformador de ignición
Suministro e Instalación de
9
analizador de oxigeno
Suministro e instalación de
10
termopares
COSTO TOTAL $
222,882.64
A Continuación el análisis del precio unitario correspondiente a la partida nº 1
“suministro e instalación de válvula de control.
Concepto nº 1: Suministro e instalación de válvula de control marca Masoneilan
Internacional, inc. de ½” de diámetro, extremos roscados npt con rango de presión de
150-300 Lb/plg².
Unidad: Pza.
Materiales
Descripción
Válvula de control
Angulo
Solera
Charola
Cable para señal
Conector Licuatite
Tubing
Conectores Rectos
Npt- Od
Subtotal: (1)
Unidad
Pza
Pza
Pza
Pza
Metros
Pza
Metros
Cantidad
1.00
1.00
1.00
6.00
50.00
3.00
12.00
Costo Directo
33,600.00
296.00
215.00
200.00
30.00
22.00
126.00
Importe
33,600.00
296.00
215.00
1,200.00
1,500.00
66.00
1,512.00
Pza
2.00
345.00
690.00
suma $
39,079.00
importe por materiales
Mano de Obra
Descripción
Unidad
Cantidad
Salario
Importe
Supervisor
jornada
1.00
600.00
600.00
Instrumentista
jornada
1.00
500.00
500.00
Electricista
jornada
1.00
450.00
450.00
Ayudante
jornada
2.00
150.00
300.00
Rendimiento:
Subtotal: (2)
0.50 pza/jor
importe por mano de obra
$1,850
suma $
3,700
Herramienta y equipo
Descripción
Camioneta 3 ton
Herramienta manual
Equipo del instrumentista
Rendimiento:
Subtotal: (3)
Unidad
Hora
Hora
Hora
Cantidad
8.00
8.00
8.00
0.5pza/jor
Importe por herramienta y
equipo
Renta
200.00
50.00
187.05
Suma $
A. Costo directo (1+2+3)
B. Indirectos (12% A)
C. Suma (A+B)
D. Financiamiento (3% C)
E. Suma (C+D)
F. Utilidad (15% E)
G. Suma (E+F)
H. Cargo sar
I. Suma (G+H)
J. Aportación infonavit
K. Suma (I+J)
49,779.00
5,973.48
55,752.48
1,672.57
57,425.05
8613.76
66,038.81
74.00
66,112.81
185.00
66,297.81
Precio unitario
66,297.81
Importe
1,600.00
400.00
1,500.00
3,500.00
7,000.00
CAPITULO III
APORTACIONES Y CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO
Como aportación y contribución al desarrollo tecnológico el presente trabajo
práctico técnico realizado pretende servir no solo de consulta sino también trata de
familiarizar al profesionista con lo que son los sistemas de control en una planta de gas
inerte y los términos técnicos que se utilizan.
Este trabajo se realizó no solo basándose en el proceso de generación de gas
inerte, sino también viendo la necesidad que hoy en día se presenta en la industria, como
lo es en la modernización y el control de procesos; ya que anteriormente el sistema de
control de la planta de gas inerte del buque tanque Nuevo PEMEX I estaba basada en el
antiguo sistema de control de la lógica de relevadores , y que ahora se a dado paso al
uso de PLC’s para el control del sistema de la planta de gas inerte.
Uno de los factores que se tomaron en cuenta para la elaboración de este manual
del proceso y mantenimiento de gas inerte es abrir un poco más el panorama o el campo
de trabajo, en específico del Ingeniero Mecánico Eléctrico, para que esté no sólo tome
parte en los sistemas eléctricos en general; sino que participe en proyectos de
automatización, instrumentación y control.
Sin embargo el factor más importante, para la elaboración de este trabajo practico
técnico es sin duda la mira a futuro de la implementación de este sistema a los demás
buques tanques petroleros, asi como el mantenimiento de esta planta a bordo del buque
tanque Nuevo Pemex I.
Por tanto nos es satisfactorio y nos llena de entusiasmo el poder haber participado
en un trabajo en el que se involucra diferentes ramas de la ingeniería, pero sobre todo
poner a disposición el tema de este trabajo a los futuros profesionistas de Ingeniería
Mecánica Eléctrica.
BIBLIOGRAFÍA
Manual de descripción y mantenimiento de plantas de gas inerte Moss Verft.
Moss Rosenberg Verft A.S.
Moss Verft
Moss – Noruega
1984
A. Porras / A.P. Montanero
Autómatas programables, fundamentos, manejo, instalación y prácticas.
Editorial McGraw-Hill/Interamericana
México 1990
Ingeniería De Control Automático
José Nacif Norch
Ed. Costa – Amic
Manual de Instrumentación y control de procesos
Douglas Considine
Ed. Mc Graw Hill
Mantenimiento Predictivo en Máquinas Rotativas
Causadas por Vibraciones Mecánicas
Trabajo Práctico Técnico Nº 597 F.I.M.E.
PT
PT
SWITCH DE POSICION
TIPO MAGNETICO
ZS
LT
TRANSMISOR
DE PRESION
LT
FE
FE
FT
FT
SENSOR
DE FLUJO
TRANSMISOR
DE FLUJO
TRANSMISOR
DE NIVEL
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA ELECTRICA
TITULO:
SIMBOLOGIA GENERAL
ROBERTO VERA ANDRES
ROGELIO CAMPOS AMADOR
2005
CR
CR
ELEVADOR DE
CONTROL
CA
CA
SELECTOR
AUXILIAR
LLS
SWITCH DE
BAJO NIVEL
VALVULA
SOLENOIDE
SV
LTS
HLS
SWITCH DE ALTA
TEMPERATURA (NC)
HTS
SWITCH DE BAJA
TEMPERATURA (NA)
SWITCH DE
ALTO NIVEL
+
TERMOPAR
TE
-
LFS
SWITCH DE
FLUJO (NA)
SWITCH DE
FLUJO (NC)
XF
TRANSFORMADOR
FUSIBLE
FU
2A
CAPACIDAD EN AMPERS
TABLERO DE
DISTRIBUCION
DP
INTERRUPTOR
TERMOMAGNETICO
CB
CUCHILLA
DESCONECTADORA
15 A
ZS
DIS
CAPACIDAD EN AMPERS
SWITCH DE POSICION
TIPO LIMITE (NA)
SWITCH DE POSICION TIPO
LIMITE (NC)
DISPLAY
DIGITAL
DIS
PL
R
LUZ PILOTO
R – ROJO
V – VERDE
A - AMBAR
MEDIDOR DIGITAL
TIPO BARRA
DBM
NC
CONTACTO NORMAL
CERRADO
SELECTOR 2 POSICIONES
TIPO JOYSTICK
JS
NO
CONTACTO NORMAL
ABIERTO
ACM
M
MOTOR DE CA
SOBRECARGA
OL
DCM
MOTOR DE CD
BOTON NO
RETENTIVO (NA)
PB
HRN
BOCINA
BOTON NO
RETENTIVO (NC)
PB
ON
SELECTOR DE 1 POSICION
CON REGRESO AL CENTRO
OFF
SS
1
BOTON RETENTIVO
TIPO HONGO
PB
SWITCH DE ALTA
PRESION (NC)
1
3PSS
LPS
SELECTOR DE
2 POSICIONES
2PSS
HPS
SWITCH DE BAJA
PRESION (NA)
2
2
3
SELECTOR DE
3 POSICIONES
GE-GENIUS
LOCALIZACION
DEL DISPOSITIVO
FUSIBLE
TERMINAL
NUM. DE LIN. AL
SER AGREGADO AL
NUM. DE PAG.
DESCRIPCION
ETIQUETA DEL
DISPOSITIVO
BUS
1
BUS
2
NODE
TERMINAL
INPUT
TABLILLA DE
CAMPO
OS3/2
2A
11C
X
OS3/2
TB2-70
ZS244AA
X
RANGO DE AMP.
DEL FUSIBLE
X
TB2-71
LANZA DE TEMP. - ABAJO
OS3/2
ZS244AB
X
X
11 M
LANZA DE TEMP. - ARRIBA
X
LANZA DE OXIGENO. - ARRIBA
OS3/2
ZS244AC
X
LANZA DE OXIGENO. - ABAJO
X
OS3/2
ZS244AD
LIBRE
X
10066
3
10067
4
10068
5
10069
6
10070
7
10071
8
10072
15 M
17 M
TB2-74
TB2-75
OS3/2
19 M
21 M
X
TB2-76
LIBRE
OS3/2
X
2
X
LIBRE
X
10065
13 M
TB2-73
OS3/2
X
TB2-72
1
X
LIBRE
X
TABLILLA DE
LOCALIZACION DEL
GABINETE PLC
1 DE 2
TB2-77
TB2-78
23 M
25 M
BLOQUE TERMINAL EN
CAJA DE UNIDADES O
GABINETE EN CAMPO
No. DE HOJA
AMPERAJE
FUSIBLE
TERMINAL FUSIBLE
2A
XXX - XX
1BS-12
No. DE TERMINAL
BLOQUE DE
TERMINALES EN
GABINETE DEL PLC
TERMINAL DE TABLILLA
COMO LEER UN PLANO DE INGENIERIA BASICA
No. DE LINEA
XXXX
XX
C
COLUMNA
LINEA
NOTAS:
ETIQUETAS DEL DISPOSITIVO = TIPO + REF. CRUZADA
No. DE LINEA = REFERENCIA CRUZADA
(XXXXX) = REFERENCIA CRUZDA
(XXX) = LOCALIZACION DEL DISPOSITIVO, SI LA
LOCALIZACION DEL DISPOSITIVO NO ES MOSTRADA
USAR LA LOCALIZACION LISTADA DEBAJO DEL
DISPOSITIVO.
No. DE HOJA
LOCALIZACION DEL MODULO
OCS
SLOT
I/O
1
2
1
2 DE 2
PROGRAMA DE ACTIVIDADES DE LA PLANTA DE GAS INERTE
DURACIÓN EN JORNADAS (8 hrs)
Nº ACTIVIDADES
1 Desmontaje de instrumentación de la PGI
DIAS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
2 Montaje de válvula de aire primario
3 Verificación de calibración válvula de aire primario
4 Montaje de válvula de recirculación de aire
Verificación de calibración válv. de recirculación de
5
aire
6 Montaje de válvula de control de diesel
7 Verificación de calibración válv. de control de diesel
8 Montaje de charola
9 Montaje de cable para instrumentos
10 Montaje de tubing para aire de instrumentos
11 Montaje de termopares
12 Montaje de manometros
13 Montaje de flujometro
14 Montaje de analizador de oxigeno
15 Montaje de transmisores
16 Montaje de interruptores de temperatura
17 Montaje de interruptores de presión
18 Montaje de detector de flama
19 Montaje de transformador de ignición
20 Montaje de panel de control local de la PGI
Tabla Nº 1
GLOSARIO
Actuador Eléctrico: Dispositivo que convierte la energía eléctrica en movimiento.
Anhídrido Carbónico: Cuerpo derivado de un ácido oxigenado por eliminación de agua.
Barriles: Medida de capacidad norteamericana equivalente a 158.98 litros.
Bomba Centrifuga: Es aquella en que el fluido ingresa a esta por el eje y sale siguiendo una
trayectoria periférica por la tangente.
Caldera: Aparato en el cual se calienta agua con objeto producir el vapor necesario para
alimentar una máquina térmica.
Cámara de Combustión: Lugar donde se lleva a cabo el proceso de la combustión.
Caudalímetro: Instrumento que sirve para medir la cantidad de fluido líquido.
Corriente Estática: Es la corriente que surge en un cuerpo que posee cargas eléctricas en
reposo.
Efluente: Dícese del fluido que se derrama de una fuente
Escotillas: Abertura rectangular que en la cubierta de una embarcación, sirve para entrar a
camarotes.
Eslora: Longitud de un barco.
Flujometro: Instrumento que permite medir el movimiento o derrame de los fluidos.
Gas Inerte: Es un gas no reactivo bajo unas determinadas condiciones de trabajo.
Interruptor de Nivel: Dispositivo que sirve para abrir o cerrar un circuito eléctrico referente a
el nivel.
Interruptor de Presión: Dispositivo que sirve para abrir o cerrar un circuito eléctrico
referente a la presión.
Interruptor de Temperatura: Dispositivo que sirve para abrir o cerrar un circuito eléctrico
referente a temperatura.
Lastre: Materias pesadas que se ponen sobre una cosa o dentro de ella para aumentar su
peso con algún propósito.
Manga: Anchura máxima del casco de un barco.
Motogenerador: Sistema que genera corriente mecánica.
NOx: Oxido de nitrógeno gas contaminante a base de nitrógeno y oxigeno; colectivamente se
les denomina NOx en donde x representa cualquier proporción de oxigeno o nitrógeno.
Nudo: Unidad para medir la velocidad de los barcos, equivalente a una milla marina por
hora.
Pasamamparos: Cualquier de los tabiques que dividen el interior de un barco
en compartimientos.
Popa:
Parte posterior del casco de un barco, en la cual se halla el timón.
Proa: Parte delantera del casco de un barco, con la cual corta las aguas.
Relevador: Todo dispositivo que, al ser excitado débilmente por una corriente eléctrica o
cualquier otra forma de energía, provoca un cambio importante.
Sello Hidráulico: Dispositivo que permite o impide el paso.
Soplante: Es aquella que consta esencialmente de uno o más rodetes provistos de alabes
montados sobre un árbol giratorio y cerrados en el interior de una cámara de presión
denominada cubierta.
Temporizadores: Dispositivo que se acopla a un órgano para diferir o retardar su
funcionamiento.
Termopar: Dispositivo utilizado para medir temperaturas basadas en la fuerza electromotriz
que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.
Transmisor: Instrumento de control que detecta una señal variable de un proceso.
Válvula de Control: Son las válvulas que accionan por medio de un actuador que responde
a una señal exterior siendo diseñadas para controlar flujos de fluidos en tuberías.
Vapor de Hidrocarburos: Gases que se evaporan de los combustibles.