Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo

Automatización de dos hornos para la
recuperación de plomo
AUTOR: Josep Rodó Boladeras
DIRECTOR: Lluis Guasch Pesquer
Titulación: Enginyeria Tècnica Industrial en Electricitat
Fecha Presentación: Septiembre-2004
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
0
0
INDICE
1
MEMORIA DESCRIPTIVA
1.1
OBJETO
1.2
ANTECEDENTES
1.3
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
1.4
FUNDAMENTOS SOBRE FUSIÓN DE PLOMO
1
1
1
4
1.4.2 Definición de estadios
6
1.4.3 Balance Energético
COMBUSTIÓN: PRINCIPALES CONCEPTOS
8
8
1.5.1 Definición
8
1.5.2 Tipos de Combustión
9
1.5.3 Tipos de Llama
9
1.5.4 Ventajas de la Combustión con Oxígeno
1.6
3
3
1.4.1 Componentes
1.5
2
11
SOLUCIÓN ADOPTADA
1.6.1 Fuente de Suministro de Oxígeno Líquido
11
11
1.6.2 El fraccionamiento del Aire
14
1.6.3 Estación Gasificadora
16
1.6.4 Instrumentación del Bastidor
16
1.6.5 Válvulas de bola
I1
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
1.6.6 Regulador/Reductor de presión de Oxígeno y Aire
1.6.7 Regulador/Reductor de presión de Gas Natural
1.6.8 Indicador de presión con contactos inductivos
20
22
24
1.6.9 Indicador de Temperatura Local
25
1.6.10 Caudalímetros másicos
28
1.6.11 Válvulas de Control
31
1.6.12 Electroválvulas
32
1.6.13 Control de Presión
34
1.6.14 Caudalímetros de Área Variable
35
1.6.15 Válvulas de Seguridad
36
1.6.16 Soplantes de Aire de Barrido
37
1.6.17 Cuadro de Control
38
1.6.18 Envolvente metálica
38
1.6.19 Autómata Programable
1.6.20 Interfaz Hombre Máquina (Pantalla Táctil)
40
42
1.6.21 Variador de Frecuencia
1.7
18
FUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIÓN
43
43
1.7.1 Pantalla de Introducción
44
1.7.2 Pantalla Parámetros Principales
1.7.3 Pantalla de Parámetros del Menú de Arranque
45
46
1.7.4 Pantalla de Alarmas
I2
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
46
1.7.5 Pantalla de Rotaciones
47
1.7.6 Pantalla de P&ID de Oxígeno
48
1.7.7 Pantalla de P&ID de Gas Natural
1.7.8 Pantalla de P&ID de Aire Soplante e Instrumentos
49
49
1.7.9 Pantalla Regulador de Oxígeno
1.7.10 Pantalla de Configuración del PID de Oxígeno
1.7.11 Pantalla de Alarmas del PID de Oxígeno
51
51
52
1.7.12 Pantalla Regulador de Gas Natural
1.7.13 Pantalla de Configuración del PID de Gas Natural
1.7.14 Pantalla de Alarmas del PID de Gas Natural
53
53
54
1.7.15 Pantalla Regulador de Temperatura
1.7.16 Pantalla de Configuración del PID de Temperatura
1.7.17 Pantalla de Alarmas del PID de Temperatura
54
55
55
1.8
NORMATIVAS
1.9
BIBLIOGRAFÍA
2
MEMORIA DE CÁLCULO
2.1
ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES
56
57
58
58
2.1.1 Estación Gasificadora de Oxígeno
62
2.1.2 Materiales Bastidor de Oxígeno
77
2.1.3 Materiales Bastidor de Gas Natural
2.1.4 Materiales Bastidor de Aire Comprimido y Aire Soplante
I3
88
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
2.2
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO DEL RATIO DE
COMBUSTIÓN
2.3
CÁLCULO DE CONSUMOS
2.4
CÁLCULO DE DIÁMETROS DE TUBERÍA
2.5
ASPECTOS ELÉCTRICOS DEL CUADRO
97
98
99
103
103
2.5.1 Fuentes de Alimentación
104
2.5.2 Secciones Eléctricas
2.6
LISTADO DE ENTRADAS Y SALIDAS
2.7
DIAGRAMAS DE FLUJO
105
106
2.7.1 Diagrama de Flujo para Control de Alarmas
2.7.2 Diagrama de Flujo para Control de Encendido
106
107
108
2.8
PROGRAMACIÓN AUTÓMATA
2.9
PROGRAMACIÓN PANTALLA TÁCTIL
3
PLANOS
3.1
PFC-CX-0000
3.2
PFC-CX-0001
3.3
PFC-CX-0002
3.4
PFC-CX-0003
3.5
PFC-CX-0004
3.6
PFC-CX-0005
3.7
PFC-CX-0006
109
110
-
I4
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
3.8
PFC-CX-0007
4
PRESUPUESTO
4.1
ESTACIÓN GASIFICADORA
4.2
EQUIPOS DE OXÍGENO
4.3
EQUIPOS DE GAS NATURAL
4.4
EQUIPOS DE AIRE Y ELEMENTOS VARIOS
4.5
CUADRO ELÉCTRICO
4.6
ACOMETIDA A HORNOS
4.7
RESUMEN DE TOTALES
4.8
TOTAL PRESUPUESTO
5
PLIEGO DE CONDICIONES
5.1
CONDICIONES GENERALES
5.2
REGLAMENTOS Y NORMAS
5.3
MATERIALES
5.4
EJECUCIÓN DE LAS OBRAS
111
111
113
117
120
122
127
129
130
131
131
131
131
132
132
5.4.1 Comienzo
132
5.4.2 Plazo de Ejecución
132
5.4.3 Libro de Ordenes
5.5
INTERPRETACION Y DESARROLLO DEL PROYECTO
5.6
OBRAS COMPLEMENTARIAS
133
133
I5
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
5.7
MODIFICACIONES
5.8
OBRA DEFECTUOSA
5.9
MEDIOS AUXILIARES
Índice
133
133
133
133
5.10 CONSERVACIÓN DE LAS OBRAS
134
5.11 RECEPCIÓN DE LAS OBRAS
134
5.11.1 Recepción Provisional
134
5.11.2 Plazo de Garantía
134
5.11.3 Recepción Definitiva
5.12 CONTRATACIÓN DE LA EMPRESA
134
134
5.12.1 Modo de Contratación
134
5.12.2 Presentación
134
5.12.3 Selección
135
5.13 FIANZA
135
5.14 CONDICIONES ECONÓMICAS
13
5.14.1 Abono de la Obra
135
5.14.2 Precios
135
5.15 REVISIÓN DE PRECIOS
136
5.16 PENALIZACIONES
136
5.17 CONTRATO
136
5.18 RESPONSABILIDADES
136
5.19 RESCISIÓN DEL CONTRATO
I6
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
136
5.19.1 Causas de rescisión
5.20 LIQUIDACIÓN EN CASO DE RESCISIÓN DEL CONTRATO
137
137
5.21 CONDICIONES FACULTATIVAS
137
5.21.1 Normas a seguir
138
5.21.2 Personal
138
5.21.3 Reconocimientos y ensayos previos
138
5.21.4 Ensayos
139
5.22 EQUIPOS ELÉCTRICOS
139
5.22.1 Generalidades
141
5.22.2 Cuadros Eléctricos
142
5.22.3 Red de Puesta a Tierra
142
5.22.4 Instalaciones de Acometidas
5.22.5 Protección contra descargas atmosféricas
142
143
6
ANEXO
6.1
INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
6.2
TERMINOLOGÍA
143
143
144
6.2.1 Rango del Instrumento
144
6.2.2 Cero del Instrumento
144
6.2.3 Span del Instrumento
144
6.2.4 Rangeabilidad del Instrumento
144
6.2.5 Clase o Precisión
I7
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
144
6.2.6 Error del Equipo
145
6.2.7 Histéresis
146
6.2.8 Banda Muerta
146
6.2.9 Ejemplo
6.3
NOMENCLATURAS EN INSTRUMENTACIÓN
149
6.3.1 Instrumentos Ciegos
150
6.3.2 Instrumentos Indicadores
150
6.3.3 Instrumentos Registradores
150
6.3.4 Elementos Primarios
150
6.3.5 Transmisores
151
6.3.6 Tipología de señales
152
6.3.7 Unidades de Ingeniería
153
6.3.8 Transductores
153
6.3.9 Convertidores
153
6.3.10 Receptores
153
6.3.11 Controladores
153
6.3.12 Actuadores
6.4
146
154
PRESIÓN
154
6.4.1 Clases de Presión
155
6.4.2 Presión Atmosférica
155
6.4.3 Presión Absoluta
I8
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
155
6.4.4 Presión Relativa
156
6.4.5 Presión Diferencial
156
6.4.6 Vacío
156
6.4.7 Unidades de Presión
6.4.8 Clases de Instrumentos para la Medida de Presión
158
6.4.9 Instrumentos Mecánicos
6.4.10 Instrumentos Electromecánicos y Electrónicos
6.4.11 Instrumentos Mecánicos, Electromecánicos y Electrónicos para
medida de Vacío
6.5
157
162
165
169
TEMPERATURA
6.5.1 Medición de temperatura mediante variaciones de volumen y estado
169
6.5.1.1 Termómetros de vidrio
169
6.5.1.2 Termómetros de Bulbo y Capilar
170
6.5.1.3 Termómetros bimetálicos
170
6.5.2 Medición de temperatura mediante resistencia de conductores
171
6.5.2.1 Características de los metales conductores
171
6.5.2.2 Principio de funcionamiento
173
175
6.5.3 Termistores
175
6.5.4 Termopares
176
6.5.4.1 Tipología y Leyes fundamentales
178
6.5.5 Pirómetros de radiación
179
6.5.5.1 Pirómetros ópticos
I9
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
6.5.5.2 Pirómetros de infrarrojos
180
6.5.5.3 Pirómetros fotoeléctricos
180
6.5.5.4 Pirómetros de radiación total
180
6.5.6 Características de los medidores de temperatura
6.6
181
182
CAUDAL
182
6.6.1 Medidores de Presión Diferencial
6.6.1.1 Placa de orificio
184
6.6.1.2 Tubo Venturi
184
6.6.1.3 Tubo de Pitot
185
6.6.1.4 Medidores de impacto
186
186
6.6.2 Medidores de Velocidad
6.6.2.1 Medidor de turbina
186
6.6.2.2 Medidor electromagnético
187
6.6.2.3 Medidor vortex y torbellino
188
6.6.2.4 Medidor ultrasónico
190
191
6.6.3 Medidores de Área Variable
191
6.6.3.1 Rotámetro
193
6.6.4 Medidores Másicos
6.6.4.1 Medidor másico térmico
193
6.6.4.2 Medidor de Coriolis
195
198
6.6.5 Medidores Volumétricos
I10
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
198
6.6.5.1 Medidor de desplazamiento positivo
6.7
199
NIVEL
199
6.7.1 Medición de Nivel de Líquidos
199
6.7.1.1 Medidores directos
199
6.7.1.1.1 Medidor de sonda
200
6.7.1.1.2 Nivel de cristal
200
6.7.1.1.3 Instrumento de flotador
201
6.7.1.2 Medidores de presión hidrostática
201
6.7.1.2.1 Medidor manométrico
202
6.7.1.2.2 Medidor de membrana
202
6.7.1.2.3 Medidor de burbujeo
202
6.7.1.2.4 Medidor de presión diferencial
203
6.7.1.3 Medidores por características eléctricas
203
6.7.1.3.1 Medidor resistivo
203
6.7.1.3.2 Medidor capacitivo
204
6.7.1.3.3 Medidor ultrasónico
204
6.7.1.3.4 Medidor de radiación
205
6.7.1.3.5 Medidor láser
205
6.7.2 Tabla Resumen
206
6.7.3 Medición de Nivel de Sólidos
207
6.7.3.1 Detectores de nivel de punto fijo
207
6.7.3.1.1 Diafragma
207
6.7.3.1.2 Cono suspendido
I11
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
207
6.7.3.1.3 Varilla flexible
208
6.7.3.1.4 Medidor conductivo
208
6.7.3.1.5 Paletas rotativas
209
6.7.3.2 Medidores de nivel continuo
209
6.7.3.2.1 Sondeo electromecánico
210
6.7.3.2.2 Báscula
210
6.7.3.2.3 Capacitivo
210
6.7.3.2.4 Presión diferencial
210
6.7.3.2.5 Ultrasonidos
210
6.7.3.2.6 Radiación
211
6.7.4 Tabla Resumen
6.8
213
OTRAS VARIABLES
213
6.8.1 Variables Físicas
213
6.8.1.1 Peso
6.8.1.1.1 Células de carga a base de galgas extensiométricas
214
215
6.8.1.1.2 Células de carga hidráulicas
215
6.8.1.1.3 Células de carga neumáticas
215
6.8.1.2 Velocidad
216
6.8.1.2.1 Tacómetro de corrientes parásitas
216
6.8.1.2.2 Tacómetro de corriente alterna
216
6.8.1.2.3 Dínamo tacométrica
217
6.8.1.2.4 Tacómetro de frecuencia
I12
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
217
6.8.1.3 Humedad y Punto de rocío
218
6.8.1.3.1 Elemento de cabello
218
6.8.1.3.2 Bulbo seco y Bulbo húmedo
218
6.8.1.3.3 Célula de cloruro de litio
219
6.8.1.3.4 Sensor de polímero
219
6.8.1.3.5 Conductividad
220
6.8.1.3.6 Capacidad
220
6.8.1.3.7 Radiación
221
6.8.1.3.8 Cámara de niebla
221
6.8.1.3.9 Célula de cloruro de litio
221
6.8.1.3.10 Analizador de infrarrojos
222
6.8.1.4 Llama
222
6.8.1.4.1 Detección de calor
6.8.1.4.2 Detección por ionización - rectificación
222
223
6.8.1.4.3 Detectores por radiación
223
6.8.1.5 Oxígeno Disuelto
224
6.8.2 Variables Químicas
224
6.8.2.1 pH
224
6.8.2.1.1 Electrodo de vidrio
225
6.8.2.1.2 Electrodo de transistor
6.8.2.2 Redox
225
6.8.2.3 Analítica de gases
226
226
6.8.2.3.1 Conductividad térmica
I13
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
227
6.8.2.3.2 Analizadores paramagnéticos
227
6.8.2.3.3 Analizador de infrarrojos
6.9
ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
228
228
6.9.1 Tipología de Válvulas
6.9.1.1 Válvula de globo
228
6.9.1.2 Válvula en ángulo
228
6.9.1.3 Válvula de jaula
229
6.9.1.4 Válvula de compuerta
229
6.9.1.5 Válvula en Y
230
6.9.1.6 Válvula de cuerpo partido
230
6.9.1.7 Válvula Saunders
231
6.9.1.8 Válvulas de compresión
231
6.9.1.9 Válvulas de obturador excéntrico rotativo
231
I14
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Índice
6.9.1.10
Válvulas de obturador cilíndrico excéntrico
232
6.9.1.11
Válvulas de mariposa
232
6.9.1.12
Válvulas de bola
232
6.9.1.13
Válvulas de orificio ajustable
233
6.9.1.14
Válvulas de flujo axial
233
233
6.9.2 Cuerpo de la Válvula
235
6.9.3 Tapa de la Válvula
6.9.4 Partes Internas de las Válvulas. Obturador y Asientos
6.9.5 Dimensionado de la Válvula: Coeficientes KV y CV
235
236
236
6.9.5.1 Fórmula General
239
6.10 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS
239
6.10.1 Definición
6.10.2 Definición de las zonas con riesgos de explosión
240
241
6.10.3 Identificación y marcaje
242
6.10.4 Modos de protección
6.10.5 Clasificación de gases en grupos de explosión
242
243
6.10.6 Clases de temperaturas
I15
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1
MEMORIA DESCRIPTIVA
1.1
OBJETO
Memoria descriptiva
El objeto de este proyecto es establecer el conjunto de bases técnicas para la perfecta
comprensión de un proyecto de automatización de dos hornos existentes de fusión de
plomo mediante tecnología de oxígeno + gas natural en la factoría que “Sociedad Española
de Acumuladores Tudor” dispone en la localidad de Cubas de la Sagra provincia de
Madrid.
La actuación sobre los hornos forma parte de una actuación integral para incrementar
la productividad y disminuir las emisiones originadas por la actual combustión de aire +
fuel.
1.2
ANTECEDENTES
En la actualidad “Acumuladores Tudor” dispone de dos hornos para fusión de plomo
de recuperación. La combustión, tal y como se ha comentado anteriormente, se realiza
mediante quemadores de aire + fuel.
El uso de fuel como combustible obliga a ubicar la fuente de suministro lo mas cerca
posible de los hornos, pues como combustible líquido, su densidad depende enteramente de
la temperatura, y es condición imprescindible el transporte del mismo a unas condiciones
determinadas de temperatura (50º aprox.).
Este hecho implica que las líneas de regulación deban usar bombas de aspiración y
calentadores, pues el fuel se almacena en depósitos a presión atmosférica que son
rellenados mediante camiones cisternas periódicamente.
Otro inconveniente que plantea el uso de fuel como combustible, es que deben
sobredimensionarse los diámetros de los conductos de transporte, pues en las sucesivas
maniobras de encendido y apagado del horno, el fuel desciende de temperatura, se
solidifica y acaba ocupando el diámetro de las tuberías, con lo cual este va disminuyendo.
Al sustituir el gas natural por fuel, reducimos costes en la instalación, pues siempre
se mantiene en fase gas indistintamente de la temperatura ahorrándonos la instalación de
bombeo y de calentamiento. Es sumamente mas limpio y la compañía suministradora (en
función de la presión demandada) nos garantiza la presión de trabajo necesaria, así como el
caudal ininterrumpido; no existen maniobras de descarga, pues el gas se suministra a través
de la línea general de distribución.
En cuanto al comburente, en la actualidad, se usa aire atmosférico que es captado
desde los quemadores mediante una ventilación forzada. El aire se compone
aproximadamente de un 79% de Nitrógeno y un 21% de Oxígeno. El Nitrógeno es un gas
inerte que no participa activamente en la combustión, pero como forma parte del aire, debe
salir por la chimenea, este generalmente lo hace mediante forma de NOx, perjudiciales
para el medio ambiente. Además el nitrógeno debe calentarse, con lo cual es necesario
invertir parte del calor de la combustión en calentar el Nitrógeno aumentando el consumo
de combustible.
1
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Mediante el uso de Oxígeno, solucionamos estos problemas, pues al suministrarlo en
estado puro (99.9%) eliminamos el nitrógeno de la combustión con lo cual los gases de
salida están exentos de NOx, y todo el calor generado se usa solamente para fundir el
plomo.
El inconveniente se encuentra en que debe construirse una estación de suministro de
oxígeno. Que generalmente y en función del consumo será de oxígeno líquido. El Oxígeno
tiene un coste como materia prima del cual carece el aire, pues este último es gratuito, así y
todo los beneficios de productividad y emisiones medioambientales, justifican el coste del
uso de oxígeno como comburente.
1.3
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
La planta de recuperación de plomo a grandes trazos, está formada por las siguientes
áreas:
Zona de recepción de materia prima: En este caso es una almacén subdividido donde
descargan los distintos tipos de materia prima como baterías de vehículos, plomo
usado en conductos etc. En este almacén se clasifican los materiales por su tipología.
Zona de tratamiento de materias primas: En el caso de las baterías, debe separarse el
plomo de otros materiales tales como Plásticos y otros metales, así como separar el
ácido que puedan llevar. También debe triturarse el plomo residual para convertirlo
en pedazos uniformes en cuanto a tamaño que sean aptos para el horno.
Zona de almacenamiento de plomo para fusión: Una vez el plomo está separado, este
se almacena en un almacén anexo a los hornos. Aquí el plomo está dispuesto para su
introducción en el horno.
Zona de almacenamiento de materiales complementarios a la fusión: En función del
tipo de plomo a obtener, debe añadirse a la fusión componentes férricos o de
cualquier otro tipo. Unos silos almacenaran los distintos tipos de componentes para
los distintos tipos de fusión.
Zona de fusión: En una nave se encuentran los dos hornos de fusión de plomo de 15
Tm. cada uno de ellos. Mediante una carretilla habilitada para la misma, se cargan
los hornos con los materiales correspondientes para el tipo de fusión deseada. Una
vez el los hornos están cargados, se procede a la maniobra de encendido para dar
paso al proceso de fundición que se definirá posteriormente.
Cámaras de Post-combustión: El elemento inmediatamente posterior a los hornos, es
la cámara de post-combustión, cuya misión es la de precipitar las partículas
inquemadas y reducir la temperatura de salida de los gases de escape a fin de
proteger los filtros de mangas.
Zonas de filtración: Cada horno dispone de un sistema de filtraje para que las
emisiones a la atmósfera, estén prácticamente libres de partículas y de gases nocivos
para la atmósfera. Este sistema se compone de un Ciclón, un Filtro de Mangas y la
chimenea con su correspondiente motor de regulación del tiro. El Ciclón, es un silo
que contiene en su interior una estructura helicoidal, y al igual que la cámara de postcombustión se encarga de reducir la temperatura de los gases de escape y recoger la
máxima cantidad posible de polvo. El filtro de mangas, aloja unos elementos
filtrantes de distinto material textil y de diversa resistencia a la temperatura.
2
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Los filtros de mangas son la última etapa de filtración antes de su salida a través de la
chimenea, y es muy importante que los gases que llegan hasta los mismos, estén
exentos de humedad y a una temperatura inferior a los 100º, pues estos podrían
apelmazarse y quemarse respectivamente. En la propia estructura de los filtros de
mangas, existe una red de aire comprimido que va soplando paulatinamente las
mangas para liberar las partículas que en ellas se depositan. Al final de este conjunto
esta la chimenea para evacuar los gases de la combustión. La velocidad de salida se
regula mediante un motor extractor, que controla la velocidad de tiro.
Zona de Afino y Lingotaje: Una vez finaliza el proceso de fusión, el plomo fundido
se trasvasa hacía unos recipientes y se traslada mediante un puente grúa hacía unos
crisoles de afino, donde acaban de incorporarse materiales como azufre, para dotar a
la fundición de sus condiciones finales. Una vez la mezcla está homogénea, se
transfiere el contenido de los crisoles hacia la maquina de lingotar, para darle la
forma definitiva al plomo ya refinado.
Zona de salida de material: El plomo una vez enfriado y en forma de lingotes, se
traslada a una nave donde se almacena para su posterior salida a los centros de
transformación.
Zona de almacenamiento de escoria: El proceso de fusión de plomo de recuperación,
genera en el interior del horno, escoria que debe retirarse del horno para su posterior
traslado a una zona de almacenamiento donde se transporta para su reciclaje o
eliminación.
1.4
FUNDAMENTOS SOBRE FUSIÓN DE PLOMO
Para comprender el proceso de fusión de plomo, es necesario conocer las partes que
intervienen en el mismo. Hay que conocer que materiales iniciales y el producto final que
se obtiene al terminar la fusión. En este capitulo, se indicarán a título informativo las
distintas reacciones que tienen lugar en los distintos estadios del proceso.
Para finalizar, se presentaran las comparaciones establecidas en los distintos tipos de
combustión (oxi-gas y aire-fuel).
1.4.1 Componentes
•
Composición de la materia prima: Chatarra proveniente de baterías de vehículos
con las siguientes composiciones → Sb2 (SO4)3
→ PbSO4
→ PbSb
→ PbO2
→ PbO
→ Sb y Pb
3
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
Memoria descriptiva
Productos Auxiliares: Para obtener distintos tipos de plomo se añaden estos
materiales:
→ Fe
→ Carbón
→ Flujo Básico (Na2CO3)
•
•
Composición final de la Carga: En función del volumen geométrico del horno la
composición final en el horno en el momento previo al encendido es la enumerada
a continuación:
-
Materia Prima : En función del volumen del horno.
-
Carbón: ≈6% del volumen total de la materia prima.
-
Hierro: ≈7% del volumen total de la materia prima.
-
Flujo Básico: ≈1% del volumen total de la materia prima.
Producto final: Una vez finalizado el proceso de fusión y en función del proceso de
afino pueden obtenerse lingotes de plomo de alta pureza (97-99%) o lingotes con
alto componente de antimonio (2-5%)
1.4.2 Definición de estadios
Una vez conocemos a los protagonistas que forman parte de la recuperación,
definiremos los objetivos principales en este proceso. Aunque ya se ha definido con
anterioridad, el objeto principal del proceso es la recuperación o reciclaje del plomo
alojado en baterías (principalmente) y otros materiales como tuberías u otros que
contengan plomo.
El proceso a seguir desde el punto de vista de la combustión, se compone de 3
estadios; un primer estadio cuya finalidad es la de eliminar toda la materia orgánica y otros
restos como madera, PVC, etc. que no intervienen en el proceso de combustión. El
segundo estadio llamado de Desulfurización se realiza mediante el hierro añadido en la
carga. El proceso termina con el estadio de Reducción por carbón.
En la figura 1.1 que se representa a continuación, pueden verse los distintos estadios
de fusión, y la evolución de la temperatura de la cámara de postcombustión, el ratio de
combustión y el porcentaje de apertura de las válvulas durante el proceso. Podemos
observar que en las primeras etapas, el ratio de combustión es oxidante (exceso de
oxígeno); de esta manera se elimina todo el material orgánico y que no participa en el
proceso. Esto repercute en un aumento de temperatura en la cámara de postcombustión.
Si pudiéramos detectar los humos que salen por la cámara de postcombustión,
veríamos como en este estadio, existe una mayor carga de partículas en suspensión.
A medida que avanza el proceso, la temperatura desciende, y el ratio se convierte en
reductor (menor presencia de oxígeno).
4
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
350
Memoria descriptiva
100
300
3
200
50
2
100
1
10
Apertura de las
válvulas O2 y
Gas (%)
Ratio (m3/O2 /m3/Gas)
Temperatura (ºC)
Postcombustion
tº (h)
0
1,5
4,5
Reducción y secado
de la carga
Quemado mat. orgánica
y secado de la carga
5
Colada
Figura 1.1. Estadios de Fusión
Los hornos empleados para la fusión, son de tipo rotativo (ver plano PFC-CX.0003 y
PFC-CX-0004), y para optimizar el ciclo de fusión actuaremos sobre la rotación de los
mismos.
Se definirán dos e incluso tres tipos de rotación:
•
Rotaciones no-completas hacia un lado y otro: Uno de los grandes problemas en la
recuperación de plomo, es la criba inicial de materia prima que se introduce en el
horno. Demasiadas veces existen otros materiales como maderas, plásticos, otros
metales que dificultan la fusión. Como se ha comentado anteriormente, existe un
estadio de eliminación de estos materiales, pero provoca un incremento de los NOx,
y un aumento de la opacidad de los gases de escape. Es necesario pues, evitar que
en el horno puedan precipitarse estos materiales cuando este gira, así que el horno
entra en una secuencia de giros alternativos hacía un lado y otro, sin completar
vueltas enteras. Estas rotaciones las controla el operador manualmente.
•
Rotación hacía un sentido a baja velocidad: Es el movimiento característico del
horno que se produce en el segundo estadio o fase de Desulfurización. La
composición del fundente y la existencia de escoria en el horno, hace necesaria la
baja velocidad del horno. El operador, puede alternar el sentido de rotación.
•
Rotación hacía un sentido a mayor velocidad: Se puede reconocer el estadio de
Reducción por la casi nula opacidad de los gases de escape de combustión. Llegado
a este momento, se aumentará la velocidad de rotación del horno.
Todas estas maniobras pueden controlarse automáticamente, es decir, puede ser el
controlador de proceso el que establezca la frecuencia “velocidad” de rotación y el sentido
de giro de los hornos; pero este no puede reconocer entre un estadio de fusión y otro. El
capitulo de rotación siempre estará supervisado por el operador de planta, que decidirá bien
sea por tiempo de fusión, temperatura u opacidad visual si el proceso ha efectuado un salto
de estadio a estadio. La solución adoptada para la rotación, consistirá en la implementación
de una pantalla de selección de velocidades, donde el operador seleccionará la velocidad
adecuada.
5
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.4.3 Balance Energético
Aunque no es la finalidad de este proyecto promover las virtudes del oxígeno como
factor determinante en la combustión, presentaremos un balance energético representado
en un diagrama de Sankey (fig. 1.2.) comparando la combustión aire+fuel frente a la de
oxi-gas.
Se observa que en el horno de aire (79% N2 + 21% O2) existen mas pérdidas por
gases de escape que en el horno de Oxígeno. Esto es debido, tal y como desarrollaremos en
el próximo capítulo, a que el nitrógeno no participa activamente en la combustión, pues
este se va por el tiro de la chimenea, reduciendo la temperatura de la llama y la
transferencia de calor. La temperatura de la llama es superior cuando la combustión es
puramente con oxígeno, con lo cual las perdidas fijas ( puertas que se abren, perdidas en la
pared, calor almacenado etc.) son superiores.
Energía
INPUT
(1,20 kWh)
Paredes
Aberturas
Transmisión
Calor almacenado paredes y
estruc.
(0,16 kWh) 13%
HORNO
Aprovechable
(0,48 kWh)
Perd. Fijas
Calor de Carga
Energía de salida
(0,32 kWh) 27%
Perdidas por Gases Escape
(0,13 kWh) 22%
Húmedo
QUEMADOR
OXÍGENO
1 kg Plomo
+
Prod. Auxiliares
(20%)
Seco
1 kg Plomo
+
Prod. Auxiliares
(20%)
Seco
QUEMADOR AIRE
Húmedo
Perdidas por Gases Escape
(0,72 kWh) 60%
HORNO
Energía
INPUT
(0,60 kWh)
Aprovechable
(0,47 kWh)
Paredes
Aberturas
Transmisión
Calor almacenado paredes y
estruc.
(0,15 kWh) 25%
Perd. Fijas
Calor de Carga
Figura 1.2. Diagrama de Sankey
6
Energía de salida
(0,32 kWh) 27%
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Acompaña al diagrama de Sankey, la figura 1.3. donde se representan las
condiciones de proceso mediante las dos tecnologías de combustión (aire y oxígeno). En
esta, podremos ver como la temperatura de llama es bastante mas superior cuando usamos
como elemento comburente el oxígeno puro. Aunque para complementar las ventajas del
oxígeno, debemos realizar algunas modificaciones en la geometría del horno, reduciendo el
orificio de los gases de salida hacia la cámara de post-combustión.
79% N2
21% O2
Original
1100 oC
1950 oC
1950 oC
Quemador
aire-fuel
Salida de
humos
1200 oC
1100 oC
100% O2
2750
Quemador
oxi-gas
oC
1200 oC
Figura 1.3. Balance de Temperaturas
7
Salida de
humos
Reducido
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1.5
Memoria descriptiva
COMBUSTIÓN: PRINCIPALES CONCEPTOS
Para implementar un sistema de control de combustión, hay que conocer
determinados conceptos sobre la fusión y sus principios. Esto nos ayudará a determinar
ciertos parámetros muy importantes en el proceso, y que veremos a continuación.
1.5.1 Definición
Es la reacción química exotérmica (con desprendimiento de calor) de una sustancia o
mezcla de sustancias, denominada combustible con oxígeno, bien sea en forma de aire
(79% N2+21% O2) o en forma de oxígeno puro, denominado comburente.
La combustión se caracteriza por la formación de una llama de temperatura
determinada, con el consiguiente desprendimiento de calor y determinados productos
denominados humos.
La mayoría de combustibles, son cuerpos compuestos por Carbono y por Hidrógeno,
que reaccionan al arder con oxígeno, produciendo Anhídrido Carbónico y Vapor de Agua.
En forma de igualdad se puede representar la combustión de la siguiente forma:
C + H + O2 + N 2 = CO2 + H 2 O + N 2
Como se puede observar, en nitrógeno que entra, es igual al que sale, con lo cual hay
que invertir una determinada potencia para calentarlo y expulsarlo por la chimenea.
Además el nitrógeno puede reaccionar con determinados elementos, formando los temidos
NOx tan perjudiciales para el medio ambiente.
En la combustión con oxígeno, la llama entra en contacto con la materia a calentar.
La transmisión de calor se efectúa de forma convectiva y los productos de disociación
emiten su energía de recombinación al material mas frío. El oxígeno reemplaza total o
parcialmente al aire de combustión.
Por el contrario, en la combustión con aire, el nitrógeno se va por el tiro (chimenea),
reduciendo la temperatura de la llama y la transferencia de calor.
1.5.2 Tipos de Combustión
En función de la relación entre combustible y comburente, existen varios tipos de
combustión:
•
Combustión Completa: Es aquella en la que se queman sustancias combustibles del
combustible hasta el máximo grado posible de oxidación. Esto quiere decir que no
tendremos sustancias combustibles en los hornos.
•
Combustión Incompleta: Completamente contraria a la anterior. En esta se forman
sustancias que aún serian aptas para la combustión, como el CO. Estas sustancias se
denominan inquemados.
8
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
•
Combustión Estequiométrica o Teórica: Es la que representará a este proyecto. Este
tipo de combustión, se lleva a cabo con la mínima cantidad de aire para no producir
inquemados. Esta combustión no contiene oxígeno en los humos. En la mayoría de
los casos, es la combustión ideal, y la relación entre combustible y comburente,
viene determinada por la igualdad del capítulo anterior.
•
Combustión con Exceso de Aire: Es la que se lleva a cabo un exceso de aire
superior al mínimo necesario. En determinados estadios de nuestro proyecto,
podemos requerir a este tipo de combustión para eliminar los materiales orgánicos
que puedan contener la carga.
•
Combustión con Defecto de Aire: Es la que se lleva a cabo con menor cantidad de
aire necesario. De esta manera se producen inquemados.
1.5.3 Tipos de Llama
Podemos clasificar los tipos de llama, de la siguiente manera:
•
Llamas de Difusión: Se produce cuando la mezcla del combustible con el
comburente, se realiza en el instante de la combustión.
•
Llamas Premezcladas: Es aquella en la cual la mezcla de los fluidos se realiza
previo a la salida de los gases por la boquilla del quemador.
•
Llamas Laminares: Ocurre cuando el transporte ocurre a través de procesos
moleculares en movimiento paralelo y parabólico.
•
Llamas Turbulentas: Cuando se sobrepasan las condiciones de velocidad del fluido,
la llama se acorta y adopta un aspecto turbulento.
1.5.4 Ventajas de la Combustión con Oxígeno
Tal y como se ha comentado anteriormente, el oxígeno no es la panacea en el sector
de la combustión. Determinados procesos de fusión son inviables para el oxígeno. Aunque
se pueden enumerar algunas ventajas del uso del oxígeno frente al aire:
•
Alta Temperatura de fusión fácilmente asequible: La entalpía generada en la
reacción, se denomina calor de disociación. El aumento de oxígeno en el aire de
combustión, provoca un descenso en el volumen de los gases con un consecuente
aumento de la temperatura de combustión.
•
Aumento del rendimiento de la fusión: Esto es consecuencia directa del punto
anterior, pues la alta temperatura de fusión, provoca menores tiempos de procesos
fundentes.
•
Incremento de la producción: Al reducir los tiempos de fusión, pueden ejecutarse
mas ciclos de fusión con el lógico aumento productivo.
•
Ahorro de Combustible: La relación de combustión entre combustible y
comburente, es menor cuando esta se realiza con oxígeno, ya que no se calienta el
nitrógeno. Esto supone un menor consumo de combustible (en este caso gas). Ver
figura 1.4.
9
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Figura 1.4. Ahorro de Combustible
•
Reducción de emisiones (partículas NOx): Tal y como se ha citado, en la definición
de combustión, el hecho de introducir oxígeno puro, implica la no existencia en la
atmósfera del horno de vapores de nitrógeno. El nitrógeno combinado con el
oxígeno provoca emisiones perjudiciales para el medio ambiente. Actualmente la
legislación permite expulsar a la atmósfera una cantidad que oscila entre los 2200 y
3500 mg. NOx/Nm3, pero próximamente esta cantidad descenderá hasta los 500 mg.
NOx/Nm3.
•
Reducción del consumo específico de energía: El nitrógeno no participa en el
proceso de fusión, así que todo el que entra debe salir por el tiro de la chimenea.
Para disociarlo del oxígeno, este debe calentarse a altas temperaturas. Si la
combustión se realiza con oxígeno, disminuye el consumo específico de energía
pues no debemos calentar el nitrógeno.
•
Sustitución del precalentamiento de aire: En la mayoría de instalaciones donde la
fusión se realiza con aire, es necesario (para incrementar el ahorro) precalentar el
aire. Esto se realiza con grandes instalaciones de recuperadores de calor de gases de
chimenea. Así se consigue que el aire entre en la cámara del horno a una
temperatura que suele oscilar entre los 700-750ºC. Estas instalaciones además de
caras son muy voluminosas.
•
Reducción del nivel de ruido: Las pruebas realizadas en los distintos tipos de llama
de oxígeno y aire, indican que las llamas de oxígeno y gas natural, generan un nivel
inferior de contaminación acústica que las llamas de aire y gas.
10
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1.6
Memoria descriptiva
SOLUCIÓN ADOPTADA
Después de presentar los antecedentes de la instalación, describir el proceso de
fusión y introducirnos en el mundo de la combustión, se presentará la solución adoptada
para ejecutar la automatización. Para servirnos de ello, nos basaremos en el esquema P&ID
(PFC-CX-0001) de la instalación.
Dividiremos la instalación en cuatro zonas, las cuales describiremos en los apartados
siguientes:
-
Fuente de suministro de Oxígeno Líquido
-
Instrumentación del Bastidor
-
Cuadro de Control
1.6.1 Fuente de Suministro de Oxígeno Líquido.
El oxígeno como comburente, debe ser almacenado en depósitos a presión (≈15 bar)
y en estado criogénico (-196C). A esta temperatura, el oxígeno adopta forma líquida. Esto
es ventajoso, pues los líquidos, a diferencia de los gases son fluidos incompresibles, y este
hecho permite poder almacenar mayor cantidad de oxígeno en depósitos de menor tamaño,
pues si almacenáramos oxígeno en forma de gas, el volumen del depósito sería ocupado
por el gas, con lo cual requeriríamos de depósitos desproporcionados para almacenarlo.
Antes de iniciar la descripción de la fuente de suministro, realizaremos un breve
inciso para definir brevemente el principio de funcionamiento del fraccionamiento de aire,
que es la manera de obtener oxígeno en forma líquida.
1.6.2 El fraccionamiento del Aire
En la figura 1.5., podemos observar la composición del aire. Si observamos, el
componente mayoritario con aproximadamente un 78,09% es el Nitrógeno, seguido del
oxígeno con un 20.95%. Después el porcentaje de componentes disminuye drásticamente
con un 0.93% para el Argón y un 0.003% de gases residuales como el Neón, el Helio, el
Kriptón y el Xenón.
Independientemente de estos componentes, el aire atmosférico, que es la materia
prima para la producción de los anteriores gases contiene los siguientes componentes e
impurezas que perturban el proceso del fraccionamiento del aire:
•
Polvo
•
Agua
•
Dióxido de Carbono
•
Hidrocarburos (metano, acetileno etc...)
Previo a cualquier proceso de fraccionamiento, la calidad del aire debe mejorarse
mediante el uso de procedimientos adecuados (filtrado, congelación, condensación
adsorción etc.)
11
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Argón (0,93%)
Otros (0,03%)
Oxígeno (20,95%)
Nitrógeno (78,09%)
Figura 1.5. Contenido del Aire
Para descomponer el aire en sus componentes, ha de licuarse una parte de la cantidad
de aire empleado en el proceso.
Generalmente, solo puede licuarse un gas con las condiciones de temperatura y de
presión inferiores a su punto crítico. El punto crítico del aire es: Tcrit: -140.7ºC y Pcrit: 37.7
bar. Es decir, que el aire solo puede licuarse a temperaturas inferiores a –140.7ºC.
La rectificación tiene el mismo significado que la destilación en contracorriente.
Mediante este procedimiento de separación, se pueden obtener los componentes de una
mezcla de materiales con alta pureza y al mismo tiempo buen rendimiento, incluso si sus
puntos de ebullición son relativamente próximos.
Debido a las diferentes presiones del vapor de cada componente (PN2>PO2), el vapor
tiene una composición diferente de la mezcla de líquido. Durante el proceso de
evaporación, el componente con una presión parcial superior pasa a la fase de vapor con
mayor intensidad.
El vapor que se produce de una mezcla de líquidos de O2/N2 en estado de ebullición,
tendrá pues una concentración superior de N2 que la mezcla de líquidos de la que procede.
Análogamente, el condensado que se produce durante la licuación de la mezcla de
vapor de O2/N2 , tendrá una concentración superior de O2, ya que el componente con una
presión parcial inferior pasa preferentemente a la fase líquida.
El oxígeno únicamente puede ser condensado de forma continua desde un vapor de
O2 en estado muy puro, y el nitrógeno, solo puede evaporarse de un líquido de N2 ya puro.
Estas condiciones, se realizan en una columna de rectificación. Su principio de
funcionamiento es la conducción en contracorriente del líquido y del vapor.
12
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
El líquido y el vapor se ponen en contacto intensivo en los fondos instalados en la
columna. Se acumula el líquido hasta un nivel determinado, y el vapor ascendiente penetra
desde abajo en el líquido a través de las perforaciones finas del suelo. Se condensa una
parte del vapor, y el oxígeno, el componente con la presión parcial inferior, pasa
preferentemente al estado líquido. El calor de condensación emitido durante este proceso
produce la evaporación de una cantidad de líquido correspondiente, presentando el vapor
producido una concentración de N2 superior.
De esta manera, el líquido descendiente de la cabeza de la columna, se enriquece con
oxígeno de piso a piso, el vapor ascendiente cada vez es mas rico en nitrógeno, pero una
cantidad determinada ha de condensarse y volver a introducirse en la cabeza de la columna
como retorno. De igual modo solo puede extraerse una parte del oxígeno producido en el
evaporador como producto, puesto que ha de permanecer una cantidad de vapor de O2
determinada en la columna. A continuación se representa el esquema de una columna de
destilación o “caja fría”, lugar donde se realiza todo el proceso criogénico (fig. 1.6.)
Figura 1.6. Torre de Destilación
13
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.6.3 Estación Gasificadora
Se puede definir una estación gasificadora, como aquel recinto que será capaz de
albergar los elementos necesarios para convertir el líquido criogénico en gas, con las
medidas de seguridad necesarias. Dichos elementos y medidas de seguridad, pueden
definirse de la siguiente manera:
•
Depósito criogénico
•
Gasificador atmosférico
•
Elementos de seguridad
•
Equipo de regulación
Otros elementos necesarios son:
•
Valla metálica de 2 m de altura con puerta (con candado) de acceso de 1 m de
anchura.
•
Instalación una pica de tierra de cobre de 10 mm de diámetro y 3 m de longitud,
con caja de registro.
•
Conexionado del depósito, vaporizadores, valla metálica y base para descarga de la
cisterna, a la pica de tierra a colocar en las proximidades, usando un cable desnudo
de 35 mm2 de sección.
•
Instalación una toma de agua de red en las proximidades de los gasificadores con
grifo de ½” y manguera, con el objeto de poder realizar el deshielo de los equipos y
accesorios criogénicos.
Salvaguardando al depósito criogénico, el elemento principal en la estación
gasificadora, es el evaporador o intercambiador. Los intercambiadores atmosféricos,
consisten en estructuras metálicas de tubo de acero inoxidable con aletas de aluminio. El
líquido criogénico circula por el interior del tubo y debido a la temperatura exterior, se
gasifica, pasando a su estado de gas. La capacidad de intercambio de los evaporadores,
vendrá determinada por el número de tubos aleteados que tenga y la altura de los mismos,
y se diseñarán en función del caudal de oxígeno que requiera el proceso.
En instalaciones (como la de este proyecto), con grandes necesidades de gasificación,
es necesario colocar baterías de gasificadores que funcionaran alternativamente. Para ello
se implementa un pequeño control que abrirá cíclicamente (en función de la temperatura de
la línea) las Electroválvulas EV-1001 y EV-1002. Cada electroválvula incorpora un final de
carrera para garantizar la posición de apertura o cierre de las mismas.
Este procedimiento se realiza para no colapsar a los evaporadores, pues en momentos
de gran consumo, pueden congelarse totalmente y dejar de prestar servicio.
En la figura 1.7. apreciamos el alzado de una instalación gasificadora tipo.
14
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1
2
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4
5
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8
9
10
Memoria descriptiva
Deposito criogenico
Gasificador atmoferico
Válvula de seguridad fase liquido
Válvula criogénica
Válvula de emergencia fase líquida
Válvula de seguridad fase gas
Válvula de bola
Válvula emergencia fase gas
Regulador de presión
Armario
Figura 1.7. Alzado Estación Gasificadora
Además de los elementos de la estación, la reglamentación de aparatos a presión en
su normativa MIE AP 10. Especifica que deben cumplirse unas distancias de seguridad
desde los depósitos hasta determinadas ubicaciones, en función del volumen del tanque y
del contenido del mismo. Podemos ver estas distancias en la tabla 1.1.
Tabla 1.1. Distancias mínimas a riesgos diversos
15
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Finalmente, en el plano PFC-CX-0002 pueden verse las dimensiones mínimas para
un recinto que tenga que albergar depósitos criogénicos.
1.6.4 Instrumentación del Bastidor
A continuación se enumeraran todos los elementos que formaran parte de la
instalación, describiendo su principio de funcionamiento, y su labor dentro del proceso. No
es menester de este apartado la comparación entre los diversos instrumentos, sino presentar
el principio de trabajo de los equipos que formaran parte del bastidor. Será en la memoria
de cálculo donde se seleccionará el sensor/instrumento adecuado en función de una serie
de características. Además, dentro de este proyecto se incluye un amplio capítulo de
introducción a la instrumentación industrial, donde se compararan los distintos
instrumentos para las distintas variables de proceso.
Todos los equipos aquí descritos se basan en el diagrama de proceso, y podemos ver
al mismo en el plano P&ID PFC-CX-0001
1.6.5 Válvulas de bola (V-1101/V-1102/V-1103/V-1104/V-1105/V-1106/V-1107/V1108/V-1109/V-1110/V-1201/V-1202/V-1203/V-1204/V-1205/V-1206/V-1207/V1208/V-1209/V-1210/V-6101/V-6102/V-6103/V-6104/V-6201/V-6202/V-6203/V6204/V-2101/V-2001/V-2002)
La función de estas válvulas dentro del proceso será la de cortar el suministro
manualmente y/o independizar zonas.
Mecánicamente no existen diferencias entre las válvulas para gas y oxígeno, y para
esta aplicación usaremos las mismas. Tan solo cambiaran los diámetros de las mismas,
pues la presión de suministro del gas natural será inferior a la del oxígeno y la velocidad
del gas natural en la tubería debe ser inferior a 10 m/s, con lo cual los elementos suelen ser
mayores en gas que en oxígeno.
Figura 1.8. Válvulas de Bola
Las especificaciones necesarias para las válvulas son las siguientes:
•
Presión de entrada: Al ser un elemento de paso total, no necesitamos la presión de
salida, pues es exactamente la misma. La presión de entrada es un dato que nos será
necesario para determinar el caudal que pasará por la misma, así como para
dimensionar una válvula con un PN (presión nominal a la que puede trabajar)
determinado.
16
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
•
Caudal: Al igual que con la mayoría de instrumentos, el caudal nos servirá para
determinar el tamaño final de la válvula. Cada diámetro de válvula (en cada uno de
sus modelos) conlleva una característica de caudal determinado, no permitiendo el
paso de mas fluido a la presión de entrada determinada.
•
Materiales de construcción: Hay que garantizar la compatibilidad de los materiales
de la válvula, con el fluido que está en contacto con la misma, y con el ambiente en
el que se va a instalar.
•
Conexión a proceso: Para este proceso, veremos que existen grandes caudales a
bajas presiones, lo que implica gran tamaño de instrumentos. Para determinados
diámetros, la única manera para su fijación a tuberías es mediante bridas y
contrabridas (fig. 1.9.)
Figura 1.9. Válvula de Bola entre bridas
•
Mando de la Válvula: Aunque el principio de cierre de la válvula de bola, sea una
bola en el interior de su cuerpo, es posible que queramos maniobrar dicha válvula
manual o automáticamente. Si es manual, bastara con colocar en el vástago de la
válvula un mando manual bien sea una palanca o un volante. En el caso de un
pilotaje automático, podemos acudir a los actuadores o servomotores neumáticos
(uso de aire comprimido para accionar el motor que a su vez acciona la bola) o
servomotores eléctricos (uso de electricidad para abrir y cerrar). En la mayoría de
los casos, son de acción binaria es decir de “Todo o Nada”. En este proyecto
recibirán el nombre de Electroválvulas, aunque su cuerpo sea el de una válvula de
bola, e irán ubicadas en la estación gasificadora
Figura 1.10. Válvula de Bola con Actuador
17
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.6.6 Regulador/Reductor de presión de Oxígeno y de Aire (PCV-1101/PCV-1201/PCV2001)
A fin de reducir costes de instalación en las líneas de suministro de gases, estos se
distribuyen a presiones superiores a las presiones de trabajo. De este modo podemos
disminuir los diámetros de las tuberías y de sus accesorios, así como minimizar los efectos
de las perdidas de carga.
De cualquier manera, llegado el momento, debemos ajustar el valor de la presión de
suministro a su valor de trabajo, y es en este momento cuando recurrimos a los reguladores
de presión.
Los reguladores de oxígeno de la instalación PCV-1101 y PCV-1201 y el de aire
comprimido PCV-2001 tienen como finalidad reducir la presión que proviene de la fuente
de suministro (aprox. 9bar) hasta la presión de trabajo en el bastidor. 2 bar
aproximadamente para el oxígeno y 6-8 bar para el aire de instrumentación . Garantizando
el caudal mínimo deseado.
El principio de funcionamiento básico de la mayoría de reguladores de presión se
basa en el equilibrio de fuerzas entre la presión del gas en la entrada y la presión que ejerce
en sentido contrario un elemento como puede ser un muelle unido a una membrana. La
regulación de dicho muelle permite variar la presión del fluido que circula a través del
regulador.
Figura 1.11. Esquema Regulador de Presión
Existen muchos tipos de reguladores, y cada uno de ellos con características
distintas. Pueden incorporar salidas para colocar manómetros, incorporar purgas y filtros
etc. Los principales tipos de reguladores son los que se enumeran a continuación.
•
Reguladores de Alta Presión: Para aquellas aplicaciones en las que es necesario
reducir la presión de salida a partir de una elevada presión de entrada (700 bar)
•
Reguladores de Baja Presión: Independientemente de la presión de entrada, este
tipo de regulador es capaz de trabajar con bajas presiones (<1,8 bar) a la salida.
18
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Memoria descriptiva
•
Reguladores de Gran Caudal: Como su nombre indica, son equipos capaces de
ofrecer una muy buena respuesta de caudal. Acostumbran a ser reguladores de
segundos estadios, es decir, necesitan de una etapa previa de regulación para dar
todo el caudal requerido.
•
Reguladores de Contrapresión (backpressure regulator): Estos reguladores tienen
la particularidad de que regulan la entrada de presión en función de la presión de
salida. Solo permiten el paso de fluido a través de ellos cuando la presión del gas en
la entrada, es la que está regulada en la salida del regulador. Ej. Un regulador
ajustado a 5 bar, solo permitirá pasar gas por la entrada cuando la presión este por
encima de estos 5 bar.
•
Reguladores resistentes a la corrosión (Especial Petroquímicas): Son reguladores
especiales, en cuanto a los materiales y a la construcción, pues pueden incorporar
camisas de calefacción, y aleaciones anti-corrosión como el Monel® o el
Hastelloy®.
•
Reguladores Pilotados: Este tipo de reguladores se caracteriza por que la fuerza
antagonista en la cámara de regulación, es aportada por el propio gas que circula en
la línea (fig. 1.12.).
Figura 1.12. Regulador Pilotado
Para seleccionar un regulador, hay que tener en cuenta una serie de factores:
•
Presión de entrada del gas
•
Presión de salida del gas
•
Caudal máximo
•
Tipo de gas a regular
Cada regulador, tiene una curva característica de funcionamiento, en la que se puede
observar (fig. 1.13.) El caudal máximo que puede ofrecer el equipo en función de la
presión de entrada y el diferencial de presión entre la entrada y la salida.
19
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Memoria descriptiva
Figura 1.13. Curva Característica Regulador Oxígeno
Una vez determinado el caudal que el equipo genera en función del caudal y de la
presión, es necesario determinar si este es compatible con el gas que circula a través de el.
Cada gas tiene unas particularidades distintas, y no todos los materiales son aptos para
trabajar con determinados de ellos. Por ejemplo, el oxígeno, como gas comburente es
susceptible de provocar o avivar combustiones con todo tipo de grasas. Por ello cuando se
trate de este gas ( y no solo en el caso de reguladores) los materiales a usar en una
instalación de oxígeno deben estar desengrasados previamente, así como las juntas de
estanqueidad en las conexiones deben ser totalmente compatibles; de esta manera se
excluyen materiales que en su materia prima contengan aceites, grasas y similares.
Como curiosidad, destacar que es de obligado cumplimiento que la zona de descarga
del camión cisterna de oxígeno líquido hacia el depósito este pavimentada con hormigón y
no sobre asfalto, pues el asfalto contiene alquitrán, y este puede provocar una deflagración
en contacto con el oxígeno.
1.6.7 Regulador/Reductor de presión de Gas Natural (PCV-6101/PCV-6201)
La presión de suministro del gas natural viene determinada por la estación reguladora
de gas (propiedad del cliente). Aunque muchas veces la presión en la estación puede
oscilar por motivos varios.
Generalmente la presión máxima de gas natural de la cual dispone el cliente, es
aproximadamente de 1,5 bar. En este proyecto se instalarán en el bastidor 2 reguladores de
presión para reducir hasta 150 mbar.
20
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De esta manera, lograremos garantizar un suministro continuo sin fluctuaciones de
presión. El inconveniente radica en que a bajas presiones y para que el caudal permanezca
constante, debe aumentarse la sección de la tubería.
Además la normativa establece que para evitar deflagraciones ocasionados por el
rozamiento, es necesario que la velocidad del gas en la tubería (tal y como se ha dicho
anteriormente) sea menor de 10 m/s. (Para el oxígeno esta velocidad se establece en 20
m/s).
Los reguladores empleados se basan en el mismo principio y se especificaran del
mismo modo que en el caso del oxígeno.
En la imagen 1.14. se aprecia la forma y la sección del equipo elegido.
Figura 1.14. Regulador Gas Natural
En la figura 6.11. se ilustra la curva característica de funcionamiento.
Figura 1.15. Curva Característica Regulador Gas Natural
21
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1.6.8 Indicador de Presión con contactos inductivos (PISHL-1101/PISL-1102/PISL1103/ PISHL-1201/PISL-1202/PISL-1203/PISL-6101/PISL-6201/PISL-2001/PI2101/PI-2201)
La visualización y el control de presión en la instalación son básicos para garantizar
la seguridad del suministro de oxígeno y gas natural. Para ello nos valemos del indicador
de presión o manómetro. Su finalidad es simple, y es la de mostrar el valor de presión que
tienen los gases. En las figura 1.16. podemos observar un indicador de presión y su
correspondiente despiece.
Figura 1.16. Imagen y Despiece Manómetro de Presión
Generalmente, el principal indicador de presión usado en la industria es el que usa
como principio de funcionamiento el tubo de Bourdon.
Esto es un tubo curvado en forma de circular de sección oval. La presión a medir
actúa sobre la cara interior del tubo, con lo que la sección oval tiende a adquirir una forma
circular. Estas tensiones que deforman el tubo, son representación de la medida de la
presión y pueden trasladarse a una aguja indicadora y/o a un sistema de variación de
resistencia o campos eléctricos y magnéticos (contactos de alarma o transmisores de señal).
El rango de trabajo de los manómetros Bourdon oscila desde los 0,6 bar a los 4000
bar, teniendo en cuenta que el poder trabajar con altas o bajas presiones, depende la
elasticidad del material para construir el tubo. Lógicamente, los manómetros pueden venir
referidos a multitud de unidades de presión:
•
bar
•
mbar
•
Kg/cm2
•
M.c.a
•
Etc.
22
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Memoria descriptiva
Otro dato a tener en cuenta con los manómetros es que el punto cero de todas las
escalas, no tiene porqué ser el cero absoluto de presión (sino que es un valor igual al de la
presión atmosférica). Con lo cual y salvo excepción este tipo de instrumentos miden
presiones relativas, es decir por encima de la atmosférica.
Como hemos comentado anteriormente, podemos adecuar al movimiento del tubo,
un sistema eléctrico bien sea analógico o digital, es decir que podemos retransmitir la señal
en un formato de tensión o intensidad (0..10V o 4..20mA) o (como es el caso de este
proyecto) podemos instalar dos contactos eléctricos en el cuerpo del medidor de presión.
De esta manera, fijaremos una presión mínima y una presión máxima de trabajo, entre las
cuales debe estar siempre el valor de la presión de trabajo. Al variar esta presión, de las
presiones prefijadas, se activará el contacto correspondiente y enviará una señal al sistema
que actuará en consecuencia cerrando el suministro cíclicamente.
Ahora podemos definir la diferencia entre un contacto magnético o un contacto
inductivo (como es el elegido):
Básicamente, un contacto magnético es un contacto con una pieza imantada que
reacciona al pasar el elemento de medición por encima. Es muy susceptible a las
vibraciones y genera una señal eléctrica no apta para trabajar en zonas clasificadas.
El contacto Inductivo a diferencia, es un contacto estático, que induce una tensión
cuando la aguja del manómetro pasa a través de el. No genera ninguna chispa, con lo cual
es apto para trabajar en zonas clasificadas, y las vibraciones no le afectan, pues son
contactos fijos. Son ligeramente mas caros que los magnéticos
Ahora estableceremos las pautas para la elección de un manómetro para una
instalación, y aplicaremos estos parámetros para la memoria de cálculo:
•
Presión de trabajo: Es recomendable que el manómetro (al igual que todos los tipos
de instrumentos de medida) trabaje entre el 50 i el 75% del valor de fondo de
escala. Por ejemplo si la presión de trabajo es de 3 bar, deberíamos escoger un
manómetro con fondo de escala de 6 bar. La presión de trabajo también nos servirá
para determinar la robustez del manómetro.
•
Gas de proceso: Esto nos definirá el material tanto del cuerpo como del tubo y de
las juntas. Determinados gases, en especial los corrosivos o los viscosos, pueden
llevar una membrana de separación entre el tubo Bourdon y el gas de proceso.
Recordar que existen muchas incompatibilidades entre gases y diversos materiales.
•
Diámetro del Manómetro: En función de su ubicación el manómetro debe tener un
diámetro u otro, para que sea visible por el operador.
•
Elección de transmisor o contactos y tipo de los mismos: Si queremos retransmitir
el valor de presión analógicamente necesitaremos un transmisor ubicado en el
cuerpo del manómetro. Si por el contrario queremos alarmas por alta y/o baja
presión debemos definir el tipo de contactos (inductivos o magnéticos) y si estos
son normalmente abiertos o cerrados.
•
Tipo de conexionado a proceso: Rosca de conexión a la tubería de proceso.
23
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Memoria descriptiva
1.6.9 Indicador de Temperatura Local (TI-1101/TI-1201/TI-6101/TI-6201)
A nivel de este proyecto, la temperatura, cuando se trata de regulación de oxígeno y
gas, adquiere poca importancia. El hecho de usar caudalímetros másicos en este tipo de
instalaciones (medición independiente a variaciones de presión y temperatura), dan poca
importancia a la temperatura de línea. Pero aunque sea a nivel visual se han colocado
indicadores de temperatura en la línea.
Como se verá en el capitulo de instrumentación, existen múltiples tipos de
instrumentos para medición de temperatura, ya sea mecánica o eléctricamente. Como esta
temperatura no interviene de ninguna forma en el proceso, obviaremos el uso de
transmisores y contactos.
El elemento idóneo en este caso es el termómetro tipo bulbo; consistente en un bulbo
conectado por un capilar a una espiral. Las variaciones de temperatura provocan que el gas
o el líquido contenido en el bulbo contraigan o expandan la espiral. Este movimiento de
expansión/contracción desplazado a una aguja móvil, nos indica la variación de
temperatura originada en el bulbo.
Figura 1.17. Termómetro de Bulbo
A la hora de realizar una especificación de un instrumento de temperatura es
necesario conocer algunos datos previos:
•
Temperatura nominal de servicio: Nos servirá para conocer el rango de trabajo de
el elemento sensor. El rango debe ser tal que el valor nominal de proceso se
encuentre dentro del 50-70% del valor de fondo de escala.
•
Temperatura máxima: Al igual que en el caso anterior, conocer este dato es vital
cuando trabajemos con altas temperatura, para escoger el instrumento idóneo.
•
Ubicación del punto de medida: No es lo mismo efectuar la medición en una
tubería que en el interior del horno. Saber donde ubicaremos el equipo nos ayudará
a determinar todos los aspectos relacionados con la conexión a proceso.
•
Principio de medida: El rango de medidas ya indica una pista sobre que principio
de medidas usaremos. El abanico de equipos usados para la medición de
temperaturas dentro del sector de la combustión, es amplio, desde sondas Pt100,
hasta termómetros ópticos y láser, pasando por los mas habituales que son los
termopares (mas adelante veremos su funcionamiento). Debemos escoger bien el
principio de medida.
24
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Memoria descriptiva
•
Elección de transmisores: La mayoría de aplicaciones (como en este caso) requiere
de transmisión de temperatura, pues esta es el elemento principal de regulación.
Hay que especificar si nuestro instrumento debe incorporar transmisión analógica
de la señal.
•
Material: Aunque el Principio de medida y la temperatura máxima determinaran en
gran medida el material del elemento sensor, es posible que debamos establecer
materiales compatibles con la corrosión (aceros inoxidables) o resistentes a altas
temperaturas (cerámicas o aceros refractarios).
1.6.10 Caudalímetros másicos (FIT-1101/FIT-1201/FT-6101/FT-6201)
La relación estequiométrica o teórica entre el oxígeno y el gas, va a ser uno de los
elementos de control principales, ya que debe controlarse el aporte de combustible y
comburentes en base a unos parámetros establecidos por el operador de planta.
En determinados momentos del proceso, como el primer estadio, será necesario que
la relación teórica entre oxigeno y gas sea oxidante es decir por encima del 2% (relación
teórica o ideal). De esta manera , y con este aporte extra de oxígeno se eliminan los
inquemados. Por el contrario en las últimas fases del proceso, el ratio debe ser reductor
(aporte de oxígeno menor del 2%).
La única manera para conocer la cantidad de gases que aportamos a la combustión y
totalizar los mismos es mediante el control de caudal o lo que es lo mismo con el uso de
caudalímetros.
En aplicaciones de precisión para medidas de gas, donde se quieran alcanzar niveles
bajos de error, es necesario el uso de medidores del siguiente tipo:
•
Caudalímetros por efecto másico.
•
Caudalímetros por efecto Coriolis
•
Caudalímetros efecto Vortex.
•
Placas de Orificio con medida de Presión Diferencial .
Por el momento no entraremos en las ventajas y desventajas de este conjunto de
equipos, solamente especificar, que uno de los mas usados, y el que se especificará para
este proyecto es el caudalímetro másico.
A grandes trazos y como su nombre indica, este equipo mide la masa de un gas. La
masa de un gas no sufre alteraciones frente a variaciones de temperatura, presión,
densidad, viscosidad y conductividad. De hecho el caudal másico o caudal molecular es
que tiene mayor efecto sobre otros sistemas cuando se trabaja en combustiones,
dosificaciones, mezclas etc.
Su principio elemental (Fig. 1.18) se basa en la conducción de un caudal a través de
un tubo capilar. Sobre este tubo se han emplazado tres bobinas exteriormente. La bobina
central Rh es una resistencia a la que se llama “heater” (H). Las otras dos bobinas son
sensores de temperatura RT1 (Tup) y RT2 (Tdown), construidas de un material cuya resistencia
depende fuertemente de la temperatura. Cuando no hay fluido circulando a través del tubo
el perfil de temperatura es simétrico. Cuando existe caudal, el perfil se desfasa hacia la
derecha. Este desfase es detectado por estas termorresistencias . Para caudales
relativamente bajos la diferencia de temperatura Tdown - Tup es proporcional al caudal
másico.
25
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Memoria descriptiva
Figura 1.18. Principio Funcionamiento Caudalímetro Másico
Los datos básicos que debemos conocer para realizar la especificación de un
caudalímetro másico, son los siguientes:
•
Presión de entrada: Tal y como se ha enunciado anteriormente, la medición de
caudal en un caudalímetro másico, es independiente de las variaciones de presión,
pero debemos conocer la presión de entrada e incluso la de salida por dos motivos;
el primero es la presión máxima del equipo que en determinados casos puede llegar
hasta 700 bar. Y en segundo lugar, hay que añadir que existen caudalímetros que
incorporan válvulas de control en su estructura (acostumbran a ser de bajo caudal),
y para ello es necesario conocer el diferencial de presión entre la entrada y la salida
para dimensionar dicha válvula. Aunque no es el caso de este proyecto.
•
Caudal nominal y máximo: Este dato nos servirá para determinar el rango y la
rangeabilidad del equipo. El caudal nominal o de trabajo debe estar por debajo del
caudal máximo en aproximadamente un 30%. Pero el instrumento debe ser capaz
de poder leer las puntas de caudal especificadas por el caudal máximo.
•
Zona de Instalación del Caudalímetro: Este dato es casi de tanta importancia como
los anteriores. Existen procesos industriales de todo tipo, desde aquellos que se
desarrollan en atmósferas inertes hasta aquellos que se suceden en las condiciones
mas adversas de corrosión y peligro de inflamabilidad. La clasificación de la zona
es de vital importancia cuando se dimensiona un instrumento.
26
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
En función del tipo de zona, la tipología eléctrica e incluso mecánica del
equipo puede variar. En aplicaciones de combustión las zonas no suelen clasificarse
como peligrosas en cuanto a explosividad. Mas adelante desarrollaremos un
capitulo sobre las zonas clasificadas en el entorno industrial.
•
Conexionado a proceso: Hay que conocer el punto de ubicación del equipo, para
saber exactamente como se conexionará a proceso. Un caudalímetro másico, puede
inserirse en la tubería, tal y como se representa en la siguiente imagen (fig. 1.19.).
Figura 1.19. Caudalímetro de Inserción
y otros como será nuestro caso van instalados en línea con la propia tubería como se
muestra en la figura 1.20. En función del diámetro de la tubería la unión con esta se
realizara mediante bridas o mediante rosca.
Figura 1.20. Caudalímetros “En Línea”
27
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•
Memoria descriptiva
Aspectos eléctricos: Para finalizar, es necesario especificar al proveedor aspectos
como el tipo de salida analógica (4..20mA o 0..10V), o la posibilidad de que el
equipo incorpore display de visualización de caudal instantáneo y/o totalizado, tipo
de la señal (activa o pasiva) o incluso si el equipo es controlador, es decir que
incorpora válvula de regulación.
1.6.11 Válvulas de Control (FCV-1101/FCV-1201/FCV-6101/FCV-6201)
Cuando hablamos de automatización o de control automático, la válvula de control es
el elemento imprescindible para regular la variable de proceso. Su función consiste en
variar el caudal de fluido de control, que modifica a su vez el caudal de la variable medida.
De esta manera, actúa como una placa de orificio de área variable. Es de vital importancia
dentro del lazo de control como lo puede ser el elemento primario, el transmisor y el
controlador.
La lectura de caudal efectuada por el caudalímetro másico será enviada al
controlador de proceso o P.L.C., el cual enviará a las válvulas de control el % de abertura
que deben de tener para garantizar el paso de los caudales deseados. De esta manera
podremos controlar variables como el ratio entre combustible y comburente y la potencia
del quemador.
De válvulas de control hay de muchos tipos, y mas adelante presentaremos sus
principales variantes. Pero si podemos decir que podemos clasificar a las válvulas de
control en dos grandes grupos:
-
Según el diseño del cuerpo
-
Según el actuador
En cuanto al diseño del cuerpo, normalmente no suele especificarse como tal. Es mas
común definir unas variables de proceso determinadas y el proveedor dentro de su gama
elegirá aquella que parezca mas adecuada. Por ejemplo válvulas de globo, en ángulo etc..
Otra cosa es el actuador usado para comandar a la válvula. Los actuadores o
servomotores pueden ser de los siguientes tipos:
-
Neumáticos
-
Eléctricos
-
Hidráulicos
-
Digitales
Aunque dentro de la industria y por motivos de mantenimiento, los mas usados son
los neumáticos y los eléctricos; y dentro de estos dos, podemos afirmar que un 90% de las
instalaciones con válvulas de control, están pilotadas con accionamientos neumáticos.
El accionamiento neumático consiste en un diafragma con un resorte que suele
trabajar entre 3-15 PSI (0,2 – 1 bar). Al aplicar un a presión determinada sobre el
diafragma, el resorte se comprime de tal manera que el mecanismo empieza a moverse
hasta que alcanza una posición de equilibrio entre la fuerza ejercida por la presión del aire
sobre el diafragma y la fuerza ejercida por el resorte.
Este proyecto se ha dimensionado para el uso de válvulas de control con servomotor
neumático
28
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
El tiempo de respuesta para la apertura y el cierre de las válvulas de control
neumáticas, es superior a las válvulas con actuador eléctrico. Además se le suma a este
hecho, la existencia de una línea de aire comprimido en la instalación, que usaremos para
comandar a las válvulas.
En la figura 1.21., puede observarse una sección de la válvulas de control que se
especificarán en el proyecto.
Figura 1.21. Sección Válvula de Control
A continuación definiremos los principales datos para la elección de una válvula de
control.
•
Fluido de Proceso: Determinados fluidos como líquidos o gases pueden ser
corrosivos o oxidantes, y esto requiere que las partes en contacto con el mismo,
cumplan con alguna condición especial, como el desengrasado o el uso de aceros
inoxidables anti-corrosión. También puede darse el caso de determinados fluidos
que requieran de mantener una temperatura elevada para mantener por ejemplo su
viscosidad, con lo cual tendríamos que instalar algún tipo de válvula con algún
encamisado de vapor. Habrá que conocer pues que tipo de gases (en este caso)
circularan por la válvula para elegir la mas adecuada. El tipo de fluido determina en
cierta forma el material de construcción.
•
Presión de entrada y salida del fluido: Conocer las presiones de entrada y salida así
como el caudal, nos permitirá el dimensionado de la válvula mediante un
coeficiente llamado Kv . A grandes trazos, este coeficiente se define como el
Caudal de Agua ( entre 5 y 40 ºC) que pasa a través de la válvula a una apertura
dada y con una perdida de carga de 1 bar. El coeficiente Kv para la válvula
totalmente abierta se denomina Kvs , mientras que el mínimo valor recibe el nombre
de Kv0 . Por lo tanto la relación Kvs /Kvo , expresa la rangeabilidad o campo de
control que expresa la relación de caudales que la válvula puede controlar. El Kv es
una variable que será calculada (generalmente) por el fabricante de la misma.
29
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Memoria descriptiva
Este usará la presión de salida como método para hallar la perdida de carga en el
equipo. El valor Kv es un dato constructivo para cada modelo de válvula.
•
Caudal nominal y máximo: Tal y como se ha comentado en el punto anterior. Los
caudales servirán para que el fabricante termine de completar el cálculo del
coeficiente de caudal Kv.
•
Variables eléctricas: Cada fabricante ofrece características distintas para sus
equipos. Determinadas válvulas pueden ofrecer independientemente de la señal
analógica de abertura, otro tipo de señales, por ejemplo, retransmisión de la señal
de abertura para que el sistema corrobore que el porcentaje de abertura es realmente
el que manda el controlador. Otras señales pueden ser entradas binarias de cierre o
lo que es lo mismo, entradas digitales que cuando se activan cierran la válvula
inmediatamente. Pueden albergar micro interruptores de posición. Incluso
determinadas válvulas pueden albergar algoritmos de regulación PID, y no
olvidemos que hay que especificar la tensión de alimentación del instrumento. En
definitiva son una serie de parámetros que darán forma a la válvula de control.
•
Conexión a Proceso: Al igual que con muchos tipos de instrumentos, la conexión a
proceso incide en la forma final e incluso en el coste del equipo. En el caso de una
válvula de control, es lógica su ubicación (En línea con la tubería), pero en función
del tamaño de la tubería , instalaremos la válvula entre bridas o bien mediante
racores de unión soldados o roscados. La figura siguiente (fig. 1.22.) muestra la
válvula de control con unión mediante bridas a la tubería.
Figura 1.22. Válvula de Control
30
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1.6.12 Electroválvulas (EV-1101/EV-1102/EV-1103/EV-1201/EV-1202/EV-1203/EV6103/EV-6203)
Una electroválvula es una válvula de paso que permite el paso del fluido al aplicarle
una corriente eléctrica o bien un fluido auxiliar como el aire comprimido. Al igual que las
válvulas de control pueden ser eléctricas o neumáticas. A diferencia de los instrumentos
anteriores donde solo existía un solo instrumento por horno, en el caso de las
electroválvulas tenemos 4 por cada horno. Las electroválvulas EV-1101, EV-1201
(oxígeno) y sus homólogas la EV-6103, EV-6203 (gas natural)son las electroválvulas de
encendido, su finalidad será la de permitir un pequeño paso de caudal de oxígeno y gas
para el encendido. A nivel de control, es mas fácil un encendido por esta válvula que tener
que regular un mínimo caudal por las válvulas de control.
Las dos electroválvulas restantes son las EV-1102 y EV-1103 y sus gemelas del
horno nº 2 EV-1202 y EV-1203. Estas electroválvulas son para un aporte de oxígeno
suplementario al horno cuando se quiera quemar un exceso de materia orgánica en el
horno. Se controlan manualmente desde los terminales táctiles del cuadro eléctrico.
Como las electroválvulas no tienen orificio variable de salida, su caudal de paso
viene determinado por el ajuste realizado manualmente con las válvulas de bola ubicadas
aguas arriba de las mismas. En el caso de las válvulas de aporte de oxígeno, se colocaran
rotámetros o medidores de caudal de área variable que nos permitirá conocer el caudal de
paso de las válvulas.
Para dimensionar una electroválvula, debemos considerar ciertos aspectos como los
que enumeramos a continuación:
•
Presión de entrada y Presión de Salida: Datos necesarios para conocer la perdida
de carga y el cálculo del coeficiente de caudal Kv . De esta manera sabremos si
determinada válvula nos podrá ofrecer el caudal deseado. Además la presión de
trabajo es un dato importante para dimensionar la válvula, ya que existe un dato
llamado “Presión Nominal” de la válvula PN, que indica la máxima presión que
puede soportar. La presión nominal de proceso, debe ser siempre menor que la
presión nominal de la electroválvula.
•
Caudal de Proceso y caudal máximo: Valor esencial para determinar el tamaño del
equipo y la rangeabilidad de la válvula (Valores limites de funcionalidad del
equipo).
•
Fluido de Proceso: Determina el material de la válvula a efectos de corrosión,
envejecimiento y compatibilidad del fluido con el material de la válvula.
•
Tipo de actuación: Al igual que las válvulas de control, las electroválvulas pueden
tener dos tipos de actuación:
-
Actuación Eléctrica
-
Actuación Neumática
Las electroválvulas neumáticas suelen ser usadas en caudales grandes y en zonas de
trabajo clasificadas, la razón es simple, pues para poder accionar la bobina de la
electroválvula, debe generarse una determinada fuerza electromotriz que irá en
concordancia con el tamaño de la bobina. A mayor bobina, generalmente mayor
caudal. Consecuentemente, con válvulas pilotadas por aire, tan solo necesitamos la
presión del aire para abrir la misma. Las mayoría de válvulas de este proyecto (tal y
como se verá en la memoria de cálculo) son neumáticas.
31
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
Memoria descriptiva
Conexión a Proceso: Conexión entre bridas, roscada, soldada, conexiones sanitarias
o aplicaciones especiales para definir el equipo (fig. 1.23.)
Figura 1.23. Electroválvula de Asiento Inclinado
•
Factores Eléctricos: Tensión de alimentación, Micro interruptores de final de
carrera, especificación de zonas de trabajo clasificadas. Estos datos junto a otros
forman parte del conjunto de especificaciones requeridas para dimensionar una
electroválvula.
1.6.13 Control de Presión (EV-6101+CT-6101+EV-6102/EV-6201+CT-6201+EV-6202)
En lo concerniente a instalaciones de combustión, las normativas obligan a instalar
un sistema de seguridad en las líneas de combustible que obligan a mantener un “carrete” o
tramo de tubería completamente vacío siempre que se cumplan algunas de estas
condiciones:
-
Desconexión del quemador.
-
Antes de la puesta en marcha del quemador.
Existen dos sistemas para comprobar esta estanqueidad:
•
Electroválvula de venteo: Este sistema consiste en la ubicación de dos
electroválvulas normalmente cerradas; una en la entrada del quemador y otra a la
entrada del bastidor. Entre ellas se intercala una electroválvula de purga o venteo
conectada a un vaso relleno de glicerina (Vaso de borboteo). Esta electroválvula es
normalmente abierta y está conectada en paralelo con las otras dos. En el caso de
cierre intempestivo del quemador o paro del mismo, el sistema reacciona cerrando
las dos válvulas principales y abriendo automáticamente la de venteo. De esta
manera se vacía de combustible el tramo comprendido entre el quemador y el inicio
del bastidor.
•
Detección de Estanqueidad: Será el usado en este proyecto (Fig.1.24.).
Básicamente es parecido al anterior, pero con la diferencia de que las dos
electroválvulas se ubican al principio del bastidor una junto a la otra, y entre medio
de ellas se ubica un presostato que detecta un fallo de estanqueidad en alguna de las
válvulas.
32
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Si esto sucede, impide el arranque del quemador. La otra válvula funciona
perfectamente y se encarga de cerrar el paso del gas de forma segura.
Figura 1.24. Detector de Estanqueidad
La especificación de este equipo se reduce a los siguientes aspectos:
•
Presión de entrada: El detector de estanqueidad solo es apto para trabajar con
presiones inferiores a 500 mbar. En nuestro caso no es problema, pero si
tuviéramos que trabajar a presiones superiores, deberíamos pasar a sistemas de
control con válvulas de venteo.
•
Tipo de Combustible: Este equipo abarca el control en todos los G.L.P. (Gas
Natural, Propano.
Además de especificar el control de estanqueidad, hay que elegir las electroválvulas
sobre las cuales se montará el equipo detector.
La única diferencia de estas válvulas frente a las de oxígeno, es que estas válvulas
son de apertura retardada y especiales para gas natural. No existen especificaciones
adicionales para dimensionar este tipo de electroválvulas, excepto que este tipo de válvulas
incorpora el conexionado neumático para el control de estanqueidad.
En la figura siguiente (fig. 1.25.) se observa la forma de este tipo de válvulas.
Figura 1.25. Electroválvula Motorizada
33
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.6.14 Caudalímetros de Área Variable (FI-1101/FI-1201)
El caudalímetro como su nombre indica es un sistema de medida de caudal. Su
principio se basa en el siguiente esquema (fig. 1.26.)
Figura 1.26. Esquema Funcionamiento Rotámetro
La circulación de un fluido de abajo hacia arriba con una velocidad determinada,
desplaza al flotador hasta conseguir una altura de equilibrio que es función del Peso del
flotador, el Empuje del Fluido y la sección libre de paso. El movimiento de este flotador es
trasladado hasta una aguja indicadora sobre una escala de caudal que indica el caudal
instantáneo.
Los rotámetros suelen usarse en aquellas aplicaciones donde solo nos interese una
visualización del caudal (aunque determinados rotámetros pueden llevar transmisores de
señal 4..20 mA) o no sea necesario una muy buena precisión. Hay que tener en cuenta que
un instrumento de lectura analógica, además del error intrínseco del aparato conlleva el
error de lectura que pueda apreciar el operador.
En esta aplicación usaremos los rotámetros FI-1101 y FI-1201 para visualizar y controlar
manualmente el caudal de oxígeno de aporte.
El equipo usado se muestra a continuación en la figura 1.27.
Figura 1.27. Caudalímetro de Área Variable
34
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Los datos principales para especificar un rotámetro son los siguientes
•
Presión de Entrada: Los rotámetros son instrumentos hechos a medida y cuya
configuración depende de datos tales como la presión de entrada. Este dato servirá
al fabricante para calcular el empuje.
•
Fluido: Este dato incide en la densidad del flotador y en el material del mismo, así
como el material del cuerpo.
•
Rango de medida: Un rotámetro no puede medir desde 0, sino que su valor mínimo
de lectura suele ser un 10% del valor máximo. Es decir si el caudal nominal de
proceso es de 40 Nm3/h. Se especificará un caudalímetro con un valor máximo de
aproximadamente 60 Nm3/h, con lo cual el valor mínimo será de 6 Nm3/h.
•
Conexiones a Proceso: En este caso mediante bridas, pero estos equipos pueden ser
mediante uniones roscadas y uniones sanitarias para alta pureza.
•
Selección de Accesorios: Algunos modelos pueden llevar accesorios como la salida
analógica de valor de caudal, frenos magnéticos para estabilizar el movimiento del
flotador, contactos magnéticos o inductivos para caudales máximos y/o mínimos,
equipos para zonas clasificadas, totalizadores e incluso camisas de calefacción para
fluidos viscosos.
1.6.15 Válvulas de Seguridad (NRV-1101/NRV-1102/NRV-1201/NRV-1202/NRV6101/NRV-6201/NRV-2101/NRV-2201)
La finalidad de los equipos de seguridad (fig. 1.28.), es salvaguardar la integridad de
las personas y de los equipos o instalaciones.
Para este cometido se han diseñado las válvulas de seguridad o de antirretroceso. Tal
y como su nombre indica, su funcionalidad radica en que solo permiten el paso del fluido
en una sola dirección (dirección hacia proceso), e impiden el paso en sentido contrario. De
esta manera, se evitan retornos intempestivos de gases combustibles y/o comburentes y se
protege la instalación. Algunas de estas válvulas pueden incorporar antirretrocesos de
llama (para el caso de líneas de gas), donde un fortuito retorno de la llama es detenido en la
propia válvula.
Figura 1.28. Válvula de Seguridad
Para dimensionar las válvulas de seguridad, hay que tener en cuenta una serie de
variables tales como:
35
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
•
Presión de entrada: A grandes trazos la válvula de seguridad incorpora en su
interior un muelle unido a una membrana. El muelle está en la dirección del fluido,
y la presión de este, debe poder vencer su resistencia. Muy bajas presiones, son
incapaces de abrir la membrana de la válvula y consecuentemente permitir el paso
del gas. Por ello es necesario conocer la presión de entrada del gas a la válvula.
Además hay que tener en cuenta, que las presiones de entrada de los gases al horno
son prácticamente atmosféricas, es decir bajas.
•
Mínima Presión de Apertura: Este concepto va ligado al anterior, es decir hay que
conocer cual es la mínima presión que permite el paso de caudal.
•
Caudal de Paso: La válvula debe de ser capaz de permitir el paso por su interior de
la totalidad del caudal requerido por los quemadores. El fabricante de la misma
especifica el caudal máximo de paso de la válvula.
•
Antirretrocesos de llama: Tal y como se ha dicho antes, algunas versiones de estas
válvulas pueden incorporar antirretrocesos de llama, para impedir la propagación
de la llama por el conducto, suelen ser cierres internos que sellan la válvula en caso
de sobretemperaturas. El inconveniente radica, en que es necesario el cambio de la
válvula o la sustitución de los elementos de cierre cada vez que se produce una
deflagración.
1.6.16 Soplantes de Aire de Barrido (M-2101/M/2201)
Se van a producir una serie de situaciones en el proceso tales como el paro
intempestivo del proceso por cualquier anomalía , imposibilidad de encendido y paro por
fin de ciclo. Ambas además de otras acciones, provocaran el encendido de la soplante de
barrido en la línea de gas natural. La finalidad no es otra, que empujar el gas contenido en
la línea hasta el interior del horno, donde será combustionado. Es un método para apagar la
llama y para purgar la línea.
Para ello se usará un ventilador centrífugo de media presión con turbina radial, que
será comandado desde el P.L.C. (fig. 1.29.)
Figura 1.29. Soplante de Media Presión
Este se ubicará en el propio bastidor de instrumentos, y el diámetro de inserción será
tal que permita el paso de todo el caudal de aire hacia la línea de gas natural a la presión de
suministro nominal del equipo.
36
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Las características básicas para dimensionar una soplante son las resumidas a
continuación:
•
Caudal nominal: Hay que tener en cuenta que en función del diámetro de la
conducción de aire, la longitud y el volumen del horno, es necesario un caudal u
otro. Para ello es necesario especificar un caudal mínimo para poder garantizar el
purgado de líneas y el apagado de l quemador.
•
Presión de suministro: Hay que tener en cuenta que debemos “empujar” el gas
hacia el exterior, con lo que debemos vencer la presión de suministro del
combustible, así como la del oxígeno (para evitar retrocesos en la línea). Por ello la
presión de aire suministrada por el ventilador debe de ser superior a la de ambas.
•
Características Eléctricas: Podemos requerir que el equipo eléctrico cumpla con
una serie de condiciones eléctricas, como pueden ser el voltaje, frecuencias y
protecciones del motor especiales. También podemos solicitar que el equipo
cumpla con unas características de seguridad intrínseca especial (Normativa
ATEX). O que tenga un determinado índice de protección I.P. Todo esto irá en
función de la ubicación del mismo.
1.6.17 Cuadro de Control
Uno de los elementos principales cuando se trata de control automático, además del
elemento primario y del transmisor, es el controlador de proceso.
En la actualidad existen varios sistemas de control que permiten realizar cualquier
tipo de automatización. Desde pequeños sistemas basados en micro PLC’s para pequeñas
aplicaciones hasta los grandes sistemas de control distribuido para gobernar plantas
enteras. Aunque quizás el método mas común es el uso de Autómatas Programables o
PLC’s. Este sistema conjuga (en función de la memoria de la CPU) la potencia y la
capacidad de ampliación en cuanto a número de entradas y salidas. Además es bastante
mas económico que un sistema de control distribuido. No hay que olvidar que una
automatización se diseña en función del proceso a controlar y hay que ajustar las
características del autómata al proceso.
En posteriores capítulos y tras especificar el listado de entradas y salidas en la
memoria de cálculo dimensionaremos que tipo de autómata usaremos y el número de
tarjetas de entradas y salidas a usar.
En esta aplicación, interviene otro elemento bastante común dentro del mundo de la
automatización, y es el H.M.I. (Interfaz Hombre-Máquina). Este elemento es el “puente”
entre el operador de planta y la Unidad de Control. Se tratará de una pantalla táctil (por
cada horno) donde se introducirán las consignas necesarias para la perfecta ejecución del
proceso.
Todos estos elementos se englobaran dentro de un armario de control cuyas partes
principales definiremos a continuación:
37
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.6.18 Envolvente metálica
La fundición de plomo, es una industria de recuperación, y como tal la materia prima
dista mucho de ser pura y limpia. Si a este factor se le suma el hecho de que los vapores de
plomo son bioacumulables o tóxicos a medio y largo plazo veremos que no es un tipo de
industria ideal.
Existe bastante contaminación ambiental y como en la mayoría de industrias pesadas,
hay una circulación de carretillas elevadoras, camiones y demás por el interior de la nave.
Por ello la ubicación de los equipos de control, se realizará dentro de una envolvente
metálica combinable (fig. 1.30.), es decir con posibilidades de expansión donde los equipos
estarán protegidos de la atmósfera y de posibles golpes fortuitos.
Figura 1.30. Armario de Control Combinable
El tamaño del mismo debe ser tal que permita albergar el control de los dos hornos
así como el pequeño control destinado a la estación gasificadora de oxígeno, y deberá
cumplir unas especificaciones mínimas en cuanto a grados de protección. En este caso un
IP55.
En el Plano PFC-CX-0006, vemos representada la disposición de los elementos en el
interior del cuadro. Así mismo, observamos en el plano anterior PFC-CX-0005 que el
armario es de dos puertas, donde dividimos cada una para un horno determinado.
1.6.19 Autómata Programable (PLC)
El continuo desarrollo industrial con nuevos y complejos procesos, fue el motor
impulsor del nacimiento de los instrumentos de control.
Lo que inicialmente empezó con simples instrumentos como manómetros,
termómetros y válvulas manuales que podían ser manipulados por el operador, se convirtió
en un sinfín de equipos sumamente mas complejos como controladores neumáticos de gran
tamaño. Mas adelante se diseñaron los primeros instrumentos electrónicos, facilitando en
gran medida las labores de control al operador. Todo ello se controlaba y monitorizaba en
grandes salas de control.
Una vez llegados a este punto, era necesario la aparición de un elemento capaz de
aglutinar todas las variables de proceso, monitorizarlas y ejecutar con ellas acciones de
control mas o menos complejo. Aquí aparecen los primeros computadores o autómatas.
38
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Estos se caracterizaban por poder captar gran número de variables, interpretarlas y
actuar en función de la programación establecida.
Lógicamente, los primeros usuarios de los computadores, fueron las grandes
industrias químicas, refinerías, centrales térmicas... es decir aquellas con gran número de
procesos dentro de su ciclo productivo. Y los grandes promotores de dichos avances fueron
las propias industrias
A medida que el tiempo ha ido transcurriendo, se ha mejorado la tecnología
existente, permitiendo la creación de controladores mas pequeños, mas sencillos de
programar y con unas prestaciones similares a las de los controles distribuidos. Estos
PLC’s (como es nuestro caso) incorporan subrutinas intrínsecas de control PID, con lo que
es posible regular cualquier tipo de proceso por complejo que pueda parecer.
El primer paso para dimensionar un sistema de control, es establecer el listado de
entradas y salidas. En la memoria de cálculo se presentan todas ellas ordenadas en función
de su tipología analógica y digital.
En nuestro caso tenemos por cada horno las siguientes entradas y salidas:
•
3 Entradas Analógicas
•
2 Salidas Analógicas
•
15 Entradas Digitales
•
14 Salidas Digitales
El autómata que instalaremos en cada horno es un KOYO DL205 (fig. 1.31.). Este se
caracteriza además de por ser un autómata expandible, pues lleva en este modelo 9 slots de
expansión y por integrar la CPU 250, con las siguientes especificaciones:
•
Memoria Total: 30,4K
•
Memoria Ladder: 15875K
•
V-Memoria: 14592K
•
Memoria Total CPU: 8192K
•
Nº Lazos Regulación: 16 lazos PID
•
Comunicaciones: 1 puerto RS232C, 1 puerto (RS232C, RS422,RS485)
•
Protocolos Comunicación: K-Sequence, DirectNet, ModBus, ASCII
Figura 1.31. Autómata Programable o P.L.C.
39
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Además este PLC permite la ampliación con otros autómatas del mismo tipo, con lo
que puede aumentar el número de entradas y salidas con la misma CPU.
Los sistemas de programación de este autómata son los estándares: Ladder View,
Grafcet y mediante Lista de Instrucciones.
Incorpora librerías de funciones matemáticas y lazos de control PID, con lo que se
simplifica el tema de la regulación.
Es recomendable dimensionar el número de entradas y salidas de tal manera que
tengamos un número determinado de entradas y salidas de reserva. De esta manera
podremos ampliar el sistema sin necesidad de cambiar el autómata.
Finalmente el número total de slots del PLC serán ocupados por las siguientes
tarjetas:
•
SLOT 1: CPU 260
•
SLOT 2: Tarjeta Combinada 4 Entradas Analógicas y 2 Salidas Analógicas
•
SLOT 3:Tarjeta nº 1 de Entradas Digitales
•
SLOT 4: Tarjeta nº 2 de Entradas Digitales
•
SLOT 5: Tarjeta nº 3 de Entradas Digitales (reserva)
•
SLOT 6:Tarjeta nº 1 de salidas Digitales
•
SLOT 7: Tarjeta nº 2 de Salidas Digitales
•
SLOT 8: Tarjeta nº 3 de Salidas Digitales (reserva)
•
SLOT 9: Slot vacío.
1.6.20 Interfaz Hombre Máquina (Pantalla Táctil)
Durante la descripción del proceso de fundición de plomo, se ha dejado entrever, que
esta aplicación es en ningún momento cerrada, es decir, no es una automatización total y
absoluta, sino que en ella, es de vital importancia la función del operador por determinados
motivos:
•
Activación manual de aporte de oxígeno: Cuando el proceso tenga un exceso de
materia orgánica, debe sobrealimentarse el horno con oxígeno mediante la apertura
de las electroválvulas de aportación. Este es un acto manual que solo puede realizar
el operador.
•
Cambio del ratio de proceso: Cada estadio del proceso, se caracteriza por tener un
ratio mas o menos comburente o mas o menos oxidante, o sea que la relación de
oxígeno gas es un factor muy importante.
•
Cambio de consignas: El lazo de control principal es el de temperatura de cámara
de post-combustión. Mediante el mantenimiento de la temperatura en la cámara
podremos controlar el proceso de fusión. Por ello debemos modificar en
determinados momentos dicha temperatura.
•
Ajuste de Lazos PID: Los lazos PID, conllevan unos parámetros que servirán para
optimizar el funcionamiento del mismo. La parte Proporcional, Integrada o
Derivativa, deben ser susceptibles de modificarse en cualquier momento para un
buen funcionamiento.
40
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
En definitiva, existen muchos parámetros que se escapan del control automático, y
que deben ser supervisados y/o modificados por el operador de planta o proceso.
Existen dos métodos para ello,:
•
Modificando la programación del PLC: Cada vez que haya que modificar algún
parámetro, será necesario reprogramar al autómata, mediante cambios en el
programa y su posterior descarga al PLC con el consecuente peligro de error de
comunicaciones. Además obliga al operador a tener un nivel elemental de
programación de autómatas.
•
Usando un Terminal de Operación: En este caso se trata de una pantalla táctil (fig.
1.32.), donde se programa que es lo que vamos a ver y que es lo que será
susceptible de modificar o cambiar. Las modificaciones se realizan al momento, y
son enviadas a tiempo real al autómata. En función de la pantalla y del programa de
la misma, puede presentar gráficamente el proceso mediante P&ID’s. Puede
incorporar funciones de registro de variables, históricos de alarmas y gráficos de
tendencias de variables. Vendría a semejar a un SCADA, salvo que el control
siempre es realizado por el autómata conectado a la pantalla.
Figura 1.32. Terminal Táctil H.M.I.
La solución adoptada consistirá en la instalación de 2 pantallas táctiles (una por cada
horno). El fabricante será PROFACE, y el modelo será el GP-270L de 5,7 pulgadas y con
pantalla monocromática.
41
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.6.21 Variador de Frecuencia
Un horno rotativo, tal y como se ha mencionado en anteriores capítulos, debe
realizar una serie de maniobras de giros alternativos y paradas en ambos sentidos y en
determinados estadios de fusión.
Puesto que en estos momentos, el horno estará cargado, las intensidades de arranque
pueden ser muy elevadas, es recomendable el uso de variadores de frecuencia que
arranquen a baja velocidad, así mismo, el variador nos permitirá realizar las inversiones de
giro deseadas.
Para los procesos de fusión de plomo en hornos rotativos, pueden identificarse 3
tipos de rotación:
•
Rotaciones incompletas a baja velocidad en los dos sentidos: En el estadio de carga
del horno, la chatarra depositada en el interior por una carretilla elevadora, debe
homogeneizarse. Esto se consigue mediante la rotación del horno. Pero hay que
impedir que la carga se precipite sobre si misma provocando el levantamiento de
humos que salen de la chimenea. La solución consistirá en rotaciones de corta
duración a baja velocidad.
•
Rotaciones completas a baja velocidad: Son las que se producen en el primer
estadio de fusión o de desulfurización. Baja velocidad pero giros completos.
•
Rotaciones completas a alta velocidad: En el estadio de reducción, la casi
inexistencia de gases de escape permite al horno girar a mayor velocidad. Este ciclo
es el mismo que el ciclo de colada, donde el horno girará a la misma velocidad
Para simplificar la programación del PLC, y para aprovechar las prestaciones del
variador de frecuencia, que permite su programación con bloques de funciones,
realizaremos 3 pequeños programas que activarán los 3 tipos de rotación predefinidos en el
horno. Además mediante la pantalla podremos escoger el programa deseado y el sentido de
giro. Se omitirá en la memoria de cálculo la programación del variador, pues esta se
realizará in-situ.
Las características del motor de giro del horno son las siguientes:
•
Potencia: 10 kW
•
Alimentación: Trifásica
•
Protección IP55
Con lo cual el variador de frecuencia elegido será el siguiente:
•
Proveedor: Eurotherm
•
Modelo: 690P-0110-400-3
•
Alimentación: Trifásica
•
Potencia Nominal: 11 kW (a par constante)
•
Corriente de Salida: 23 A (a par constante)
•
Nº de entradas y salidas: 4 EA, 3 SA, 8 ED, 3 SD
42
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
Los variadores de frecuencia se ubicarán en la parte inferior del armario de control,
puesto que las perturbaciones electromagnéticas que producen podrían afectar a las señales
analógicas.
1.7
FUNCIONAMIENTO DE LA APLICACIÓN
Para definir el funcionamiento de la aplicación nos remitiremos a las pantallas
diseñadas para el funcionamiento del proceso y que mostraran la interrelación entre el
operador y la pantalla. Al ser dos procesos idénticos, solo se mostrará el funcionamiento
del primer horno.
1.7.1 Pantalla de Introducción
Figura 1.33. Pantalla de Introducción
En esta primera pantalla se muestra la carátula de presentación de la aplicación. Se
observan una serie de campos como la fecha y la hora que se renuevan automáticamente.
En la parte inferior existe un rectángulo discontinuo que se repetirá en todas las
pantallas, aunque en ubicaciones distintas (generalmente en el extremo superior de la
pantalla). Su funcionalidad es la de reconocer alarmas, es decir interrumpir la alarma
acústica.
Resiguiendo el título del proyecto, hay otro rectángulo discontinuo de mayor tamaño,
cuya finalidad es (una vez pulsado) pasar a la pantalla 2.
43
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.2 Pantalla Parámetros Principales
Figura 1.34. Pantalla de Parámetros Principales
La finalidad de esta pantalla es la de resumir en una sola vista los principales valores
de la aplicación:
•
Temperatura Cámara Post-Combustión
•
Set Point Temperatura
•
Caudal Gas Natural y apertura válvula Gas
•
Set Point Gas
•
Caudal Oxígeno y apertura válvula Oxígeno
•
Ratio
Independientemente de los valores de proceso, existen los siguientes pulsadores en la
pantalla:
•
Pulsador de Arranque: Muestra al operador, la pantalla de parámetros de
encendido.
•
Pulsador de Proceso: Aparecen en pantalla los P&ID’s (diagramas de proceso)
con sus valores en tiempo real.
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla nº 1
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
Además existen tres pulsadores no visibles, uno sobre los valores de Temperatura,
otro sobre los valores de Gas y otro sobre los valores de Oxígeno. El accionamiento de
cualquiera de estos valores, muestra los parámetros de configuración de cada regulador.
44
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.3 Pantalla de Parámetros del Menú de Arranque
Figura 1.35. Pantalla de Parámetros del Menú de Arranque
Se llega a esta pantalla desde la activación del pulsador de arranque de la pantalla
anterior. En esta se muestran varias maniobras:
•
Selectores Etapas: Estos selectores activan las electroválvulas de aporte de oxígeno
ubicadas en el bastidor. Cada selector activa una electroválvula distinta. Pueden
encenderse en cualquier momento, independientemente de la altura del proceso, e
incluso si el quemador está apagado.
•
Quemador Piloto: El botón de marcha del quemador piloto, activa la secuencia de
encendido del quemador. Comprueba seguridades de suministro y espera que el
operador encienda el quemador durante un tiempo predeterminado. Si pasado este
tiempo no se detecta llama, se cierran las válvulas de encendido y aparece una
alarma. En caso contrario, se ilumina el piloto luminoso, y el sistema está en
disposición de entrar en regulación. Puede apagarse el quemador piloto, mediante
el pulsador de paro. El paro manual o intempestivo, provoca la puesta en marcha de
la soplante de aire y el barrido de la línea de gas.
•
Quemador Principal: Una vez el quemador está encendido, el sistema está
dispuesto para la regulación. Antes de proceder al encendido del quemador
principal, hay que configurar los valores de temperatura y de ratio en sus
correspondientes pantallas. Una vez este hecho, podemos iniciar la marcha del
quemador principal, y las válvulas de control empezarán a regular hasta alcanzar
los puntos de consigna establecidos. El accionamiento del pulsador de paro detiene
la regulación , pero mantiene la llama de encendido.
Otros pulsadores de la pantalla son los siguientes:
•
Giros: Muestra la pantalla de selección de giros del horno
•
Flecha izquierda: Retrocede hasta la pantalla previa
•
Flecha Derecha: Adelanta hasta la próxima pantalla (pantalla de alarmas)
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
45
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.4 Pantalla de Alarmas
Figura 1.36. Pantalla de Alarmas
Esta es una pantalla resumen donde se muestra la existencia de alguna alarma. Si
ocurriera alguna, se activaría el piloto de fallo correspondiente a cada condición de alarma.
En esta pantalla solo existen los siguientes pulsadores:
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla anterior.
1.7.5 Pantalla de Rotaciones
Figura 1.37. Pantalla de Rotaciones
Desde la pantalla de parámetros del menú de arranque, accedemos a la pantalla de
secuencias de giros de horno.
46
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
El operador dispone aquí de varias acciones para realizar en función del estadio de
fusión en el que se encuentra el plomo del horno.
•
Carga: El accionamiento de este pulsador activa en el variador de frecuencia el
subprograma correspondiente a los giros a baja velocidad e incompletos. El
accionamiento de esta secuencia inhabilita los otros dos tipos de giro. Una vez se
activa este ciclo, se ilumina el piloto correspondiente.
•
Desulfurización: Este otro programa habilita al variador para que efectúe una
secuencia de giros completos a baja velocidad.
•
Reducción: Inicia la secuencia de giros completos a mayor velocidad.
•
Giro Izquierda y Giro Derecha: En cualquier momento se puede invertir la
secuencia de giro del horno mediante el accionamiento de cualquiera de los dos
pulsadores.
•
Paro: Para el horno en cualquier momento del proceso de fusión.
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla de Parámetros de Arranque.
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
1.7.6 Pantalla de P&ID de Oxígeno
Figura 1.38. Pantalla de P&ID de Oxígeno
Esta pantalla muestra los valores de proceso en tiempo real y sobre un diagrama. Si
ocurriera alguna alarma, el piloto correspondiente a la condición de alarma, se iluminaría.
Los pulsadores existentes en la instalación son los siguientes:
•
Regulación de Oxígeno: La pulsación sobre el lazo de control de oxígeno abre la
pantalla del regulador del mismo.
•
Etapas de Oxígeno: Retrocede hasta la pantalla de parámetros del menú de
arranque. De esta manera podemos abrir o cerrar las electroválvulas de aporte.
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla de parámetros principales.
47
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
•
Flecha Derecha: Avanza hacia la pantalla de P&ID de Gas.
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
1.7.7 Pantalla de P&ID de Gas Natural
Figura 1.39. Pantalla de P&ID de Gas Natural
Al igual que la pantalla anterior, en esta pantalla vemos una imagen resumida del
esquema de la aplicación con sus valores y sus alarmas.
Los pulsadores existentes en la instalación son los siguientes:
•
Regulación de Gas Natural: La pulsación sobre el lazo de control de gas natural
abre la pantalla del regulador del mismo.
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla anterior (P&ID de Oxígeno).
•
Flecha Derecha: Avanza hacia la pantalla de P&ID de Aire.
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
48
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.8 Pantalla de P&ID de Aire Soplante e Instrumentos
Figura 1.40. Pantalla de P&ID de Aire Soplante e Instrumentos
Al carecer de retransmisión analógica, en esta pantalla solo veremos la existencia de
alarmas.
Los pulsadores son los siguientes:
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla anterior (P&ID de Gas Natural)
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
1.7.9 Pantalla Regulador de Oxígeno
Figura 1.41. Pantalla de Regulador de Oxígeno
Estas son las pantallas de más difícil manipulación. En ellas se ajustaran consignas
de trabajo, e incluso podrán configurarse variables internas del PID como la parte
proporcional, Integral o Derivada, así como sus alarmas.
49
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
En el caso del lazo regulador de oxigeno, es un lazo que puede trabajar de dos formas
o bien en manual o bien en automático. En el caso de regulación automática, el caudal de
oxigeno que debe alcanzar la válvula de regulación, se consigue mediante la multiplicación
del ratio por el caudal de gas natural.
En el caso de regulación manual, se consigue mediante la apertura de la válvula de
oxígeno independientemente del ratio.
La pantalla se presenta de la siguiente manera:
Variables de PID (settings)
•
PLC Mode: Indica en que estado esta el lazo (manual o automático)
•
Gain: Muestra la Ganancia o parte proporcional del lazo PID
•
Reset: Muestra la parte integral del PID
•
Rate: Muestra la parte derivada del PID.
Variables de Proceso
•
S.P.: Muestra el Set Point de Oxígeno
•
P.V.: Muestra el valor de la variable de proceso en tiempo real.
•
Out: Muestra la salida del lazo.
•
Bias: Muestra el Bias del lazo.
Se encuentran en este tipo de pantallas dos pulsadores, uno encima de las variables
de PID y que servirá para mostrar la pantalla de cambio de valores del PID, y otro sobre la
casilla de alarmas del PID, y que servirá para configurar las alarmas del PID, así como la
desviación de las mismas.
Otros pulsadores en la pantalla son los siguientes:
•
Cambio de Ratio: Flechas ascendentes y descendentes para el cambio del valor del
ratio de combustión. Lógicamente y por motivos de seguridad, el valor del ratio
está limitado por programa.
•
OUT: Flechas ascendentes y descendentes para modificar la abertura de la válvula
de oxígeno (solo en caso manual).
•
Pulsador Manual: Establece el lazo PID en forma manual
•
Pulsador Automático: Establece el lazo PID en forma automático
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla previa
•
Flecha Derecha: Adelanta hasta la pantalla de regulación de Gas Natural
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
50
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.10 Pantalla de Configuración del PID de Oxígeno
Figura 1.42. Pantalla de Configuración del PID de Oxígeno
En esta pantalla simplemente introduciremos por teclado los valores del PID, así
como un valor de limitación para la abertura de la válvula de oxígeno.
Para modificar valores, es necesario pulsar sobre el valor, y a continuación en el
teclado de la propia pantalla, pulsar la tecla “CLR” para borrar el valor. Después se
introduce el valor deseado y se pulsa la barra del teclado para introducirlo.
Además tenemos los siguientes pulsadores:
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla previa
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
1.7.11 Pantalla de Alarmas del PID de Oxígeno
Figura 1.43. Pantalla de Alarmas del PID de Oxígeno
51
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
De igual forma que la pantalla anterior, está solo es una pantalla de introducción de
alarmas de PID, y sus desviaciones.
El procedimiento para configurar es el mismo. Seleccionar valor a modificar,
borrarlo mediante la tecla “CLR”; introducción del nuevo valor por teclado y validación
del mismo mediante la barra del teclado.
deseado y se pulsa la barra del teclado para introducirlo.
Además tenemos los siguientes pulsadores:
•
Flecha Izquierda: Retrocede hasta la pantalla previa
•
Paro de alarma acústica: Reconocimiento de alarma (parte superior de la pantalla)
1.7.12 Pantalla Regulador de Gas Natural
Figura 1.44. Pantalla Regulador de Gas Natural
La única diferencia entre esta pantalla y la de regulación de oxígeno es la que
caracteriza al modo del lazo de control, que en este caso solo puede ser un lazo automático
o un lazo en cascada. Cuando colocamos el gas como lazo de control en cascada, lo
colocamos en dependencia de un lazo principal, en este caso el de temperatura. La salida
de control del lazo de temperatura, es el punto de consigna del lazo de gas natural.
Cuando el lazo de control se transforma en modo automático, simplemente
colocamos al gas natural, como lazo principal; en ese caso, el oxigeno dependerá del gas al
multiplicar la salida de control del lazo por el ratio establecido. En este momento es
cuando podemos modificar el punto de consigna o S.P. de caudal de gas.
Por lo demás, la pantalla es exactamente igual que la de oxígeno.
52
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.13 Pantalla de Configuración del PID de Gas Natural
Figura 1.45. Pantalla de Configuración del PID de Gas Natural
Idéntica funcionalidad es la que caracteriza a esta pantalla y la pantalla de
configuración del PID de Oxígeno. La misión es la misma, y es recomendable que esta
pantalla no se manipule por el operador, pues la configuración del lazo de control es
bastante complejo.
1.7.14 Pantalla de Alarmas del PID de Gas Natural
Figura 1.46. Pantalla de Alarmas del PID de Gas Natural
Configuraremos con esta pantalla las alarmas de PID y la desviación en las mismas.
53
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
1.7.15 Pantalla Regulador de Temperatura
Figura 1.47. Pantalla de Regulador de Temperatura
El lazo principal del proceso, es el de temperatura de la cámara de post-combustión.
La geometría del horno rotativo, hace muy difícil la medición de la temperatura en el
interior del mismo. Así que el elemento primario de temperatura, se coloca a la salida de
los humos del horno, las distintas temperaturas de los gases de escape indican los cambios
de estadios de fusión.
En esta pantalla el operador establecerá la consigna de temperatura a la que se debe
llegar en cada estadio. La salida de este lazo será la consigna del gas natural.
Generalmente este lazo debe estar siempre en modo automático, pero en función de
la respuesta del horno, podemos colocarlo en manual y modificar la salida hacia el lazo de
gas natural para acelerar el proceso.
1.7.16 Pantalla de Configuración del PID de Temperatura
Figura 1.48. Pantalla de Configuración del PID de Temperatura
54
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria descriptiva
La única diferencia entre esta pantalla y sus gemelas de oxígeno y gas es la
inexistencia de limitación de temperatura, por lo demás contiene los mismos pulsadores.
1.7.17 Pantalla de Alarmas del PID de Temperatura
Figura 1.49. Pantalla de Alarmas del PID de Temperatura
Esta es la última pantalla de la aplicación, y es la de alarmas. En principio y al igual
que las de configuración de PID’s, no es aconsejable que se manipulen frecuentemente.
Cuando se realiza la puesta en marcha, estos parámetros quedan fijados, así que no es
necesario la manipulación de las mismas.
1.8
NORMATIVAS
Las principales normas que se han usado para la elaboración de este proyecto son las
siguientes:
•
ITC MIE AP10: Instrucción Técnica Complementaria Referente a Depósitos
Criogénicos. (O. 7-11-1983.BOE 18-11-1983) (O. 5-6-87. BOE 20-6-1987) Del
Reglamento de Aparatos a Presión
•
ITC MIE AG20 de la Reglamentación de Aparatos que utilizan Gas como
combustible.
•
ISA-S5.1-84 Sobre Instrumentación de medición y control
•
ISA-S5-3 Sobre Documentación de equipos. Simbología.
•
ATEX 137 (Directiva 1999/92/EC) Sobre Atmósferas Explosivas
•
ITC MIE BT026 Instrucción Técnica Complementaria Referente a Instalaciones o
Locales con Riesgo de Explosión o Incendio.
55
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1.9
Memoria descriptiva
BIBLIOGRAFÍA
La Bibliografía usada en este proyecto comprende los siguientes documentos:
•
Ingeniería de Control Moderna
Autor: Katsuhiko Ogata
Editorial: Prentice Hall 1998
•
Instrumentación Industrial
Autor: Antonio Creus
Editorial: Marcombo 1997
•
Explosion Protection Fundamentals
Autor: Siemens
Editorial: Siemens 2003
•
Fundamentos sobre Válvulas de Control y Electroválvulas
Autor: Bürkert
Editorial: Bürkert 2002
•
Principle of Air Separation
Autor: Linde, AG
Editorial: Linde, AG 1990
•
Catálogo Variadores de Frecuencia Eurotherm 2003
•
Catálogo Soplantes Aire Sodeca 2004
•
Catálogo Válvulas de Seguridad WITT 2004
•
Catálogo válvulas de bola PEKOS 2004
•
Catálogo Regulador de Presión Ludewig+Tillman 2004
•
Catálogo Válvulas de Alivio Lesser 2004
•
Catálogo Másicos Bronckshorst 2003
•
Catálogo Rotámetros Tecfluid 2000
•
Catálogo PLC’s Direct Logic 2004
•
Catálogo Pantallas Pro-Face 2003
56
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2
Memoria de Cálculo
MEMORIA DE CÁLCULO
La memoria de cálculo del presente proyecto comprende los siguientes apartados:
-
Especificación de Materiales (Oxígeno, Aire y Gas Natural)
-
Cálculo estequiométrico del ratio de combustión
-
Cálculo de Consumos.
-
Cálculo de diámetros de tubería
-
Aspectos Eléctricos del Cuadro
-
Listado de Entradas y Salidas
-
Diagramas de Flujo
-
Programación autómata (listado instrucciones lógicas para control 1 horno)
-
Programación Pantalla Táctil (pantallas configuradas para control 1 horno)
57
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.1
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES
2.1.1 Estación Gasificadora de Oxígeno
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1001
V-1003
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
10
10
800
-190
Máximo
40
40
1000
-196
Mínimo
6
6
0
-180
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
28x1,5
Material:
Observaciones
Línea Oxígeno Líquido hasta Evaporador
LÍNEA
Cobre aislado con Armaflex
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Cuello
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L con Cuello largo para servicio criogénico
Teflón
Manual por volante
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1”
1”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: HEROSE
•
Referencia: 01301.X.0001
58
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1002
V-1004
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
10
10
800
10
Máximo
40
40
1000
50
Mínimo
6
6
0
-50
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
42x1,5
Material:
Línea Oxígeno hasta bastidor
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 ½”
2 ½”
Brida DIN 2526 forma C
Brida DIN 2526 forma C
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: PEKOS
•
Referencia: O-61-TTG-VN-DN65
59
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Alivio
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
SV-1001
SV-1002
VARIABLES DE PROCESO
Uds.
Valor
Valor
Valor
bar
bar
Nm3/h
ºC
bar
Nominal
10
10
800
10
16
Máximo
40
40
1000
50
18
Mínimo
6
6
0
-50
3,5
Variable
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Rangos de Disparo
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
42x1,5
Material:
Línea Oxígeno hasta bastidor
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Disco
Bonete
Acero al Cromo
Teflón
X39 Cr Mo 17-1
GGG-40
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
CONEXIÓN A PROCESO
Rosca Macho Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: LESER
•
Referencia: 459 1/2”
60
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Electroválvulas
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
EV-1001
EV-1002
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
10
10
800
10
Máximo
40
40
1000
50
Mínimo
6
6
0
-50
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
42x1,5
Material:
Observaciones
Línea Oxígeno hasta bastidor
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Actuador neumático doble efecto con 2 contactos final de carrera 1NA+1NC
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 1/2”
2 1/2”
Brida DIN 2526 forma C
Brida DIN 2526 forma C
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: PEKOS
•
Referencia: O-61-TTG-VN-DN65
•
Actuador neumático Doble Efecto.
Con
dos
finales
de
carrera.
Alimentación 24 Vca. Proveedor AIR
TORQUE. Mod.AT 201 DA
61
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.1.2 Materiales Bastidor de Oxígeno
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 4 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1101
V-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
9
9
400
10
Máximo
40
40
400
50
Mínimo
6
6
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5
Material:
Suministro Oxígeno Bastidor a Hornos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 ½”
2 ½”
Brida DIN 2526 forma C
Brida DIN 2526 forma C
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: PEKOS
•
Referencia: O-61-TTG-VN-DN54
62
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 4 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1102
V-1105
V-1110
V-1202
V-1205
V-1210
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
3
3
10
10
Máximo
40
40
25
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Válvulas fijación manómetros
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Válvula para fijación de manómetros
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 1/2” 58-AKSZA
63
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 3 de 4 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1103
V-1104
V-1203
V-1204
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
3
3
10
10
Máximo
40
40
25
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
15x1,5
Material:
Válvulas línea encendido
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 1/2” 58-AKSZA
64
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 4 de 4 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-1106
V-1107
V-1108
V-1109
V-1206
V-1207
V-1208
V-1209
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
3
3
100
10
Máximo
40
40
100
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
35x1,5
Material:
Válvulas línea oxígeno aporte
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1 1/2”
1 1/2”
Brida DIN 2526 forma C
Brida DIN 2526 forma C
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: PEKOS
•
Referencia: O-61-TTG-VN-DN35
65
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Reguladores de Presión
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PCV-1101
PCV-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
9
2
400
10
Máximo
50
50
500
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5
Material:
Regulación Oxígeno bastidor
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Diafragma
Bridas
Hierro fundido GGG 40.3
Teflón
Kalrez
Hierro fundido (DIN 3202-F3)
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2”
2”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: L+T Gasetechnik
•
Referencia: LTD-2
66
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Manómetros de Contacto
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PISHL-1101
PISHL-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Rango Presiónes
Temperatura
Diámetro
Alimentación Elec.
Uds.
Valor
Valor
Valor
bar
ºC
mm
Nominal
3
10
100
Máximo
6
50
Mínimo
0
-10
24 Vcc
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5
Material:
Control presión suministro oxígeno
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Tubo de Bourdon
Aluminio
Aluminio
Cristal Seguridad Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
Observaciones
1/2”
Rosca Macho Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: 232.50.100
•
Con dos contactos inductivos de alta y
baja presión (1NA + 1NC)
•
Referencia Contactos: 831.21
•
Precisión: ±0,4% V.F.E.
67
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Manómetros de Contacto
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PISL-1102
PISL-1103
PISL-1202
PISL-1203
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Rango Presiónes
Temperatura
Diámetro
Alimentación
Uds.
Valor
Valor
Valor
mbar
ºC
mm
Nominal
500
10
100
Máximo
1000
50
Mínimo
0
-10
24 Vcc
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5 y 35x1,5
Material:
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Tubo de Bourdon
Aluminio
Aluminio
Cristal Seguridad Laminado
Control presión entrada oxígeno a hornos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
Observaciones
1/2”
Rosca Macho Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: 232.50.100
•
Con un contacto inductivo de baja
presión (1NC)
•
Referencia Contactos: 831.2
•
Precisión: ±0,4% V.F.E.
68
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Indicador de Temperatura
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
TI-1101
TI-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Temperatura
Diámetro
Uds.
Valor
Valor
Valor
ºC
mm
Nominal
10
100
Máximo
60
Mínimo
-20
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5
Material:
Observaciones
Visualización Temperatura Oxígeno
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Bulbo
Aluminio
Aluminio
Cristal Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
Vaina de inserción ∅ 8mm y longitud 150 mm con racor soldado
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: Mod. A5500
•
Límite de error: 1º
69
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Transmisores de Caudal
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
FT-1101
FT-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
Salida Analógica
Fluido:
bar
bar
Nm3/h
ºC
V
mA
Oxígeno
Diámetro:
54x1,5
Valor
Valor
Valor
Nominal
2
2
300
10
Máximo
Mínimo
350
70
6
-10
24 Vcc
20
4
Señal Pasiva
Servicio: Regulación de Oxígeno en líneas hornos
LÍNEA
Material:
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Acero inoxidable AISI316
Vitón
IP-65
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
DN-50 Brida PN16
DN-50 Brida PN16
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor:
IN-FLOW
•
Referencia: F-106C1-HDD-02-V
•
Precisión: ±1% V.F.E.
BRONKHORST
Observaciones
HI-TEC
70
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Control
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
FCV-1101
FCV-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
bara
Presión Salida
bara
Caudal
Nm3/h
Temperatura
ºC
Alimentación
V
Entrada Analógica
mA
Fluido:
Oxígeno
Valor
Valor
Valor
Nominal
3
1
300
10
Máximo
Mínimo
350
70
6
-10
24 Vcc
20
4
Señal Pasiva
Servicio: Control de caudal en líneas princ. hornos
LÍNEA
Diámetro:
54x1,5
Material:
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Asiento
Protección
Actuador
Aire
Bronce
PTFE
IP-65
Neumático de Simple Efecto Normalmente cerrado
Presión de suministro 6-8 bar exento de humedad y grasas.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
Observaciones
DN-65 Brida PN16
DN-65 Brida PN16
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Bürkert
•
Referencia: 2712
•
Posicionador mod. 8630
•
DN de Regulación: 32mm
71
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Electroválvulas
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
EV-1101
EV-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
bara
bara
Nm3/h
ºC
V
Valor
Valor
Valor
Nominal
3
1
25
10
Máximo
Mínimo
30
70
0
-10
Observaciones
24 Vcc
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
15x1,5
Material:
Líneas de encendido quemadores
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Actuador
Aire
Bronce
PTFE
IP-65
Neumático de Simple Efecto Normalmente cerrado On/Off con electroválvula
de pilotaje montada directamente sobre el actuador.
Presión de suministro 6-8 bar exento de humedad y grasas.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
Soldada a Tubería
Soldada a Tubería
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Bürkert
•
Referencia: 2000
72
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Electroválvulas
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
EV-1102
EV-1103
EV-1202
EV-1203
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
bara
bara
Nm3/h
ºC
V
Valor
Valor
Valor
Nominal
3
1
100
10
Máximo
Mínimo
125
70
0
-10
Observaciones
24 Vcc
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
35x1,5
Material:
Líneas de oxígeno de aporte
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Actuador
Aire
Bronce
PTFE
IP-65
Neumático de Simple Efecto Normalmente cerrado On/Off con electroválvula
de pilotaje montada directamente sobre el actuador.
Presión de suministro 6-8 bar exento de humedad y grasas.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1 1/2”
1 1/2”
Brida DN35
Brida DN35
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Bürkert
•
Referencia: 2000
73
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Rotámetros
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
FI-1101
FI-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
2
2
100
10
Máximo
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Mínimo
0
0
12
-10
120
70
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
35x1,5
Material:
Líneas de oxígeno de aporte
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Caja
Tubo Medida
Flotador
Aguja
Escala
Ventana
Aluminio Plastificado
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L
Aluminio
Aluminio
Policarbonato
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1 1/2”
1 1/2”
Brida DN35
Brida DN35
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: TECFLUID
•
Referencia: SC-250
•
Precisión: ±2,5% V.F.E.
74
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Seguridad
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
NRV-1101
NRV-1201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
mbar
mbar
Nm3/h
ºC
Nominal
500
500
300
10
Máximo
1000
1000
1000
70
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
54x1,5
Material:
Líneas de oxígeno principales
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Filtro
Clapeta
Latón
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 1/2”
2 1/2”
Brida DN65
Brida DN65
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: WITT
•
Referencia: WITT RV-80
•
Dimensiones: 350x200 mm
•
Mínima Presión Apertura:500mbar
75
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Seguridad
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
NRV-1102
NRV-1202
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
mbar
mbar
Nm3/h
ºC
Nominal
500
500
100
10
Máximo
1000
1000
1000
70
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Oxígeno
Servicio:
Diámetro:
35x1,5
Material:
Líneas de oxígeno principales
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Filtro
Clapeta
Latón
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1 1/2”
1 1/2”
Brida DN40
Brida DN40
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: WITT
•
Referencia: WITT 339
•
Dimensiones: 270x165 mm
•
Mínima Presión Apertura:500mbar
76
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.1.3 Materiales Bastidor de Gas Natural
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 3 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-6101
V-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
mbar
mbar
Nm3/h
ºC
Nominal
150
150
120
10
Máximo
200
200
150
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Suministro Gas Natural Bastidor a Hornos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Acero al Carbono
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3”
3”
Brida DIN 2526 forma C
Brida DIN 2526 forma C
OBSERVACIONES
•
Proveedor: PEKOS
•
Referencia: O-61-TTG-VN-DN80
77
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 3 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-6104
V-6204
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
150
150
120
10
Máximo
200
200
150
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Válvulas fijación manómetros
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Válvula para fijación de manómetros
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 1/2” 58-AKSZA
78
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 3 de 3 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-6102
V-6103
V-6202
V-6203
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
150
150
120
10
Máximo
200
200
150
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
22x1,5
Material:
Válvulas línea encendido
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3/4”
3/4”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 3/4” 58-AKSZA
79
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Reguladores de Presión
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PCV-6101
PCV-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
200
150
120
10
Máximo
200
200
150
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Regulación Gas bastidor
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Diafragma
Bridas
Latón
PTFE
PTFE
Hierro fundido (DIN 3202-F3)
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3”
3”
Brida DN80 PN16
Brida DN80 PN16
OBSERVACIONES
•
Proveedor: KROMSCHROEDER
•
Referencia: VGBF-80
80
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Electroválvulas
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
EV-6101
EV-6102
EV-6201
EV-6202
CT-6101
CT-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
bar
bar
Nm3/h
ºC
V
Valor
Valor
Valor
Nominal
150
150
120
10
Máximo
200
200
150
50
Mínimo
0
0
0
-10
24 Vcc
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Detección Estanqueidad Líneas a Hornos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Actuador
Latón
PTFE
IP-65
Motorizado (Eléctrico). Tensión de alimentación 24Vcc.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3”
3”
Observaciones
Brida DN80
Brida DN80
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Kromschroeder
•
Referencia: VK 80 F10 T5 A93D
•
Sistema
compuesto
de
2
Electroválvulas y un detector de
estanqueidad (CT-6101 y CT-6201)
•
Tensión Alimentación: CT: 24 Vcc
•
Proveedor CT: Kromschroeder
•
Referencia:TC-318 R 05-T
81
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Electroválvulas
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
EV-6103
EV-6203
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
bara
bara
Nm3/h
ºC
V
Valor
Valor
Valor
Nominal
1,150
1
12
10
Máximo
1,200
1,15
15
50
Mínimo
0
0
0
-10
Observaciones
24 Vcc
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
22x1,5
Material:
Líneas encendido quemadores
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Actuador
Aire
Bronce
PTFE
IP-65
Neumático de Simple Efecto Normalmente cerrado On/Off con electroválvula
de pilotaje montada directamente sobre el actuador.
Presión de suministro 6-8 bar exento de humedad y grasas.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3/4”
3/4”
Soldada a Tubería
Soldada a Tubería
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Bürkert
•
Referencia: 2000
82
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Indicador de Temperatura
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
TI-6101
TI-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Temperatura
Diámetro
Uds.
Valor
Valor
Valor
ºC
mm
Nominal
10
100
Máximo
60
Mínimo
-20
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Observaciones
Visualización Temperatura Gas Natural
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Bulbo
Aluminio
Aluminio
Cristal Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
Vaina de inserción ∅ 8mm y longitud 150 mm con racor soldado
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: Mod. A5500
•
Límite de error: 1º
83
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Transmisores de Caudal
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
FT-6101
FT-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Alimentación
Salida Analógica
Fluido:
mbar
mbar
Nm3/h
ºC
V
mA
Gas Natural
Diámetro:
80x1,5
Valor
Valor
Valor
Nominal
150
150
120
10
Máximo
Mínimo
150
70
3
-10
24 Vcc
20
4
Señal Pasiva
Servicio: Regulación de Gas en líneas hornos
LÍNEA
Material:
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Protección
Acero inoxidable AISI316
Vitón
IP-65
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
DN-80 Brida PN16
DN-80 Brida PN16
OBSERVACIONES
•
Proveedor:
IN-FLOW
•
Referencia: D-6280-HGB-DD-AV-56
•
Precisión: ±1% V.F.E.
BRONKHORST
Observaciones
HI-TEC
84
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Control
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
FCV-6101
FCV-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Presión Entrada
bara
Presión Salida
bara
Caudal
Nm3/h
Temperatura
ºC
Alimentación
V
Entrada Analógica
mA
Fluido:
Gas Natural
Valor
Valor
Valor
Nominal
1,15
1
120
10
Máximo
Mínimo
0
0
6
-10
150
70
24 Vcc
20
4
Señal Pasiva
Servicio: Control de caudal en líneas princ. hornos
LÍNEA
Diámetro:
80x1,5
Material:
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Asiento
Protección
Actuador
Aire
Bronce
PTFE
IP-65
Neumático de Simple Efecto Normalmente cerrado
Presión de suministro 6-8 bar exento de humedad y grasas.
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
DN-80 Brida PN16
DN-80 Brida PN16
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Bürkert
•
Referencia: 2712
•
Posicionador mod. 8630
•
DN de Regulación: 32mm
Observaciones
85
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Manómetros de Contacto
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PISL-6101
PISL-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Rango Presiónes
Temperatura
Diámetro
Alimentación
Uds.
Valor
Valor
Valor
mbar
ºC
mm
Nominal
1,150
10
100
Máximo
1,20
50
Mínimo
0
-10
24 Vcc
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Control presión entrada gas a hornos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Tubo de Bourdon
Aluminio
Aluminio
Cristal Seguridad Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
Observaciones
1/2”
Rosca Macho Gas
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: 232.50.100
•
Con un contacto inductivo de baja
presión (1NC)
•
Referencia Contactos: 831.2
•
Precisión: ±0,4% V.F.E.
86
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Seguridad
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
NRV-6101
NRV-6201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bara
bara
Nm3/h
ºC
Nominal
1,50
1,50
120
10
Máximo
1,20
1,20
1000
70
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Gas Natural
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Líneas de Gas Naturales principales
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Filtro
Clapeta
Latón
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 1/2”
2 1/2”
Brida DN65
Brida DN65
OBSERVACIONES
•
Proveedor: WITT
•
Referencia: WITT RV-80
•
Dimensiones: 350x200 mm
•
Mínima Presión Apertura:500mbar
87
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.1.4 Materiales Bastidor de Aire Comprimido y Aire Soplante
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Soplante
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
M-2101
M-2201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Velocidad
Potencia Instalada
Caudal
Nivel Sonoro
Temperatura
Uds.
Valor
Valor
Valor
Nominal
2880
0,75
1400
82
10
Máximo
Mínimo
rpm
kW
m3/h
dB
ºC
120
-10
Fluido:
Aire Soplante
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Barrido Gas Quemadores
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Carcasa
Turbinas
Aislamiento
Protección
Fundición Aluminio
Fundición Aluminio (324-531)
Clase F
IP-55
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
3”
Brida de acoplamiento a Tubería 3”
OBSERVACIONES
•
Proveedor: SODECA
•
Referencia: CMAT-528-2T
88
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Manómetros
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PI-2101
PI-2201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Rango Presiones
Temperatura
Diámetro
Uds.
Valor
Valor
Valor
mbar
ºC
mm
Nominal
200
10
100
Máximo
250
50
Mínimo
0
-10
Fluido:
Aire Soplante
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Visualización presión aire barrido
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Tubo de Bourdon
Aluminio
Aluminio
Cristal Seguridad Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
Rosca Macho Gas
OBSERVACIONES
•
Todos los materiales deben de ser
aptos para su uso con oxígeno y libres
de grasas.
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: 232.50.100
•
Precisión: ±0,4% V.F.E.
89
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Seguridad
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
NRV-2101
NRV-2201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
bara
bara
Nm3/h
ºC
Nominal
1,20
1,25
120
10
Máximo
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
Mínimo
0
0
0
-10
1,20
1000
70
Fluido:
Aire Soplante
Servicio:
Diámetro:
80x1,5
Material:
Líneas de aire de barrido
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Filtro
Clapeta
Latón
Acero Inoxidable AISI 316L
Acero Inoxidable AISI 316L
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
2 1/2”
2 1/2”
Brida DN65
Brida DN65
OBSERVACIONES
•
Proveedor: WITT
•
Referencia: WITT RV-80
•
Dimensiones: 350x200 mm
•
Mínima Presión Apertura:200mbar
90
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Manómetros de Contacto
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PISL-2001
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Rango Presiónes
Temperatura
Diámetro
Alimentación
Uds.
Valor
Valor
Valor
bar
ºC
mm
Nominal
6
10
100
Máximo
8
50
Mínimo
0
-10
24 Vcc
Fluido:
Aire Compresor
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Aire líneas de instrumentación
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
P. Medida
Puntero
Dial
Ventana
Acero inoxidable 1.4571
Tubo de Bourdon
Aluminio
Aluminio
Cristal Seguridad Laminado
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
Observaciones
1/2”
Rosca Macho Gas
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Instrumentos Wika, S.A.
•
Referencia: 232.50.100
•
Con un contacto inductivo de baja
presión (1NC)
•
Referencia Contactos: 831.2
•
Precisión: ±0,4% V.F.E.
91
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Reguladores de Presión
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
PCV-2001
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
8
6
50
10
Máximo
9
9
80
50
Mínimo
0
0
0
-10
Fluido:
Aire Comprimido
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Aire pilotaje instrumentos
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Diafragma
Bridas
Hierro fundido GGG 40.3
Teflón
Kalrez
Hierro fundido (DIN 3202-F3)
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/4”
1/4”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Proveedor: CAHOUET
•
Referencia: BP-100
92
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-2002
V-2101
V-2201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
6
6
50
10
Máximo
8
8
Mínimo
0
0
50
-10
Fluido:
Aire Comprimido
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Válvulas fijación manómetros
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/2”
1/2”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Válvula para fijación de manómetros
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 1/2” 58-AKSZA
93
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Válvulas de Bola
recuperación de Plomo
Hoja 2 de 2 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
V-2001
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Uds.
Valor
Valor
Valor
Presión Entrada
Presión Salida
Caudal
Temperatura
bar
bar
Nm3/h
ºC
Nominal
6
6
50
10
Máximo
8
8
Mínimo
0
0
50
-10
Fluido:
Aire Comprimido
Servicio:
Diámetro:
12x1,5
Material:
Línea Distribución Aire
LÍNEA
Cobre
MATERIALES
Cuerpo
Juntas
Bola
Estopada
Mando
Latón
Teflón
Acero Inoxidable AISI 316L
Teflón
Manual por palanca
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1/4”
1/4”
Rosca Hembra Gas
Rosca Hembra Gas
OBSERVACIONES
•
Proveedor: Kitz
•
Referencia: 1/4” 58-AKSZA
94
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.1.5 Materiales Acometidas a Hornos
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Sondas de Temperatura
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
TT-0101
TT-0201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Temperatura
Fluido:
Uds.
Valor
Valor
Valor
ºC
Nominal
1100
Máximo
1500
Mínimo
200
Humos Escape
Servicio:
Cámara Post-combustión
LÍNEA
Diámetro:
Material:
MATERIALES
Caña
Termopozo
Cuello
Cabezal
Pt Rh-Pt 10%
Vainas cerámicas
Acero Inoxidable AISI 309
DIN B
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada
Salida
1”
OBSERVACIONES
•
Caña pirométrica ∅35 tipo “S”. Doble
funda y varilla aislante. Longitud
400mm ∅26. Cabezal DIN-A
•
Proveedor: COTESA
•
Con 10 mts cable compensado tipo
“S” de fibra y malla.
95
Observaciones
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
ESPECIFICACIÓN:
Automatización de dos
hornos para la
Quemadores
recuperación de Plomo
Hoja 1 de 1 Revisión: A Julio 2004
Cliente: Acumuladores Tudor
TAGS
PROYECTO:
B-0101
B-0201
VARIABLES DE PROCESO
Variable
Potencia
Combustible
Comburente
Presión Alimentación
Fluido:
Uds.
Valor
Valor
Valor
kW
Nominal
1200
Máximo
1300
Mínimo
120
Gas Natural
Oxígeno
bar
40
Oxígeno + Gas Natural
Servicio:
Fusión horno
LÍNEA
Diámetro:
Material:
MATERIALES
Tubo
Piedra
Acero Inoxidable Refractario AISI 309
Cerámica refractaria
CONEXIÓN A PROCESO
Entrada O2
Entrada CH4
Observaciones
2”
2”
OBSERVACIONES
•
Incorpora orificios para detección de
llama.
•
Incorporar orificios para refrigeración
por agua
•
Proveedor: BP
•
Referencia: BP M.O.L.120
96
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.2
Memoria de Cálculo
CÁLCULO ESTEQUIMÉTRICO DEL RATIO DE COMBUSTIÓN
En el capitulo sobre combustión, definíamos la combustión estequiométrica como
aquella en la que intervenía la mínima cantidad de aire, con la finalidad de no producir
inquemados. La relación entre comburente y combustible es tal que todo el comburente
aportado es quemado en el horno, con lo cual no tenemos salida de oxígeno por la
chimenea.
Para hallar dicha relación o ratio partimos de la siguiente igualdad:
C + H + O2 + N 2 = CO2 + H 2 O + N 2
En nuestro caso, el hidrocarburo usado es metano (CH4) y el comburente es el
oxígeno, con lo cual el Nitrógeno (N2) desaparece de la igualdad quedando de la siguiente
forma:
CH 4 + O2 = CO2 + H 2 O
Para obtener esta igualdad ideal, es decir que el producto obtenido de la combustión
de Gas Natural + Oxígeno sea igual a CO2 + Vapor de agua, debemos hallar la relación
entre comburente y combustible mediante la igualación de términos en ambos extremos de
la igualdad
CH 4 + 2O2 = CO2 + 2 H 2 O
Como se puede observar en el extremo izquierdo de la igualdad, es necesario
combustionar (idealmente) 2 partes de Oxígeno por una de Gas Natural. Esta es pues la
relación entre comburente y combustible:
Comburente(O2 )
≈2
Combustible(CH 4 )
97
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.3
Memoria de Cálculo
CÁLCULO DE CONSUMOS
Para hallar los consumos de combustibles y comburentes debemos conocer algunos
datos:
•
Nº de Quemadores por horno = 1.
•
Potencia de cada Quemador (kW) = 1200 W.
•
Gas Combustible = Gas Natural.
•
Gas Comburente = Oxígeno
•
Poder Calorífico Superior (Combustible) = 8570 kcal/Nm3
1er. Paso: Conversión de la potencia a kcal.
1200kW ∗ 860 = 1032000kcal
2º Paso: Hallar el consumo de Gas Natural.
Q gas =
Potencia(kcal )
1032000
=
= 118,62 ≈ 120 Nm3 / h
3
8570
PCS (kcal / Nm )
3er. Paso: Hallar el consumo de Oxígeno.
QO 2 = Q gas ∗ Ratio = 120 Nm3 / h ∗ 2 = 240 Nm3 / h
240 Nm3/h es el caudal teórico de oxígeno, pero el proceso de fusión de plomo, va a
requerir en algún momento tener un exceso o un defecto del mismo, en función del estadio
en el que se encuentre, con lo cual fijamos un ratio máximo de 2,5, quedando la igualdad
de la siguiente manera:
QO 2 = Q gas ∗ Ratio = 120 Nm3 / h ∗ 2,5 = 300 Nm3 / h
Los caudales quedan fijados pues de la siguiente manera, siendo iguales para el
horno nº 1 y el horno nº 2.
•
Caudal Oxígeno: 300 Nm3
•
Caudal Gas Natural: 120 Nm3
98
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.4
Memoria de Cálculo
CÁLCULO DE DIÁMETROS DE TUBERÍA
Es necesario determinar los diámetros de tubería para cada tramo, para poder
garantizar el paso del caudal necesario a presión y velocidad constante.
Para ello debemos conocer los siguientes datos:
•
Presión de entrada absoluta (bar)
•
Presión de Salida absoluta (bar)
•
Caudal (Nm3/h)
•
Densidad relativa del fluido
•
Temperatura
•
Viscosidad
•
Longitud del tramo de tubería
Definiremos como se realizan dichos cálculos y los ejecutaremos posteriormente en
una hoja de cálculo que se anexará el proyecto. Posteriormente reflejaremos los resultados
obtenidos en la memoria de cálculo.
Tal y como veremos en la hoja de cálculo, el método para hallar los diámetros es un
sistema de tanteo, donde habrá que ir simulando diámetros deseados hasta conseguir la
velocidad del gas deseada.
Hay que tener en cuenta que en canalizaciones, la velocidad del oxígeno, debe ser
inferior a 20 m/s y para los gases inflamables nunca debemos sobrepasar el umbral de 10
m/s.
1er. Paso: Hallar la Densidad ficticia del gas
La formula usada es la siguiente.
ρ s = ρ rel
⎛ Visc. ⎞
×⎜
⎟
⎝ 0,16 ⎠
0.04
⎛ T ª (º C ) + 273 ⎞ ⎛ 0.85 ⎞
× Z ×⎜
⎟×⎜
⎟
288
⎝
⎠ ⎝ 0.944 ⎠
1.96
Donde Z es:
⎡ ⎛ Pe + Ps ⎞ ⎤
⎟⎥
⎢⎜
2
⎝
⎠⎥
Z = 1− ⎢
⎢ 500 ⎥
⎥
⎢
⎦
⎣
2º Paso: Hallar el Caudal real
En función de los puestos de consumo y el coeficiente de simultaneidad, hallamos el
caudal real.
Qreal = Qcalc. × Coef .Simultaneidad × Ptosconsumo
99
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
3er. Paso: Hallar el Diámetro Teórico
En primer lugar debemos compensar las perdidas de carga, y esto se soluciona
multiplicando la longitud del tramo de tubería por un coeficiente que irá en función de los
accesorios instalados en la misma, así como reducciones de sección.
En este caso hemos escogido 1,2 como coeficiente de compensación, aunque existen
ábacos para calcular la perdida de carga por cada elemento instalado.
Leq = Lreal × 1,2
Una vez hallamos la longitud equivalente, Hallamos el diámetro teórico mediante la
siguiente expresión:
φteor
⎛
⎜ 48,6 × ρ × L × Q 1,82
s
eq
real
=⎜
2
⎜ (Pe )abs − (Ps )abs 2
⎜
⎝
⎛ 1 ⎞
⎜
⎟
⎞ ⎜⎝ 4,82 ⎟⎠
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
4º Paso: Hallar [(Pe)2-(Ps)2] y Ps
Las fórmulas enumeradas a continuación serán la base para el cálculo de la
velocidad.
1,82
⎛ 48,6 × ρ s × Leq × Qreal
⎜
P −P =
,82
⎜
(φint )4selecciona
do
⎝
2
e
2
s
Ps =
[(P )
2
e abs
⎞
⎟
⎟
⎠
]
− (Pe2 − Ps2 )
5º Paso: Hallar las Perdidas Reales
Preales = ( Pe ) abs − Ps
6º Paso: Hallar velocidad [m/s]
⎛
Qreal × 354
V = ⎜⎜
⎝ Ps × (φint )seleccionado
⎞
⎟
⎟
⎠
7º Paso: Para comprobar que el caudal es el especificado por nosotros [Nm3/h]
Q = V × Ps × φ int×
100
φint
354
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
Los diámetros estandarizados de tubería de cobre, son los que se presentan a
continuación. Y son estos los que debemos usar para el cálculo de velocidades.
TUBERIAS DE COBRE
Dimensiones según norma Métrica
Tamaños
Diámetros Interiores
Diam. Exteriores Usuales (mm)
e=1mm
e=1,2mm
e=1,5mm
6
4
8
6
10
8
7,6
7
12
10
9,6
9
14
12
11,6
11
15
13
12,6
12
16
14
13,6
13
18
16
15,6
15
22
20
19,6
19
28
26
25,6
25
35
33
32,6
32
42
40
39,6
39
54
52
51,6
51
67
65
64,6
64
80
78
77,6
77
106
104
103,6
103
e=2mm
6
8
10
11
12
14
18
24
31
38
50
63
76
102
Para los cálculos, usaremos una tubería de espesor 1,5mm, y como hemos dicho
anteriormente, tantearemos con dichos valores hasta conseguir una velocidad adecuada.
Los datos necesarios para realizar los cálculos se representan en la siguiente tabla:
Presión de Entrada absoluta
Presión de Salida absoluta (bar)
Caudal (Nm3/h)
Densidad Relativa
Temperatura (ºC)
Viscosidad
Longitud Tramos Tubería (m)
GASES DE PROCESO
OXÍGENO
GAS NATURAL
3 bar
1,150 bar
1 bar
1 bar
3
3
300 Nm /h + 100 Nm /h
120 Nm3/h
1,105
0,64
10 ºC
10 ºC
0,34
0,34
10 m
10 m
101
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
Observamos que el caudal de oxígeno calculado es de 300 Nm3/h pero le añadimos
100 Nm3/h para tener en cuenta el oxígeno de aporte
Si aplicamos estos valores a la hoja de cálculo de diámetros, obtenemos los
siguientes valores de diámetros en los siguientes tramos de tubería de proceso. La tabla
siguiente indica los valores calculados, y que serán los usados para dimensionar los
equipos.
OXÍGENO
Tramo Tubería
Diámetro (mm) Velocidad (m/s)
<20 m/s
Acometida
10,39 m/s
Ok
∅ 42x1,5
Línea Principal Horno 1
13,69 m/s
Ok
∅ 54x1,5
Línea Aporte Horno 1
11,61 m/s
Ok
∅ 35x1,5
Línea Principal Horno 2
13,69 m/s
Ok
∅ 54x1,5
Línea Aporte Horno 2
11,61 m/s
Ok
∅ 35x1,5
Línea By-Pass Encendido
14,44 m/s
Ok
∅ 15x1,5
GAS NATURAL
Tramo Tubería
Diámetro (mm) Velocidad (m/s)
<10 m/s
Acometida
6,97 m/s
Ok
∅ 106x1,5
Línea Principal Horno 1
6,23 m/s
Ok
∅ 80x1,5
Línea Principal Horno 2
6,23 m/s
Ok
∅ 80x1,5
Línea By-Pass Encendido
6,85 m/s
Ok
∅ 22x1,5
3
AIRE PURGA (Caudal Soplante 300 Nm ) (presión 1,150 bar)
Tramo Tubería
Diámetro (mm)
Velocidad
<20 m/s
Inserción en línea Gas Horno 1
15,63 m/s
Ok
∅ 80x1,5
Inserción en línea Gas Horno 2
15,63 m/s
Ok
∅ 80x1,5
Si observamos bien, podemos apreciar, que la acometida de oxigeno, aun siendo la
que mas caudal lleva 400 Nm3/h (en el peor de los casos), es la que tiene uno de los
menores diámetros. Esto es debido a que la presión en este tramo es mayor que la presión
de trabajo (aproximadamente 10 bar).
102
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.5
Memoria de Cálculo
ASPECTOS ELÉCTRICOS DEL CUADRO
2.5.1 Fuentes de Alimentación
Para dimensionar las fuentes de alimentación del cuadro, es necesario conocer las
potencias o bien las intensidades de los equipos.
En la tabla siguiente se enuncian los equipos alimentados a 24 Vcc de cada horno
Descripción
Cantidad
Intensidad unit.
Intensidad Total
Pantalla Táctil Armario Control
1
300
300
PISHL-1101
1
25
25
FT-1101
1
200
200
FCV-1101
1
250
250
PISL-1102
1
25
25
EV-1101
1
85
85
EV-1102
1
85
85
EV-1103
1
85
85
PISL-1103
1
25
25
EV-6101
1
85
85
EV-6102
1
85
85
CT-6101
1
100
100
FT-6101
1
200
200
FCV-6101
1
250
250
PISL-6101
1
25
25
EV-6103
1
85
85
PISL-2001
1
25
25
Total
1935 mA
La intensidad de control asciende a 1.935mA con lo cual dimensionaremos las
fuentes de alimentación de 5 Amperios cada una de ellas. Sobredimensionando las fuentes
de alimentación garantizamos que una sola de las fuentes pueda maniobrar los dos hornos
en caso de avería de la otra.
103
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.5.2 Secciones eléctricas
El armario eléctrico, independientemente de sus funciones de control, es el
encargado de albergar la alimentación eléctrica de la soplante y la alimentación del motor
variador de frecuencia de rotación del horno.
Como se verá posteriormente en los esquemas eléctricos (PFC-CX-0007) hay una
acometida común trifásica, de la cual se derivaran 2 líneas trifásicas (una por cada horno).
De cada una de estas líneas, se colgara la potencia y la maniobra de control de cada uno de
los hornos.
La sección de entrada de la manguera trifásica deberá ser capaz de soportar el
funcionamiento ininterrumpido de los dos hornos con sus correspondientes motores
variadores de 10 kW cada uno.
Por ello se ha establecido una sección de 8mm2. A partir de la línea de entrada, las
derivaciones para los dos hornos se realizaran mediante hilos de sección 6mm2. Las
secciones para alimentar a los motores, se realizaran mediante mangueras de 4,5mm2. Y
finalmente la maniobra y el control se realizaran mediante hilo de cobre de 1,5mm2.
104
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.6
Memoria de Cálculo
LISTADO DE ENTRADAS Y SALIDAS
La base para la programación de un PLC, es el listado de entrada y salidas. De este
listado se dimensiona el autómata y se establecen los parámetros para la programación.
En la memoria descriptiva, ya se comento el tipo de autómatas que se ubicaran en el
cuadro de control.
La primera columna del listado indica el nombre del equipo o TAG, la siguiente
columna indica la descripción de la señal. La tercera resume la tipología de la señal; si es
analógica o digital, o bien si es una entrada o una salida. Luego se indica el número de
tarjeta y el orden de cada señal dentro de cada tarjeta.
Para el caso de señales analógicas se muestran las unidades de ingeniería con las que
trabaja y sus valores extremos.
Finalmente tenemos a que horno corresponde cada señal y la numeración que
adquirirá en el PLC.
La disposición del autómata, que en este caso tiene 9 slots de expansión de tarjetas
nos hace colocar en primer lugar la tarjeta mixta de entradas y salidas analógicas. A
continuación se colocan tres tarjetas de entradas digitales (la última de reserva o de
recambio) y para acabar tres tarjetas de salidas digitales ( la última de reserva o de
recambio). Finalmente queda en el rack de tarjetas, un slot vacío para posibles
ampliaciones.
A continuación se muestran las entradas y salidas de cada horno.
105
ETSE
Universitat Rovira i Virgili
TAG
FT1101
FT6101
TT-0101
PROYECTO: Control de Combustión para dos Hornos de Fusión de Plomo
DOCUMENTO: LISTA ENTRADAS/SALIDAS
FCV1101
FCV6101
DESCRIPCION
Caudal Oxígeno Horno
Caudal Gas Natural Horno
Temperatura Cámara Post-Combustión
Reserva
Válvula regulación Oxígeno
Válvula regulación Gas Natural
PISH1101
PISL1101
PISL1102
PISL1103
PISL2001
PISL6101
CT6101
BE0101
Contacto Alta Presión suministro Oxígeno
Contacto Baja Presión suministro Oxígeno
Contacto Alta Presión O2 Quemador
Contacto Alta Presión O2 Etapas
Contacto Baja Presión suministro Aire Instrumentos
Contacto Baja Presión Gas Natural Quemador
Reserva
Detector de llama UV
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
XMC2101
FISH2O1
TISH2O1
PE0101
TSH0101
Confirmación marcha soplante
Contacto Mínimo caudal H2O refrigeración
Contacto Máxima Temperatura H2O refrigeración
Paro Emergencia Cuadro
Enclavamientos Temperatura Seguridad Filtros
Reserva
Conmutador de Encendido en posición llama piloto (I)
Conmutador de Encendido en posición trabajo (II)
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
Electro-válvula Encendido Oxígeno
Electro-válvula Oxígeno 1ª Etapa
Electro-válvula Oxígeno 2ª Etapa
Electro-válvula principal Gas Natural tren válvulas
Electro-válvula acometida Gas Natural tren válvulas
Electro-válvula Gas Natural Encendido
Electro-válvula pilotaje para regulación Oxígeno
Electro-válvula pilotaje para regulación Gas
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
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EV6101
EV6102
EV6103
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EV6104
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AI
AI
AI
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AO
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1
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1
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2
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2
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2
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X20
X21
X22
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HORNO 1
X30
X31
X32
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X34
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HORNO 1
HORNO 1
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Y27
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Universitat Rovira i Virgili
TAG
SC0101
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SC0103
SCM0101
SDR0101
SIZ0101
XL0101
XM0101
PROYECTO: Control de Combustión para dos Hornos de Fusión de Plomo
DOCUMENTO: LISTA ENTRADAS/SALIDAS
DESCRIPCION
Primer programa variador frecuencia (Carga)
Segundo programa variador frecuencia (Desulfurizac.)
Tercer programa variador frecuencia (Reducción)
Orden de Marcha Variador
Orden de Giro Derecha variador
Orden de Giro Izquierda variador
Piloto rojo anomalia
Orden de Marcha Soplante
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
TIPO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
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DO
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DO
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6
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HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
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Num. PLC
Y30
Y31
Y32
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HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
HORNO 1
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HORNO 1
Y40
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Y42
Y43
Y44
Y45
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Y47
ETSE
Universitat Rovira i Virgili
TAG
FT2101
FT6201
TT-0201
FCV1201
FCV6201
PISH1201
PISL1201
PISL1202
PISL1203
PISL6201
CT6201
BE0201
XMC2201
FISH2O2
TISH2O2
PE0201
TSH0201
YZ0201
YZ0202
EV1201
EV1202
EV1203
EV6201
EV6202
EV6203
EV1204
EV6204
PROYECTO: Control de Combustión para dos Hornos de Fusión de Plomo
DOCUMENTO: LISTA ENTRADAS/SALIDAS
DESCRIPCION
Caudal Oxígeno Horno
Caudal Gas Natural Horno
Temperatura Cámara Post-Combustión
Reserva
Válvula regulación Oxígeno
Válvula regulación Gas Natural
TIPO
AI
AI
AI
AI
AO
AO
Contacto Alta Presión suministro Oxígeno
Contacto Baja Presión suministro Oxígeno
Contacto Alta Presión O2 Quemador
Contacto Alta Presión O2 Etapas
Reserva
Contacto Baja Presión Gas Natural Quemador
Reserva
Detector de llama UV
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
Confirmación marcha soplante
Contacto Mínimo caudal H2O refrigeración
Contacto Máxima Temperatura H2O refrigeración
Paro Emergencia Cuadro
Enclavamientos Temperatura Seguridad Filtros
Reserva
Conmutador de Encendido en posición llama piloto (I)
Conmutador de Encendido en posición trabajo (II)
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
DI
Electro-válvula Encendido Oxígeno
Electro-válvula Oxígeno 1ª Etapa
Electro-válvula Oxígeno 2ª Etapa
Electro-válvula principal Gas Natural tren válvulas
Electro-válvula acometida Gas Natural tren válvulas
Electro-válvula Gas Natural Encendido
Electro-válvula pilotaje para regulación Oxígeno
Electro-válvula pilotaje para regulación Gas
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
TARJ.
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
4
4
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5
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350
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m3/h
m3/h
ºC
Área
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
Num. PLC
V2030
V2031
V2032
V2033
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0
0
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%
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HORNO 2
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HORNO 2
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X50
X51
X52
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1
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6
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HORNO 2
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HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
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HORNO 2
X60
X61
X62
X63
X64
X65
X66
X67
1
2
3
4
5
6
7
8
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
X70
X71
X72
X73
X74
X75
X76
X77
1
2
3
4
5
6
7
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HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
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Y50
Y51
Y52
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Y54
Y55
Y56
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ETSE
Universitat Rovira i Virgili
TAG
SC0201
SC0202
SC0203
SCM0201
SDR0201
SIZ0201
XL0201
XM0201
PROYECTO: Control de Combustión para dos Hornos de Fusión de Plomo
DOCUMENTO: LISTA ENTRADAS/SALIDAS
DESCRIPCION
Primer programa variador frecuencia (Carga)
Segundo programa variador frecuencia (Desulfurizac.)
Tercer programa variador frecuencia (Reducción)
Orden de Marcha Variador
Orden de Giro Derecha variador
Orden de Giro Izquierda variador
Piloto rojo anomalia
Orden de Marcha Soplante
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
Reserva
TIPO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
DO
TARJ.
6
6
6
6
6
6
6
6
7
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7
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7
7
7
7
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1
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EU
Área
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
Num. PLC
Y60
Y61
Y62
Y63
Y64
Y65
Y66
Y67
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
HORNO 2
Y70
Y71
Y72
Y73
Y74
Y75
Y76
Y77
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.7
Memoria de Cálculo
DIAGRAMAS DE FLUJO
2.7.1 Diagrama de Flujo para Control de Alarmas
CONDICIONES DE
ALARMA ACTIVAS
NO
¿HORNO
PARADO?
SI
ACTIVACIÓN
ALARMA LUMINOSA
¿DESAPARECE
LA CONDICIÓN?
NO
ACTIVACIÓN
ALARMA ACÚSTICA
Y LUMINOSA
NO
¿ALARMA
RECONOCIDA?
SI
SI
DESAPARICIÓN
ALARMA ACÚSTICA
NO
¿DESAPARECE
LA CONDICIÓN?
SI
SISTEMA
DISPUESTO PARA
EL ARRANQUE
106
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Memoria de Cálculo
2.7.2 Diagrama de Flujo para Control de Encendido
SISTEMA
DISPUESTO PARA
EL ARRANQUE
NO
¿SELECTOR
ARRANQUE POS.
ENCENDIDO?
SI
BARRIDO INICIAL
AIRE PARA EL
CICLO DE
ENCENDIDO
TIEMPO
“X”
APERTURA
ELECTROVÁLVULA
O2 ENCENDIDO
TIEMPO
“X”
APERTURA
ELECTROVÁLVULA
GAS ENCENDIDO
ENCENDIDO
MANUAL
QUEMADOR
TIEMPO
“X”
¿ DETECCIÓN
LLAMA?
PARO
ELECTROVÁLVULAS
DE O2 Y GAS
ACTIVACIÓN
SOPLANTE
TIEMPO
“X”
ALARMA
SI
SISTEMA
DISPUESTO PARA
REGULACIÓN
GESTIÓN DE
ALARMAS
107
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.8
Memoria de Cálculo
PROGRAMACIÓN AUTÓMATA
108
250(-1)
proyecto horno 1
*************** SERIE DE SEGURIDADES para el paro TOTAL del quemador**************
******************** SERIE 1 **********************
CONTACTO MÁXIMA
TEMPERATURA
AGUA
REFRIGERACIÓN
TISH2O1
X32
CONTACTO MÍNIMO
CAUDAL AGUA
REFRIGERACIÓN
FISH2O1
X31
A
PARO DE
EMERGENCIA
CUADRO
PE0100
X33
TEMP. SEGURIDAD
FILTROS
Enclav.FILTRO
X34
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno
PISL1101
X21
1
A
Stop x SEGUR1
C700
OUT
*************** SERIE DE SEGURIDADES para el paro TOTAL del quemador**************
******************** SERIE 2 **********************
Stop x SEGUR1
C700
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno a
Quemador
PISL1102
X22
Baja presión Suministro
Oxígeno Etapas
PISL1103
X23
Contacto Baja presión
Suministro Aire de
Instrumentos
PISL2001
X24
Stop x SEGUR2
C701
OUT
2
*************** SERIE DE SEGURIDADES para el paro TOTAL del quemador**************
******************** SERIE 3 **********************
Stop x SEGUR2
C701
Contacto Alta presión
Suministro Gas Natural
a Quemador
PISH6101
X25
Stop x SEGUR3
C702
OUT
3
Retardo de Tiempo para el Paro quemador
Stop x SEGUR3
C702
TMR
Secuen. Piloto
C707
Espera Stop
T20
4
K10
Pulsador en GP local
O.Paro
C1100
Secuen. Piloto
C707
Puls Stop
C703
PD
5
Tiempo selector "0"
T30
PARO DE
EMERGENCIA
CUADRO
PE0100
X33
Espera Stop
T20
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
C1602
6
NOP
****************** CONDICIONES DE ARRANQUE DEL PILOTO **********************
Stop x SEGUR3
C702
Contacto Alta presión
Suministro Oxígeno
PISH1101
X20
Fallo de estanqueidad
en el circuito de Gas
Natural
CT6101
X26
7
Page 1
DETECCIÓN DE
LLAMA UV
BE0101
X27
C7
C.C.M.Piloto
C704
OUT
250(-1)
proyecto horno 1
Orden de marcha PILOTO (Encendido con poco caudal)
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
C.C.M.Piloto
C704
Block.Piloto
C711
M.Piloto MAN
C705
OUT
C1602
8
Orden de arranque de la secuencia de encendido del piloto
M.Piloto MAN
C705
Secuen. Piloto
C707
SET
9
OM Soplante 1
C710
PD
Puls Stop
C703
Secuen. Piloto
C707
RST
10
Block.Piloto
C711
SET
Bloque la puesta en marcha del quemador si se ha parado y no retorna el selector de
arranque a la posicion "0".
Posicion quemador en
ENCENDIDO
YZ0101
X36
Posicion quemador en
TRABAJO
YZ0102
X37
TMR
Tiempo selector "0"
T30
11
K20
Tiempo selector "0"
Block.Piloto
C711
RST
T30
12
Orden de puesta en marcha del barrido al inicio del ciclo.
OM Soplante 1
C710
SOPLANTE 1
C730
SET
13
Duracin del tiempo de barrido al inicio del ciclo
TMR
SOPLANTE 1
C730
Barrido 1
T21
14
K100
Barrido 1
T21
SOPLANTE 1
C730
RST
15
Secuen. Piloto
C707
Barrido 1
T21
EV´S PILOTO
C712
SET
16
Secuen. Piloto
C707
EV´S PILOTO
C712
RST
17
Page 2
250(-1)
EV´S PILOTO
C712
DETECCIÓN DE
LLAMA UV
BE0101
X27
proyecto horno 1
TMR
Deteccion UV
T23
18
K50
LLama OK
C1037
OUT
Posicion quemador en
TRABAJO
YZ0102
X37
Deteccion UV
T23
EV´S REGULACION
C713
SET
19
Pulsador pantalla
O.M.Quema.Pral
C1101
Posicion quemador en
TRABAJO
YZ0102
X37
EV´S REGULACION
C713
RST
20
Secuen. Piloto
C707
Pulsador Pantalla
O.P.Quema.Pral
C1107
Puls Stop
C703
SOPLANTE 2
C731
SET
21
TMR
SOPLANTE 2
C731
Barrido 2
T24
22
K60
Barrido 2
T24
SOPLANTE 2
C731
RST
23
CONFIRMACIÓN
MARCHA SOPLANTE
AIRE
Mensaje en pantalla
Soplante
Conf. Marcha
C1022
OUT
XMC2101
X30
24
25
NOP
EV O2 Encendido
EV1101
Y20
OUT
EV´S PILOTO
C712
26
Page 3
250(-1)
proyecto horno 1
Pulsador pantalla
I ETAPA OXIGENO
C1104
EV O2 1ª Etapa
EV1102
Y21
OUT
Pulsador Pantalla
II ETAPA OXIGENO
C1105
EV O2 2ª Etapa
EV1103
Y22
OUT
27
28
EV GAS 1
EV6101
Y23
OUT
Secuen. Piloto
C707
29
EV GAS 2
EV6102
Y24
OUT
EV Gas Encendido
EV6103
Y25
OUT
EV´S PILOTO
C712
30
EV Reg. O2
EV1104
Y26
OUT
EV´S REGULACION
C713
31
EV Reg. Gas
EV6104
Y27
OUT
XM2100
O.M.Soplante
Y37
OUT
SOPLANTE 1
C730
32
SOPLANTE 2
C731
33
NOP
Subrutina para los controles de giro del horno
Programa 1: Giros es estadio de Carga
Programa 2: Giros en estadio de Desulfurización
Programa 3: Giros en estadio de Reducción
Inversión de Giros
Paro de rotaciones
Primer Scan
SP0
K200
GTS
34
Primer Scan
SP0
K111
GTS
35
Va a buscar la configuración del equipo, tarjetas de entradas y salidas analógicas y las
asigna a las variables,
Adjudica valores a las variables y contiene toda la configuración inicial.
Primer Scan
SP0
K100
GTS
36
Page 4
250(-1)
proyecto horno 1
Redireccionamos las variables ( entradas, salidas, etc.) para poder trabajar con los
bloques del PID. Transferimos los bits de control de los PID a las Variables.
Primer Scan
SP0
K99
GTS
37
Salto a la subrrutina para el control de alarmas de Oxígeno.
Primer Scan
SP0
K98
GTS
38
Salto a la subrrutina para el control de alarmas de Gas.
Primer Scan
SP0
K97
GTS
39
Salto a la subrrutina para el control de alarmas comunes. Aire, control llama, soplante, etc.
Primer Scan
SP0
K96
GTS
40
Salto a la subrrutina para el envio de variables PLC a la visualizacion de la pantalla.
Primer Scan
SP0
K95
GTS
41
SUBRUTINA ELECCIÓN MODO PID OXIGENO Y ESCRITURA DE LA ETIQUETA EN
PANTALLA
PANTALLA ACTUAL
V2000
K90
GTS
K32
42
Conversión de variables en la pantalla de PARAMETROS REGULADOR OXIGENO
Se transforman de HEX a BCD
PANTALLA ACTUAL
V2000
K89
GTS
K33
43
SUBRUTINA ELECCIÓN MODO PID GAS NATURAL Y ESCRITURA DE LA ETIQUETA
EN PANTALLA
PANTALLA ACTUAL
V2000
K88
GTS
K3c
44
Puls GAS AUTO
C210
PULS.GAS CASCADA
C211
SUBRUTINA ELECCIÓN MODO PID TEMPERATURA Y ESCRITURA DE LA
ETIQUETA EN PANTALLA
PANTALLA ACTUAL
V2000
K46
K87
GTS
45
PULS.GAS CASCADA
C211
Conversión de variables en la pantalla de PARAMETROS REGULADOR GAS NATURAL
Se transforman de HEX a BCD
PANTALLA ACTUAL
V2000
K3d
K86
GTS
46
Page 5
250(-1)
PANTALLA ACTUAL
V2000
K47
K85
GTS
47
Pulsador Paro de
Alarma Acústica de
Pantalla táctil
C201
Reconocimiento Alarma
C202
PD
48
REG.CAUDAL
C1036
Puls GAS AUTO
C210
PD
49
REG.TEMPERAT.
C1035
PULS.GAS CASCADA
C211
PD
50
***********************
proyecto horno 1
FIN DE PROGRAMA
**********************
51
END
DLBL
K1
Etiqueta "MANUAL"
ACON
MANUAL
53
DLBL
K2
Etiqueta "AUTOMATICO"
ACON
AUTOMATICO
55
DLBL
K3
Etiqueta "CASCADA"
ACON
CASCADA
57
Conversión de variables en la pantalla de PARAMETROS REGULADOR GAS NATURAL
Se transforman de HEX a BCD
SBR
K85
Page 6
250(-1)
proyecto horno 1
LD
Valor i pantalla para el
Gain del regulador PID
de Temperatura. Se lee
como valor HEX
GAIN Temp HEX.
V4200
Primer Scan
SP0
59
BCD
OUT
PID3
variable/BCD
Proporcional 3
V3110
LD
Valor ipantalla para el
Reset del regulador PID
Temperatura. Se lee
como valor HEX
RESET Temp HEX.
V4201
BCD
OUT
PID3
variable/BCD
Integral 3
V3111
LD
Valor pantalla para el
Rate del regulador PID
Temperatura. Se lee
como valor HEX
RATE Temp HEX.1
V4202
BCD
OUT
PID3
variable/BCD
Derivada 3
V3112
Conversión de variables en la pantalla de PARAMETROS REGULADOR GAS NATURAL
Se transforman de HEX a BCD
SBR
K86
Page 7
250(-1)
proyecto horno 1
LD
GAIN Gas convertido en
valor BCD y que será
posteriormente
transferido al módulo
PID GAS
GAIN GAS
V4140
Primer Scan
SP0
61
BCD
OUT
PID2
variable/BCD
Proporcional2
V3050
LD
RESET Gas convertido
en valor BCD y que será
posteriormente
transferido al módulo
PID GAS
RESET GAS
V4141
BCD
OUT
PID2
variable/BCD
Integral2
V3051
LD
RATE Gas convertido en
valor BCD y que será
posteriormente
transferido al módulo
PID GAS
RATE GAS
V4142
BCD
OUT
PID2
variable/BCD
Derivada2
V3052
LD
Valor límite de caudal
Gas en Pantalla
V4143
BCD
OUT
PID2
variable/Bin
Ouput_limit H2
V3071
62
RT
63
NOP
Activación y desactivación de modos de PID.
El Bxxxx.x activa el Set del modo solicitado de regulación y desactiva el modo anterior.
SBR
K87
Selección modo funcionamiento PID de gas naturalen MANUAL
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Tem
C1550
Modo Manual Temp
C1553
SET
65
B3106.0
B3100.0
OUT
Page 8
250(-1)
proyecto horno 1
Selección modo funcionamiento PID de gas natural en AUTOMÁTICO
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto.Temp.
C1551
Modo Aut.Temp
C1554
SET
66
Primer Scan
SP0
B3100.1
OUT
B3106.1
PULS.GAS CASCADA
C211
Selección modo funcionamiento PID de gas natural en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc.Temp
C1552
Modo Casc.Temp.
C1555
SET
67
B3100.2
OUT
B3106.2
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en MANUAL
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto.Temp.
C1551
Modo Manual Temp
C1553
RST
68
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc.Temp
C1552
PULS.GAS CASCADA
C211
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en AUTOMATICO
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Tem
C1550
Modo Aut.Temp
C1554
RST
69
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc.Temp
C1552
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Tem
C1550
Modo Casc.Temp.
C1555
RST
70
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto.Temp.
C1551
PULS.GAS CASCADA
C211
PANTALLA ACTUAL
V2000
Etiqueta modos PID
Cambio Pant.Temp
C1557
PD
K46
71
Page 9
250(-1)
proyecto horno 1
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Tem
C1550
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
SET
72
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto.Temp.
C1551
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc.Temp
C1552
Etiqueta modos PID
Cambio Pant.Temp
C1557
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
TMR
T2
73
K20
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
RST
T2
74
Modo Manual Temp
C1553
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
LD
K10
75
LD
K0
LDLBL
K1
MOVMC
PID 3 MODE
V5440
Modo Aut.Temp
C1554
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
LD
K10
76
LD
K0
LDLBL
K2
MOVMC
PID 3 MODE
V5440
Modo Casc.Temp.
C1555
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escribi
C1556
LD
K10
77
LD
K0
LDLBL
K3
MOVMC
PID 3 MODE
V5440
78
NOP
Page 10
250(-1)
proyecto horno 1
79
NOP
********************************************************
SUBRUTINA LIMITAR EL VALOR DE CONSIGNA Y EL VALOR DE SALIDA DE LA
VÁLVULA PARA EL REGULADOR DE GAS
El PLC reconoce las variables introducidas en la pantalla táctil como variables en formato
HEX. Deben convertirse a BCD para tratarlas y enviarlas de nuevo a la pantalla. Esta
secuencia captura el valor HEX del ratio introducido y lo transfiere a otra variable ya
convertido en formato BCD.
LD
PANTALLA ACTUAL
V2000
Consigna introducido
desde pantalla GP.
SP Temp.
V5450
K46
80
BCD
OUT
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5451
LD
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
OUT % GasxTemp.
V5460
BCD
OUT
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5461
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5451
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K50
81
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K50
82
BIN
OUT
Consigna introducido
desde pantalla GP.
SP Temp.
V5450
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5451
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K1200
83
Page 11
250(-1)
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
proyecto horno 1
LD
K1200
84
BIN
OUT
Consigna introducido
desde pantalla GP.
SP Temp.
V5450
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
85
NOP
Parte de la subrutina para limitar la apertura máxima manual de la válvula de oxígeno
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5461
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K101
86
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K100
87
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
OUT % GasxTemp.
V5460
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5461
K1
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5461
K102
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
88
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K0
89
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
OUT % GasxTemp.
V5460
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Page 12
250(-1)
proyecto horno 1
90
NOP
91
NOP
92
RT
SUBRUTINA ELECCIÓN MODO PID GAS NATURAL Y ESCRITURA DE LA ETIQUETA
EN PANTALLA
SBR
K88
Selección modo funcionamiento PID de gas naturalen MANUAL
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Gas
C1350
Modo Manual Gas
C1353
SET
94
B3040.0
OUT
Selección modo funcionamiento PID de gas natural en AUTOMÁTICO
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto. Gas
C1351
Modo Aut. Gas
C1354
SET
95
Puls GAS AUTO
C210
B3040.1
OUT
Selección modo funcionamiento PID de gas natural en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc. Gas
C1352
Modo Casc. Gas
C1355
SET
96
Primer Scan
SP0
B3040.2
OUT
PULS.GAS CASCADA
C211
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en MANUAL
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto. Gas
C1351
Modo Manual Gas
C1353
RST
97
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc. Gas
C1352
Puls GAS AUTO
C210
PULS.GAS CASCADA
C211
Page 13
250(-1)
proyecto horno 1
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en AUTOMATICO
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Gas
C1350
Modo Aut. Gas
C1354
RST
98
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc. Gas
C1352
PULS.GAS CASCADA
C211
Anulación modo funcionamiento PID de gas natural en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Gas
C1350
Modo Casc. Gas
C1355
RST
99
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto. Gas
C1351
Puls GAS AUTO
C210
PANTALLA ACTUAL
V2000
Etiqueta modos PID
Cambio Pant. GN
C1357
PD
K3c
100
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual Gas
C1350
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
SET
101
Pulsador Pantalla GP
Pulso Auto. Gas
C1351
Pulsador Pantalla GP
Pulso Casc. Gas
C1352
Etiqueta modos PID
Cambio Pant. GN
C1357
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
TMR
T1
102
K20
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
RST
T1
103
Modo Manual Gas
C1353
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
LD
K10
104
LD
K0
LDLBL
K1
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de Gas
V5240
Page 14
250(-1)
Modo Aut. Gas
C1354
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
proyecto horno 1
LD
K10
105
LD
K0
LDLBL
K2
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de Gas
V5240
Modo Casc. Gas
C1355
Etiqueta modo PID
Autoriz. Escritu
C1356
LD
K10
106
LD
K0
LDLBL
K3
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de Gas
V5240
107
NOP
108
NOP
********************************************************
SUBRUTINA LIMITAR EL VALOR DE CONSIGNA Y EL VALOR DE SALIDA DE LA
VÁLVULA PARA EL REGULADOR DE GAS
El PLC reconoce las variables introducidas en la pantalla táctil como variables en formato
HEX. Deben convertirse a BCD para tratarlas y enviarlas de nuevo a la pantalla. Esta
secuencia captura el valor HEX del ratio introducido y lo transfiere a otra variable ya
convertido en formato BCD.
LD
PANTALLA ACTUAL
V2000
Consigna introducido
desde pantalla GP.
CONSIGNA
V5250
K3c
109
BCD
OUT
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5251
LD
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
BCD
OUT
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5261
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5251
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K10
110
Page 15
250(-1)
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
proyecto horno 1
LD
K10
111
BIN
OUT
Consigna introducido
desde pantalla GP.
CONSIGNA
V5250
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
V5251
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K300
112
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K300
113
BIN
OUT
Consigna introducido
desde pantalla GP.
CONSIGNA
V5250
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Parte de la subrutina para limitar la apertura máxima manual de la válvula de oxígeno
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5261
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K101
114
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K100
115
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5261
K1
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5261
K102
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
116
Page 16
250(-1)
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
proyecto horno 1
LD
K0
117
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
118
NOP
119
RT
Conversión de variables en la pantalla de PARAMETROS REGULADOR OXIGENO
Se transforman de HEX a BCD
SBR
K89
Page 17
250(-1)
proyecto horno 1
LD
Valor introducido desde
pantalla para el Gain del
regulador PID de O2.
Se lee como valor HEX
GAIN O2 HEX.
V4100
Primer Scan
SP0
121
BCD
OUT
PID1
variable/BCD
Proporcional1
V3010
LD
Valor introducido desde
pantalla para el
Reset del regulador PID
de O2. Se lee como
valor HEX
RESET O2 HEX.
V4101
BCD
OUT
PID1
variable/BCD
Integral1
V3011
LD
Valor introducido desde
pantalla para el Rate
del regulador PID de
O2. Se lee como valor
HEX
RATE O2 HEX.
V4102
BCD
OUT
PID1
variable/BCD
Derivada1
V3012
LD
Valor introducido desde
pantalla para el valor
máximo de apertura en
manual de la válvula de
regulación de O2. Se
lee como valor HEX
Limit OUT O2 HEX
V4103
BCD
OUT
PID1
variable/Bin
Ouput_limit H1
V3031
122
NOP
123
RT
SUBRUTINA ELECCIÓN MODO PID OXIGENO Y ESCRITURA DE LA ETIQUETA EN
PANTALLA
SBR
K90
Page 18
250(-1)
proyecto horno 1
Selección modo funcionamiento PID de oxígeno en MANUAL
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
SET
Pulso Manual
C1150
125
B3000.0
OUT
Selección modo funcionamiento PID de oxígeno en AUTOMÁTICO
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
SET
Pulso Automático
C1151
126
Primer Scan
SP0
B3000.1
OUT
Selección modo funcionamiento PID de oxígeno en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Cascada
C1155
SET
Pulso Cascada
C1152
127
B3000.2
OUT
Anulación modo funcionamiento PID de oxígeno en MANUAL
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
RST
Pulso Automático
C1151
128
Pulsador Pantalla GP
Pulso Cascada
C1152
Anulación modo funcionamiento PID de oxígeno en AUTOMATICO
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
RST
Pulso Manual
C1150
129
Pulsador Pantalla GP
Pulso Cascada
C1152
Anulación modo funcionamiento PID de oxígeno en CASCADA
Pulsador Pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Cascada
C1155
RST
Pulso Manual
C1150
130
Pulsador Pantalla GP
Pulso Automático
C1151
PANTALLA ACTUAL
V2000
Etiqueta de modos de
PID
Cambio Pantalla
C1157
PD
K32
131
Etiqueta modo PID
Autoriza Escritu
C1156
TMR
T0
132
K15
Etiqueta modo PID
Autoriza Escritu
C1156
RST
T0
133
Page 19
250(-1)
Etiqueta modo PID
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
proyecto horno 1
LD
Autoriza Escritu
C1156
K10
134
LD
K0
LDLBL
K1
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de
Oxígeno
V5040
Etiqueta modo PID
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
LD
Autoriza Escritu
C1156
K10
135
LD
K0
LDLBL
K2
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de
Oxígeno
V5040
Etiqueta modo PID
PID Oxigeno
Modo Cascada
C1155
LD
Autoriza Escritu
C1156
K10
136
LD
K0
LDLBL
K3
MOVMC
Word donde se escribe
el modo del PID de
Oxígeno
V5040
Pulsador Pantalla GP
Pulso Manual
C1150
Etiqueta modo PID
Autoriza Escritu
C1156
SET
137
Pulsador Pantalla GP
Pulso Automático
C1151
Pulsador Pantalla GP
Pulso Cascada
C1152
Etiqueta de modos de
PID
Cambio Pantalla
C1157
Page 20
250(-1)
proyecto horno 1
********************************************************
SUBRUTINA LIMITAR EL VALOR DEL RATIO Y EL VALOR DE SALIDA DE LA
VÁLVULA PARA EL REGULADOR DE OXÍGENO
El PLC reconoce las variables introducidas en la pantalla táctil como variables en formato
HEX. Deben convertirse a BCD para tratarlas y enviarlas de nuevo a la pantalla. Esta
secuencia captura el valor HEX del ratio introducido y lo transfiere a otra variable ya
convertido en formato BCD.
LD
PANTALLA ACTUAL
V2000
Ratio introducido desde
pantalla GP.
RATIO
V5050
K32
138
BCD
OUT
Valor ratio convertido
en unidades decimales
V5051
LD
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
Apertura O2
V5060
BCD
OUT
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5061
Valor ratio convertido
en unidades decimales
V5051
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K150
139
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K150
140
BIN
OUT
Ratio introducido desde
pantalla GP.
RATIO
V5050
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor máximo de ratio
que introduciremos por
GP
Ratio máximo
V5052
Valor ratio convertido
en unidades decimales
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
V5051
141
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K300
142
BIN
OUT
Ratio introducido desde
pantalla GP.
RATIO
V5050
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Page 21
250(-1)
proyecto horno 1
Parte de la subrutina para limitar la apertura máxima manual de la válvula de oxígeno
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5061
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
K101
143
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K100
144
BIN
OUT
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
Apertura O2
V5060
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5061
K1
Valor apertura válvula
O2 convertido en
unidades decimales
V5061
K102
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
SET
145
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
LD
K0
146
BIN
OUT
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
Apertura O2
V5060
Limite entradas 2
Pulso 2
C200
RST
147
RT
SBR
K95
Page 22
250(-1)
proyecto horno 1
LD
PID1
variable/Bin
Ouput 1
V3005
Primer Scan
SP0
149
BCD
MUL
K100
DIV
K4095
OUT
Indicacion en Pantalla
% Val O2
V5206
LD
PID2
variable/Bin
Ouput 2
V3045
Primer Scan
SP0
150
BCD
MUL
K100
DIV
K4095
OUT
V5256
LD
PID3
variable/Bin
Ouput 3
V3105
Primer Scan
SP0
151
BCD
MUL
K100
DIV
K4095
OUT
Indicacion en Pantalla
% Reg.temperatur
V5601
152
RT
SBR
K96
TRATAMIENTO DE ALARMAS
ALARMA POR MÍNIMA PRESION EN LÍNEA DE AIRE DE INSTRUMENTOS
SEÑAL: PISL2101
Contacto Baja presión
Suministro Aire de
Instrumentos
PISL2001
X24
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1620
C1600
SET
154
Page 23
250(-1)
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1600
proyecto horno 1
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1620
SET
Reconocimiento Alarma
C202
155
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1600
RST
Contacto Baja presión
Suministro Aire de
Instrumentos
PISL2001
X24
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1620
C1620
RST
156
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
Mensaje en pantalla
Alarma Aire
C1014
OUT
C1600
157
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Aire de
Instrumentos
C1620
TRATAMIENTO DE ALARMAS
FALLO DE DETECCIÓN DE LLAMA
SEÑAL: BE0100
EV´S PILOTO
C712
DETECCIÓN DE
LLAMA UV
BE0101
X27
TMR
T.para UV
T6
C7
158
K70
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Detección de
llama
T.para UV
T6
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
C1602
SET
C1622
159
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
C1602
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Detección de
llama
C1622
SET
Reconocimiento Alarma
C202
160
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
C1602
RST
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Detección de
llama
T.para UV
T6
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Detección de
llama
C1622
C1622
RST
161
Page 24
250(-1)
proyecto horno 1
162
NOP
SET/RESET de la
alarma de Detección de
Llama
Mensaje en pantalla
Fallo Llama
C1021
OUT
C1602
163
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Detección de
llama
C1622
TRATAMIENTO DE ALARMAS
CONFIRMACIÓN DE MARCHA SOPLANTE AIRE
SEÑAL: XMC2100
XM2100
O.M.Soplante
Y37
CONFIRMACIÓN
MARCHA SOPLANTE
AIRE
XMC2101
X30
TMR
T.para soplante
T7
164
K50
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
T.para soplante
T7
SET/RESET de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
C1601
SET
C1621
165
SET/RESET de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
C1601
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
C1621
SET
Reconocimiento Alarma
C202
166
SET/RESET de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
C1601
RST
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
T.para soplante
T7
C1621
C1621
RST
167
SET/RESET de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
Mensaje en pantalla
Fallo Soplante
C1031
OUT
C1601
168
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Fallo en
Soplante de Aire
C1621
TRATAMIENTO DE ALARMAS
CONTACTO MINIMO CAUDAL H20 REFRIGERACIÓN
SEÑAL: FISH2O
CONTACTO MÍNIMO
CAUDAL AGUA
REFRIGERACIÓN
FISH2O1
X31
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
SET/RESET de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1623
C1603
SET
169
Page 25
250(-1)
SET/RESET de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1603
proyecto horno 1
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1623
SET
Reconocimiento Alarma
C202
170
SET/RESET de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1603
RST
CONTACTO MÍNIMO
CAUDAL AGUA
REFRIGERACIÓN
FISH2O1
X31
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1623
C1623
RST
171
SET/RESET de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
Mensaje en pantalla
Min Caudal H2O
C1016
OUT
C1603
172
SET/RESET para
memorización de la
alarma de Mínimo
Caudal Agua
Refrigeración
C1623
TRATAMIENTO DE ALARMAS
CONTACTO MÁXIMA TEMPERATURA H2O REFRIGERACIÓN
SEÑAL:TISH2O
CONTACTO MÁXIMA
TEMPERATURA
AGUA
REFRIGERACIÓN
TISH2O1
X32
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
SET/RESET de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1604
SET
C1624
173
SET/RESET de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1604
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1624
SET
Reconocimiento Alarma
C202
174
SET/RESET de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1604
RST
CONTACTO MÁXIMA
TEMPERATURA
AGUA
REFRIGERACIÓN
TISH2O1
X32
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1624
C1624
RST
175
Page 26
250(-1)
SET/RESET de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
proyecto horno 1
Mensaje en pantalla
Max. Temp. H2O
C1017
OUT
C1604
176
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
temperatura Agua
Refrigeración
C1624
TEMP. SEGURIDAD
FILTROS
Enclav.FILTRO
X34
SET/RESET de la
alarma de falta
condiciones desde
control
SET/RESET para
memorización de la
alarma de falta de
condiciones del control
C1625
C1605
SET
177
SET/RESET de la
alarma de falta
condiciones desde
control
C1605
SET/RESET para
memorización de la
alarma de falta de
condiciones del control
C1625
SET
Reconocimiento Alarma
C202
178
SET/RESET de la
alarma de falta
condiciones desde
control
C1605
OUT
TEMP. SEGURIDAD
FILTROS
Enclav.FILTRO
X34
SET/RESET para
memorización de la
alarma de falta de
condiciones del control
SET/RESET para
memorización de la
alarma de falta de
condiciones del control
C1625
C1625
RST
179
SET/RESET de la
alarma de falta
condiciones desde
control
Piloto pantalla
No OK Control
C1034
OUT
C1605
180
SET/RESET para
memorización de la
alarma de falta de
condiciones del control
C1625
181
RT
SBR
K97
TRATAMIENTO DE ALARMAS
ALARMA POR MÍNIMA PRESION EN LÍNEA DE GAS NATURAL A QUEMADOR
SEÑAL: PISL6100
Contacto Alta presión
Suministro Gas Natural
a Quemador
PISH6101
X25
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Gas Natural
a Quemador
C1370
C1360
SET
183
Page 27
250(-1)
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Gas Natural
a Quemador
C1370
SET
Reconocimiento Alarma
C202
C1360
proyecto horno 1
184
C1360
RST
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Gas Natural
a Quemador
C1370
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Gas Natural
a Quemador
Contacto Alta presión
Suministro Gas Natural
a Quemador
PISH6101
X25
C1370
RST
185
Mensaje en pantalla
Min.Gas Quemador
C1015
OUT
C1360
186
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión de Gas Natural
a Quemador
C1370
TRATAMIENTO DE ALARMAS
FALLO DE ESTANQUEIDAD EN EL CIRCUITO DE GAS
SEÑAL: CT6100
Fallo de estanqueidad
en el circuito de Gas
Natural
CT6101
X26
SET/RESET para
memorización de la
alarma de fallo de
estanqueidad en
circuito de Gas Natural
C1361
SET
C1371
187
C1361
SET/RESET para
memorización de la
alarma de fallo de
estanqueidad en
circuito de Gas Natural
C1371
SET
Reconocimiento Alarma
C202
188
C1361
RST
Fallo de estanqueidad
en el circuito de Gas
Natural
CT6101
X26
SET/RESET para
memorización de la
alarma de fallo de
estanqueidad en
circuito de Gas Natural
SET/RESET para
memorización de la
alarma de fallo de
estanqueidad en
circuito de Gas Natural
C1371
C1371
RST
189
Mensaje en pantalla
Estanqueidad
C1020
OUT
C1361
190
SET/RESET para
memorización de la
alarma de fallo de
estanqueidad en
circuito de Gas Natural
C1371
Page 28
250(-1)
Fallo de estanqueidad
en el circuito de Gas
Natural
CT6101
X26
proyecto horno 1
191
C1040
OUT
192
RT
SBR
K98
Contacto Alta presión
Suministro Oxígeno
PISH1101
X20
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
presión suministro de
oxígeno
SET/RESET de la
alarma de máxima
presión en suministro de
Oxígeno
C1170
C1160
SET
194
SET/RESET de la
alarma de máxima
presión en suministro de
Oxígeno
C1160
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
presión suministro de
oxígeno
C1170
SET
Reconocimiento Alarma
C202
195
SET/RESET de la
alarma de máxima
presión en suministro de
Oxígeno
C1160
RST
Contacto Alta presión
Suministro Oxígeno
PISH1101
X20
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
presión suministro de
oxígeno
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
presión suministro de
oxígeno
C1170
RST
C1170
196
SET/RESET de la
alarma de máxima
presión en suministro de
Oxígeno
Mensaje en pantalla
Alta oxigeno
C1010
OUT
C1160
197
SET/RESET para
memorización de la
alarma de máxima
presión suministro de
oxígeno
C1170
TRATAMIENTO DE ALARMAS
ALARMA POR MÍNIMA PRESION EN LÍNEA DE SUMINISTRO DE OXÍGENO
SEÑAL: PISL1100
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno
PISL1101
X21
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno
C1171
C1161
SET
198
Page 29
250(-1)
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno
C1161
proyecto horno 1
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno
C1171
SET
Reconocimiento Alarma
C202
199
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno
C1161
RST
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno
PISL1101
X21
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno
C1171
C1171
RST
200
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno
Mensaje en pantalla
Baja Oxigeno
C1011
OUT
C1161
201
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno
C1171
TRATAMIENTO DE ALARMAS
ALARMA POR MÍNIMA PRESION EN LÍNEA DE OXÍGENO A QUEMADOR
SEÑAL: PISL1101
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno a
Quemador
PISL1102
X22
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno a Quemador
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno a Quemador
C1162
SET
C1172
202
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno a Quemador
C1162
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno a Quemador
C1172
SET
Reconocimiento Alarma
C202
203
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno a Quemador
C1162
RST
Contacto Baja presión
Suministro Oxígeno a
Quemador
PISL1102
X22
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno a Quemador
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno a Quemador
C1172
C1172
RST
204
Page 30
250(-1)
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno a Quemador
proyecto horno 1
Mensaje en pantalla
Min.O2 Quemador
C1012
OUT
C1162
205
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
oxígeno a Quemador
C1172
TRATAMIENTO DE ALARMAS
ALARMA POR MÍNIMA PRESION EN LÍNEA DE OXÍGENO DE APORTE
SEÑAL: PISL1102
Baja presión Suministro
Oxígeno Etapas
PISL1103
X23
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
Oxígeno de Aporte
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno de Aporte
C1173
C1163
SET
206
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno de Aporte
C1163
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
Oxígeno de Aporte
C1173
SET
Reconocimiento Alarma
C202
207
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno de Aporte
C1163
RST
Baja presión Suministro
Oxígeno Etapas
PISL1103
X23
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
Oxígeno de Aporte
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
Oxígeno de Aporte
C1173
C1173
RST
208
SET/RESET de la
alarma de mínima
presión en suministro de
Oxígeno de Aporte
Mensaje en pantalla
Min.O2 Etapas
C1013
OUT
C1163
209
SET/RESET para
memorización de la
alarma de mínima
presión suministro de
Oxígeno de Aporte
C1173
Page 31
250(-1)
proyecto horno 1
Secuencia que activa en la pantalla táctil una alarma de oxígeno común a cualquier
alarma de alta o baja presión de oxígeno en la línea.
Cualquier alarma en
presiones de oxígeno
activa un aviso
luminoso en GP
Alarma Gral.O2
C1032
OUT
Mensaje en pantalla
Alta oxigeno
C1010
210
Mensaje en pantalla
Baja Oxigeno
C1011
Mensaje en pantalla
Min.O2 Quemador
C1012
Mensaje en pantalla
Min.O2 Etapas
C1013
Secuencia que activa en la pantalla táctil un aviso de activación de paro de emergencia
PARO DE
EMERGENCIA
CUADRO
PE0100
X33
Alarma P.E. GP
C1033
OUT
211
Mensaje en pantalla
Paro Emergencia
C1023
OUT
212
RT
SBR
K99
Page 32
250(-1)
proyecto horno 1
Transfiere las variables que contienen los valores de entrada a las correspondientes PV
pertenecientes a los PID.
LD
CH1-Entrada Tarjeta1
Caudal Oxígeno
FT1100
V2020
Primer Scan
SP0
214
BIN
OUT
PID1
variable/Bin
PV_PID1
V3003
BCD
MUL
K6000
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Caudal FT1100
V5002
LD
CH2-Entrada Tarjeta1
Caudal Gas Natural
FT6100
V2021
BIN
OUT
PID2
variable/Bin
PV_PID2
V3043
BCD
MUL
K3000
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Caudal FT6100
V5202
Transfiere la variables de entrada de temperatura.
LD
Primer Scan
SP0
CH3-Entrada Tarjeta1
Analogica 3
V2022
215
BIN
OUT
PID3
variable/Bin
PV_PID3
V3103
BCD
MUL
K1300
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Temperatura
V5600
Page 33
250(-1)
Primer Scan
SP0
proyecto horno 1
LD
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
PID1
variable/Bin
Ouput 1
V3005
216
OUT
Indicacion GP
Caudal O2
V5004
BCD
OUT
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
FCV1100
V2024
Seguimiento de la salida de control de válvulas desde el trabajo en automatico al valor
inicial en manual.
LD
Primer Scan
SP0
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
FCV1100
V2024
217
MUL
K100
DIV
K4095
BIN
OUT
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
Apertura O2
V5060
218
NOP
Primer Scan
SP0
LD
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
Apertura O2
V5060
219
OUT
Indicacion GP
Caudal O2
V5004
BCD
MUL
K4095
DIV
K100
OUT
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
FCV1100
V2024
Page 34
250(-1)
proyecto horno 1
LD
Primer Scan
SP0
PID2
variable/Bin
Ouput 2
V3045
Modo Aut. Gas
C1354
220
OUT
Modo Casc. Gas
C1355
Indicacion GP
Caudal Gas
V5204
BCD
OUT
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
Seguimiento de la salida de control de válvulas desde el trabajo en automatico al valor
inicial en manual.
LD
Primer Scan
SP0
Modo Casc. Gas
C1355
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
C2
221
MUL
K100
DIV
K4095
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
Transfiere las variables que contienen los valores de salida pertenecientes al control
manual,a las correspondientes OUT de la Tarjeta.
Primer Scan
SP0
Modo Manual Gas
C1353
LD
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
C2
222
OUT
Indicacion GP
Caudal Gas
V5204
BCD
MUL
K4095
DIV
K100
OUT
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
223
NOP
224
NOP
Page 35
250(-1)
proyecto horno 1
Transfiere el Punto Consigna de caudal de Gas al registro del PID.
LD
Primer Scan
SP0
Consigna GAS
V4001
225
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
Lee el SP de Gas en la GP y lo transfiere a la entrada del PID2. (ojo condiciones)
LD
Primer Scan
SP0
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
EV´S REGULACION
C713
226
V5251
MUL
K4095
DIV
K300
BIN
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
Primer Scan
SP0
REG.CAUDAL
C1036
REG.TEMPERAT.
C1035
EV´S REGULACION
C713
LD
Consigna GAS
V4001
227
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
LD
Ratio introducido desde
pantalla GP.
RATIO
V5050
Primer Scan
SP0
228
OUT
V4014
Lee el SP de Temperatura en la GP y lo transfiere a la entrada del PID3. (ojo ultima
transferencia convertir primero a BIN??)
LD
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
EV´S REGULACION
C713
229
V5451
MUL
K4095
DIV
K1300
OUT
Valor máximo de
Consigna
introduciremos por GP
SP Temp.BCD
V5452
BIN
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
Page 36
250(-1)
proyecto horno 1
230
NOP
Trnsfiere la consignaal SP del regulador de temperatura.
Primer Scan
SP0
REG.TEMPERAT.
C1035
REG.CAUDAL
C1036
EV´S REGULACION
C713
LD
PV Temp GP
V4000
231
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
LD
REG.TEMPERAT.
C1035
K0
232
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
Pone a cro los SP de O2 y Gas en caso de estar parada la regulacion.
LD
EV´S REGULACION
C713
K0
233
OUT
PID1
variable/Bin
SP_PID1
V3002
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
Pone a cero los Bits de ordenes en caso de fallo de comunicación
Confirmación de
comunicación entre
Scada y Koyo
WatchDog
C1003
TMR
T77
K20
234
235
RT
SBR
K100
Page 37
250(-1)
proyecto horno 1
Lee las entradas analógicas (1d4) y las salidas analógicas (2d2)
LD
Primer Scan
SP0
K402
237
OUT
V7660
LDA
O2020
OUT
V7670
LDA
O2024
OUT
V7700
*******************************************************
INICIALIZACION DE VARIABLES
V5052= RATIO MAXIMO PERMITIDO
V5062= APERTURA MÁXIMA PERMITIDA PARA VALVULA O2
LD
Primer Scan
SP0
K300
238
OUT
Valor máximo de ratio
que introduciremos por
GP
Ratio máximo
V5052
LD
K85
OUT
Valor máximo de
apertura que
introduciremos por GP
Apertura Max.
V5062
239
RT
SBR
K111
Page 38
250(-1)
proyecto horno 1
Transfiere las variables que contienen los valores de entrada a las correspondientes PV
pertenecientes a los PID.
LD
CH1-Entrada Tarjeta1
Caudal Oxígeno
FT1100
V2020
Primer Scan
SP0
241
BIN
OUT
PID1
variable/Bin
PV_PID1
V3003
BCD
MUL
K6000
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Caudal FT1100
V5002
LD
CH2-Entrada Tarjeta1
Caudal Gas Natural
FT6100
V2021
BIN
OUT
PID2
variable/Bin
PV_PID2
V3043
BCD
MUL
K3000
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Caudal FT6100
V5202
Transfiere la variables de entrada de temperatura.
LD
Primer Scan
SP0
CH3-Entrada Tarjeta1
Analogica 3
V2022
242
BIN
OUT
PID3
variable/Bin
PV_PID3
V3103
BCD
MUL
K1300
DIV
K4095
OUT
Indicación en GP
Temperatura
V5600
Page 39
250(-1)
proyecto horno 1
LD
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
PID1
variable/Bin
Ouput 1
V3005
243
OUT
Indicacion GP
Caudal O2
V5004
BCD
OUT
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
FCV1100
V2024
Seguimiento de la salida de control de válvulas desde el trabajo en automatico al valor
inicial en manual.
LD
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
FCV1100
V2024
244
MUL
K100
DIV
K4095
BIN
OUT
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
Apertura O2
V5060
245
NOP
Primer Scan
SP0
LD
Apertura válvula control
O2 introducida desde
pantalla GP
PID Oxigeno
Modo Manual
C1153
Apertura O2
V5060
246
OUT
Indicacion GP
Caudal O2
V5004
BCD
MUL
K4095
DIV
K100
OUT
CH1-Salida Tarjeta1
Valvula Regulación O2
FCV1100
V2024
Page 40
250(-1)
proyecto horno 1
LD
Primer Scan
SP0
PID2
variable/Bin
Ouput 2
V3045
Modo Aut. Gas
C1354
247
OUT
Modo Casc. Gas
C1355
Indicacion GP
Caudal Gas
V5204
BCD
OUT
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
Seguimiento de la salida de control de válvulas desde el trabajo en automatico al valor
inicial en manual.
LD
Primer Scan
SP0
Modo Casc. Gas
C1355
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
C2
248
MUL
K100
DIV
K4095
BIN
OUT
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
Transfiere las variables que contienen los valores de salida pertenecientes al control
manual,a las correspondientes OUT de la Tarjeta.
Primer Scan
SP0
LD
Apertura válvula control
Gas introducida desde
pantalla GP
Apertura GAS
V5260
Modo Manual Gas
C1353
249
OUT
Indicacion GP
Caudal Gas
V5204
BCD
MUL
K4095
DIV
K100
OUT
CH2-Salida Tarjeta1
Válvula Regulación Gas
FCV6100
V2025
250
NOP
251
NOP
Page 41
250(-1)
proyecto horno 1
Lee el SP de Gas en la GP y lo transfiere a la entrada del PID2. (ojo condiciones)
LD
Primer Scan
SP0
EV´S REGULACION
C713
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
C2
252
V5251
MUL
K4095
DIV
K300
BIN
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
Lee el SP de Gas en la GP, lo multiplica por el Ratio y lo transfiere a la entrada del PID1.
(ojo condiciones) habría que cojer el del Caudal real de Gas
LD
Primer Scan
SP0
EV´S REGULACION
C713
CH2-Entrada Tarjeta1
Caudal Gas Natural
PID Oxigeno
Modo Automático
C1154
FT6100
V2021
253
MUL
Valor ratio convertido
en unidades decimales
V5051
DIV
K200
OUT
PID1
variable/Bin
SP_PID1
V3002
MUL
K600
DIV
K4095
BIN
OUT
Valor S.P. Ratio en
pantalla
V5200
Lee el SP de Temperatura en la GP y lo transfiere a la entrada del PID3. (ojo ultima
transferencia convertir primero a BIN??)
LD
Primer Scan
SP0
Valor
consignaconvertido en
unidades decimales
REG.TEMPERAT.
C1035
254
V5451
MUL
K4095
DIV
K1300
OUT
Valor máximo de
Consigna
introduciremos por GP
SP Temp.BCD
V5452
BIN
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
Page 42
250(-1)
Primer Scan
SP0
proyecto horno 1
LD
REG.TEMPERAT.
C1035
PV Temp GP
V4000
255
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
Pone a cro los SP de O2 y Gas en caso de estar parada la regulacion.
EV´S REGULACION
C713
LD
C0
K0
256
OUT
PID1
variable/Bin
SP_PID1
V3002
OUT
PID2
variable/Bin
SP_PID2
V3042
OUT
PID3
variable/Bin
SP_PID3
V3102
257
RT
SBR
K200
Contacto Pantalla para
activación del ciclo de
giros en carga
GIRO CARGA
C300
Set-Reset Giros en
ciclo de Carga
C310
259
SET
Set-Reset Giros en ciclo
de Desulfurización
C311
RST
Set-Reset Giros en ciclo
de Reducción
C312
RST
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
OUT
Set-Reset Giros en
ciclo de Carga
C310
260
Entrada variador de
frecuencia para activar
el primer programa de
rotación (CARGA)
SC-0101
Y30
OUT
Page 43
250(-1)
Contacto Pantalla para
activación de los giros
hacia la derecha
ROTACIÓN DERECHA
C303
Contacto Pantalla para
activación de los giros
hacia la izquierda
ROTACIÓN IZQUIER
C304
proyecto horno 1
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
OUT
268
Orden de giro del
variador. Sentido
Derecha
SDR-0101
Y34
OUT
Contacto Pantalla para
activación de los giros
hacia la izquierda
ROTACIÓN IZQUIER
C304
Contacto Pantalla para
activación de los giros
hacia la derecha
ROTACIÓN DERECHA
C303
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
OUT
269
Orden de giro del
variador. Sentido
Izquierda
SIZ-0101
Y35
OUT
270
RT
271
NOP
Page 45
250(-1)
Contacto Pantalla para
activación del ciclo de
giros en estadio de
desulfurización
GIRO DESULFUR.
C301
proyecto horno 1
Set-Reset Giros en ciclo
de Desulfurización
C311
261
SET
Set-Reset Giros en
ciclo de Carga
C310
RST
Set-Reset Giros en ciclo
de Reducción
C312
RST
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
OUT
Set-Reset Giros en ciclo
de Desulfurización
C311
262
Entrada variador de
frecuencia para activar
el segundo programa
de rotación (
DESULFURIZACIÓN)
SC-0102
Y31
OUT
Contacto Pantalla para
activación del ciclo de
giros en estadio de
reducción
GIRO REDUCCIÓN
C302
Set-Reset Giros en ciclo
de Reducción
C312
263
SET
Set-Reset Giros en
ciclo de Carga
C310
RST
Set-Reset Giros en ciclo
de Desulfurización
C311
RST
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
OUT
Set-Reset Giros en ciclo
de Reducción
C312
264
Entrada variador de
frecuencia para activar
el tercer programa de
rotación (REDUCCIÓN)
SC-0103
Y32
OUT
Manda la orden de
arranque del variador
de frecuencia
C315
Set-Reset Orden de
Marcha del Variador
C314
SET
265
Set-Reset Orden de
Marcha del Variador
Orden de Marcha del
Variador de Frecuencia
SCM-0101
Y33
OUT
C314
266
Paro Giro Horno desde
Pantalla GP
C313
Set-Reset Orden de
Marcha del Variador
C314
RST
267
Page 44
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
2.9
Memoria de Cálculo
PROGRAMACIÓN PANTALLA TÁCTIL
109
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Lista de Ajustes del GP
6.
Ajustes de la Comunicación
Método de Comunicación
Velocidad
Longitud del Bit
Paridad
Bit de Paro
Método de Control
Configuración de las Comunicaciones
Tiempo de Espera de Envío
Recepción Fuera de tiempo
Contador Nueva Transmisión
4Líneas
9600
8 Bit
Impar
1 Bit
DTR/ER
0
2
2
Información del Proyecto
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Información General
Nombre del Proyecto
Descripción
Tamaño del proyecto de DOS
Tipo de GP
Tipo de PLC
Tamaño del proyecto GP
Date
Info. del monitor del mecanismo
Plomo.prw
Medina
889203 Bytes
GP270L
KOYO DL-205/405 SERIES
?
Thu Aug 19 13:42:42 2004
Ninguno
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Lista de Ajustes del GP
1.
2.
3.
4.
Ajustes del GP
Check Sum
Timbre Táctil
Salida del Timbre
Sonido del timbre
Tipo de dato del No. de pantalla
Flujo de Cambio de Nivel de Pantalla
Contraseña común
Tiempo en el Modo de Espera
Cambiar al No. de Pantalla
Visualización de Inicio del Puerto de Comunicaciones
Activado
Activado
Activado
Continuo
Bin
Desactivado
NINGUNA
0
0
0
Ajustes E/S
Modo de Offline
Ajuste del contraste
Ajuste del brillo
Visualiz. Revertida
Modo de Entrada Táctil
Usar Panel Táctil tras...
Tipo de impresora
Método de Impresora
Dirección
Impresión Invertida de Colores
Vel. de Refresco
Touch Panel Error Detection
Esquina superior izquierda Activado
Desactivado
Activado
Activado
2 Punto
No
PR201
Monocromo
Horizontal
Activado
0
Desactivado
Ajustes del modo
Direcc. de Inicio del Sistema
No. de Máquina
Tamaño del Area de lectura
Tipo de Protocolo de la Unión
V1400
1
0
1:1
Ajustes de la pantalla inicial
No. de la pantalla base inicial
Tamaño del Caracter de Alarma
1
1x1
Lista de Ajustes del GP
5.
Ajustes Extendidos
Ajuste de la Fuente
Calidad de la Fuente
Prioridad Ktag
Ver error Online
Borrar visualiz. de error
Resetea el GP cuando hay un error de escritura de dato
Modo de los Datos de la cadena de caracteres
Watch Dog
Ajsute de la Copia de Seg.
Ajustes del Area de Sistema
No. de la actual pantalla
Error de estado
Dato del reloj (Actual)
Estado
Reservado(Escribir)
Cambiar al No. de Pantalla
Visualización Pantalla Act./Inac.
Dato del reloj (Fijo)
Control
Reservedo(Leer)
Control de Ventana
No. de Registro de Ventana
Localización de la ventana
Total de Palabras
Ventana Global
Acceso de Ventana
Ajuste de la Tag Q
Modo de Visualización (Registro)
Formato de Visualiz. de la Tag Q
Ajustes de impresión de la tag Q
Formato de Hora de la Tag Q
Operación Externa Qtag
Contador de Activaciones de Alarmas
Ver Mensaje de Alarma en Tag-Q
Datos de PLC visualizados por Tag-Q
Tarjeta CF de almacenaje de datos
Espacio Libre de la Tarjeta CF
Copia de Seguridad SRAM Automática de Tarjeta CF
Screen Capture
Calidad de Captura
Auto Increment File Number
Bit Completo de Captura
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Europea
Alta
Estandart
Activado
Activado
Desactivado
1
Dirección :LS0020
Desactivado
H
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
Activado
20
Activado
Indirecto
Forma
Activa 128 Historial 128 Evento 128
Time
Date 2 Activación 11 Mensaje 17 Re
Imprimir Desactivado
_9:15
Operación Externa Off
LS0020
Limpiar cuando se conecte
Limpiar cuando se conecte
Desactivado
Desactivado
Desactivado
Desactivado
0
Desactivado
Desactivado
Referencia Cruzada Global
Direcc. del Bit
C0201
C0300
C0301
C0302
C0303
C0304
C0313
C0707
C0713
C1010
C1011
C1012
C1013
C1014
C1015
C1016
C1017
C1020
C1021
C1023
C1027
C1031
C1032
C1033
C1034
C1100
C1101
C1102
C1104
C1105
C1107
C1150
C1151
C1153
C1154
C1156
C1201
C1220
C1221
C1222
C1223
C1240
C1241
C1242
C1243
C1244
C1245
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Pantalla
B2,B3,B4,B5,B7,B8,B10,B50,B51,B52,B60,B61
B62,B70,B71,B72
B5
B5
B5
B5
B5
B5
B3
B3
Alarma de Mensaje,B7
Alarma de Mensaje,B7
Alarma de Mensaje,B7
Alarma de Mensaje,B7
Alarma de Mensaje,B4,B10
Alarma de Mensaje,B4,B8
Alarma de Mensaje
Alarma de Mensaje
Alarma de Mensaje,B4,B8
Alarma de Mensaje,B4
Alarma de Mensaje
Alarma de Mensaje
Alarma de Mensaje,B10
B4
B4
B4
B3
B3
B3
B3
B3
B3
B50
B50
B50
B50
B50
B1
B51,B71
B51,B71
B51,B71
B51
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Referencia Cruzada Global
Direcc. del Bit
C1351
C1352
C1354
C1355
C1356
C1420
C1421
C1422
C1423
C1440
C1441
C1442
C1443
C1444
C1445
C1550
C1551
C1553
C1554
C1556
X0000
Pantalla
B60
B60
B60
B60
B60
B61
B61
B61
B61
B62
B62
B62
B62
B62
B62
B70
B70
B70
B70
B70
B50,B60,B70
Direcc. de la Palabra
LS0020
V1400
V3004
V3010
V3011
V3012
V3044
V3050
V3051
V3052
V3104
V3110
V3111
V3112
V40400
V40610
Pantalla
Ajustes del GP
Ajustes del GP
B50
B50
B50
B50
B60
B60
B60
B60
B70
B70
B70
B70
B50,B60,B70
B2,B3,B4,B5,B7,B8,B10,B50,B51,B52,B60,B61
B62,B70,B71,B72
B5
B3
Alarma de Mensaje,B4,B7,B8,B10
Alarma de Mensaje,B4,B8,B10
B3
B50
B1
B51,B71
B52,B72
B60
B61
V40614
V40634
V40640
V40641
V40644
V40646
V40650
V40651
V40652
V40656
V40661
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Referencia Cruzada Global
Direcc. de la Palabra
V40662
V40666
V4100
V4101
V4102
V4103
V4140
V4141
V4142
V4143
V4200
V4201
V4202
V5002
V5004
V5013
V5014
V5015
V5016
V5017
V5020
V5040
V5041
V5042
V5043
V5044
V5050
V5060
V5200
V5202
V5206
V5213
V5214
V5215
V5216
V5217
V5220
V5240
V5241
V5242
V5243
V5244
V5250
V5256
V5260
V5440
V5441
V5442
V5443
V5444
V5450
Pantalla
B62
B70
B51
B51
B51
B51
B61
B61
B61
B61
B71
B71
B71
B2,B7,B50
B7
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B52,B72
B50
B50
B50
B50
B50
B2,B50
B50
B50
B2,B8,B60
B2,B7,B50
B62
B62
B62
B62
B62
B62
B60
B60
B60
B60
B60
B2,B8,B60
B2,B8,B60
B60
B70
B70
B70
B70
B70
B2,B70
2004/08/19 13:42 Plomo.prw
Referencia Cruzada Global
Direcc. de la Palabra
V5460
V5600
V5601
Pantalla
B70
B2,B70
B70
2004/08/19 13:42 B1
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B1
Inicio
2004/08/19 13:42 B2
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B2
Selección Arranque
2004/08/19 13:42 B3
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B3
Tipo Arranque
2004/08/19 13:42 B4
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B4
Alarmas
2004/08/19 13:42 B5
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B5
Rotaciones
2004/08/19 13:42 B7
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B7
P&ID OXÍGENO
2004/08/19 13:42 B8
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B8
P&ID GAS NATURAL
2004/08/19 13:42 B10
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B10
P&ID AIRE
2004/08/19 13:42 B50
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B50
Regulador Oxígeno
2004/08/19 13:42 B51
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B51
Set PID Oxigeno
2004/08/19 13:42 B52
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B52
Set Alarmas Oxigeno
2004/08/19 13:42 B60
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B60
Regulador Gas Natural
2004/08/19 13:42 B61
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B61
Set PID Gas Natural
2004/08/19 13:42 B62
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B62
Set Alarmas Gas Natural
2004/08/19 13:42 B70
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B70
Regulador Temperatura
2004/08/19 13:42 B71
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B71
Set PID Temperatura
2004/08/19 13:42 B72
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B72
Set Alarmas Temperatura
2004/08/19 13:42 B200
Información de la pantalla
Nombre del Proyecto
Pantalla
Pantalla de Imagen
Plomo.prw
B200
Teclado
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
3
Planos
PLANOS
110
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4
Presupuesto
PRESUPUESTO
A continuación, se valoraran los distintos conceptos de la instalación dividiéndolos
en los siguientes capítulos:
4.1
-
Estación Gasificadora
-
Equipos Oxígeno
-
Equipos Gas Natural
-
Equipos de Aire y Elementos Varios
-
Cuadro eléctrico
-
Acometidas a Hornos
CAPITULO 1: ESTACIÓN GASIFICADORA
TAG
V-1001
V-1003
V-1002
V-1004
SV-1001
SV-1002
CANT
2
2
2
DESCRIPCIÓN
Válvula Criogénica 1” HEROSE
Ref. 01301.X.0001
Válvula de Bola 2 1/2” PEKOS
Ref. O-61-TTG-VN-DN65
Válvula de Alivio 1/2” LESER
Ref. 459 1/2”
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
188,78 €
377,56 €
231,78 €
463,56 €
112,50 €
225 €
589,17 €
1178,34 €
Válvula de bola 2 1/2” PEKOS
EV-1001
EV-1002
Ref. O-61-TTG-VN-DN65
2
Con actuador neumático de doble efecto y
dos finales de carrera AIR TORQUE
Ref. AT 201 DA
111
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
TISH-0101
CANT
1
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
Transmisor indicador de Temperatura
INSTRUMENTOS WIKA
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
148,48 €
148,48 €
15,18 €
75,90 €
39,12 €
978 €
22 €
352 €
Ref. A5500TR
5
25
16
Metros de tubería de cobre 28x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 80x1,5
Coste por metro instalado
Horas de mano de Obra Montaje Estación
Gasificadora
Total Capitulo 1
112
3798,84 €
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.2
Presupuesto
CAPÍTULO 2: EQUIPOS DE OXÍGENO
TAG
V-1101
V-1201
CANT
2
DESCRIPCIÓN
Válvula de Bola 2 1/2” PEKOS
Ref. O-61-TTG-VN-DN65
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
231,78 €
463,56 €
19,38 €
116,28 €
19,38 €
77,52 €
97,57 €
780,56 €
V-1102
V-1105
V-1110
V-1202
6
Válvula de bola para conexión de
manómetros 1/2” KITZ
Ref. 1/2” 58-AKSZA
V-1205
V-1210
V-1103
V-1104
V-1203
4
Válvula de bola para líneas de encendido de
quemador 1/2” KITZ
Ref. 1/2” 58-AKSZA
V-1204
V-1106
V-1107
V-1108
V-1109
V-1206
V-1207
8
Válvula de Bola 2 1/2” PEKOS
Ref. O-61-TTG-VN-DN35
V-1208
V-1209
113
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
PCV-1101
PCV-1201
Pishl-1101
Pishl-1201
CANT
2
PISL-1202
2
TI-1201
FT-1101
FT-1201
FCV-1101
FCV-1201
Regulador de Presión 2” LT Gasetechnik
Ref. LTD-2
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
2230 €
4460 €
0-500 mbar INSTRUMENTOS WIKA
272,72 €
545,44 €
223,50 €
894 €
36,12
72,24 €
2550,40 €
5100,80 €
1540,82 €
3081,64 €
Ref. 232.50.100 + 831.21
Manómetro de contacto inductivo ∅ 100
4
0-6 bar INSTRUMENTOS WIKA
Ref. 232.50.100 + 831.2
PISL-1203
TI-1101
DESCRIPCIÓN
Manómetro de contactos inductivos ∅ 100
PISL-1102
PISL-1103
Presupuesto
Indicador de Temperatura ∅ 100
2
-20 a 60ºC INSTRUMENTOS WIKA
Ref. A5500
Transmisor de caudal másico 2”
2
6-350 Nm3/h Bronkhorst Hi-tec In Flow
Ref. F-106C1-HDD-02-V
2
Válvula de Control DN65 con posicionador
electro neumático de simple efecto y de
efecto normalmente cerrado. Conexión
entrebridada. DN de regulación DN32
BÜRKERT
Ref. 2712 + 8630
114
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
EV-1101
CANT
2
EV-1201
EV-1202
4
FI-1201
NRV-1101
Electroválvula de asiento inclinado 1/2” y
cuerpo en bronce. Actuador electro
neumático de simple efecto BÜRKERT.
Electroválvula de asiento inclinado 1 1/2” y
cuerpo en bronce. Actuador electro
neumático de simple efecto BÜRKERT.
COSTE
TOTAL
98,23 €
196,46 €
190,52 €
762,08 €
551,70 €
1103,40 €
756 €
1512 €
696 €
1392 €
22,93 €
229,30 €
27,65 €
1382,50 €
Rotámetro de 1 1/2”
2
12-120 Nm3/h TECFLUID
Ref. SC250
2
Válvula de seguridad (retención de llama)
de 2 1/2” Cuerpo en Latón. WITT
NRV-1201
Ref. WITT RV-80
NRV-1102
Válvula de seguridad (retención de llama)
de 1 1/2” Cuerpo en Latón. WITT
NRV-1202
COSTE
UNIT.
Ref.2000-11/2
EV-1203
FI-1101
DESCRIPCIÓN
Ref.2000-1/2
EV-1102
EV-1103
Presupuesto
2
Ref. WITT 339
10
50
Metros de tubería de cobre 42x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 54x1,5
Coste por metro instalado
115
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
45
6
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
Metros de tubería de cobre 35x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 15x1,5
Coste por metro instalado
Total Capitulo 2
116
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
18,16 €
817,20 €
12,42 €
74,52 €
23.061,50 €
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.3
Presupuesto
CAPÍTULO 3: EQUIPOS DE GAS NATURAL
TAG
V-6101
V-6201
V-6104
V-6204
CANT
2
2
DESCRIPCIÓN
Válvula de Bola 3” PEKOS
Ref. O-61-TTG-VN-DN80
Válvula de bola para conexión de
manómetros 1/2” KITZ
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
315,20 €
630,40 €
19,38 €
38,76 €
55,11 €
220,44 €
1160 €
2320 €
558,76 €
2235,04 €
329,66 €
659,32 €
Ref. 1/2” 58-AKSZA
V-6102
V-6103
V-6202
4
Válvula de bola para líneas de encendido de
quemador 3/4” KITZ
Ref. 3/4” 58-AKSZA
V-6203
PCV-6101
PCV-6201
2
EV-6101
EV-6102
EV-6201
4
Regulador de Presión 3” Kromschroeder
Ref. VGBF-80
Electroválvula motorizada 3” para
detección de estanqueidad y suministro de
Gas Natural. Kromschroeder
EV-6202
Ref. VK 80 F10 T5 A93D
CT-6101
Detector de estanqueidad para conexionado
a válvulas motorizadas. Kromschroeder
CT-6201
2
Ref. TC-318 R 05-T
117
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
EV-6103
EV-6203
CANT
2
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
Electroválvula de asiento inclinado 3/4” y
cuerpo en bronce. Actuador electro
neumático de simple efecto BÜRKERT.
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
132 €
264 €
36,12
72,24 €
2824,67 €
5649,34 €
Ref.2000-3/4
TI-6101
TI-6201
FT-6101
FT-6201
FCV-6101
FCV-6201
PISL-6101
PISL-6201
NRV-6101
NRV-6201
Indicador de Temperatura ∅ 100
2
-20 a 60ºC INSTRUMENTOS WIKA
Ref. A5500
Transmisor de caudal másico 3”
2
3-150 Nm3/h Bronkhorst Hi-tec In Flow
Ref. D-6280-HGB-DD-AV-56
2
Válvula de Control DN80 con posicionador
electro neumático de simple efecto y de
efecto normalmente cerrado. Conexión
1830,25 €
entrebridada. DN de regulación DN32
BÜRKERT
Ref. 2712 + 8630
3660,50 €
Manómetro de contacto inductivo ∅ 100
2
0-1200 mbar INSTRUMENTOS WIKA
223,50 €
447 €
756 €
1512 €
Ref. 232.50.100 + 831.2
Válvula de seguridad (retención de llama)
de 2 1/2” Cuerpo en Latón. WITT
2
Ref. WITT RV-80
118
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
10
50
6
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
Metros de tubería de cobre 106x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 80x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 22x1,5
Coste por metro instalado
Total Capitulo 3
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
51,20 €
512 €
39,12 €
1956 €
13,95 €
83,70 €
20.260,74 €
119
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.4
Presupuesto
CAPÍTULO 4: EQUIPOS DE AIRE Y ELEMENTOS VARIOS
TAG
CANT
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
531,79 €
1063,58 €
36 €
72 €
Soplante de aire de media presión.
M-2101
M-2201
Potencia: 0,75 kW
2
Caudal: 1400 m3/h
SODECA
Ref. CMAT-528-2T
PI-2101
PI-2201
NRV-2101
NRV-2201
Indicador de Presión ∅ 100
2
0-250 mbar INSTRUMENTOS WIKA
Ref. 232.50.100
2
Válvula de seguridad (retención de llama)
de 2 1/2” Cuerpo en Latón. WITT
756 €
1512 €
Ref. WITT RV-80
Manómetro de contacto inductivo ∅ 100
PISL-2001
1
0-8 bar INSTRUMENTOS WIKA
223,50 €
223,50 €
72,16 €
72,16 €
19,38 €
58,14 €
Ref. 232.50.100 + 831.2
PCV-2001
1
V-2002
V-2101
V-2201
3
Regulador de Presión 1/4” CAHOUET
Ref. BP-100
Válvula de bola para conexión de
manómetros 1/2” KITZ
Ref. 1/2” 58-AKSZA
120
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Presupuesto
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
15,20 €
15,20 €
39,12 €
1956 €
11,40 €
342 €
1
Bastidor de acero al carbono para fijación
de la totalidad de elementos de las líneas de
oxígeno, gas y aire. Construido en tubo
cuadrado de 50x50 mm.
Dimensiones: (lxhxa) 5000x2000x1500 mm.
4500 €
4500 €
500
Horas de mano de Obra Montaje para el
ensamblado de todos los instrumentos en el
bastidor y el posterior canalizado de
tuberías desde el mismo hasta los hornos
22 €
11.000 €
TAG
CANT
V-2001
1
DESCRIPCIÓN
Válvula de bola para línea de suministro
aire 1/4” KITZ
Ref. 1/4” 58-AKSZA
50
30
Metros de tubería de cobre 80x1,5
Coste por metro instalado
Metros de tubería de cobre 12x1,5
Coste por metro instalado
Total Capitulo 4
20.814,58 €
121
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.5
Presupuesto
CAPÍTULO 5: CUADRO ELÉCTRICO
TAG
CANT
1
1
1
2
2
1
DESCRIPCIÓN
Armario metálico combinable HIMEL
Ref. OLN 2012/40/2P/PM
Paneles laterales exteriores HIMEL
Ref. 2 PLOL 204
Zócalo Individual 200mm HIMEL
Ref. ZUN 124/200
Pantalla Táctil 5,7” Monocromo PROFACE
Ref. GP 270L
Baliza Luminosa Roja Telemecanique
Ref. XVB-L4B3
Baliza Luminosa Blanca Telemecanique
Ref. XVB-L4B7
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
1180,25 €
1180,25 €
130,45 €
130,45 €
158,07 €
158,07 €
600 €
1200 €
110,50 €
221,00 €
110,50 €
110,50 €
24,15 €
48,30 €
Pulsador Paro Emergencia 1 contacto
Normalmente Cerrado. Telemecanique
2
Ref. XB5-AT42
122
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
2
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
Interruptor seccionador principal tripolar
60x60mm 20 A. Telemecanique
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
20,05 €
40,10 €
172,34 €
344,68 €
71,07 €
142,14 €
37,65 €
451,80 €
125,57 €
251,14 €
248,48 €
496,96 €
8,77 €
17,54 €
Ref. VBFN20
2
Interruptor diferencial 40 A. 4 polos 30mA
Telemecanique
Ref. 23042
2
Interruptor magnetotérmico C60H 4 polos
10 A. Curva C. Telemecanique
Ref. 25012
12
Interruptor magnetotérmico C60H 2 polos
6 A. Curva C. Telemecanique
Ref. 24985
2
Fuentes de alimentación conmutadas
Siemens Sitop Power 10. Entrada 220 Vca
Salida 24 Vcc.
Ref. 6EP1334-2AA00
2
2
Bases 9 slots 220 Vca KOYO
Ref. D2-09B
Tapas slots KOYO
Ref. D2-FILL
123
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
420 €
840 €
2
CPU DL-205 KOYO
Ref. D2-250
2
Tarjeta 4 entradas y 2 salidas analógicas
KOYO
Ref. F2-A4D2DA
472,12 €
944,24 €
6
Tarjeta 8 entradas digitales KOYO
Ref. D2-08ND3
61,39 €
368,34 €
6
Tarjeta 8 salidas digitales a relé KOYO
Ref. D2-08TR
78,93 €
473,58 €
2
Toma de corriente PC 2P+T
Telemecanique
Ref. 15306
10,97 €
21,94 €
6
Relé transistorizado 2 canales Pepperl +
Fuchs
Ref. KFA6-SR2-Ex2-W
96,64 €
579,84 €
2
Programador de encendido Kromschroeder
Ref. IFS 110 IM-10/1/1T
185 €
370 €
2
Interruptor diferencial 40 A 300mA
Telemecanique
Ref. 23045
145,75 €
291,50 €
124
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
2
Disyuntor magnetotérmico TeSys
Telemecanique
Ref. GV2-ME10
50,40 €
100,80 €
2
Contacto auxiliar lateral 1NA+1NC
Telemecanique
Ref. GV-AN11
8,40 €
16,80 €
2
Contactor tripolar 1 NA+1 NC
Telemecanique
Ref. LC1-D09BD
54,80 €
109,60 €
1
Interruptor diferencial 40 A. 30mA
Telemecanique
Ref. 15261
36,12 €
36,12 €
1
Conjunto de 2 pulsadores (gris+rojo) + 1
piloto luminoso rojo ∅22 Telemecanique
29,57 €
29,57 €
1
Transformador 220Vca 24 Vca 100 VA
Polilux
27,95 €
27,95 €
41,98 €
41,98 €
Ref. Polilux 100VA
1
Fuente de alimentación 24Vca 2,5 A
Siemens
Ref. 6EP1331-1SH01
125
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
Presupuesto
CANT
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
1
PLC 8DI 4DO 2AI LOGO 12/24RC Siemens
Ref. 6ED1052-1MD00-0BA3
97,44 €
97,44 €
2
Variadores de Frecuencia 15kW entrada y
salida trifásica. Eurotherm
Ref. 690P-0150-400-3
318,60 €
637,20 €
1
Material auxiliar para el montaje del
cuadro: Bornas, carril metálico, canal
plástica, prensaestopas, mangueras
eléctricas, cablecillo, punteras, numeración
cables, ventilador de refrigeración y alarma
acústica.
550 €
550 €
100
Horas de mano de Obra Montaje para la
construcción del cuadro eléctrico según los
esquemas proporcionados
22 €
2200 €
200
Horas de programación de los autómatas y
de las pantallas táctiles según las
especificaciones
36 €
7200 €
Total Capitulo 5
19729,83 €
126
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.6
Presupuesto
CAPÍTULO 6: ACOMETIDA A HORNOS
TAG
TT-0101
TT-0201
BE-0101
BE-0201
FISL-H201
FISL-H202
TISH-H201
TISH-H202
B-0101
B-0202
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
2
Caña pirométrica ∅35 tipo “S”. Doble
funda y varilla aislante. Longitud 400mm
∅26. Cabezal DIN-A Con 10 mts. de cable
compensado. COTESA
186 €
372 €
2
Detector de llama ultravioleta 1”
Kromschroeder
Ref. UVS-1
107 €
214 €
2
Interruptor de nivel para línea de agua.
Endress + Hausser
96,75 €
193,50 €
2
Interruptor de alta temperatura para línea
de agua. Instrumentos Wika
134,90 €
269,80 €
2
Quemadores de Oxígeno + Gas natural.
Potencia 1300kW.BP
Ref. BP M.O.L.120
2350,27 €
4700,54 €
518,12 €
518,12 €
CANT
1
DESCRIPCIÓN
Conjunto de tubuladuras flexibles para
conexionado de las líneas de gas, oxígeno y
agua a los quemadores. Conexionado de 2”
(oxígeno y gas) Conexionado de 1” (agua).
Longitud de 1500mm. Interior en teflón y
exterior en acero inoxidable.
127
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
TAG
CANT
Presupuesto
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
1
Mangueras de interconexionado eléctrico
entre el bastidor, el cuadro eléctrico y los
quemadores.
900 €
900€
80
Horas de mano de Obra Montaje para la
implantación de los equipos ubicados en los
hornos. Incluye la mano de obra para el
interconexionado eléctrico de señales.
22 €
1760 €
Total Capitulo 6
8927,96 €
128
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.7
Presupuesto
CAPÍTULO 7: RESUMEN DE TOTALES
TAG
CANT
DESCRIPCIÓN
COSTE
UNIT.
COSTE
TOTAL
1
Capítulo 1: Estación Gasificadora
3798,84 €
3798,84 €
1
Capítulo 2: Equipos de Oxígeno
23061,50 €
23061,50 €
1
Capítulo 3: Equipos de Gas Natural
20260,74 €
20260,74 €
1
Capítulo 4: Equipos de Aire y Elementos
20814,58 €
20814,58 €
1
Capítulo 5: Cuadro Eléctrico
19729,83 €
19729,83 €
1
Capítulo 7: Acometida a Hornos
8927,96 €
8927,96 €
1
Legalizaciones
2300 €
2300 €
1
Puesta en Marcha Instalación
(Consistente en 2 semanas de dos
operadores de sistemas)
5760 €
5760 €
129
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
4.8
Presupuesto
TOTAL PRESUPUESTO
APARTADOS
COSTE
Total Instalación Ejecución Material
104.653,45 €
(9%) Gastos Generales (Imprevistos)
9418,81 €
(6%) Beneficio Industrial
6279,20 €
Total + Gastos
120.351,47 €
16% I.V.A.
19.256,23 €
Total General Proyecto
139.607,70 €
El proyecto de automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
asciende a la cantidad de:
139.607,70 €
Ciento treinta y nueve mil seiscientos siete con setenta Euros
Barcelona
Septiembre-2004
130
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
5
PLIEGO DE CONDICIONES
5.1
CONDICIONES GENERALES
Pliego de condiciones
El presente Pliego de Condiciones tiene por objeto definir al Contratista el alcance
del trabajo y la ejecución cualitativa del mismo.
El trabajo eléctrico consistirá en la instalación eléctrica completa para líneas de
potencia, maniobra, señales y tierra.
El alcance del trabajo del Contratista incluye la construcción y ejecución de la
instalación en función de los planos, diagramas, especificaciones, lista de materiales, y
requisitos para la adquisición e instalación del trabajo.
5.2
REGLAMENTOS Y NORMAS
Todas las unidades de obra se ejecutarán cumpliendo las prescripciones indicadas en
los Reglamentos de Seguridad y Normas Técnicas de obligado cumplimiento para este tipo
de instalaciones, tanto de ámbito nacional, autonómico como municipal, así como, todas
las otras que se establezcan en la Memoria Descriptiva del mismo.
Se adaptarán además, a las presentes condiciones particulares que complementarán
las indicadas por los Reglamentos y Normas citadas.
5.3
MATERIALES
Todos los materiales empleados serán de primera calidad. Cumplirán las
especificaciones y tendrán las características indicadas en el proyecto y en las normas
técnicas generales, y además en las de la Compañía Distribuidora de Energía, para este tipo
de materiales.
Toda especificación o característica de materiales que figuren en uno solo de los
documentos del Proyecto, aún sin figurar en los otros es igualmente obligatoria.
En caso de existir contradicción u omisión en los documentos del proyecto, el
Contratista obtendrá la obligación de ponerlo de manifiesto al Técnico Director de la obra,
quien decidirá sobre el particular. En ningún caso podrá suplir la falta directamente, sin la
autorización expresa.
Una vez adjudicada la obra definitivamente y antes de iniciarse esta, el Contratista
presentara al Técnico Director los catálogos, cartas muestra, certificados de garantía o de
homologación de los materiales que vayan a emplearse. No podrá utilizarse materiales que
no hayan sido aceptados por el Técnico Director.
131
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
5.4
Pliego de condiciones
EJECUCIÓN DE LAS OBRAS
5.4.1 Comienzo
El contratista dará comienzo la obra en el plazo que figure en el contrato establecido
con la Propiedad, o en su defecto a los quince días de la adjudicación definitiva o de la
firma del contrato.
El Contratista está obligado a notificar por escrito o personalmente en forma directa
al Técnico Director la fecha de comienzo de los trabajos.
5.4.2 Plazo de Ejecución
La obra se ejecutará en el plazo que se estipule en el contrato suscrito con la
Propiedad o en su defecto en el que figure en las condiciones de este pliego.
Cuando el Contratista, de acuerdo, con alguno de los extremos contenidos en el
presente Pliego de Condiciones, o bien en el contrato establecido con la Propiedad, solicite
una inspección para poder realizar algún trabajo ulterior que esté condicionado por la
misma, vendrá obligado a tener preparada para dicha inspección, una cantidad de obra que
corresponda a un ritmo normal de trabajo.
Cuando el ritmo de trabajo establecido por el Contratista, no sea el normal, o bien a
petición de una de las partes, se podrá convenir una programación de inspecciones
obligatorias de acuerdo con el plan de obra.
5.4.3 Libro de Ordenes
El Contratista dispondrá en la obra de un Libro de Ordenes en el que se escribirán las
que el Técnico Director estime darle a través del encargado o persona responsable, sin
perjuicio de las que le dé por oficio cuando lo crea necesario y que tendrá la obligación de
firmar el enterado.
5.5
INTERPRETACIÓN Y DESARROLLO DEL PROYECTO
La interpretación técnica de los documentos del Proyecto, corresponde al Técnico
Director. El Contratista está obligado a someter a éste cualquier duda, aclaración o
contradicción que surja durante la ejecución de la obra por causa del Proyecto, o
circunstancias ajenas, siempre con la suficiente antelación en función de la importancia del
asunto.
El contratista se hace responsable de cualquier error de la ejecución motivado por la
omisión de ésta obligación y consecuentemente deberá rehacer a su costa los trabajos que
correspondan a la correcta interpretación del Proyecto.
El Contratista está obligado a realizar todo cuanto sea necesario para la buena
ejecución de la obra, aún cuando no se halle explícitamente expresado en el pliego de
condiciones o en los documentos del proyecto.
El contratista notificará por escrito o personalmente en forma directa al Técnico
Director y con suficiente antelación las fechas en que quedarán preparadas para inspección,
cada una de las partes de obra para las que se ha indicado la necesidad o conveniencia de la
misma o para aquellas que, total o parcialmente deban posteriormente quedar ocultas.
132
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
De las unidades de obra que deben quedar ocultas, se tomaran antes de ello, los datos
precisos para su medición, a los efectos de liquidación y que sean suscritos por el Técnico
Director de hallarlos correctos. De no cumplirse este requisito, la liquidación se realizará
en base a los datos o criterios de medición aportados por éste.
5.6
OBRAS COMPLEMENTARIAS
El contratista tiene la obligación de realizar todas las obras complementarias que
sean indispensables para ejecutar cualquiera de las unidades de obra especificadas en
cualquiera de los documentos del Proyecto, aunque en el, no figuren explícitamente
mencionadas dichas obras complementarias. Todo ello sin variación del importe
contratado.
5.7
MODIFICACIONES
El contratista está obligado a realizar las obras que se le encarguen resultantes de
modificaciones del proyecto, tanto en aumento como disminución o simplemente
variación, siempre y cuando el importe de las mismas no altere en más o menos de un 25%
del valor contratado.
La valoración de las mismas se hará de acuerdo, con los valores establecidos en el
presupuesto entregado por el Contratista y que ha sido tomado como base del contrato. El
Técnico Director de obra está facultado para introducir las modificaciones de acuerdo con
su criterio, en cualquier unidad de obra, durante la construcción, siempre que cumplan las
condiciones técnicas referidas en el proyecto y de modo que ello no varíe el importe total
de la obra.
5.8
OBRA DEFECTUOSA
Cuando el Contratista halle cualquier unidad de obra que no se ajuste a lo
especificado en el proyecto o en este Pliego de Condiciones, el Técnico Director podrá
aceptarlo o rechazarlo; en el primer caso, éste fijará el precio que crea justo con arreglo a
las diferencias que hubiera, estando obligado el Contratista a aceptar dicha valoración, en
el otro caso, se reconstruirá a expensas del Contratista la parte mal ejecutada sin que ello
sea motivo de reclamación económica o de ampliación del plazo de ejecución.
5.9
MEDIOS AUXILIARES
Serán de cuenta del Contratista todos los medios y máquinas auxiliares que sean
precisas para la ejecución de la obra. En el uso de los mismos estará obligado a hacer
cumplir todos los Reglamentos de Seguridad en el trabajo vigentes y a utilizar los medios
de protección a sus operarios.
5.10 CONSERVACIÓN DE LAS OBRAS
Es obligación del Contratista la conservación en perfecto estado de las unidades de
obra realizadas hasta la fecha de la recepción definitiva por la Propiedad, y corren a su
cargo los gastos derivados de ello.
133
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
5.11 RECEPCIÓN DE LAS OBRAS
5.11.1 Recepción Provisional
Una vez terminadas las obras, tendrá lugar la recepción provisional y para ello se
practicará en ellas un detenido reconocimiento por el Técnico Director y la Propiedad en
presencia del Contratista, levantando acta y empezando a correr desde ese día el plazo de
garantía si se hallan en estado de ser admitida.
De no ser admitida se hará constar en el acta y se darán instrucciones al Contratista
para subsanar los defectos observados, fijándose un plazo para ello, expirando el cual se
procederá a un nuevo reconocimiento a fin de proceder a la recepción provisional.
5.11.2 Plazo de Garantía
El plazo de garantía será como mínimo de tres años, contado desde la fecha de la
recepción provisional, o bien el que se establezca en el contrato también contado desde la
misma fecha. Durante este período queda a cargo del Contratista la conservación de las
obras y arreglo de los desperfectos causados por asiento de las mismas o por mala
construcción.
5.11.3 Recepción Definitiva
Se realizará después de transcurrido el plazo de garantía de igual forma que la
provisional. A partir de esta fecha cesará la obligación del Contratista de conservar y
reparar a su cargo las obras si bien subsistirán las responsabilidades que pudiera tener por
defectos ocultos y deficiencias de causa dudosa.
5.12 CONTRATACIÓN DE LA EMPRESA
5.12.1 Modo de Contratación
El conjunto de las instalaciones las realizará la empresa escogida por concursosubasta.
5.12.2 Presentación
Las empresas seleccionadas para dicho concurso deberán presentar sus proyectos en
sobre lacrado, antes del 15 de octubre de 2004 en el domicilio del propietario.
5.12.3 Selección
La empresa escogida será anunciada la semana siguiente a la conclusión del plazo de
entrega. Dicha empresa será escogida de mutuo acuerdo entre el propietario y el director de
la obra, sin posible reclamación por parte de las otras empresas concursantes.
134
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
5.13 FIANZA
En el contrato se establecerá la fianza que el contratista deberá depositar en garantía
del cumplimiento del mismo, o, se convendrá una retención sobre los pagos realizados a
cuenta de obra ejecutada.
De no estipularse la fianza en el contrato se entiende que se adopta como garantía
una retención del 5% sobre los pagos a cuenta citados.
En el caso de que el Contratista se negase a hacer por su cuenta los trabajos para
ultimar la obra en las condiciones contratadas, o a atender la garantía, la Propiedad podrá
ordenar ejecutarlas a un tercero, abonando su importe con cargo a la retención o fianza, sin
perjuicio de las acciones legales a que tenga derecho la Propiedad si el importe de la fianza
no bastase.
La fianza retenida se abonará al Contratista en un plazo no superior a treinta días una
vez firmada el acta de recepción definitiva de la obra.
5.14 CONDICIONES ECONÓMICAS
5.14.1 Abono de la Obra
En el contrato se deberá fijar detalladamente la forma y plazos que se abonarán las
obras. Las liquidaciones parciales que puedan establecerse tendrán carácter de documentos
provisionales a buena cuenta, sujetos a las certificaciones que resulten de la liquidación
final. No suponiendo, dichas liquidaciones, aprobación ni recepción de las obras que
comprenden.
Terminadas las obras se procederá a la liquidación final que se efectuará de acuerdo
con los criterios establecidos en el contrato.
5.14.2 Precios
El contratista presentará, al formalizarse el contrato, relación de los precios de las
unidades de obra que integran el proyecto, los cuales de ser aceptados tendrán valor
contractual y se aplicarán a las posibles variaciones que puedan haber.
Estos precios unitarios, se entiende que comprenden la ejecución total de la unidad
de obra, incluyendo todos los trabajos aún los complementarios y los materiales así como
la parte proporcional de imposición fiscal, las cargas laborales y otros gastos repercutibles.
En caso de tener que realizarse unidades de obra no previstas en el proyecto, se fijará
su precio entre el Técnico Director y el Contratista antes de iniciar la obra y se presentará a
la propiedad para su aceptación o no.
5.15 REVISIÓN DE PRECIOS
En el contrato se establecerá si el contratista tiene derecho a revisión de precios y la
fórmula a aplicar para calcularla. En defecto de esta última, se aplicará a juicio del Técnico
Director alguno de los criterios oficiales aceptados.
135
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
5.16 PENALIZACIONES
Por retraso en los plazos de entrega de las obras, se podrán establecer tablas de
penalización cuyas cuantías y demoras se fijarán en el contrato.
5.17 CONTRATO
El contrato se formalizará mediante documento privado, que podrá elevarse a
escritura pública a petición de cualquiera de las partes. Comprenderá la adquisición de
todos los materiales, transporte, mano de obra, medios auxiliares para la ejecución de la
obra proyectada en el plazo estipulado, así como la reconstrucción de las unidades
defectuosas, la realización de las obras complementarias y las derivadas de las
modificaciones que se introduzcan durante la ejecución, éstas últimas en los términos
previstos.
La totalidad de los documentos que componen el Proyecto Técnico de la obra serán
incorporados al contrato y tanto el contratista como la Propiedad deberán firmarlos en
testimonio de que los conocen y aceptan.
5.18 RESPONSABILIDADES
El Contratista es el responsable de la ejecución de las obras en las condiciones
establecidas en el proyecto y en el contrato. Como consecuencia de ello vendrá obligado a
la demolición de lo mal ejecutado y a su reconstrucción correctamente sin que sirva de
excusa el que el Técnico Director haya examinado y reconocido las obras.
El contratista es el único responsable de todas las contravenciones que él o su
personal cometan durante la ejecución de las obras u operaciones relacionadas con las
mismas. También es responsable de los accidentes o daños que por errores, inexperiencia
o empleo de métodos inadecuados se produzcan a la propiedad a los vecinos o terceros en
general.
El Contratista es el único responsable del incumplimiento de las disposiciones
vigentes en la materia laboral respecto de su personal y por tanto los accidentes que puedan
sobrevenir y de los derechos que puedan derivarse de ellos.
5.19 RESCISIÓN DEL CONTRATO
5.19.1 Causas de Rescisión
Se consideraran causas suficientes para la rescisión del contrato las siguientes:
•
Primera: Muerte o incapacitación del Contratista.
•
Segunda: La quiebra del contratista.
•
Tercera: Modificación del proyecto cuando produzca alteración en más o
menos 25% del valor contratado.
•
Cuarta : Modificación de las unidades de obra en número superior al 40%
del original.
136
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
•
Quinta : La no iniciación de las obras en el plazo estipulado cuando sea
por causas ajenas a la Propiedad.
•
Sexta : La suspensión de las obras ya iniciadas siempre que el plazo de
suspensión sea mayor de seis meses.
•
Séptima: Incumplimiento de las condiciones del Contrato cuando
implique mala fe.
•
Octava : Terminación del plazo de ejecución de la obra sin haberse
llegado a completar ésta.
•
Décima : Actuación de mala fe en la ejecución de los trabajos.
•
Decimoprimera: Destajar o subcontratar la totalidad o parte de la obra a
terceros sin la autorización del Técnico Director y la Propiedad.
5.20 LIQUIDACIÓN EN CASO DE RESCISIÓN DEL CONTRATO
Siempre que se rescinda el Contrato por causas anteriores o bien por acuerdo de
ambas partes, se abonará al Contratista las unidades de obra ejecutadas y los materiales
acopiados a pie de obra y que reúnan las condiciones y sean necesarios para la misma.
Cuando se rescinda el contrato llevará implícito la retención de la fianza para obtener
los posibles gastos de conservación de el período de garantía y los derivados del
mantenimiento hasta la fecha de nueva adjudicación.
5.21 CONDICIONES FACULTATIVAS
5.21.1 Normas a seguir
El diseño de la instalación eléctrica estará de acuerdo con las exigencias o
recomendaciones expuestas en la última edición de los siguientes códigos:
•
Reglamento Electrotécnico
Complementarias.
•
Normas UNE.
•
Publicaciones del Comité Electrotécnico Internacional (CEI).
•
Plan nacional y Ordenanza General de Seguridad e Higiene en
trabajo.
•
Normas de la Compañía Suministradora.
•
Lo indicado en este pliego de condiciones con preferencia a todos los
códigos y normas.
de
137
Baja
Tensión
e
Instrucciones
el
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
5.21.2 Personal
El Contratista tendrá al frente de la obra un encargado con autoridad sobre los demás
operarios y conocimientos acreditados y suficientes para la ejecución de la obra.
El encargado recibirá, cumplirá y transmitirá las instrucciones y ordenes del Técnico
Director de la obra.
El Contratista tendrá en la obra, el número y clase de operarios que haga falta para el
volumen y naturaleza de los trabajos que se realicen, los cuales serán de reconocida aptitud
y experimentados en el oficio. El Contratista estará obligado a separar de la obra, a aquel
personal que a juicio del Técnico Director no cumpla con sus obligaciones, realice el
trabajo defectuosamente, bien por falta de conocimientos o por obrar de mala fe.
5.21.3 Reconocimientos y ensayos previos
Cuando lo estime oportuno el Técnico Director, podrá encargar y ordenar el análisis,
ensayo o comprobación de los materiales, elementos o instalaciones, bien sea en fábrica de
origen, laboratorios oficiales o en la misma obra, según crea más conveniente, aunque
estos no estén indicados en este pliego.
En el caso de discrepancia, los ensayos o pruebas se efectuarán en el laboratorio
oficial que el Técnico Director de obra designe.
Los gastos ocasionados por estas pruebas y comprobaciones, serán por cuenta del
Contratista
5.21.4 Ensayos
•
Antes de la puesta en servicio del sistema eléctrico, el Contratista habrá
de hacer los ensayos adecuados para probar, a la entera satisfacción del
Técnico Director de obra, que todo equipo, aparatos y cableado han sido
instalados correctamente de acuerdo con las normas establecidas y están
en condiciones satisfactorias del trabajo.
•
Todos los ensayos serán presenciados por el Ingeniero que representa el
Técnico Director de obra.
•
Los resultados de los ensayos serán pasados en certificados indicando
fecha y nombre de la persona a cargo del ensayo, así como categoría
profesional.
•
Los cables, antes de ponerse en funcionamiento, se someterán a un ensayo
de resistencia de aislamiento entre las fases y entre fase y tierra, que se
hará de la forma siguiente:
•
Alimentación a motores y cuadros. Con el motor desconectado medir la
resistencia de aislamiento desde el lado de salida de los arrancadores.
•
Maniobra de motores. Con los cables conectados a las estaciones de
maniobra y a los dispositivos de protección y mando medir la resistencia
de aislamiento entre fases y tierra solamente.
138
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
Pliego de condiciones
En los cables enterrados, estos ensayos de resistencia de aislamiento se
harán antes y después de efectuar el rellenado y compactado.
5.22 EQUIPOS ELÉCTRICOS
5.22.1 Generalidades
El ofertante será el responsable del suministro de los equipos elementos eléctricos.
La mínima protección será IP54, según DIN 40050, garantizándose una protección contra
depósitos nocivos de polvo y salpicaduras de agua; garantía de protección contra
derivaciones.
Se preverán prensaestopas de aireación en las partes inferiores de los armarios. En
los armarios grandes, en la parte inferior y superior, para garantizar mejor la circulación
del aire.
Así mismo no se dejará subir la temperatura en la zona de los cuadros eléctricos y de
instrumentación por encima de los 35oC por lo que el ofertante deberá estudiar dicha
condición y los medios indicados en el proyecto, ventilación forzada y/o termostato
ambiental, para que si no los considera suficiente prevea acondicionamiento de aire por
refrigeración, integrada en los cuadros o ambiental para la zona donde están situados.
Así pues todos los armarios incorporarán además como elementos auxiliares propios,
los siguientes accesorios:
•
Ventilación forzada e independiente del exterior.
•
Seguridad de intrusismo y vandalismo.
•
Accesibilidad a todos sus módulos y elementos.
Se tendrán en cuenta las condiciones ambientales de uso. Por ello, se aplicará la
clasificación 721-2 de polvo, arena, niebla salina, viento, etc. según norma IEC 721.
Para determinar los dispositivos de protección en cada punto de la instalación se
deberá calcular y conocer:
•
La intensidad de empleo en función del cos. fi, simultaneidad, utilización
y factores de aplicación previstos e imprevistos. De éste último se fijará
un factor.
•
La intensidad del cortocircuito.
•
El poder de corte del dispositivo de protección, que deberá ser mayor que
la ICC (intensidad de cortocircuito) del punto en el cual está instalado.
•
La coordinación del dispositivo de protección con el aparellaje situado
aguas abajo.
•
La selectividad a considerar en cada caso, con otros dispositivos de
protección situados aguas arriba.
139
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
Se determinará la sección de fases y la sección de neutro en función de protegerlos
contra sobrecargas, verificándose:
•
La intensidad que pueda soportar la instalación será
intensidad de empleo, previamente calculada.
•
La caída de tensión en el punto más desfavorable de la instalación será
inferior a la caída de tensión permitida, considerados los casos más
desfavorables, como por ejemplo tener todos los equipos en marcha con
las condiciones ambientales extremas.
•
Las secciones de los cables de alimentación general y particular tendrán
en cuenta los consumos de las futuras ampliaciones.
mayor
que
la
Se verificará la relación de seguridad (Vc / VL), tensión de contacto menor o igual a
la tensión límite permitida según los locales MI-BT021, protección contra contactos
directos e indirectos.
La protección contra sobrecargas y cortocircuitos se hará, preferentemente, con
interruptores automáticos de alto poder de cortocircuito, con un poder de corte aproximado
de 50 KA, y tiempo de corte inferior a 10 ms. Cuando se prevean intensidades de
cortocircuito superiores a las 50 KA, se colocarán limitadores de poder de corte mayor que
100 KA y tiempo de corte inferior a 5 ms.
Estos interruptores automáticos tendrán la posibilidad de rearme a distancia a ser
mandados por los PLC del telemando. Así mismo poseerán bloques de contactos auxiliares
que discriminen y señalicen el disparo por cortocircuito, del térmico, así como posiciones
del mando manual.
Las curvas de disparo magnético de los disyuntores, se adaptarán a las distintas
protecciones de los receptores.
Cuando se empleen fusibles como limitadores de corriente, éstos se adaptarán a las
distintas clases de receptores, empleándose para ello los más adecuados, ya sean aM, gF,
gL o gT, según la norma UNE 21-103.
Todos los relés auxiliares serán del tipo enchufable en base tipo undecal, de tres
contactos inversores, equipados con contactos de potencia, (10 A. para carga resistiva, cos.
fi=1), aprobados por UL.
La protección contra choque eléctrico será prevista, y se cumplirá con las normas
UNE 20-383 y MI-BT021.
La determinación de la corriente admisible en las canalizaciones y su emplazamiento
será, como mínimo, según lo establecido en MI BT004. La corriente de las canalizaciones
será 1.5 veces la corriente admisible.
Las caídas de tensión máximas autorizadas serán según MI BT017, siendo el
máximo, en el punto más desfavorable del 5% en fuerza. Esta caída de tensión se calculará
considerando alimentados todos los aparatos de utilización susceptibles de funcionar
simultáneamente, en las condiciones atmosféricas más desfavorables.
Los conductores eléctricos usarán los colores distintivos según normas UNE, y serán
etiquetados y numerados para facilitar su fácil localización e interpretación en los planos y
en la instalación.
140
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
El sistema de instalación será según la instrucción MI BT018 y otras por interiores y
receptores, teniendo en cuenta las características especiales de los locales y tipo de
industria.
El ofertante debe detallar en su oferta todos los elementos y equipos eléctricos
ofrecidos, indicando nombre de fabricante.
Además de las especificaciones requeridas y ofrecidas, se debe incluir en la oferta:
•
Memorando de cálculos de carga, de iluminación, de tierra, protecciones
y otros que ayuden a clasificar La calidad de las instalaciones ofertadas.
•
Diseños preliminares y planos de los sistemas ofertados.
•
En planos se empleará simbología normalizada S/UNE 20.004
Se tenderá a homogeneizar el tipo de esquema, numeración de borneros de salida y
entrada y en general todos los elementos y medios posibles de forma que facilite el
mantenimiento de las instalaciones.
5.22.2 Cuadros Eléctricos
En los cuadros eléctricos se incluirán pulsadores de marcha y parada, con
señalización del estado de cada aparato (funcionamiento y avería).
El concursante razonará el tipo elegido, indicando las siguientes características:
•
Estructura de los cuadros, con dimensiones, materiales empleados
(perfiles, chapas, etc...), con sus secciones o espesores, protección
antioxidante, pinturas, etc ...
•
Compartimientos en que se dividen.
•
Elementos que se alojan en los cuadros (embarrados, aisladores, etc...),
detallando los mismos.
•
Interruptores automáticos.
•
Salida de cables, relés de protección, aparatos de medida y elementos
auxiliares.
•
Protecciones eléctricas
Defecto Diferencial
Defecto magnetotérmico
Se proyectarán y razonarán los enclavamientos en los cuadros, destinados a evitar
falsas maniobras y para protección contra accidentes del personal, así como en el sistema
de puesta a tierra del conjunto de las cabinas.
En las tapas frontales se incluirá un sinóptico con el esquema unipolar plastificado
incluyendo los aparatos de indicación, marcha, protección y título de cada elemento con
letreros también plastificados.
Se indicarán los fabricantes de cada uno de los elementos que componen los cuadros
y el tipo de los mismos.
141
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Pliego de condiciones
5.22.3 Red de Puesta a Tierra
En cada instalación se efectuará una red de tierra. El conjunto de líneas y tomas de
tierra tendrán unas características tales, que las masas metálicas no podrán ponerse a una
tensión superior a 24 V, respecto de la tierra.
Todas las carcasas de aparatos de alumbrado, así como enchufes, etc., dispondrán de
su toma de tierra, conectada a una red general independiente de la de los centros de
transformación y de acuerdo con el reglamento de B.T.
Las instalaciones de toma de tierra, seguirán las normas establecidas en el
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión y sus instrucciones complementarias.
Los materiales que compondrán la red de tierra estarán formados por placas,
electrodos, terminales, cajas de pruebas con sus terminales de aislamiento y medición, etc.
Donde se prevea falta de humedad o terreno de poca resistencia se colocarán tubos
de humedificación además de reforzar la red con aditivos químicos.
La resistencia mínima a corregir no alcazará los 4 ohmios.
La estructura de obra civil será conectada a tierra. Todos los empalmes serán tipo
soldadura aluminotérmica sistema CADWELL o similar.
5.22.4 Instalaciones de Acometidas
El contratista contactará con la correspondiente compañía eléctrica de forma que
técnicamente las instalaciones se realicen de acuerdo con las normas de la compañía.
Así mismo los proyectos de instalaciones serán presentados a industria con la
máxima celeridad para obtener los permisos correspondientes.
Todos los gastos ocasionados por la acometida y por los permisos de industria
estarán en los precios del presupuesto.
5.22.5 Protección contra descargas atmosféricas
Se deberá estudiar e incluir si es necesario un sistema de protección total de las
instalacionse de acuerdo con las normas vigentes en conformidad con la resistencia de
tierra y las áreas geográficas.
Deberá entregarse un memorándum de cálculos sobre el método seguido para cada
caso.
Este sistema englobará tanto la protección general de cada instalación como la
particular de elementos ya sea esta última con separadores galvánicos, circuitos RC,
varistores, etc.
142
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6
ANEXO
6.1
INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
Podemos definir un proceso como cualquier acción o movimiento controlado
sistemáticamente, con el objetivo de conseguir un resultado o propósito determinado.
En cualquier proceso industrial, tendremos etapas que van a requerir de una
supervisión y control determinados para obtener un producto de calidad. Para todo ello, es
necesario, un perfecto conocimiento tanto del proceso, como de las variables que
intervienen a lo largo del. Deberemos controlar variables como la Presión, la Temperatura,
el Caudal etc. Para ello, surge la instrumentación industrial, como vía de estudio de
variables de proceso, selección de los equipos adecuados y ejecución de algún tipo de
control.
La instrumentación se aplica en todos los campos del sector industrial; químico,
textil, metalúrgico, alimentario etc. La tendencia actual, ha encauzado la instrumentación
hacia procesos relacionados con el medio ambiente: depuradoras, control de emisiones,
plantas de reciclaje... En los capítulos siguientes, se presenta una introducción al mundo de
la instrumentación. Empezando por la terminología de uso común, las nomenclaturas de
los equipos, y una introducción a las principales variables de medición y control con los
instrumentos más adecuados para ello. Se profundizará en los principios de funcionamiento
de los equipos, realizando comparativas entre ellos para poder realizar la elección del
equipo adecuado en cada situación.
El área de control de procesos, es una división del sector electrotécnico, donde no
solo deberemos tener conocimientos eléctricos y electrónicos, si no que deberemos conocer
en profundidad el proceso en si mismo; si no se conocen perfectamente las variables a
estudiar y el efecto que tienen sobre el proceso, será imposible dimensionar un sistema de
control (manual, semi-automático o automático) adecuado.
6.2
TERMINOLOGÍA
Los equipos usados en tareas de control de procesos, comparten una serie de
definiciones unificadas por los fabricantes de los mismos. Estas características determinan
parámetros relacionados con el campo de medición del instrumento.
Aunque existen múltiples términos, resumiremos los principales a continuación:
-
Rango del Instrumento.
-
Cero del Instrumento.
-
Span del Instrumento.
-
Rangeabilidad del Instrumento.
-
Clase o Precisión.
-
Error del equipo.
-
Histéresis.
-
Banda Muerta.
143
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.2.1 Rango del Instrumento
El rango del instrumento, indica el conjunto de valores de la variable medida
comprendidos entre el límite inferior y superior de la capacidad de lectura del equipo. Se
expresa por sus dos valores límites.
6.2.2 Cero del Instrumento
El cero de un instrumento es el valor límite inferior del equipo. No tiene porque
corresponderse con el cero algebraico, y en la mayoría de los casos es ajustable dentro de
unos límites.
6.2.3 Span del Instrumento
El Span de un equipo se define como la diferencia entre el valor máximo y mínimo
en el rango de medición del instrumento.
6.2.4 Rangeabilidad del instrumento
La Rangeabilidad o dinámica de medida expresa el cociente algebraico entre el
rango de medida máximo y mínimo del equipo.
6.2.5 Clase o Precisión
La clase del instrumento determina los límites de los errores de lectura que comete
el instrumento cuando este trabaja en condiciones normales durante un tiempo
determinado.
La precisión suele expresarse con relación a los siguientes parámetros.
-
Tanto por ciento del alcance.
-
Tanto por ciento de la lectura.
-
Tanto por ciento del valor máximo.
-
Directamente en unidades de la variable objeto de la medición.
La clase de un instrumento, es un factor clave a la hora de elegir un instrumento,
pues el coste del mismo depende del grado de precisión que tenga. Por ello es
recomendable ajustar la clase del equipo en función del proceso.
6.2.6 Error del equipo
El error es la diferencia entre el valor de lectura observado o transmitido por el
instrumento y el valor real de la variable. Depende en gran manera de la clase del
instrumento. Hay que descartar de esta definición, sobre todo en instrumentos analógicos,
el posible error de lectura del operador.
Un montaje típico en una aplicación, es la visualización de variables, consiste en la
instalación de un transmisor para medir un determinado parámetro; El instrumento
transmite el valor hacía un indicador o display que visualiza en unidades de ingeniería la
variable medida. El error y la clase del instrumento, deben ir desde luego en perfecta
concordancia con la clase y error del display.
144
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
No tiene ningún sentido la colocación de un transmisor de alta precisión, si el display
tiene una precisión inferior, o no permite la representación gráfica de puntos decimales.
A ello, se le puede añadir que la transmisión de una señal analógica puede ser
susceptible a perturbaciones electromagnéticas que pueden variar la señal transmitida. Es
decir, en un lazo de visualización o control, la variable real medida y la variable
visualizada están sujetas a un error que depende de los instrumentos y de la transmisión de
su valor.
6.2.7 Histéresis
La histéresis, es la diferencia máxima de lectura de una variable cuando esta variable
efectúa el movimiento en el rango de medida en sentido ascendente y cuando lo realiza en
sentido descendente. Es un valor porcentual. La histéresis es una característica implícita en
el equipo y estrechamente relacionada con la banda muerta, descrita posteriormente.
Sentido
Descendente
Span Equipo
Sentido
Ascendente
Histéresis
Span Equipo
Figura 6.1. Curva de Histéresis
La histéresis puede expresarse algebraicamente de la siguiente manera:
H=
Vvb − Vvs
*100
span
Siendo:
H: Histéresis
Vvb: Valor Variable en sentido descendente.
Vvs: Valor Variable en sentido ascendente.
145
(1)
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.2.8 Banda Muerta
La banda muerta, es el valor mínimo de lectura que debe detectar el instrumento
para poder variar la señal de salida.
6.2.9 Ejemplo
Para poder comprender mejor las definiciones anteriores, aplicaremos las
definiciones a un instrumento determinado.
Vamos a suponer un Transmisor de Presión de 0-200 bar de presión.
Rango del Instrumento: 0-200 bar.
Cero del Instrumento: 0 bar.
Span del Instrumento: 200-0 bar = 200 bar.
Clase o Precisión:
Tanto por ciento de la lectura efectuada:
Suponemos una clase de ± 1,5% y una lectura de 100 bar.
El valor real de presión será: 100 bar ±1,5%. Es decir un valor comprendido entre 101,5 y
98.5 bar.
Tanto por ciento del valor máximo
Suponemos una clase de ± 1,5%
La clase del equipo será de ±1,5% de 200 = ± 3 bar.
Directamente en unidades de la variable medida
Suponemos una clase de ± 1,5%
Histéresis: Suponemos para un valor real de 35 bar, un valor en el rango ascendente de
35,1, y un valor descendente de 35,4 bar.
La histéresis según la expresión (1) será igual a:
H=
35,4 − 35,1
* 100 = 0,15%
span
Banda Muerta: Suponemos una banda muerta de ± 0,1%
Por lo tanto la banda muerta del instrumento será de 0,1 * span/100 = 0,2 bar
6.3
NOMENCLATURAS EN INSTRUMENTACIÓN
La complejidad de los procesos, obliga a la instalación de distintos tipos de
instrumentos y a la instalación de varios instrumentos del mismo tipo. Para evitar
confusiones entre equipos, es muy importante que se les asigne un nombre que lo
clasifique funcionalmente. Este nombre pasa a denominarse TAG, y se mantendrá durante
todo el proyecto. El TAG del instrumento, está formado por un conjunto de letras y
números que definen tanto su funcionalidad como su localización.
146
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
A continuación se resumen los extractos de la normativa ISA-S5.1-84 en relación
con las nomenclaturas en instrumentación:
Definición 1: Un Instrumento es un dispositivo para medir y/o controlar una
variable directa o indirectamente. El término Instrumento, incluye elementos primarios,
elementos finales de control, dispositivos de computación y dispositivos eléctricos como
indicadores, interruptores y pulsadores. El término no se aplica a las partes o
componentes internas de los instrumentos (Ej. Resistencias.) [S5.1] .
Definición 2: Un Instrumento es un dispositivo para realizar algún análisis del
fluido que compone la muestra; para lo cual se requiere dicha línea de muestra. Esta
definición se refiere a un analizador como un instrumento. [S67.10].
Definición 3: Un Instrumento es un dispositivo para efectuar una medición de un
determinado valor. El dispositivo puede indicar el valor, registrarlo y controlarlo.
Código de identificación de instrumentos en los lazos de instrumentación ISA-S5.1-84
Cada instrumento debe identificarse con un sistema de letras que lo clasifique
funcionalmente. Tabla 6.1.
PIT
1201
Primera
Letras
Número
Sufijo
letra
Sucesivas del lazo (opcional)
Identificación
Identificación del
funcional
lazo o bucle
Tabla 6.1. Identificación del Lazo de Control
-
El número de letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no
excediendo de cuatro. Para ello conviene:
-
Disponer de letras en subgrupos.
-
En un instrumento que indica y registra la misma variable medida, puede omitirse
la letra I (indicación).
-
Los bucles de instrumentos de un proyecto deben identificarse con una secuencia
única de números.
-
Un instrumento que realiza dos o más funciones, puede designarse por todas sus
funciones.
-
Los accesorios para instrumentos, tales como rotámetros, filtros, reductores de
presión, membranas separadoras etc. Deben emplear el mismo número de bucle
que el instrumento asociado. Alternativamente, pueden emplear el mismo número
de identificación que el de sus instrumentos asociados, pero con palabras
aclaratorias. Por ejemplo, un filtro para un Transmisor de caudal FT-xxxx, debe
identificarse como FX-xxxx o FT-xxxx filtro.
A continuación se muestra la tabla correspondiente a las letras de identificación funcional
de instrumentos.
147
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
1ª Letra
Variable medida
A
B
C
D
Análisis
Llama
(quemador)
Conductividad
Densidad o Peso
Específico
Letra de
modificación
................
Anexo
Letras Sucesivas
Función de
Función de
Letra de
lectura pasiva
salida
modificación
Alarma
................
................
................
Libre (1)
Libre (1)
Libre (1)
................
................
Control
................
Diferencial
................
................
................
................
................
................
................
................
................
................
Alto
................
................
................
E
Tensión (f.e.m.)
................
F
G
H
Relación
................
................
J
Caudal
Calibre
Manual
Corriente
Eléctrica
Potencia
Exploración
Elemento
Primario
................
Vidrio
................
Indicación o
Indicador
................
K
Tiempo
................
................
L
Nivel
................
Luz Piloto
................
Estación de
Control
................
M
Humedad
................
................
................
N
O
Libre (1)
Libre (1)
................
................
Libre
................
P
Presión o Vacío
................
................
................
Q
R
Cantidad
Radiactividad
Velocidad o
Frecuencia
Integración
................
Libre (1)
Orificio
Punto de
Prueba
................
Registro
Bajo
Medio o
Intermedio
Libre
................
................
................
................
................
Seguridad
................
Interruptor
................
Temperatura
................
................
................
................
................
................
Multifunción
................
Vaina
Sin Clasificar
I
S
T
Multivariable
U
Viscosidad
V
Peso o Fuerza
W
X Sin Clasificar (2)
................
Y
Libre (1)
................
................
Z
Posición
................
................
Transmisión o
Transmisor
Multifunción
Válvula
................
Sin Clasificar
Relé o
Computador
Elemento final
sin clasificar
................
................
Multifunción
................
................
Sin Clasificar
................
................
Tabla 6.2. Letras de Identificación
Un sistema de visualización y/o adquisición de variables está sujeto a una estructura
fija representada en la figura 6.2. En ella se representan la variable objeto del estudio,
desde su adquisición hasta su salida.
148
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Control y Realimentación
Fuente de Energía
Transductor o Sensor
Cantidad o
Variable a
Medir
Elemento
sensor
primario
Variable de
Conversión
Variable de
Conversión
Proceso de la
Señal
Salida
Perceptible
Almacenaje
de datos
Transmisión
de Datos
Ruido
Temperatura
Vibración
Presión
Figura 6.2. Estructura general de un instrumento de medición
La gran variedad de instrumentos, obligan a clasificarlos de alguna manera, a fin de
facilitar su comprensión. A continuación desarrollaremos dos grupos básicos de
ordenación para poder ampliarlos posteriormente. Las clasificaciones propuestas se
enumeran en la tabla 6.3.
Función del
Instrumento
Variable a Controlar
Ciegos
Caudal o Flujo
Indicadores
Nivel
Registradores
Presión
Elementos Primarios
Temperatura
Transmisores
Densidad
Transductores
pH
Convertidores
Conductividad
Receptores
Peso, fuerza
Controladores
Otras variables
Actuadores
Tabla 6.3. Clasificaciones básicas de Instrumentos
6.3.1 Instrumentos Ciegos
Se llaman Instrumentos Ciegos aquellos que carecen de indicación de la variable de
proceso. Los presostatos, termostatos, transmisores de caudal, etc. Pueden ser instrumentos
ciegos en alguno de sus variantes.
149
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.3.2 Instrumentos Indicadores
Como su nombre indica, un instrumento indicador es el que incorpora algún
dispositivo bien sea analógico (esferas) o digital (display) que indica el valor de la
variable que están controlando. Pueden indicar el valor en unidades de ingeniería, o
porcentualmente. Su función de instrumento indicador puede ser compatible a cualquier
otra clasificación que el equipo pueda tener.
6.3.3 Instrumentos Registradores
Son aquellos que registran gráficamente en papel o en formato magnético (disquetes,
cintas) la evolución de la variable durante el proceso. Actualmente, existen instrumentos
con la memoria suficiente para almacenar dicha evolución. Posteriormente puede
“volcarse” toda la información en algún dispositivo que permita su impresión gráfica.
Principalmente los instrumentos registradores, son equipos multivariables, que
reciben y representan la señal de varios equipos de medición. El intervalo de impresión
suele ser configurable. Son de gran aplicación en procesos continuos de trabajo.
6.3.4 Elementos primarios
Independientemente de cualquier tipo de instrumento y de cualquier clasificación del
mismo, la totalidad de equipos de medición comparten el uso de un elemento primario.
Este elemento es un dispositivo que se encuentra en contacto directo con la variable de
medición y utilizan la energía del medio controlado para obtener una respuesta
directamente relacionada con cualquier variación de lectura de la variable controlada.
El elemento primario basa su proceder en el principio de funcionamiento de cada tipo
de instrumento, y puede ser de tipo eléctrico (sondas, termopares etc.) o de tipo neumático
(manómetros de presión etc.)
6.3.5 Transmisores
La definición de un transmisor, nos adentra en el estudio de otro gran campo dentro
de la instrumentación, que es el de la transmisión de señales.
Básicamente, un transmisor es un dispositivo que recibe la señal de la variable de
proceso desde el elemento primario y la transforma en una señal de salida “estandarizada”
para transmitirla o enviarla a distancia, hacía algún control o indicador. El uso de los
transmisores es de vital importancia en el control industrial; de ellos depende el conocer y
retransmitir el valor de la variable a medir.
Los transmisores pueden clasificarse según el tipo de señal de transmisión; estas son
las que se enumeran a continuación:
•
Transmisores Electrónicos
•
Transmisores Digitales
•
Transmisores neumáticos
•
Transmisores Hidráulicos
•
Sistemas de transmisión Telemétricos
150
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.3.6 Tipología de señales
La elección del transmisor, condiciona a usar, el tipo de señal que el equipo lleva
implícito.
Los transmisores neumáticos generan una señal neumática que varia linealmente de 3
a 15 psi, para la totalidad del rango de medida del instrumento. Otros equipos neumáticos
usan una señal que varia de 0,2 a 1 bar. Esta señal de salida es prácticamente equivalente a
la señal de 3-15 psi.
La señal proveniente de un transmisor electrónico es de 4-20 mA c.c. Al ser una
señal en corriente continua, y no alterna, no capta perturbaciones electromagnéticas. El
nivel mínimo seleccionado de 4 mA, elimina el problema de la corriente residual. Debido a
que es una señal eléctrica, el transmisor debe estar alimentado. La mayoría de los
transmisores, se alimentan a través de la propia señal (transmisores pasivos), aunque
existen algunos que tienen alimentación independiente de la señal (transmisores activos).
Esta distinción entre activos y pasivos será muy importante a la hora de dimensionar un
sistema de control.
Actualmente, existen transmisores digitales, donde la señal consiste en un conjunto
de bits. Cada bit puede tener dos estados, el 1 que indica el paso de una señal a través de un
conductor y el 0 que indica lo contrario. La precisión de un transmisor digital dependerá
del número de bits que tenga el equipo, así un transmisor de 8 bits, puede enviar 8 señales
binarias simultáneamente. Como el mayor número binario de 8 cifras es:
11111111= 1+1⋅2+1⋅22+1⋅23+.....+1⋅215= 65535
La precisión obtenida por el transmisor es de 1/255 ⋅ 100 = ±0,4 %
Por el contrario, un transmisor de 16 bits:
1111111111111111= 1+1⋅2+1⋅22+1⋅23+.....+1⋅27= 255
La precisión obtenida por el transmisor es de 1/65535 ⋅ 100 = ±0,00152 %
El uso de los transmisores digitales, va ligado a la transmisión de señales mediante
buses de campo.
En la Tabla 6.4. se puede observar una comparativa entre los principales
transmisores.
Transmisor
Señal
Precisión
Ventajas
Inconvenientes
Aire limpio
Neumático
3-15 psi
0,2-1 bar
Rapidez
±0,5 %
No almacenan
información
Distancias limitadas
Sensible a Vibraciones
Electrónico
convencional
4-20 mA c.c.
±0,5 %
Rapidez
Sensible a vibraciones
Mayor precisión
Electrónico
inteligente
4-20 mA c.c.
Intercambiable
±0,2 %
Estable, Fiable
Mayor campo de medida
151
Lento
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Transmisor
Señal
Anexo
Precisión
Ventajas
Inconvenientes
Mayor Precisión
Mas estabilidad
Autodiagnóstico
Electrónico
inteligente Señal
Digital
Digital
Lento
Comunicación
bidireccional
±0,1 %
Falta normalización en
las comunicaciones
Configuración remota
Campo de medida más
amplio
Menor mantenimiento
Tabla 6.4. Comparativa entre tipos de transmisores
6.3.7 Unidades de Ingeniería
En un proceso industrial, probablemente se deberán monitorizar, visualizar o
controlar variables de todo tipo: Presiones, Caudales, Temperaturas... Cada medio a
controlar, se rige por unas unidades determinadas: bar, Psi, ºC, m3 etc. Dentro de la
terminología de la instrumentación, es lo que se conoce por unidades de ingeniería. En la
tabla siguiente (tabla 6.5) se muestran las principales variables a controlar en un proceso y
las unidades de ingeniería que las representan.
Variables
principales
Principales unidades de medida (Unidades de Ingeniería)
Presión
bar
Atmósfera
mm c. H2O
mm c. Hg
Pa
Temperatura
ºC
ºK
ºF
Caudal
m3/h
l./min.
l/seg.
Nivel
m3
l.
Velocidad
r.p.m.
Hz
Densidad / peso
específico
g/cm3
kg/m3
º API
º Baumé
º Brix
Viscosidad
Pa⋅s
m Pa⋅s
Stoke
Saybolt
º Engler
Peso
kg
g.
t
Humedad / Punto de
Rocío
%
Analítica
%
p.p.m
p.p.b.
Conductividad
Siemens
µmho
pH
mV
Redox
p.p.m
mg
Llama
Tabla 6.5. Unidades de Ingeniería principales
152
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
El siguiente grupo de clasificación, es el que determina si la señal es Analógica o
Digital.
Una señal Analógica transmite el valor en unidades eléctricas (generalmente) de la
lectura de la variable de proceso. Por el contrario, una señal Digital, transmite simplemente
un impulso eléctrico. Un ejemplo de señal analógica, sería el transmisor de presión
anterior. Y para una señal digital, el ejemplo podría ser un Termostato, que una vez
detectase una determinada temperatura de alarma, enviaría al Sistema de Control, un
impulso para poder realizar algún tipo de secuencia determinado.
6.3.8 Transductores
Dentro de las definiciones sobre la clasificación de instrumentos, podremos detectar,
que muchos de los equipos comparten características en cuanto a clasificación se refiere.
Este es el caso de los equipos transductores. Estos dispositivos detectan una señal de
entrada en relación directa a la variable que miden, y la convierten modificada o no a una
señal de salida. Así pues, todos los elementos primarios, son transductores, pero no debe
aplicarse este termino al equipo que convierte una señal proveniente de algún instrumento.
Los transmisores, pueden ajustarse también a la definición de transductor.
6.3.9 Convertidores
Los convertidores son elementos que reciben una señal de entrada estandarizada,
bien sea neumática (3-15 psi) o electrónica (4..20 mA) y la convierten en otro tipo de señal
estándar. Un ejemplo de convertidores, son los equipos P/I (Presión/ Intensidad) y
viceversa I/P.
6.3.10 Receptores
El receptor, recibe la señal originaría de un equipo transmisor y lo registran o
indican. También pueden incorporar la función de los transmisores, al enviar señales
normalizadas.
6.3.11 Controladores
La esencia del control industrial se basa en el uso de los controladores. La definición
que se dará a continuación solo dará una orientación de lo que es un controlador, pues a lo
largo de este proyecto veremos distintos tipos de controladores y distintos tipos de control.
En términos generales, un controlador es un elemento que compara la variable de
entrada (enviada desde algún tipo de instrumento) con unos valores preestablecidos;
efectuando una acción correctiva en función de la desviación.
6.3.12 Actuadores
Al igual que en el caso anterior los actuadores son un tema bastante amplio, y que
veremos ampliado posteriormente. Vale decir, que el actuador, es el elemento final de
proceso que recibirá la señal desde el controlador y modificará la variable de proceso.
Se puede observar la interrelación entre el controlador y el actuador, y en el proyecto
que nos ocupa veremos la importancia de la elección del control y de los elementos finales
de proceso, como podrían ser las válvulas de regulación.
153
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.4
Anexo
PRESIÓN
Este capitulo, es el que introducirá el estudio de las principales variables de proceso
y de los equipos de medición para las mismas.
Como variable física, la presión es una fuerza sobre una unidad de superficie
R
p=
Superficie de
contacto A
W
A
w
Figura 6.3. Representación de la Presión
El cuerpo de la Fig. 6.3 se encuentra en equilibrio, gracias a otra fuerza igual a W y
de sentido contrario, que ejerce el suelo sobre el cuerpo, que se llama reacción R.
El estudio de la presión se fundamenta en cinco principios:
•
La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas
direcciones.
•
La presión en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal en
el seno de un fluido en reposo es la misma.
•
En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior de
un fluido una parte del fluido sobre la otra contigua al mismo, tiene la
dirección normal a la superficie de contacto
•
La fuerza de la presión en un fluido en reposo, se dirige siempre hacía el
interior del fluido, es decir, es una compresión, jamás una tracción.
Tomando como positivo el signo de compresión, la presión absoluta no
puede ser negativa.
•
La superficie libre de un líquido en reposo es siempre horizontal.
6.4.1 Clases de Presión
La presión se puede clasificar según su tipo en las siguientes:
•
Presión Atmosférica
•
Presión Absoluta
•
Presión Relativa.
•
Presión Diferencial
154
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
Anexo
Vacío
En la siguiente figura Fig.6.4. se observan los tipos de presión.
C'
A
B''
B
B'
Presión
C
Variaciones
P. atmosférica
A'
Presión
Atmosférica
D''
D
D'
Cero Absoluto
Figura 6.4. Clases de Presión
6.4.2 Presión Atmosférica
Es aquella que es ejercida por la atmósfera terrestre. Esta presión es susceptible de
variaciones en función de la temperatura y de la altitud. Si se mide con un barómetro, se
obtendrá un valor cercano a 760 mm de columna de mercurio, o 1,0132 bar. Para facilitar
cálculos, se toma la presión atmosférica como 1 bar. Con lo cual tenemos tres tipos de
atmósferas:
-
Atmósfera local: Presión en función del lugar y clima determinado.
-
Atmósfera normal: 1.0132 bar.
-
Atmósfera Técnica: 1 bar.
6.4.3 Presión Absoluta
Al igual que en la medida de temperaturas absolutas, que se efectúan en base al cero
absoluto; la presión absoluta es aquella que se mide con relación al cero absoluto. En la
figura 4.2 corresponde con los puntos A y A’.
6.4.4 Presión Relativa
La presión relativa viene determinada por la diferencia de lectura entre la presión
absoluta y la atmosférica). La mayor parte de los equipos de medición de presión miden
en base a la presión relativa.
Otro método para hallar la presión absoluta, es añadir a la presión relativa la presión
atmosférica del lugar (o en su defecto la atmósfera técnica 1 bar). En la figura 4.2
corresponde con el punto B. Las variaciones de la presión atmosférica pueden provocar
variaciones en la lectura de la presión relativa. Puntos B’ y B’’.
155
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.4.5 Presión Diferencial
Como su propio nombre indica, es la diferencia de presiones entre dos puntos. En la
figura 4.2 corresponde con los puntos C y C’. La importancia de este tipo de lectura de
presión, se verá en el capítulo sobre Medidas de Caudal, pues el caudal depende de la
presión diferencial en determinados sistemas de medición.
6.4.6 Vacío
Las lecturas de presión por debajo de la presión atmosférica son las que se llaman
lectura de vacío, punto D. Al depender (como la presión relativa) de la presión atmosférica,
es susceptible a las variaciones de la misma, puntos D’ y D’’.
6.4.7 Unidades de Presión
A continuación se representan las tablas para las unidades mas usuales en presión,
tanto en el Sistema Técnico como en el Sistema Internacional.
Unidades S.I.
a
bar
mbar
µbar
Pa
kPa
1 bar
1
10-3
10-6
10-5
100
0,1
1 mbar
10-3
1
10-3
0,1
0,1⋅10-3
1 µbar
10-6
10-3
1
0,1
1 Pa
10-5
0,01
10
1
10-3
10-6
1 kPa
0,01
10
10⋅103
103
1
10-3
1 MPa
10
10⋅103
10⋅106
106
103
1
Unidades S.I.
de
1 mmWS
⋅10-3
1,33322
98,0665
98,0665
⋅10
⋅10
-6
-3
98,0665
1 mWS
⋅10
-3
1 kp/mm2
98,0665
1 kp/cm2
0,980665
1 atm
1,01325
100
1,33322
1,33322
1 mmHg
Unidades Técnicas
Unidades Técnicas
98,0665
⋅103
10,1972
0,1⋅10-6
98,0665
9,80665
⋅10
⋅10
3
⋅10
⋅10
6
⋅10-3
3
⋅10
-3
⋅10-6
⋅10
6
⋅10
⋅10
1,01325
101,325
101,325
⋅10
⋅10
⋅10
6
⋅10
-6
⋅10-
3
10,1972
⋅10
3
3
3
9,80665
⋅10-3
⋅10
-3
⋅10-3
1,01972
0,98692
10,1972
10,1972
1,01972
0,98692
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-3
-3
-6
-3
10,1972
1,01972
0,98692
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-6
-3
-6
-9
-6
7,50064
101,972
101,972
101,972
10,1972
9,8692
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-6
-3
-3
7,50064
101,972
7,50064
101,972
⋅10
⋅10
1
13,5951
3
⋅10
73,5561
⋅103
735,561
-6
101,972
101,972
10,1972
9,8692
⋅10-3
⋅10-6
⋅10-3
⋅10-3
10,1972
9,8692
101,972
101,972
⋅10-3
13,5951
1,35951
1,31579
⋅10-6
⋅10-3
⋅10-3
10-3
10-6
0,1
96,7841
1
⋅10
⋅10-6
103
1
10-3
0,1
106
103
1
100
96,7841
10⋅103
10
0,01
1
0,967841
1,03323
1
10,3323
760
-9
⋅10-3
73,5561
-3
-6
13,5951
⋅10
3
Tabla 6.6. Unidades Técnicas (métricas)
156
10,1972
10,1972
10,1972
101,325
101,325
atm
10,1972
-6
98,0665
98,0665
kp/mm2 kp/cm2
750,064
73,5561
9,80665 9,80665
⋅10
3
⋅10
-3
9,80665
9,80665
0,980665 0,980665 98,0665
6
⋅10
3
750,064
3
9,80665 9,80665
9,80665
98,0665
3
750,064
1,33322 1,33322
133,322
98,0665
98,0665
3
MPa mmHg mmWS mWS
-3
96,7841
⋅10-3
10,3323
10,3323
⋅10-3
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
1 hPa = 1 mbar
1 mm Hg = 1 Torr
1 kp/cm2 = 1 at (atmósfera técnica)
Unidades S.I.
a
bar
mbar
µbar
Pa
kPa
MPa
psi
1 bar
1
10-3
10-6
10-5
100
0,1
14,50377
33,4553
401,463
29,52998
10-3
401,463
29,52998
0,1
0,1⋅10-3
33,4553
1
10-3
14,50377
1 mbar
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-3
1 µbar
10-6
10-3
1
0,1
1 Pa
10-5
0,01
10
1
10-3
10-6
1 kPa
0,01
10
10⋅103
103
1
10-3
1 MPa
10
10⋅103
10⋅106
106
103
1
68,94757
6,894757
⋅10
⋅10
29,8907
2,98907
⋅10
⋅10
2,49089
0,249089
⋅10
⋅10
33,86389
3,386389
⋅10
⋅10
Unidades S.I.
de
68,94757
1 psi
Unidades Técnicas
Unidades Técnicas
⋅10
-3
68,94757
29,8907
1 ft H2O
⋅10
-3
29,8907
2,49089
1 in H2O
⋅10
-3
⋅10
-3
3
2,49089
33,86389
1 in Hg
3
3
33,86389
3
100
3
0,1⋅10-6
3
-3
-3
in Hg
14,50377
33,4553
401,463
29,52998
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-6
-6
-6
-6
0,1450377
0,334553
4,01463
0,2952998
⋅10
⋅10
⋅10
⋅10-3
-3
-3
-3
0,1450377
0,334553
4,01463
0,2952998
0,1450377
0,334553
4,01463
0,2952998
⋅10
⋅10
⋅10
⋅103
1
2,30666
27,6799
2,036020
1
12
0,8826709
3
3
3
6,894757
6,894757
⋅10-3
2,98907
3
3
-3
ft H2O in H2O
2,98907
433,5275
⋅10
⋅10-3
-3
0,249089
36,12729
83,3333
⋅10
⋅10
⋅10
0,249089
-3
-3
-3
73,55591
1
⋅10-3
3,386389
3,386389
⋅10-3
0,4911542
1,132925
13,59510
1
Tabla 6.7. Unidades Técnicas (basadas en la pulgada)
1 Pa = 1 N/m2
1 psi = 1 lbf/in.2 (pound force per square inch)
1 kgf/cm2 = 1 at (Atmósfera Técnica)
6.4.8 Clases de Instrumentos para la Medida de Presión
En función del principio de medida utilizado y de si el instrumento es transmisor o
no, se pueden clasificar los instrumentos de medida de presión en los siguientes tipos.
•
Mecánicos
•
Electromecánicos y Electrónicos
157
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.4.9 Instrumentos Mecánicos
En el ámbito de los instrumentos mecánicos, existe una división entre los equipos
que miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura
conocida, y los que usan como principio de funcionamiento elementos que se deforman por
la presión interna del fluido que contienen.
Los primeros son equipos generalmente de laboratorio, es decir no son aptos para
procesos industriales, ya que tienden a ser frágiles y requieren de la intervención humana
para generar una lectura; forman parte de esta clasificación los siguientes:
-
Tubos Piezométricos: Son aquellos que miden la presión en un líquido midiendo
la altura de ascensión del mismo líquido en el tubo. A diferencia de otros, no
requiere del empleo de otros líquidos manométricos. El nivel que alcanza el
líquido en el tubo, se denomina plano piezométrico. Son equipos de gran
precisión y la unidad de lectura es el mm de columna de líquido manométrico. Su
campo de aplicación se reduce a presiones relativas que no excedan en demasía la
presión atmosférica, pues de esta presión relativa depende la altura del tubo
manométrico.
-
Barómetro de Cubeta: El uso del barómetro de cubeta se aplica a la medición de
la presión atmosférica. El líquido manométrico es el mercurio. Como se aprecia
en la Fig. 6.5. el mercurio se encuentra bajo la influencia única de la presión
atmosférica. Y en el extremo superior, se ha realizado el vacío.
P=0
l=Pamb
(Torr)
Pamb
Pamb
Plano de
Referencia
Figura 6.5. Barómetro de Cubeta
-
Barómetro en U: El principio de funcionamiento es el mismo que el
anteriormente descrito, salvo que en este tipo de barómetros se prescinde del uso
de cubeta. Fig. 6.6.
158
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
P=0
l=Pamb
(Torr)
Pamb = PHg x g x l
Figura 6.6. Barómetro en U
Manómetro/Vacuómetro en U de líquido para presiones relativas y absolutas:
Sirve para la medición de presiones relativas positivas o negativas. Tan solo
depende de la elección de un líquido manométrico con una densidad ρ adecuada
a las presiones a medir. Figura 6.7.
Pamb
Depósito a
Presión
l=pe (Torr)
-
Líquido de densidad
apropiada a las
presiones a medir
Figura 6.7. Manómetro/Vacuómetro en U de líquido
159
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
-
Anexo
Manómetro Diferencial: Mide la diferencia de presión entre dos puntos. Fig. 6.8.
ρm = ρHg
l
p1
p2
p1-p2 = lg( ρm- ρ)
Figura 6.8. Manómetro Diferencial
-
Piezómetro Diferencial: Sirve para medir presiones diferenciales únicamente en
líquidos. A diferencia del manómetro diferencial no requiere de líquido
manométrico especial.
-
Micromanómetro de tubo inclinado: Su finalidad es la medición con precisión de
pequeñas presiones (250 a 1500 Pa).
En cuanto a los segundos, son equipos que contienen órganos medidores que se
deforman bajo la influencia de una presión elástica. Este movimiento se transmite a un
mecanismo indicador. Debido a su resistencia y fácil manejo, estos aparatos están
ampliamente difundidos en el campo de la medición técnica de presión.
Los órganos medidores, están construidos normalmente con aleaciones de cobre o
aceros aleados.
A continuación se describen los principales tipos:
-
Manómetro con tubo de Bourdon: Los tubos de Bourdon, son tubos curvados en
forma circular de sección oval. La presión a medir actúa sobre la cara interior del
tubo, con lo que la sección oval se aproxima a la forma circular. Mediante el
acodamiento del tubo de Bourdon, se producen tensiones en el borde, que
flexionan el tubo. El extremo del tubo sin tensar ejecuta un movimiento que
representa una medida de la presión. En la Figura 6.9. se aprecia el detalle de un
manómetro con Tubo Bourdon.
Para presiones hasta 40 bar se utilizan en general tubos curvados de forma
circular con un ángulo de torsión de 270º; para presiones superiores, tubos con
varias vueltas en forma de tornillo. Los tubos Bourdon tienen una fuerza de
retorno relativamente baja, por ello debe tenerse en cuenta su influencia en la
indicación, en los equipos adicionales como por ejemplo indicadores de
seguimiento, transmisores de señal límite o potenciómetros de control remoto.
160
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.9. Manómetro con Tubo de Bourdon
-
Manómetros con lámina elástica: Las láminas elásticas son membranas
onduladas de forma circular. Por una cara soportan la presión a medir. La
curvatura de la membrana es una medida de presión. Las láminas elásticas tienen
una fuerza de retorno relativamente grande. La influencia de los equipos
adicionales es por este motivo inferior que en los aparatos con tubo de Bourdon.
Mediante la sujeción en forma circular de las láminas elásticas es menos sensible
a las sacudidas. Las láminas elásticas pueden protegerse contra una sobrecarga
importante mediante la sujeción del órgano medidor. Pueden protegerse de las
sustancias a medir corrosivas mediante la cobertura o anteposición de láminas de
plástico. Fig.6.10.
Figura 6.10. Manómetro con Lámina Elástica
Los manómetros de láminas elásticas son también ventajoso con las sustancias a
medir muy viscosas o que cristalicen, ya que pueden preverse posibilidades de
limpieza opcionales mediante orificios de conexión anchos, bridas de conexión
abiertas u orificios de lavado.
161
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Existen manómetros con láminas elásticas horizontales y otros con las láminas
elásticas verticales, es decir, paralelas al cuadrante. Con tensiones de medición <
0,6 bar se usan, generalmente, láminas elásticas de ∅ 160 mm, con presiones
superiores de ∅ 100 mm. Mediante la sujeción en el borde de las láminas
elásticas, la diferencia de la indicación al cambiar la temperatura es
considerablemente superior que en los aparatos con tubo Bourdon. Los
manómetros de láminas elásticas se usan para tensiones de medición de 10 mbar
a 25 bar en las clases 1,6 y 2,5, en casos excepcionales también 4,0.
-
Manómetros con muelle de membrana elástica: Un muelle de membrana elástica
consta de dos membranas onduladas de forma circular o una membrana y una
placa base que están unidas a prueba de escape bajo presión en el borde. La
presión de medición se aplica en el centro de una de las membranas y actúa sobre
la cara interior de la cápsula. El movimiento de elevación creado de este modo es
una medida de presión. Los manómetros con muelle de membrana elástica no son
apropiados para sustancias a medir líquidas. Las tensiones de medición se
extienden desde 2,5 mbar hasta 600 mbar en las clases 0,6 a 1,6. La diferencia de
indicación al cambiar la temperatura se sitúa según el material entre el 0,3% y el
0,4% cada 10 K.
6.4.10 Instrumentos Electromecánicos y Electrónicos
Los elementos electromecánicos para medida de presión combinan el uso de los
elementos mecánicos combinado con la aplicación de transductores eléctricos. Dentro del
ámbito industrial, este tipo de equipos abarcan el amplio espectro de medida de presiones,
desde alto vacío hasta presiones del orden de 106 psi. Según el principio de medición se
clasifican en los siguientes:
-
•
Magnéticos
•
Resistivos
•
Transmisores Electrónicos de equilibrio de fuerzas
•
Capacitivos
•
Bandas Extensiométricas
•
Piezoresistivos
Transductores Magnéticos: El principio de funcionamiento de estos dispositivos
se muestra en la Fig.6.11. Una Fuerza Fp es originada por la acción de un
elemento mecánico (Bourdon o membrana). Dicha fuerza actúa sobre el brazo
izquierdo de la palanca, creando por inducción una corriente en 1, que es
amplificada en 2 y fluye hacía la bobina móvil 3, que se introduce en el
electroimán 4, creando una fuerza restauradora que restituye la palanca a su
posición de equilibrio. La corriente I que fluye por la bobina es función de la
fuerza Fp y por lo tanto de la presión p. Los transductores magnéticos no
producen rozamiento en la medición, tienen una respuesta lineal, son pequeños y
de construcción robusta.
Su precisión es del orden de ±1%.
162
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Este tipo de transductor posiciona el núcleo o la armadura móvil con un
elemento mecánico, y utilizan circuitos eléctricos bobinados de puente de
inductancias de corriente alterna.
2
I= 4..20 mA
1
3
Fp = p x A
4
N
S
Figura 6.11. Transductor Magnético
-
Transductores Resistivos: El principio de funcionamiento de estos equipos,
constituye uno de los mas sencillos; Un elemento mecánico genera una presión
sobre la superficie de un conductor o semiconductor que varia su resistencia en
función de la presión ejercida. El movimiento del elemento de presión, se
transmite a un brazo de móvil aislado que se apoya sobre el potenciómetro
(semiconductor). Este está conectado a un circuito de puente de Wheatstone. Los
transductores resistivos, son simples , y su señal de salida es bastante potente. Sin
embargo, son muy sensibles a vibraciones, y presentan una estabilidad pobre en
el tiempo. Su intervalo de medida corresponde al del elemento mecánico que
utilizan. Su precisión es del orden del 1-2%.
-
Transmisores Electrónicos de equilibrio de fuerzas: Para cada valor de presión,
la barra adopta una posición determinada excitándose un transductor de
desplazamiento (detector de inductancia, transformador diferencial o bien un
detector fotoeléctrico). Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos
detectores, alimenta a una unidad magnética, y la fuerza generada reposiciona la
barra de equilibrio de fuerzas. Se completa así, un circuito de realimentación
variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de presiones de
proceso. Fig. 6.12.
Los transductores de equilibrio de fuerzas se caracterizan por tener un
movimiento muy pequeño de la barra de equilibrio, poseen realimentación, una
elasticidad muy buena y un nivel alto en la señal de salida. Por su constitución
mecánica, presentan un ajuste del cero y del alcance (span) complicado, y una
alta sensibilidad a vibraciones. su estabilidad en el tiempo es de media a pobre.
Su intervalo de medida corresponde al del elemento mecánico que utilizan. Su
precisión es del orden del 0,5-1%.
163
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Tubo
Bourdon
Resorte
Unidad Magnética
Señal Salida
Ajuste
Span
Bobina
Detectora
Muelle
Cero
Oscilador
Figura 6.12. Transmisor de equilibrio de fuerzas (Detector de Inductancias)
-
Transductores Capacitivos: Basan su funcionamiento en la aplicación de presión
a una de las caras de un condensador. La fuerza ejercida, modifica la capacidad
del condensador, pues separa las placas. La placa móvil del condensador tiene
forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se
tienen dos condensadores, uno de capacidad fija o de referencia y el otro de
capacidad variable, que pueden compararse mediante circuitos oscilantes o bien
en circuitos de Puente de Wheatstone alimentados con corriente alterna. Los
transductores Capacitivos se caracterizan por su tamaño reducido y su
construcción robusta. Son adecuados para medidas estáticas y dinámicas. Su
señal de salida es débil, por lo que precisan de amplificadores, con el riego de
introducir errores. Son sensibles a las variaciones de temperatura. Su intervalo de
medida es muy amplio, entre 0,05-5 a 0,5-600 bar. Su precisión es del orden de
±0,2 a ±0,5 %.
-
Transductores de bandas extensiométricas: Se basan en la variación de longitud
y de diámetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de
resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una
presión. Fig.6.13. La aplicación de una determinada presión, estira o comprime
los hilos de conexión, modificando la resistencia de los mismos. La banda forma
parte de un puente de Wheatstone, y cuando está sin tensión tiene una resistencia
eléctrica determinada. Al aplicar tensión nominal al circuito, se genera una
corriente que circula a través de la resistencia y crea una caída de tensión. El
puente se equilibra para estas nuevas condiciones. Cualquier variación de presión
que provoque una actuación del diafragma, cambia la resistencia de la banda y el
puente se desequilibra. El intervalo de medida de estos transductores varía de 00,6 a 0-10.000 bar, y su precisión es del orden de ±0,5%.
164
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Base flexible
R1
R2
Hilo de Conexión
Fuerza
Fuerza
∆U
A
R3
B
R4
C
U
Figura 6.13. Transductor de Bandas Extensiométricas.
-
- Transductores Piezoresistivos: Entre dos cristales piezoresistivos, se crea una
diferencia de potencial, al actuar sobre uno de ellos una presión determinada.
Este sensor de presión se basa en materias semiconductoras. El cambio de
resistencia se basa en la movilidad cambiada de los electrones en la estructura
cristalina. Con materias semiconductoras (generalmente siliconas) la variación de
resistencia es hasta 100 veces mas grande que con materias metálicas. La materia
de la membrana y los contactos eléctricos al sensor de presión, son muy
sensitivos e incompatibles con la mayoría de los medios. Por lo tanto la presión
tiene que ser dirigida a la membrana mediante una membrana separadora y un
líquido. Son elementos ligeros, de pequeño tamaño, y de construcción robusta.
Son aptos para medidas de presión dinámicas. Son sensibles al influjo de la
temperatura y de experimentar deriva del cero. De señal débil requieren de
amplificadores, con lo cual se introducen errores de medición. El intervalo de
medida de estos transductores varía de 0-600 bar, y su precisión es del orden de
±1%.
6.4.11 Instrumentos Mecánicos, Electromecánicos y Electrónicos para medida de Vacío
Aunque el vacío en si mismo, es un tipo de presión. Los equipos necesarios para su
medición tienen principios de funcionamiento distintos, y son los que se enumeran a
continuación.
•
Mecánicos (Fuelle y Diafragma)
•
Medidor McLeod
•
Térmicos (Termopar, Pirani, Bimetal)
•
Ionización (Filamento caliente, Cátodo frío)
165
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
-
Elementos mecánicos: Trabajan en forma diferencial entre la presión atmosférica
y la de proceso. Pueden estar compensados con relación a la presión atmosférica,
y calibrados en unidades absolutas. Al ser dispositivos mecánicos, estos equipos
están limitados a la medición de bajo vacío 1mm Hg abs. Estos equipos pueden
llevar acoplados transmisores eléctricos.
-
Medidor McLeod: El Vacuómetro McLeod, es un vacuómetro de presión
absoluta, analógico con escala cuadrática (no logarítmica); está clasificado junto
con la columna de tubo en “U”, como un vacuómetro de lectura directa, dado que
se basa en el desplazamiento físico de una “pared” , siendo esta pared el nivel del
menisco de la columna de mercurio, este instrumento es un vacuómetro de
método primario, dado que basa su medición en las magnitudes de volumen y
altura. Este equipo mide presiones absolutas más pequeñas que una columna de
mercurio, cubre de dos a cuatro décadas dentro del alcance de 1mTorr a 100
Torr. El McLeod, Fig.6.14. consiste en un bulbo con un tubo capilar cerrado en
su extremo superior, y un tubo de conexión al sistema de vacío con un capilar
abierto en paralelo para comparación, así como un sistema por presurización o
inclinación para elevar el mercurio y comprimir la muestra de gas atrapada en el
bulbo. El vacuómetro McLeod, comprime con mercurio una muestra del gas del
sistema bajo medición con el propósito de lograr mayor sensibilidad aplicando la
ley de Boyle & Mariotte. El principio de compresión permite solamente la
medición de la presión parcial de gases no condensables. No permite lecturas
continuas y no mide las presiones de vapor. La exactitud es del orden de 1,5% de
la longitud de la escala, y su alcance de medición es de 100 Pa a 0,1 Pa
Al Sistema de
Vacío
Capilar Abierto
Capilar Cerrado
Bulbo
Volumen Conocido
Límite de Corte
Válvula
Presurización
Válvula
Purga
Mercurio
Figura 6.14. Vacuómetro McLeod
166
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
-
Anexo
Transductores Térmicos: Basan su funcionamiento en que la velocidad a la que
se puede disipar el calor que se genera en un filamento calentado por la
circulación de una corriente constante en un ambiente de presión sub-atmosférica
es proporcional al número de moléculas de gas por unidad de volumen presente
en dicho ambiente. Es decir, si se mantiene la corriente constante a través del
filamento, la temperatura del mismo será inversamente proporcional a la presión
del gas. Aprovechan este método los siguientes equipos:
•
Sensores de Pirani: En este tipo de sensor, la temperatura del elemento
calefactor se determina por medio de la medición de la resistencia
eléctrica de este, o sea, considerando al filamento como una
termorresistencia. Tanto la calefacción del filamento como la medición,
se hacen por medio de un puente de Wheatstone. Fig.6.15. Es un equipo
compacto de forma y de facilidad de uso. Su calibración depende (como
en todos los transductores térmicos) de la composición del gas medido.
Su salida de resistencia como función de la presión es altamente no-lineal.
El intervalo de medida de los Sensores de Pirani es de 2⋅10-3 mm Hg.
Cámara de
Referencia
Vacío
Indicador
Potenciómetro de
Calibración
Figura 6.15. Transductor Pirani
•
Sensores por Termopar: En este caso la temperatura del filamento
calefactor, se mide con un termopar ubicado muy cerca de este o soldado
al mismo. Al circular una corriente constante a través del filamento, su
temperatura es inversamente proporcional a la presión absoluta del gas.
La f.e.m generado por el termopar, indica la temperatura del filamento, y
por lo tanto señala el vacío del ambiente. Para compensar la temperatura
ambiente, se emplea una segunda unidad contenida dentro de un tubo
sellado al vacío.
La señal de salida diferencial de los dos termopares, es proporcional a la
presión. Son equipos de bajo coste, larga duración y fiabilidad. Al igual
que el Sensor Pirani, tiene una característica no lineal. Su intervalo de
medida es de 0,5-10-3 mm Hg.
167
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
-
Anexo
Sensor Bimetálico: Basa su principio en el calentamiento de una espiral
bimetálica por medio de una fuente de tensión estabilizada. Cualquier
variación de presión provoca una dilatación del elemento bimetálico que
acoplado a un índice, señala el vacío en una escala.
Transductores de Ionización: El principio de funcionamiento de este tipo de
sensores, consiste en la propiedad que tiene un filamento de emitir electrones,
una vez se calienta (principio de emisión termoiónica). Estos electrones ionizan
el gas de la cámara cuya presión se quiere medir. En el interior de la cámara se
alojan un par de electrodos entre los cuales fluye una corriente que es
proporcional al número de iones por unidad de volumen, el cual a su vez es
proporcional a la presión del gas. Midiendo esta corriente se obtiene una
indicación aproximada de la presión del gas. El campo de medición que abarcan
este tipo de equipos oscila desde las 10-3 atm. hasta prácticamente el vacío total
10-13 atm. Los principales sensores iónicos para medición de alto vacío son los
que se enumeran a continuación:
•
Transductor de filamento caliente: Consiste en un tubo electrónico con un
filamento de tungsteno rodeado por una rejilla en forma de bobina, la cual
a su vez está envuelta en una placa colectora. Los electrones emitidos por
el filamento caliente se aceleran hacía la rejilla positiva, pasan a través de
ella, y en su camino hacía la placa negativa, algunos colisionan con
moléculas del gas. La corriente positiva generada, es una función del
número de iones y en consecuencia una medida de la presión del gas.
•
Transductor de cátodo frío: La generación de una descarga de alta
tensión, origina una corriente iónica. Los electrones desprendidos del
cátodo forman un movimiento en espiral al irse moviendo en el interior de
un campo magnético en su camino hacía el ánodo. Este movimiento
aumenta la probabilidad de colisiones entre moléculas del gas cuyo vacío
se quiere medir. Así se intensifica la corriente iónica, y las descarga
catódica se mantiene a un vacío mas alto. El alcance de medida de estos
equipos abarca desde los 10-2 a 10-7 mm Hg. Con escala logarítmica. Fig.
6.16.
2000 V
Ánodo
Vacío
Cátodo
Campo
Magnético
Figura 6.16. Transductor de cátodo frío
168
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.5
Anexo
TEMPERATURA
En el amplio espectro de los procesos industriales, la medición de la Temperatura,
constituye un hecho habitual. La temperatura es el elemento de control principal en
procesos relacionados con la combustión, como el que es objeto de este proyecto.
Hoy en día, existen varios tipos de instrumentos para la medición, desde
temperaturas cercanas al cero absoluto (273,15K) hasta temperaturas superiores a los
5000ºC. Hay otros métodos para temperaturas mayores, pero quedan lejos del control de
procesos, con lo cual se han ignorado.
Los instrumentos de medida se aprovechan de diversos fenómenos físicos para
efectuar la medición, algunos de los cuales son:
-
Variación de volumen o de estado de un cuerpo (sólidos, líquidos, gases).
-
Variación de resistencia de un conductor (Sondas de resistencia).
-
Variación de resistencia de un semiconductor (Termistores).
-
F.E.M. generada en la unión de dos metales distintos (Termopares).
-
Intensidad de la radiación emitida por un cuerpo (pirómetros de radiación).
-
Velocidad del sonido en un gas.
-
Frecuencia de resonancia de un cristal.
6.5.1 Medición de temperatura mediante variaciones de volumen y estado
El principio de funcionamiento de estos instrumentos es el cambio de estado o de
volumen al que se ve sometidos un cuerpo, bien sea sólido, líquido o gaseoso, cuando esta
sometido a una temperatura.
Forman parte de esta división los siguientes elementos
-
Termómetros de vidrio.
-
Termómetros de bulbo y Capilar
-
Termómetros bimetálicos
6.5.1.1 Termómetros de vidrio
Quizás es el elemento mas conocido de medición de temperatura (fuera del sector de
procesos). Consiste en un tubo de vidrio graduado que alberga un tubo capilar, que a la vez
contiene un sólido o un líquido. Al aplicar una temperatura determinada el líquido se
expande en el capilar e indica la temperatura.
Aunque el más conocido es el de mercurio, existen otro tipo de termómetros de
vidrio con contenidos distintos que permiten alcanzar otro rango de temperaturas.
-
Mercurio
-35 hasta + 280 ºC
-
Mercurio (capilar lleno de gas)
-35 hasta + 450 ºC
-
Pentano
-200 hasta + 20 ºC
-
Alcohol
-110 hasta + 50 ºC
-
Tolueno
-70 hasta + 100 ºC
169
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
El principal inconveniente de este sistema, es que debe su precisión al buen ojo del
operador que efectúa la lectura. Es un sistema de respuesta lenta, y carece de transmisión
de señal. Su uso se restringe a laboratorios y a aplicaciones muy concretas.
6.5.1.2 Termómetros de Bulbo y Capilar.
Básicamente, este tipo de instrumentos de temperatura, están formados por un bulbo
o recipiente en cuyo interior está alojado un fluido.
La variación de temperatura produce la expansión o contracción de dicho fluido, que
a su vez deforma el recinto que lo contiene. Esta deformación se transmite hacia un muelle
tipo “Bourdon” que indica en una escala numérica el valor de la temperatura.
Los termómetros por bulbo se clasifican en función de su fluido contenido:
•
Tipo I: Termómetros actuados por líquido
•
Tipo II: Termómetros actuados por vapor
•
Tipo III: Termómetros actuados por gas
•
Tipo IV: Termómetros actuados por mercurio
Los termómetros actuados por líquido se caracterizan porque la dilatación del muelle
interno es proporcional a la temperatura, con lo cual la escala de medición resulta
uniforme. El inconveniente de este tipo de instrumentos, radica en que generalmente debe
compensarse la temperatura ambiente para evitar errores.
Los termómetros tipo II, o los actuados por vapor, contienen un líquido volátil. Las
variaciones de temperatura influyen sobre la presión de vapor, aumentándola o
disminuyéndola. A diferencia del caso anterior, no es un sistema de medida proporcional,
sino que a medida que la escala de medida aumenta, las divisiones también lo hacen. El
deformamiento del muelle, depende solo de la temperatura del fluido contenido en el
bulbo, con lo cual es un instrumento que no requiere compensación.
Los termómetros actuados por gas, semejan bastante a los de tipo II. El bulbo esta
repleto de gas; en función de la temperatura, aumenta o disminuye la presión de dicho gas.
La zona de trabajo de expansión del gas es lineal, con lo cual la escala de medición
también lo es.
Finalmente, los termómetros actuados por mercurio funcionan de igual modo que los
de tipo I, requiriendo de compensación.
El rango de medición de los termómetros de bulbo va desde los –45 hasta los 425ºC.
Dependiendo del tipo utilizado. Su error es del ±1%.
6.5.1.3 Termómetros bimetálicos
Este tipo de elementos constan de dos láminas metálicas con diferente coeficiente de
dilatación, unidas por sus extremos.
Por efecto de la temperatura, las láminas se dilatan o se deforman, produciéndose un
desplazamiento mecánico, cuya fuerza se emplea para mover una aguja indicadora o
activar un mecanismo de control.
El rango de medición de este tipo de instrumentos oscila (según la composición de
las láminas) entre los –200 y los 500 ºC y el error suele ser de ±1%.
170
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.5.2 Medición de temperatura mediante resistencia de conductores
La resistencia eléctrica de algunos metales puros, aumenta con la temperatura;
algunas veces de forma lineal. Este es el principio básico de funcionamiento de este tipo de
elementos.
Generalmente consisten en un “bobinado” de hilo muy fino (del metal puro) entre
capas de material aislante y protegido (en función de la temperatura de proceso) con un
revestimiento de acero o cerámica.
El material conductor se caracteriza por el coeficiente de temperatura de resistencia,
que expresa la variación de resistencia (Ω) del material en función de la variación de
temperatura.
La relación entre estos factores se representa en la siguiente expresión:
Rt = R0 (1 + α ⋅ t )
Donde:
•
R0=Resistencia en Ohmios a 0ºC
•
Rt=Resistencia en Ohmios a tºC
•
α=coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor entre 0º y 100ºC
es de 0,003850Ω⋅Ω-1⋅ºC-1 en la escala práctica de temperaturas
internacional (IPTS-68)
6.5.2.1 Características de los metales conductores
No todos los metales son validos para su uso como elementos resistivos de control de
temperatura.
Las mínimas condiciones exigibles a los metales son las siguientes:
•
Alto coeficiente de temperatura de la resistencia: De esta manera el
instrumento será mas sensible.
•
Alta resistividad: A mayor resistividad a una temperatura, mayor
variación por grado lo que incide en mayor sensibilidad.
•
Relación lineal resistencia-temperatura: Si la sonda trabaja dentro de la
zona lineal, la respuesta de esta también será lineal.
•
Rigidez y ductilidad: El hecho de que un metal posea esta característica
influye en la fabricación de la sonda, pues facilita el arrollamiento del hilo
conductor.
•
Estabilidad: Es necesario que las características anteriormente
mencionadas, se mantengan inalterables durante el ciclo de vida útil del
instrumento.
171
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
8
Resistencia relativa Rt/R0 a 0ºC
Niq
uel
6
Co
bre
in
Plat
4
o
2
0
200
400
600
800
(ºC)
Figura 6.17. Gráfico de Resistencia de Materiales
Los materiales mas empleados en la construcción de sondas de temperatura por
resistencia, son el níquel, el cobre y el platino. En la gráfica superior Fig. 6.17., se
observan las curvas de resistencias relativas de estos metales en función de la temperatura.
En el sector de procesos, el elemento sensor mas utilizado es el de arrollamiento de
platino. El platino se caracteriza por tener una resistencia de 100Ω a 0ºC. Es por lo que
conocemos a estas sondas como sondas de temperatura Pt100.
El platino es un material preciso y estable, aunque este tiene un elevado coste.
El níquel a diferencia del anterior, es mas económico, y posee una resistencia más
elevada y con una mayor variación por grado, pero carece de linealidad en su relación
resistencia/temperatura.
Y finalmente el cobre (elemento raramente usado) es económico, tiene una buena
variación de resistencia y estabilidad, pero tiene baja resistividad.
En la tabla 6.8., se citan las principales características de estos metales.
Resistividad
Metal
Coef. Tª
Intervalo
∅ mín. de
Útil Tª
hilo
Resist.
Sonda a 0º
Precisión
Coste
ºC
mm
Ω
ºC
relativo
µΩ/cm
Ω/Ω,ºC
Platino
9,83
0,00385
-200 a 950
0,05
25,100,130
0,01
Alto
Níquel
6,38
0,0063 a
0,0066
-150 a 300
0,05
100
0,50
Medio
Cobre
1,56
0,00425
-200 a 120
0,05
10
0,10
Bajo
Tabla 6.8. Características de los Materiales
172
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.5.2.2 Principio de Funcionamiento
El principio de funcionamiento de este tipo de sondas de temperatura, es la medición
de la variación de resistencia en función de la variación de temperatura.
El método para realizar la medición es mediante un puente de Wheatstone. Este
montaje se puede realizar para sondas de dos, tres (montaje más frecuente), e incluso
cuatro hilos.
Montaje de dos hilos: Se caracteriza por el conexionado de la sonda de resistencia a
uno de los brazos del puente, y se varia R3 hasta que se anula la desviación del
galvanómetro. En ese instante se cumple la ecuación:
R1 R 2
R2
=
⇒ x = R3 ×
R3
x
R1
Donde x es el valor de la sonda de resistencia.
En la figura 6.18. podemos observar el esquema de conexionado típico del montaje
de dos hilos.
G
R1
R2
Rx
b
R3
a
x
Figura 6.18. Conexionado Sonda de dos Hilos
Este montaje, es el mas simple, pero presenta el inconveniente de que la resistencia
de los hilos a y b de conexión de la sonda al puente varía en función de la temperatura, con
lo cual es susceptible de alterar la medición total.
Lógicamente la longitud entre el elemento primario y el receptor incide en la
medición. Pueden compensarse las lecturas mediante la instalación de hilos de baja
resistencia.
Montaje de tres hilos: Como se ha enunciado anteriormente, este es el montaje mas
habitual . En este circuito, la sonda está conectada al puente mediante tres hilos. De esta
manera ni la longitud del cable ni la temperatura del mismo perturban las mediciones. El
único condicionante, es que la resistencia de los brazos a y b, sea la misma.
La siguiente figura (Fig. 6.19.) representa el esquema de conexionado de la sonda de
tres hilos.
173
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
G
R1
R2
Rx
R3
a
c
b
Figura 6.19. Conexionado Sonda de tres Hilos
La ecuación que corresponde al montaje de la sonda de tres hilos es la que se resume
a continuación:
R1
R2
=
R3 + Ka x + Kb
y como Ka=Kb, haciendo R2/R1=1, R3 puede ajustarse a un valor igual a x para que
el galvanómetro no indique tensión.
Montaje de cuatro hilos: Este montaje permite una mayor precisión en la lectura. Su
uso suele limitarse a instrumentos de medida patrón o para aplicaciones de alta exactitud
en laboratorios. Se basa en efectuar dos mediciones de la resistencia de la sonda
combinando las conexiones de tal manera que la sonda pase de un brazo del puente al
adyacente. Así se compensan las resistencias desiguales de los hilos de conexión, y el valor
de la resistencia equivale al promedio de los valores determinados en las dos mediciones.
En la siguiente figura (Fig. 6.20.) se muestra el conexionado de la sonda de cuatro
hilos.
G
R1
R2
Rb
1
T
c
Rx
C
X
Figura 6.20. Conexionado Sonda de cuatro Hilos
174
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.5.3 Termistores
Reciben el nombre de termistores, aquellos semiconductores electrónicos que se
caracterizan por tener un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor
elevado.
Este hecho implica variaciones rápidas y grandes
temperatura.
para cambios pequeños de
El material de fabricación de los termistores suele ser, manganeso, hierro, cobalto,
cobre magnesio, titanio y otros metales.
La relación entre la resistencia del termistor y la temperatura viene dada por:
Rt = R0 E β (
1 1
− )
Tt T0
Donde
•
Rt: Resistencia en Ohmios a la temperatura absoluta Tt
•
R0: Resistencia en Ohmios a la temperatura absoluta de referencia T0
•
β: Constante dentro de un intervalo moderado de temperaturas
Al tener un alto coeficiente de temperatura, poseen una mayor sensibilidad que las
sondas de resistencia y permiten intervalos de medida menores (1ºC aprox.). Son de
pequeño tamaño y su tiempo de respuesta depende de la capacidad térmica y de la masa del
termistor.
Para un buen funcionamiento de un termistor, es necesario envejecerlo, es decir, su
funcionamiento mejora con el tiempo, pues a medida que aumenta el tiempo, aumenta su
resistencia.
En intervalos amplios de temperatura, tienen un comportamiento no lineal, lo que los
convierte en ideales para aplicaciones de temperaturas ambientales y de poca precisión.
6.5.4 Termopares
El fenómeno eléctrico que caracteriza a los termopares es el efecto Seebeck (1821).
Este efecto basa su funcionamiento en la circulación de corriente en un circuito formado
por dos metales diferentes, y cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de
referencia o fría) se mantienen a temperaturas distintas.
La circulación de corriente está basada a su vez en otros dos fenómenos conocidos:
•
Efecto Peltier: Fenómeno que provoca la liberación o absorción de calor
en la “unión” de dos metales distintos, cuando circula a través de la
misma una corriente eléctrica.
•
Efecto Thomson: Consiste en la liberación o absorción de calor cuando
una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un
gradiente de temperaturas.
175
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
En la Figura 6.21. se aprecia esquemáticamente el conexionado de un termopar.
Metal A
Unión
Caliente
Unión
Fría
Metal B
Figura 6.21. Conexionado Termopar
La combinación de estos dos efectos, provoca la circulación de corriente al cerrar el
circuito en el termopar. Dicha corriente puede calentar el termopar y ocasionar lecturas
erróneas; así que es conveniente minimizar su valor cuando se efectúe alguna medición.
6.5.4.1 Tipología y Leyes fundamentales
Los termopares se caracterizan por tres normas básicas enunciadas a continuación:
•
Ley del circuito homogéneo: En un conductor metálico homogéneo, no
puede sostenerse la circulación de una corriente eléctrica por la aplicación
exclusiva del calor.
•
Ley de los metales intermedios: Si en un circuito de varios conductores la
temperatura es uniforme desde un punto de soldadura “A” a otro punto
“B”, la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente
independiente de los conductores metálicos intermedios, y es la misma
que si se pusieran en contacto directo A y B.
•
Ley de las temperaturas sucesivas: La f.e.m. generada por un termopar
con sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma algebraica de la
f.e.m. del termopar con sus uniones a T1 y T2 y de la f.e.m. del mismo
termopar con sus uniones a temperaturas T2 y T3.
Estas leyes enuncian que en el circuito se desarrolla una pequeña tensión continua
proporcional a la temperatura de la unión de medida, siempre y cuando exista un gradiente
de temperaturas con la unión de referencia.
A continuación se muestran las curvas características (f.e.m./Temperatura) de los
principales termopares Fig. 6.22.
176
Anexo
o E)
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
nstan
ta
n (Tip
80
el (
Tip
o
Hie
rroCon
e-C
stan
ons
tan
ta n
(Tip
ta n
o J)
(Tip
oT
)
MILIVOLTIOS
50
40
Co
br
30
Cro
m
elAlu
m
60
K)
Crom
el-Co
70
20
10
tin
Pla
250
500
la
o/P
tin
o
o- R
p
(Ti
dio
)
oR
i
(T
p
(Ti
po
)
oS
B)
750 1000 1250 1500 1750 2000
TEMPERATURA (ºC)
Figura 6.22. Curvas Características Termopares
Los tipos de termopares de la gráfica anterior, se clasifican según su composición,
es decir por el material de sus dos metales de unión, y en función de estos metales los
termopares adquieren unas características distintas, que les capacitan para trabajar a unas
intervalos de temperatura adecuados.
Los tipos son los siguientes:
•
Termopar tipo E: Composición de cromel-constantan (Cu-Ni). Su
aplicación es para atmósferas inertes o de vacío. Posee la mayor f.e.m.
más alta por variación de temperatura y su rango de uso oscila desde los –
200ºC hasta los 900ºC.
•
Termopar tipo J: Composición de hierro-constantan. Es susceptible a la
corrosión, con lo cual es recomendable su uso en aplicaciones con bajo
contenido de oxígeno. Su rango de temperatura va desde los 0ºC hasta los
750ºC. A mayor temperatura (550ºC aprox.) aumenta la corrosión de los
hilos. Su precisión es del ±5%.
•
Termopar tipo T: Composición de cobre-constantan. Es apto para su uso
en aplicaciones corrosivas, y en atmósferas oxidantes y reductoras. Su
rango de temperaturas va desde los –200ºC hasta los 260ºC.
•
Termopar tipo K: Composición de cromo-alumel (Al-Ni).Presenta
también una buena resistencia a la corrosión. Su rango de trabajo oscila
177
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
desde los 0ºC hasta los 1300ºC y los 600ºC hasta los 1000ºC en
atmósferas oxidantes. Su precisión es del 1%.
•
Termopar tipo R y B: Composición de Platino/Platino-Rodio (13%). Su
uso se centra en atmósferas oxidantes y de altas temperaturas (1500ºC).
Aunque el termopar debe protegerse con envolventes cerámicos o de
aceros refractarios o anti-corrosión
•
Termopar tipo S: Composición de Platino/Platino-Rodio (10%). De
iguales características que el anterior, posee una mayor resistencia a la
temperatura (1600ºC). Aunque su precio es mayor debido al coste del
platino. Su precisión es de ±0,5%
•
Termopar tipo W: Para aplicaciones especiales en altas temperaturas
existe el termopar tipo W. Su composición es Volframio (5%)-Renio y
Volframio (26%) –Renio. Para uso en atmósferas inertes o en vacío, y con
un rango de temperaturas hasta los 2800ºC. Su precisión es del ±1%.
El termopar es susceptible a las perturbaciones electromagnéticas o ruido eléctrico
industrial, es por ello que la distancia desde el elemento primario hasta el transmisor, es un
factor determinante si queremos obtener una buena medición.
Para evitar esto, es necesario, que la composición de los hilos entre la sonda y el
transmisor sea la misma que la composición de los hilos del termopar. Es lo que se conoce
como cable compensado.
6.5.5 Pirómetros de radiación
Los pirómetros de radiación basan su funcionamiento en la ley de Stefan-Boltzmann.
Dicha ley enuncia que todas las sustancias a cualquier temperatura por encima del cero
absoluto, radian energía como resultado de la agitación atómica asociada con su
temperatura. La intensidad de la energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo
aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.
W=K⋅T4
Desde el punto de vista de medición de temperaturas, las longitudes de onda térmicas
abarcan desde 0,1 micras para las radiaciones ultravioletas hasta las 12 micras de las
radiaciones infrarrojas.
La energía radiada por un cuerpo es menor que la correspondiente a su temperatura,
debido a que refleja energía como consecuencia del estado de su superficie. Por ello es
necesario definir un cuerpo radiador ideal que no refleje nada (máxima emisión de energía
por unidad de superficie) es lo que conocemos como “cuerpo negro”.
Para corregir la medida se define el factor de emisividad (relación entre la energía
emitida por un cuerpo y la emitida por el cuerpo negro).
Este sistema de medición de temperatura, se caracteriza por ser un método que no
requiere de contacto con el elemento caliente para determinar la temperatura de proceso.
Recogen la energía radiada, y la concentran en un detector, que genera una señal
proporcional a la temperatura.
178
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Su uso se limita a aplicaciones donde los termopares o sondas de resistencia no se
pueden usar (rango de medición, ambientes agresivos), o en lugares de difícil acceso o de
movimiento.
Se pueden clasificar en los siguientes tipos:
-
Pirómetros Ópticos
-
Pirómetros de Infrarrojos
-
Pirómetros fotoeléctricos
-
Pirómetros de radiación total
6.5.5.1 Pirómetros Ópticos
El principio de funcionamiento de los pirómetros ópticos se basa en la comparación
visual de la luminosidad del objeto radiante con el filamento de una lámpara
incandescente.
Para conseguir esto, es necesario superponer ambas ondas luminosas y variar la
corriente eléctrica de la lámpara hasta que deja de ser apreciable a la vista.
Dicha variación de la corriente, es un valor de la temperatura, pero previamente hay
que calibrar la luminosidad de la lámpara.
Al ser un instrumento de uso manual, su banda de trabajo se limita al espectro visible
de las ondas 0,45 micras (violeta) hasta los 0,75 micras (rojo)
El coeficiente de emisión de energía radiante, depende en gran medida del estado de
la superficie del cuerpo emisor. El pirómetro dirigido sobre una superficie incandescente
no nos dará un valor correcto de temperatura , si la superficie no es perfectamente negra, o
lo que es lo mismo, que absorba la totalidad de las radiaciones y que no refleje ninguna.
En la figura siguiente (Fig. 6.23.)se observa el esquema de un pirómetro óptico:
Lente
Lámpara
Filtro
Mirilla
R
Figura 6.23. Pirómetro Óptico
179
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.5.5.2 Pirómetros de Infrarrojos
Este tipo de sensores capta la radiación espectral del infrarrojo (invisible al ojo
humano). Es apto para temperaturas menores de 700ºC, en contraprestación al pirómetro
óptico que trabaja a temperaturas superiores a 700ºC donde la radiación visible emitida es
significativa.
El funcionamiento (Fig. 6.24.) consiste en una lente que filtra la radiación infrarroja
emitida por el área del objeto examinado y la concentra en un sensor de temperatura
(termopar o termistor).
En este tipo de sensores, debe considerarse el coeficiente de emisión del cuerpo.
Suelen incorporar compensadores de emisividad para corregir la temperatura leída frente a
la pérdida de radiación en cuerpos con emisividad menor que uno, y frente a vapores,
gases, humos o materiales transparentes. La precisión es del ±0,3%.
Objeto
Lente
Termopila
TR
Figura 6.24. Pirómetro de Infrarrojos
6.5.5.3 Pirómetros Fotoeléctricos
Se caracterizan por tener un detector fotoeléctrico, que sin embargo debe ser
refrigerado mediante nitrógeno líquido para evitar el ruido eléctrico.
La señal de salida depende de la temperatura instantánea del volumen del detector,
por lo que evita los retardos inherentes al aumento de la temperatura de la masa del
detector.
Este genera una tensión proporcional al cubo de la temperatura:
V=K⋅T3
Su rango de temperatura oscila desde los 35 hasta los 1200ºC, pudiendo enfocar
desde 1m hasta el infinito.
6.5.5.4 Pirómetros de radiación total
Están formados por una lente de pirex, sílice o fluoruro de calcio que concentra la
radiación del objeto caliente en una termopila formada por varios termopares Pt-Pt/Rh y
montados en serie.
Su reducido tamaño, los hace sensibles a pequeñas variaciones de energía radiante y
además resistentes a choques y vibraciones.
180
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
La parte de los termopares está ennegrecida para comportarse como un cuerpo negro,
aumentando así las propiedades de absorción de energía y aportando la f.e.m. máxima.
6.5.6 Características de los medidores de temperatura
En la Tabla 6.9. se muestran los principales métodos de medición de temperatura
definidos en este capítulo. Los campos principales son el rango de medida, la precisión y
sus principales ventajas e inconvenientes.
Elemento Sensor
Rango de medida
Precisión
Ventajas
Inconvenientes
Frágil, medida local
(sin control
automático ni
almacenamiento de
valores).
T. de Vidrio
-196ºC a +500ºC
1%
Bajo precio,
simplicidad, larga
vida.
T. de Bulbo
-40ºC a 425ºC
1%
Sin alimentación de
energía, compacto.
Voluminoso,
montaje delicado,
medida local.
T. Bimetálicos
0ºC a +500ºC
1%
Precio, robustez.
Medida local.
0,2%
Sensibilidad,
precisión, respuesta
rápida.
Frágil, mas caro que
el termopar, el
propio
calentamiento.
Gran sensibilidad, y
precisión, respuesta No lineal, Rango de
rápida, pequeño
aplicación limitado.
tamaño, estable.
T. de resistencia de
platino
-200ºC a +500ºC
Termistores
0ºC a +40ºC
0,01%
Termopares T
-200ºC a +250ºC
2%
Termopares J
0ºC a +750ºC
0,5%
Termopares K
0ºC a +1300ºC
1%
Termopares R o S
0ºC a +1600ºC
0,5%
Termopares W
0ºC a +2800ºC
1%
Pirómetros Ópticos
+50ºC a +6000ºC
0,5%
Pirómetros de
radiación total
+50ºC a +6000ºC
0,5%
Pequeño tamaño,
respuesta rápida,
precio razonable.
Afectados por
corrosión, necesaria
compensación de
soldadura fría.
No contacto y
buena repetibilidad.
Elevado precio,
difícil determinar
temperatura exacta.
No contacto y
buena repetibilidad.
Elevado precio,
difícil determinar
temperatura exacta
y lentitud de
respuesta.
Tabla 6.9. Características de los Medidores de Temperatura.
181
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.6
Anexo
CAUDAL
La medición de caudal dentro de los procesos industriales es un fenómeno común.
Gran parte de los controles, requieren conocer variables como el caudal instantáneo o el
totalizado de algún fluido determinado.
A nivel de sistemas de medición, el caudal, es quizás uno de los que tiene mas
métodos de medida, puesto que no es lo mismo la medición de caudal en volúmenes
líquidos que en volúmenes de gas. De igual manera los líquidos en función de su densidad
requerirán un método u otro.
En el siguiente esquema se observan los principales métodos de medida:
•
•
•
Medidores de Presión Diferencial
ƒ
Placa de Orificio
ƒ
Tubo Venturi
ƒ
Tubo Pitot
ƒ
Medidores de Impacto
Medidores de Velocidad
ƒ
Medidor de Turbina
ƒ
Medidor Electromagnético
ƒ
Medidor Vortex y Torbellino
ƒ
Medidor de Ultrasonidos
Medidores de Área Variable
ƒ
•
•
Rotámetro
Medidores másicos
ƒ
Medidor Másico Térmico
ƒ
Medidor de Coriolis
Medidores volumétricos
ƒ
Medidor de Desplazamiento Positivo
6.6.1 Medidores de Presión Diferencial
Los medidores de presión diferencial, basan su aplicación en el conocido teorema de
Bernouilli (altura cinética + altura de presión + altura potencial = constante). Figura 6.25.
182
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
P1
P2
Figura 6.25. Medidor de Presión Diferencial
La restricción del paso del fluido, produce una caída de presión estática.
Para fluidos ideales incompresibles, la expresión que resume este fenómeno es la
siguiente:
Q=K
∆p
ρ
Donde ∆p/ρ es la diferencia de alturas de presión.
Esta fórmula es aproximada, pues en la actualidad se usan factores de corrección
para tener en cuenta el reparto desigual de velocidades, la contracción de la vena del
fluido, las rugosidades de la tubería, el estado del líquido, del gas, del vapor etc.
Qv = C ⋅ E
π ⋅d2
4
2
Pa − Pc
ρ0
C: Coeficiente de descarga
E: Coeficiente de velocidad
C⋅E: Coeficiente de caudal
Como se ha dicho anteriormente esta ecuación solo es válida para fluidos
incompresibles, lo que en un primer momento la descarta para su uso con gases. Si quiere
aplicarse esta expresión a gases, es necesario aplicarles unos coeficientes de corrección,
con lo que quedaría una fórmula como la expresada a continuación:
Qv = CEε
π ⋅d2
4
2
Pa − Pc
ρ0
Siendo ε un coeficiente experimental de expansión.
183
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.6.1.1 Placa de Orificio
Consiste en una placa perforada instalada en la tubería. Dos tomas conectadas en la
parte anterior y posterior de la placa captando la presión diferencial, la cual es proporcional
al cuadrado del caudal.
Su función suele limitarse a líquidos limpios y gases, pues los fluidos sucios (con
arrastre de partículas sólidas) pueden erosionar el orificio de la placa.
El orificio de la placa, puede ser concéntrico, excéntrico o segmental.
Los orificios concéntricos, se destinan a medidas de gases o líquidos limpios.
Ocasionalmente pueden incorporar pequeños orificios de drenaje o venteo para eliminar
pequeñas cantidades de líquido o de gas.
Los orificios excéntricos, se destinan o bien para su uso con líquidos con
considerables cantidades de gas o bien para gases con considerable cantidad de líquido
condensado o líquidos con arrastre de sólidos.
Finalmente los orificios segmentados se usan con líquidos con posible sedimentación
de sólidos.
En la imagen siguiente (Fig. 6.26.) se aprecian los distintos tipos de orificios.
ORIFICIOS
Concéntrico
Excéntrico
Segmentado
Figura 6.26. Tipos de Orificios
6.6.1.2 Tubo Venturi
Consiste en un estrechamiento gradual cónico y una descarga con salida también
suave. Figura 6.27.
Toma anterior
Toma posterior
Cono entrada
Cono salida
Figura 6.27. Tubo Venturi
184
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Permite la medición de caudales 60% superiores a los de la placa de orificio en las
mismas condiciones de servicio, y con una pérdida de carga del 10 al 20% de la presión
diferencial.
El tubo de Venturi, posee una gran precisión, y permite el paso de fluidos con un
porcentaje relativamente grande de sólidos, aunque como le sucede a la placa de orificio, la
circulación de sólidos abrasivos, puede modificar la forma del elemento alterando la
medida.
El inconveniente del tubo de Venturi, radica en su coste, que es bastante mas elevado
que el de una placa de orificio, y su precisión es de ± 0,75%.
6.6.1.3 Tubo de Pitot
El tubo Pitot, mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, es decir la
presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad.
Consiste en un tubo de pequeño diámetro que se opone al flujo, con lo que su
velocidad en el extremo mojado es nula. Mediante la medición de la altura de la columna
de líquido, se obtiene la presión total del punto. Con la medición de la presión estática, se
puede calcular la velocidad como función de la diferencia de presiones. Figura 6.28.
Presión
total
Presión
estática
P1
v
P2
Figura 6.28. Tubo de Pitot
La ecuación correspondiente es:
V12
= +
ρ
ρ
2
P2
P1
En la que:
•
P2: Presión de impacto total o absoluta en el punto donde el fluido anula
toda su velocidad.
•
P1: Presión estática absoluta en el fluido.
•
ρ: Densidad .
•
V1: Velocidad del fluido en el eje de impacto
185
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la
sección de tubería, con lo cual es de estricta necesidad que el flujo del fluido sea laminar.
Su precisión oscila entre los 1,5 y 4% y se emplea para mediciones de grandes caudales de
fluidos limpios con baja perdida de carga.
6.6.1.4 Medidores de Impacto
El principio fundamental, es la medición de la fuerza ocasionada sobre una placa
(generalmente un disco circular) que se coloca contracorriente.
Su escasa precisión (del orden del 0,5 al 5%) les hace adecuados para fluidos sucios,
agresivos y de alta viscosidad.
6.6.2 Medidores de Velocidad
6.6.2.1 Medidor de turbina
Mediante la circulación del fluido por la tubería, se hace girar un rotor, cuya
velocidad es proporcional a la del fluido y por lo tanto al caudal instantáneo. Figura 6.29.
Caudal
Figura 6.29. Medidor de Turbina
Para conocer el valor del caudal, se incorpora un convertidor para captar la velocidad
de la turbina. Existen dos tipos de convertidores:
•
Reluctancia: La velocidad está definida por el paso de las palas
individuales de la turbina a través del campo magnético creado por un
imán permanente montado en una bobina captadora exterior. El paso de
cada pala varía la reluctancia del circuito magnético. Esta variación
cambia el flujo induciendo en la bobina captadora una corriente alterna
que es proporcional al giro de la turbina.
•
Inductivo: El rotor lleva incorporado un imán permanente y el campo
magnético giratorio que se origina induce una corriente alterna en una
bobina captadora exterior.
La precisión de estos equipos es muy elevada; del orden del ± 0,3%. Al ser un
instrumento de medición por velocidad, cuanto mas laminar sea el flujo mas precisión en la
lectura.
Un método para conseguir fluidos laminares (para cualquier tipo de instrumento) es
la instalación del mismo entre 10 diámetros de tubería recta aguas arriba y 6 diámetros de
tubería recta aguas abajo.
186
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Su inconveniente radica en la construcción, puesto que el rotor es un elemento móvil
susceptible de roturas.
Así mismo se recomienda su montaje en tramos de tuberías que siempre estén
inundados de líquido, para evitar posibles golpes de ariete que podrían malmeter el equipo.
6.6.2.2 Medidor Electromagnético
La ley de inducción de Faraday enuncia que el voltaje inducido en un conductor que
se mueve en un campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor, dimensión
del conductor y fuerza del campo magnético.
E=K⋅B⋅l⋅v
Siendo:
E: Tensión generada en el conductor
K: Constante
B: Densidad del campo magnético
l: Longitud del conductor
v: Velocidad del movimiento
En este tipo de instrumentos, el conductor es el líquido, y E es la señal generada;
esta señal es captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del tubo y
diametralmente opuestos.
La única zona del líquido en movimiento que contribuye a la f.e.m. es la que une en
línea recta a los dos electrodos, B es la densidad del campo magnético, l es el diámetro de
la tubería y v es la velocidad del fluido a través del medidor.
Entonces:
Q = v⋅
π ⋅ D2
4
⇒Q=K⋅
E
⋅D
B
Este hecho implica que la variable E, depende de la velocidad del fluido y la
densidad del campo magnético. A su vez, esta última depende de la tensión de la línea y de
la temperatura del fluido. Con lo cual es necesario que la señal de voltaje del medidor, se
compare con una tensión de referencia Er. Como las dos tensiones dependen a la vez del
campo magnético, las tensiones de línea y las variaciones de temperatura y conductividad ,
se compensan dichas variaciones.
El medidor (Fig. 6.30.) consta de :
•
Tubo de Caudal: La propia tubería (de material no magnético) recubierto
de material no conductor para no cortocircuitar el voltaje inducido.
Bobinas generadoras del campo magnético. Electrodos detectores del
voltaje en el fluido.
•
Transmisor: Alimenta eléctricamente (C.A. o C.C.) a las bobinas, Elimina
el ruido del voltaje inducido. Convierte la señal (mv) a la adecuada a los
equipos de indicación y control (mA, frecuencias digitales)
187
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Vo
lta
j
eS
ali
da
o
mp
Ca o
n
c
ció éti
uc gn
Ind Ma
ría
be
Tu
Ele
ctr
a
lad
Ais
od
os
al
ud
Ca
Voltaje Excitación
Figura 6.30. Medidor Electromagnético
La conductividad del fluido es la única variable que puede alterar la medición del
caudal. El medidor de caudal electromagnético solo permite (en la mayoría de los casos)
medir caudales de líquidos cuya conductividad supere los 5µΩ/cm.
Su campo de aplicación se limita a líquidos sucios, viscosos y contaminados, y la
precisión de estos equipos suele ser del orden del 0.25 al 1%.
6.6.2.3 Medidor Vortex y Torbellino
El medidor de caudal Vortex funciona como la introducción de un cuerpo “romo”
generalmente en forma de cono en la corriente de un fluido, provoca un fenómeno de la
mecánica de fluidos conocido como vórtices o torbellinos desfasados 180º. Es lo que se
conoce como efecto Von Karman.
Podemos definir un vórtice como áreas de movimiento circular con alta velocidad
local. Estos causan áreas de presión fluctuantes que se detectan con sensores.
El principio de funcionamiento se basa en la determinación de la frecuencia de dicho
torbellino.
Para poder usar este medidor, es necesario que el fluido tenga un valor mínimo del
número de Reynolds.
Re =
ρ ⋅v⋅ D
µ
188
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
La frecuencia de aparición de los vórtices es proporcional a la velocidad del fluido y
por lo tanto al caudal.
Su uso está indicado para gases y líquidos limpios, y su precisión es del 1%.
Los medidores de caudal por efecto torbellino, funcionan de maneras similar a los
Vortex, salvo que el elemento primario romboidal, se sustituye por una hélice fija instalada
dentro de la tubería.
La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del fluido de acuerdo con
la expresión conocida como número de Strouhal.
St =
f ⋅d
v
Donde:
St: Número de Strouhal
f: Frecuencia del torbellino
d: Anchura del torbellino
v: Velocidad del fluido
Dicho número es constante para números de Reynolds comprendidos entre 10.000 y
1.000.000, y el valor “d” es una constante del fabricante del equipo.
Entonces:
Q = s⋅v
Siendo:
Q: Caudal volumétrico
s: Sección de la tubería
Con todo esto la expresión queda de la siguiente manera:
Q=
f ⋅d ⋅s
= f ⋅K
St
Al ser:
K=
d ⋅s
= const.
St
El caudal volumétrico del fluido es proporcional a la frecuencia del torbellino.
El sistema de detección de frecuencia de torbellinos, se consigue mediante sensores
de presión piezoeléctricos, los cuales detectan los picos de presión en el lado contrario del
torbellino.
189
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.6.2.4 Medidor Ultrasónico
Los medidores de ultrasonidos, emplean ondas ultrasónicas para determinar el
caudal. Miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse este en el
sentido del flujo del fluido, y en el sentido contrario.
Los sensores se instalan en una tubería de diámetro conocido y de velocidad
conocidas.
Existen varios instrumentos que realizan mediciones de caudal por efecto
ultrasónico:
•
Medidor a Pulsos: Se introducen dos pulsos inclinados y simultáneamente
mediante dos emisores-receptores, que reflejan en la tubería. La
diferencia de tiempo para el mismo camino recorrido, depende de la
velocidad del flujo. Figura 6.30.
Transductor
(Emisor-Receptor)
Dirección
Caudal
Ondas de
Ultrasonidos
Transductor
(Emisor-Receptor)
Figura 6.31. Medidor a Pulsos
•
Medidor Doppler: Este sistema se caracteriza porque el instrumento emite
ondas de frecuencia fija que reflejan en el fluido. Al tener este velocidad,
se produce una variación de la frecuencia de la onda reflejada. Este
sistema requiere de la existencia en el fluido de partículas, lo que lo
convierte en un equipo ideal para control de caudal de mezclas de líquido
y gas, y fangos. Figura 6.32.
Transductor
(Emisor)
Dirección
Caudal
Transductor
(Receptor)
Figura 6.32. Medidor Doppler
190
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
La precisión de estos equipos es del orden del 2 al 5%, y como ya se ha dicho son
ideales para medición de fluidos contaminados o con carga de partículas, porque se
instalan exteriormente a la tubería.
Aunque lógicamente la densidad del fluido afecta a la medida, pues esta varia la
velocidad del sonido.
6.6.3 Medidores de Área Variable
6.6.3.1 Rotámetro
Básicamente, un rotámetro, es un sistema de medida, en el cual un flotador cambia su
altura dentro de un tubo graduado, en función al caudal instantáneo.
Esquemáticamente se representa de la siguiente manera (Fig. 6.32.):
E
F
G
Figura 6.32. Rotámetro
Donde:
G: Peso del flotador
vt: Volumen del flotador
ρt: Densidad del fluido
ρf: Densidad del flotador
E: Fuerza de arrastre del fluido sobre el flotador
F: Fuerza de Empuje del fluido sobre el flotador
Cd: Coeficiente de arrastre del fluido sobre el flotador
v: Velocidad del fluido
Af: Área de la sección del flotador
Aw: Sección interior del tubo
En condiciones de equilibrio se cumplen las siguientes ecuaciones:
191
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
G = vf ρ f g
F = v f ρt g
v2
E = Cd ρt A f ⋅
g
F+E =G
Con estas variables y con algún paso intermedio que no se definirá, obtenemos la
siguiente expresión para determinar el caudal del fluido que pasa a través de un rotámetro
conocido:
Qv = CAw
2 gv f ( ρ f − ρ t )
ρt Af
Generalmente y salvo modelos determinados que incorporan transductores con
totalizador, el rotámetro solo sirve para mediciones instantáneas de caudal. También
pueden incorporar transmisores analógicos para retransmisión del valor de caudal o incluso
incorporar niveles de seguridad mediante acoplamientos magnéticos.
El material del tubo siempre dependerá de la tipología del fluido; se usarán tubos de
vidrio para elementos corrosivos y plásticos para fluidos normales.
La forma y el material del flotador también vendrá determinado por el fluido
pudiendo ser este:
•
Esférico: Para bajos caudales y poca precisión. La viscosidad influye en
gran medida en la medición.
•
Cilíndrico con borde plano: Para caudales medios y elevados con
influencia media de la viscosidad.
•
Cilíndrico con borde saliente: De cara inclinada contra el flujo, con
menor influencia de la viscosidad.
•
Cilíndrico de borde saliente contra el flujo: Con mínima influencia de la
viscosidad.
El rotámetro suele tener un intervalo de medida de 1 a 10 (relación entre el caudal
mínimo y máximo), es decir si el caudal máximo es de 100 m3/h el mínimo oscilará sobre
los 10 m3/h.
El modo de instalación siempre es en vertical, y su rango de aplicación, lo limita a la
medición de pequeños y medianos caudales. En caso de grandes caudales, pueden usarse
montajes en by-pass.
192
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.6.4 Medidores Másicos
6.6.4.1 Medidor Másico Térmico
En la actualidad, los equipos de medida por efecto másico, están desplazando a los
convencionales métodos de medición de caudal, pues no es necesario compensar
densidades del fluido, ni temperaturas ni presiones, pues como su nombre indica, el
caudalímetro másico mide la masa del fluido.
La principal ventaja de disponer de una medición directa de caudal másico estriba en
la elevada precisión de estos instrumentos, pues la señal del sensor, al carecer de
compensaciones de temperatura y presión, solo amplifica la señal. No se pierde precisión
ni se acumulan errores.
El principio de funcionamiento de el medidor másico es el siguiente (Fig. 6.33.):
Figura 6.33. Esquema de Principio Másicos Térmicos
Su principio elemental se basa en la conducción de un caudal a través de un tubo
capilar. Sobre este tubo se han emplazado tres bobinas exteriormente. La bobina central Rh
es una resistencia a la que se llama “heater” (H). Las otras dos bobinas son sensores de
temperatura RT1 (Tup) y RT2 (Tdown), construidas de un material cuya resistencia depende
fuertemente de la temperatura. Cuando no hay fluido circulando a través del tubo el perfil
de temperatura es simétrico. Cuando existe caudal, el perfil se desfasa hacia la derecha.
Este desfase es detectado por estas termorresistencias . Para caudales relativamente bajos
la diferencia de temperatura Tdown - Tup es proporcional al caudal másico.
La función de transferencia de calor entre el caudal másico del gas y la diferencia de
temperatura es la siguiente:
193
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
∆T ª = K ⋅ C p ⋅ Om
Donde:
∆Tª: Diferencia de temperatura
Cp: Calor específico
K: Factor constante
Om: Caudal másico
La mayoría de caudalímetros másicos térmicos comparten el mismo principio de
medición en cuanto a la captación del caudal de medida. Este se efectúa mediante by-pass,
pero es necesario que el caudal principal y el caudal de medida sean laminares (esto se
consigue mediante la ubicación de los caudalímetros entre 10 diámetros de tubería recta
aguas arriba y 4 diámetros de tubería recta aguas abajo).
Si el caudal principal y el de medida son laminares, puede decirse, que la relación
entre los dos caudales es constante para todos los rangos de caudal. Es decir, que el caudal
de principal es una relación del caudal de medida.
Los caudalímetros másicos trabajan siempre en la zona lineal de señal, con lo cual la
señal es estable, precisa y repetible.
Los másicos trabajan con las principales unidades de medida de caudal:
•
ls/min: Litros estándar por minuto
•
ln/min: Litros normales por minuto
•
Nm3/h: Metros cúbicos normales por hora
•
Sccm: Centímetros cúbicos estándar por minuto
•
SPLM: Litros estándar por minuto (USA)
El campo máximo de medida puede llegar hasta los 11.000 Nm3/h de aire, y su
precisión de ±0,2%. Como inconveniente hay que destacar el que el coste de estos equipos
es ligeramente superior a otros sistemas de medición, pero pueden llegar a incorporar
displays de visualización de caudal, comunicaciones analógicas y digitales, y determinados
modelos pueden instalarse en zonas clasificadas como explosivas.
Según su tipología, pueden se de geometría de inserción o másicos de instalación “en
línea”
Podemos observar en la siguiente imagen (Fig. 6.34.), el aspecto de un caudalímetro
másico de instalación “en línea”.
194
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.34. Distintos tipos de Caudalímetros Másicos
6.6.4.2 Medidor de Coriolis
Un objeto de masa m que se desplaza con una velocidad lineal V a través de una
superficie giratoria que gira con velocidad angular constante w, experimenta una
velocidad tangencial (velocidad angular x radio de giro) tanto mayor cuanto mayor es el
alejamiento del centro.
Si el móvil se desplaza del centro hacia la periferia, experimentará un aumento
gradual de su velocidad tangencial, lo cual indica que se le está aplicando una aceleración,
y por lo tanto una fuerza sobre la masa del objeto.
Como el radio de giro va aumentando gradualmente, la velocidad tangencial también
varía, con lo que se concluye que una variación de velocidad comporta una aceleración,
que a su vez es debida a una fuerza que actúa.
El teorema de Coriolis, es una extensión de la teoría Newtoniana. Es una fuerza
inercial ejercida sobre un objeto como resultado de un movimiento relativo a un sistema
rotacional de referencia.
Recoge los efectos producidos por una fuerza centrífuga complementaria debida al
sistema rotacional de referencia.
Su uso también se limita a cálculo de trayectorias de misiles balísticos, hidráulica,
maquinaría y meteorología.
En el diseño de estos instrumentos encontramos como aspecto común a todos ellos,
un sistema constituido por unos tubos en forma de omega llenos del fluido a medir. Estos
tubos pueden ser reflectados elásticamente hasta una determinada amplitud. Si circula por
el tubo un producto con una masa determinada y además el tubo se ve sometido a una
torsión por la acción de fuerzas externas, aparece una fuerza muy pequeña denominada
Fuerza de Coriolis. Este movimiento del tubo es casi siempre de oscilación, y la fuerza de
coriolis, es directamente proporcional al caudal másico que circula por el tubo, a la
velocidad de oscilación, y a la longitud de la porción de tubo directamente involucrado en
la medición.
La resolución óptima en la medición de dicha fuerza de coriolis, se obtiene midiendo
el desfase generado entre las señales de dos bobinas detectoras.
195
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Fc = m ⋅ w ⋅ l
Donde:
Fc: Fuerza de Coriolis
m: Caudal másico que circula por el tubo
w: Velocidad de oscilación ( la velocidad cambia periódicamente)
l: Longitud del tubo realmente involucrado en la medición.
Para obtener una buena medida de caudal, hay que someter al tubo a la máxima
torsión posible mediante la aplicación de fuerzas externas. A este objetivo, se opone el
hecho de que la rigidez del tubo es inversamente proporcional a su longitud libre, y en
principio no es posible aumentar la longitud del tubo sin perder la estabilidad.
Para paliar este posible defecto, la mayoría de los tubos de torsión tienen forma de
omega.
A continuación definiremos el funcionamiento del caudalímetro mediante unas
gráficas:
Figura 6.35. Gráfico 1: Desfase 180º
A caudal cero la salida de las bobinas sensoras esta desfasada 180º (Fig. 6.35)
Figura 6.36. Gráfico 2: Movimiento torsión en Tubos
Cuando existe caudal, aparece la fuerza de Coriolis, comenzando a afectar al
movimiento de torsión de los tubos en omega. (Fig. 6.36.)
196
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.37. Momento de Inercia
El caudal circulante genera un momento e inercia al vehicular por la parte circular de
la omega (Fig. 6.37.). Este se resiste al movimiento oscilatorio de los tubos y causa una
torsión en los mismos. Las ondas generadas por las dos bobinas sensoras se ven afectadas
por la fuerza de coriolis.
Figura 6.38 Gráfico 3: Desfase Bobinas
La fuerza de coriolis causa un desfase en las señales de las bobinas sensoras. Este
Delta t, es proporcional al caudal (Fig. 6.38.).
Los coriolis se caracterizan por su elevada precisión (con un error inferior al 0.5%), y
su uso se destina a fluidos viscosos, sucios, corrosivos con altas temperaturas y con altas
presiones.
Carecen de mantenimiento pero son bastante mas caros que los másicos de efecto
térmico.
197
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.6.5 Medidores Volumétricos
6.6.5.1 Medidor de Desplazamiento positivo
Los medidores de desplazamiento positivo, miden el caudal en volumen contando o
integrando volúmenes separados del líquido.
Las partes móviles del elemento, se mueven aprovechando la energía del fluido y
dan lugar a una perdida de carga.
La precisión de estos equipos depende de las partes huecas entre las partes móviles y
las fijas.
Existen varios tipos de medidores de este tipo:
•
Disco Oscilante
•
Pistón Oscilante
•
Pistón Alternativo
•
Rotativos (Ovales) (Fig. 6.39.)
•
Diafragma
Figura 6.39. Medidores Rotativos
Los medidores de desplazamiento positivo, se usan en fluidos de alta viscosidad y
fluidos de menos de 5µS/cm.
No suelen usarse con fluidos sucios, pues estos pueden entorpecer el giro de los
elementos móviles.
Su precisión oscila desde los 0,2 hasta el 0,5%.
198
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.7
Anexo
NIVEL
La medición de nivel, es otra de los grandes campos dentro de la automatización de
procesos. En este capítulo se definirán por separado la medición de nivel en líquidos y la
medición de nivel en sólidos, pues son tecnologías independientes.
6.7.1 Medición de Nivel de Líquidos
Generalmente estos equipos basan su funcionamiento en la medición directa de la
columna de líquido sobre una línea de referencia, presión hidrostática, desplazamiento de
un flotador por el propio líquido del tanque de proceso, o aprovechando características
eléctricas del fluido.
La clasificación de los equipos de medición de líquidos, queda pues de la siguiente
manera:
•
•
•
Medidores Directos
ƒ
Medidor de sonda
ƒ
Nivel de cristal
ƒ
Instrumento de flotador
Medidores Presión Hidrostática:
ƒ
Medidor manométrico
ƒ
Medidor de membrana
ƒ
Medidor de burbujeo
ƒ
Medidor de presión diferencial
Medidores por características eléctricas:
ƒ
Medidor conductivo
ƒ
Medidor capacitivo
ƒ
Medidor ultrasónico
ƒ
Medidor de radiación
ƒ
Medidor láser
6.7.1.1 Medidores Directos
Son aquellos en los cuales la medición se efectúa por lectura directa de la longitud
mojada por el líquido.
6.7.1.1.1 Medidor de sonda
Consiste en una varilla o regla graduada con una longitud determinada que se
introduce en el interior del depósito.
199
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Su uso se limita a depósitos abiertos o a presión atmosférica y que contienen
volátiles como fuel-oil o gasolina. Figura 6.40.
Figura 6.40. Medidor de Sonda
Medidores parecidos son el de cinta y plomada que consiste en una cinta graduada
que se desliza hacía el fondo del depósito. Su uso es para depósitos de gran altura.
6.7.1.1.2 Nivel de cristal
Consiste en un tubo de vidrio graduado con sus dos extremos conectados al tanque
mediante tres válvulas. Dos de cierre de seguridad y una de purga en el extremo inferior. El
líquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito.
Al ser un tubo de vidrio, la presión del depósito influye, pues a presiones elevadas, el
grosor del tubo de vidrio aumenta.
Los inconvenientes de estos medidores son la presión de trabajo, la temperatura y la
poca resistencia a los impactos. Es necesario además que los líquidos sean limpios para no
manchar el tipo.
6.7.1.1.3 Instrumento de flotador
Se basan en un flotador situado en la superficie del líquido y conectado al exterior
del tanque con indicación directa del nivel. La conexión entre el flotador y el exterior
puede ser:
•
Directa: El flotador está conectado mediante unas poleas a un indicador
exterior con una escala graduada. Ideal para su uso en depósitos
atmosféricos. Figura 6.41.
200
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.41. Instrumento de Flotador de Medición Directa
•
Magnética: Desliza exteriormente a lo largo de un tubo guía sellado,
situado verticalmente en el interior del tanque. Dentro del tubo, una pieza
magnética sigue al flotador en su movimiento y mediante un cable y un
juego de poleas arrastra el índice de un instrumento situado en la parte
superior del tanque. Puede incorporar transmisores analógicos o digitales.
•
Hidráulica: Este flotador actúa en su movimiento sobre un fuelle de tal
modo que varía la presión de un circuito hidráulico, y señala a distancia
en el receptor, el nivel correspondiente. Permite el uso de transmisores,
pero al tener partes móviles y un circuito hidráulico debe ajustarse.
Los instrumentos de flotador, tienen una precisión de ±0,5%. Su uso generalmente es
para depósitos atmosféricos, y son independientes de densidades y temperaturas. Hay que
tener cuidado con las maniobras de carga del depósito y el posible “oleaje” en la superficie
del líquido, pues puede malmeter al elemento primario.
6.7.1.2 Medidores Presión Hidrostática
6.7.1.2.1 Medidor manométrico
El medidor manométrico se basa en un manómetro conectado en la parte inferior del
depósito. Este manómetro mide la presión debida a la altura del líquido que existe entre el
nivel del tanque y el eje del instrumento.
El campo de medida del instrumento corresponderá pues a :
0 − h ⋅γ ⋅ g
Donde:
h: Altura del líquido en m
γ: Densidad del líquido en kg/m3
g: 9,8m/s2
201
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Al ser las alturas limitadas, el campo de medida es bastante pequeño, así que el
manómetro utilizado tiene un elemento de medida de tipo fuelle. Su aplicación se limita a
fluidos limpios, pues si el fluido está sucio, o es corrosivo, puede malmeter el fuelle. La
densidad del líquido influye en la medida.
6.7.1.2.2 Medidor de membrana
Utiliza una membrana conectada con un tubo estanco al instrumento receptor. La
fuerza ejercida por la columna de líquido sobre la membrana comprime el aire interno a
una presión igual a la ejercida por la columna de líquido.
6.7.1.2.3 Medidor de burbujeo
El medidor de burbujeo, sumerge un tubo en el líquido a tratar. A través del mismo,
se hace burbujear una cantidad de aire conocida y a una presión determinada. Esta presión
es equivalente a la presión hidrostática que está ejercida por la columna de líquido. Figura
6.42.
Aire
PDT
Aire
Figura 6.42. Medidor de Burbujeo
6.7.1.2.4 Medidor de presión diferencial
Está formado por un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que mide la
presión hidrostática en la zona inferior del depósito.
En depósitos abiertos, el nivel del líquido es proporcional a la presión en el fondo.
p=ρ⋅g⋅h
En depósitos cerrados, por el contrario, la medición de nivel, consiste en la diferencia
de presión ejercida por el líquido en el fondo y la presión en la parte superior.
202
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.7.1.3 Medidores por Características Eléctricas
6.7.1.3.1 Medidor resistivo
Básicamente consiste en una sonda con dos electrodos, que al entrar en contacto con
el líquido conductor, se cierra un circuito eléctrico que a través de un relé amplificador
cierra un contacto y circula una corriente segura del orden de los 2mA. Este relé puede
estar temporizado para compensar olas de nivel del líquido.
Un dato a tener en cuenta, es que es necesario que el líquido tenga una impedancia
mínima de 20MΩ/cm y una tensión de alimentación alterna para evitar fenómenos de
electrólisis en los electrodos.
Principalmente, se usan como interruptores de nivel en recipientes de líquidos
conductores que no sean ni muy viscosos, ni corrosivos, aunque pueden trabajar de forma
continua.
6.7.1.3.2 Medidor capacitivo
Se basa en medir la variación de capacitancia
variando el medio dieléctrico entre sus placas.
de un condensador, cuando va
Este condensador está formado por el electrodo sumergido en el líquido y las
paredes del depósito. La capacidad del conjunto depende linealmente del nivel del líquido.
La tipología de estos equipos, irá en función del tipo de líquido del depósito. Los
líquidos, se clasificaran en dos tipos (Figura 6.43.):
•
Líquidos Conductores: Se requiere una conductividad mínima de
100µΩ/c.c. El electrodo está recubierto de teflón interviniendo las
capacidades adicionales entre el material dieléctrico y el electrodo en la
zona del líquido y del gas.
•
Líquidos no Conductores: El tipo de electrodo es normal, es decir, no
lleva recubrimiento ninguno, y la capacidad total del sistema, se compone
de la del líquido, la del gas superior y la de las conexiones superiores.
Líquido no conductor
Líquido conductor
Figura 6.43. Medidor Capacitivo
203
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
La limitación de estos instrumentos viene cuando los líquidos contienen burbujas de
aire o vapor, pues estas pueden variar la constante dieléctrica aumentando el error.
También la temperatura afecta a esta constante
El error de este tipo de equipos es de aproximadamente del 1%, con un campo de
medida casi ilimitado y suelen usarse como interruptores de nivel.
6.7.1.3.3 Medidor ultrasónico
Consiste en un emisor de impulsos ultrasónicos de alta frecuencia (entre 20 y 40
Khz.). Dicho impulso se transmite desde la fase gas del depósito hasta que choca contra la
superficie del líquido y retorna hasta el receptor.
El retardo entre la emisión y la recepción del eco, depende del nivel del tanque.
La precisión de estos equipos (±1 a 3%) puede variar en función de la densidad del
producto del depósito, y también de si este tiene en su capa superficial espumas. Estos
contratiempos, siempre pueden compensarse.
Estos equipos pueden trabajar como interruptores de nivel, donde los sensores vibran
a una frecuencia de resonancia determinada, que se amortigua cuando el fluido moja el
sensor.
La colocación del medidor puede ser diversa, tal y como se muestra en la figura 6.44.
Montaje
Superior
Montaje
Lateral
En Aire
Alarma
En Líquido
Indicación Continua
Figura 6.44. Medidor Ultrasónico
6.7.1.3.4 Medidor de radiación
El principio de funcionamiento consiste en un emisor de rayos gamma ubicado en un
lateral del tanque (generalmente) y que incorpora un contador Geiger, que convierte la
señal de radiación gamma en una señal eléctrica de corriente continua.
Como la emisión de rayos es inversamente proporcional a la masa del líquido
existente en el depósito, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional
al nivel del líquido, ya que el material absorbe parte de la energía emitida.
Al ser equipos que usan como fuente de energía material radioactivo, hay que tener
en cuenta que los medidores por radiación deben estar reglamentados por la Junta de
Energía Nuclear.
204
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Al no tener contacto con el líquido, no incorporan ningún elemento móvil, con lo
cual es ideal para aplicaciones con fluidos viscosos y sistemas en movimiento (barcos).
Aunque es válido para cualquier fluido.
Su uso se justifica en depósitos de difícil acceso, o con presiones elevadas o cuando
no es posible el uso de otros sistemas de medición. El sistema se caracteriza también por
su coste y su dificultad en la instalación, ya que no debe dejar ligar a posibles escapes de la
fuente radioactiva. Su precisión es de ±0,5 a 2%
6.7.1.3.5 Medidor láser
Este método halla su aplicación principal en instalaciones extremas donde no
alcancen los otros medidores. Por ejemplo niveles de balsa de vidrio fundido, donde
debido a las altas temperaturas y atmósferas oxidantes y reductoras obligan al uso de este
tipo de equipo.
El principio de funcionamiento se basa en la emisión de un láser a través de un tubo
de acero y dirigido por reflexión en un espejo sobre la superficie del fluido.
El tiempo que transcurre entre el impulso emitido y el de retorno, (medido por el
fotodetector), es directamente proporcional a la distancia del aparato emisor a la superficie
de metal fundido. Un microprocesador en la electrónica del aparato convierte este tiempo
al valor de la distancia a la superficie del metal en fusión, es decir, da la lectura del nivel.
6.7.2 Tabla Resumen
Temp.
Pres. máx.
máx. fluido
(bar)
(ºC)
Instrumento
Campo de
medida
Precisión
(% escala)
Sonda
Limitado
0,5mm
Atm.
60
Cristal
Limitado
0,5mm
150
200
Flotador
0-10 m
±1-2%
400
250
Manométrico
Alt. Tanque
±1%
Atm.
60
Membrana
0-25 m
±1%
Atm.
60
Burbujeo
Alt. Tanque
±1%
400
200
0-3 m
±0,15% a
±0,5%
150
200
Presión
Diferencial
Conductivo
Ilimitado
-
Capacitivo
0-6 m
±1%
80
200
80-250
200-400
205
Desventajas
Ventajas
Manual, sin
olas. Tanques
abiertos.
Barato y
preciso.
Sin
transmisión.
Posible
agarrotamiento.
Seguro,
preciso y
simple.
Tanques
abiertos y
fluidos limpios.
Barato
Tanques
abiertos,
mantenimiento
y posible
contaminación
líquido
Baratos
versátiles
Posible
agarrotamiento
Interfase
líquido
Líquido
conductor.
Sensible a cte.
Dieléctrica
Versátil,
resistente a
corrosión
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Instrumento
Campo de
medida
Ultrasónico
Precisión
(% escala)
0-25 m
Láser
0-2 m
Temp.
Pres. máx.
máx. fluido
(bar)
(ºC)
±1%
0-30 m
Radiación
Anexo
400
±0,5%-2%
-
±0,5%-2%
-
200
150
1500
Desventajas
Ventajas
Sensible a
densidad
Resistente a
corrosión y
apto para
todo tipo de
líquidos
Peligro
radioactivo
Resistente a
corrosión y
apto para
todo tipo de
líquidos
Láser
Resistente a
corrosión y
apto para
todo tipo de
líquidos
Tabla 6.10
6.7.3 Medición de Nivel de Sólidos
El gran inconveniente en la medida de sólidos se presenta a la hora de definir una
superficie horizontal, pues esta no tiene porque existir. De ahí se justifica el porque no
comparte (salvo excepciones) medidores con los líquidos.
Los principales medidores de nivel para sólidos son los siguientes:
•
•
Detectores de Nivel de Punto Fijo
ƒ
Diafragma
ƒ
Cono suspendido
ƒ
Varilla flexible
ƒ
Medidor conductivo
ƒ
Paletas rotativas
ƒ
Ultrasonidos
Medidores de Nivel Continuo
ƒ
Sondeo Electromecánico
ƒ
Báscula
ƒ
Capacitivo
ƒ
Presión Diferencial
ƒ
Ultrasonidos
ƒ
Radiación
206
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.7.3.1 Detectores de Nivel de Punto Fijo
6.7.3.1.1 Diafragma
Se basa en una membrana flexible que entra en contacto con el producto dentro del
tanque, y que contiene en su interior un juego de palancas con contrapesos que se apoyan
sobre un interruptor. Al ascender el nivel de los sólidos, se alcanza el diafragma, lo fuerza
venciendo el contrapeso y accionando en interruptor que activa una alarma o una señal de
llenado.
Es un sistema de bajo coste que solo permite trabajos con materiales sólidos
superiores a 80 mm de diámetro, y en depósitos atmosféricos o a baja presión.. La
precisión es de ±50 mm.
6.7.3.1.2 Cono suspendido
Consiste en un interruptor instalado dentro de una caja estanca al polvo con una
cazoleta de goma de la que está suspendida una varilla que termina en un cono. Fig. 6.45.
Cuando el nivel de los sólidos alcanza el cono, el interruptor se activa, generando
una señal eléctrica que podemos usar como alarma de alto o medio nivel, protegiéndolo
contra posibles caídas de sólidos.
Es un equipo económico y su precisión es de 50 mm.
Interruptor
Cazoleta
Cono
Figura 6.45. Cono Suspendido
6.7.3.1.3 Varilla flexible
Es un sistema prácticamente igual que el cono suspendido, la única diferencia estriba
en que el elemento que activa el interruptor de nivel, es una varilla de acero conectada a un
diafragma de latón. Figura 6.46.
Su uso se destina a silos atmosféricos como alarma de alto nivel, y su precisión es de
±25 mm. Puede soportar temperaturas de 300ºC.
207
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Interruptor
Sonda
Figura 6.46. Varilla Flexible
6.7.3.1.4 Medidor conductivo
Consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas a masa y con
el circuito eléctrico abierto.
Al alcanzar los sólidos al aparato, se cierra el circuito y la corriente originada se
amplifica hasta que excita a un interruptor de alarma.
Es necesario que los sólidos tengan una conductividad mínima de 1,4⋅10-7 mΩ para
poder activar el interruptor.
Trabaja en silos atmosféricos y en depósitos a presión. Y se usa para niveles altos o
intermedios.
Este medidor, no deja de ser un detector de proximidad capacitivo dotado de un
circuito oscilante RC que está ajustado en un punto crítico, y que entra en oscilación
cuando se encuentra próximo al fondo de los sólidos.
6.7.3.1.5 Paletas rotativas
Un motor síncrono hace girar unas paletas a baja velocidad (9 r.p.m.) a través de un
resorte. Al entrar en contacto el material del silo con las paletas, éstas se detienen, pero el
motor y su caja de engranajes continua girando en sentido contrario. En este giro, el motor
acciona dos interruptores; el primero excita al equipo de protección (final de carrera o
alarma) y el segundo desconecta la alimentación eléctrica del motor. Fig. 6.47.
Al descender el nivel de producto, las paletas se desbloquean, y el motor vuelve a su
posición inicial, liberando los dos interruptores.
208
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Motor y electrónica
Conexión Proceso
Paletas rotativas
Figura 6.47. Paletas Rotativas
La intensidad del motor es proporcional a la longitud de paleta en contacto con el
sólido.
Su principal aplicación es la detección del nivel máximo en silos atmosféricos o de
baja presión (10 kg/cm2) de sólidos granulados. Su precisión es de unos 25 mm.
6.7.3.2 Medidores de Nivel Continuo
6.7.3.2.1 Sondeo electromecánico
Consiste en un cable de medición o cinta de acero con un peso en su extremo y que
está movido por un motor.
El detector hace descender el peso hasta la superficie del material, cuando este
contacta con el sólido, se anula la rigidez del cable, lo que invierte el giro del motor
ascendiendo el peso.
Es un instrumento visual, pues el operador visualiza en el indicador exterior el nivel
del depósito.
El peso que se desliza en el interior del depósito, debe tener una sección lo
suficientemente ancha para no hundirse en el material. Es un sistema relativamente simple,
y se usa para materiales sólidos con granulometría hasta 3mm. Figura 6.48.
Detector
Indicador
Motor
Figura 6.48. Sondeo Electromecánico
209
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.7.3.2.2 Báscula
Efectúa la medición indirectamente a través del peso total (silo+carga). Al ser el peso
del depósito una constante, el nivel de sólidos es fácil de determinar.
El sistema de pesaje consistirá o bien en células de carga o galgas extensiométricas.
Es un elemento caro, y permite trabajar con depósitos a presión y a temperatura. La
precisión dependerá del sensor utilizado, pudiendo oscilar entre el ±0,5% y el ±1%.
6.7.3.2.3 Capacitivo
Es de funcionamiento similar al sistema capacitivo de líquidos, salvo que en el caso
de los sólidos, existe el peligro de la adherencia de material a la sonda.
Las variaciones de densidad del sólido influyen en la lectura.
Su uso se destina materiales en forma granular o en polvo que sean buenos aislantes.
Puede trabajar hasta 50 bar y 150 ºC.
La precisión es de ±15 mm.
6.7.3.2.4 Presión diferencial
La aplicación de los medidores por de presión diferencial se destinan al control de
nivel continuo de lechos fluidificados.
Debe efectuarse una medición por encima y por debajo del lecho. La diferencia de
presiones depende del nivel del lecho.
Puede trabajar a temperaturas superiores a 300ºC, y es de rápida respuesta.
6.7.3.2.5 Ultrasonidos
Básicamente consiste en una sonda en forma de diapasón que oscila a una frecuencia
de unos 80 Hz. Impulsado piezoeléctricamente.
A medida que el nivel de material asciende y cubre el diapasón, la frecuencia se
amortigua. Esta disminución de la frecuencia activa una señal.
En función de la disposición del equipo, puede trabajar como interruptor de nivel o
como detector de nivel en continuo.
Como la mayor parte de los sólidos reflejan (en mayor o menor grado) los
ultrasonidos, el sistema es adecuado para la mayor parte de los sólidos con mucho polvo,
alta humedad, humos o vibraciones.
±1%.
Puede trabajar a temperaturas superiores a 150ºC y con una precisión del ±0,15 a
6.7.3.2.6 Radiación
Funciona de la misma manera que el medidor por radiación de líquidos. El emisor
emite una fuente de radiación a través del lecho de sólidos, que es captada por el receptor
exterior. Figura 6.49.
El grado de radiación detectado, irá en función del espesor de sólidos entre el emisor
y el receptor.
210
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Al igual que otros medidores de nivel, la colocación del equipo indica si el mismo
trabaja en continuo o trabaja como interruptor de nivel.
Detector
Fuente
Figura 6.49. Medidor de Radiación
El medidor por radiaciones puede trabajar a altas temperaturas (1300ºC), y al estar
montado exteriormente y carecer de partes móviles, puede trabajar con cualquier tipo de
sólidos siempre y cuando no reaccionen con la radioactividad.
Es un instrumento caro y que requiere de revisiones periódicas para evitar posibles
fugas.
6.7.4 Tabla Resumen
Punto Fijo
Tipo
Alto
Bajo
Continuo
Precisión
Tanques
% toda
la escala Abiertos Cerrados
Temp.
Máx.
Desventajas
Ventajas
Bajo coste,
sensible a
materiales de
variada
densidad
Bajo coste
Diafragma
Sí
Sí
No
50 mm
Sí
Sí
60
No admite
materiales
granulares
>80 mm.
Tanques a
baja presión
Cono
suspendido
Sí
Sí
No
50 mm
Sí
No
60
Debe estar
protegido
Varilla flexible
Sí
No
No
25 mm
Sí
No
300
Relé retardo,
Muy sensible
solo nivel alto
Conductivo
Sí
Sí
No
25 mm
Sí
Sí
300
Conductividad
materiales
Tanques a
presión
Materiales
diversos o a
prueba de
explosión
Sencillo
Paletas rotativas
Sí
Sí
No
25 mm
Sí
No
60
Tanques
abiertos o a
baja presión
Sondeo
electromecánico
-
-
Sí
±1%
Sí
No
60
Resistencia
mecánica
media
211
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Punto Fijo
Tipo
Báscula
Capacitivo
Presión
diferencial
Ultrasonidos
Radiación
Alto
-
-
-
Sí
Sí
Bajo
-
-
-
Si
Sí
Continuo
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Anexo
Precisión
Tanques
% toda
la escala Abiertos Cerrados
±0,5%
Sí
a ±1%
15 mm
Sí
-
Sí
±0,5%
Sí
a ±1%
±0,5%
Sí
a ±1%
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Temp.
Máx.
Desventajas
Ventajas
900
Coste elevado
Preciso,
seguro, alta
presión y
temperatura
150
Materiales
aislantes,
calibración
individual,
adherencia
producto
Bajo coste
300
Coste medio,
posible
obturación
orificio.
Respuesta
rápida.
Coste medio
Materiales
opacos y
transparentes.
A prueba de
explosión
150
1300
Tabla 6.11. Tabla Resumen de Medidores de Nivel
212
Tanques sin
Coste elevado, aberturas,
supervisión
productos
corrosivos y
seguridad,
calibración
peligrosos,
individual,
altas
varias fuentes presiones y
temperaturas.
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.8
Anexo
OTRAS VARIABLES
En los capítulos anteriores, se han descrito los principales métodos de medición y
control de las variables más comunes: Presión, temperatura, caudal y nivel. Pero existen
otras muchas variables de proceso que pueden dividirse en dos grandes grupos:
•
•
Variables físicas: Aquellas relacionadas con las causas físicas que actúan
sobre un cuerpo, bien sea con su movimiento o con las propiedades físicas
de las sustancias. Entre ellas
ƒ
Peso
ƒ
Velocidad
ƒ
Humedad
ƒ
Punto de rocío
ƒ
Llama
ƒ
Oxígeno disuelto
Variables químicas: Relacionadas con las propiedades químicas de los
cuerpos o con su composición. Entre ellas
ƒ
pH
ƒ
Redox
ƒ
Analítica de gases
6.8.1 Variables físicas
6.8.1.1 Peso
El peso de un cuerpo, es la fuerza con la que es atraído por la tierra. La expresión que
resume esta definición es la siguiente:
P=m⋅g
Donde:
P: Peso
m: Masa
g: aceleración debida a la gravedad
La masa del cuerpo es siempre constante, pero la aceleración debida a la gravedad
puede oscilar en función de donde nos encontremos, ya que es 9,78 m/s2 en el ecuador y
9,83 m/s2 en los polos, con lo cual el peso puede variar según a la altura a la que nos
encontremos.
Si la medición se efectúa con una balanza clásica, el peso del objeto se compara con
un conjunto de pesos que está sometido a las mismas condiciones de gravedad que el
objeto en cuestión. Otros tipos de básculas se ajustan con pesos patrón, con lo cual los
efectos de la gravedad no influyen en la medición.
213
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Otro factor que puede influir (en muy pequeña medida) es la diferencia de empuje
del aire sobre el cuerpo y sobre el peso patrón.
Existen varios métodos para determinar el peso:
-
Comparación con otros pesos (patrones)
-
Células de carga a base de galgas extensiométricas
-
Células de carga hidráulicas
-
Células de carga neumáticas
El método de determinación de pesos por comparación, no se definirá en este anexo,
pues casi no tiene aplicación en la industria actual, aunque podemos añadir que forman
parte de este grupo las balanzas clásicas y las básculas comunes. Figura 6.50.
Figura 6.50. Balanza Clásica
6.8.1.1.1 Células de carga a base de galgas extensiométricas
El principio consiste en una célula que contiene una pieza de elasticidad conocida,
por ejemplo el acero, cuyo módulo de elasticidad es del orden de los 2,1⋅106 kg/cm2, capaz
de soportar la carga sin exceder dicho módulo.
Esta célula esta conectada a una galga extensiométrica formada por varias espiras de
hilo pegado a un soporte de papel o resina sintética.
Cuando el peso actúa sobre la célula, la tensión sometida hace variar la longitud del
hilo metálico, con lo cual varia la resistencia del mismo. Esta resistencia es función del
peso del objeto. La célula incorpora en su electrónica, un puente de Wheatstone para
compensar los efectos de la temperatura, pues las variaciones de temperatura afectan a la
medición.
D
Caja
Distribución
Taraje
Compensador
GALGAS
Figura 6.51. Célula de Carga a Base de Galgas Extensiométricas
214
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
En los instrumentos de pesaje se aplican las normas petrológicas de la Organización
Internacional de Metrología Legal que clasifica los aparatos en cuatro categorías:
-
Clase I: Precisión Especial
-
Clase II: Precisión Fina
-
Clase III: Precisión Media
-
Clase IV: Precisión Ordinaria
Este tipo de equipos están protegidos contra humedad y polvo y tienen una precisión
de ± 0,2%, y su rango de medición puede oscilar desde los 20 kg hasta las 150 t. Pero son
relativamente caras.
6.8.1.1.2 Células de carga hidráulicas
La fuerza ejercida por la carga sobre un pistón, presiona un fluido hidráulico. Según
la carga y el área conocida del pistón, se crea una presión que es leída por un manómetro,
que refleja indirectamente la carga.
El rango de carga capaz de soportar desde 40 kg hasta 90 t. Son de respuesta rápida
(2 seg.), y su precisión es de ± 0,2%. Pueden admitir sobrecargas del 40%, y son
resistentes a vibraciones.
6.8.1.1.3 Células de carga neumáticas
Se basan en un transmisor neumático de carga, en el que el peso situado en la
plataforma de carga se compara con el esfuerzo ejercido por un diafragma alimentado a
una presión de tarado ajustable. Figura 6.52.
El sistema adopta una presión de equilibrio, y dicha presión es función del peso.
PESO
Obturador
Tobera
Taraje
Indicador
Aliment. Neumática
Regulador de
Presión Dif.
Figura 6.52. Células de Carga Neumáticas
Estas células tienen un menor rango de carga desde 10 kg hasta 10 t. La precisión es
del ± 0,2%. Aunque requieren de aire comprimido.
6.8.1.2 Velocidad
Los instrumentos utilizados en la medición de velocidad, son los tacómetros. Estos
pueden ser de dos tipos, mecánicos y eléctricos.
215
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Los mecánicos detectan el número de vueltas del eje de la máquina por medios
mecánicos, aunque pueden incorporar algún dispositivo eléctricos para determinar el
tiempo y así conocer las r.p.m. Por el contrario, los eléctricos, usan dispositivos eléctricos
para determinar la velocidad.
Obviaremos el uso de los tacómetros mecánicos, por ser los de menor implantación,
y definiremos los tacómetros eléctricos como los siguientes:
-
Tacómetro de corrientes parásitas
-
Tacómetro de corriente alterna
-
Dínamo tacométrica
-
Tacómetro de frecuencia
6.8.1.2.1 Tacómetro de corrientes parásitas
La rotación de la máquina, hace girar un imán dentro de una copa de aluminio (Fig.
6.53.). La rotación del imán, induce corrientes parásitas en el aluminio que origina un par
resistente proporcional a la velocidad.
Un resorte frena el cabezal del aluminio quedando este en una posición que indica la
velocidad.
Su uso se destina a automóviles, aviación y ferrocarriles, y su rango de medición va
desde las 0 hasta las 15.000 r.p.m.
Capa de aluminio
Imán
N
S
Capa de acero
Figura 6.53. Tacómetro de Corrientes Parásitas
6.8.1.2.2 Tacómetro de corriente alterna
Consiste en un estator bobinado multipolar, donde el rotor dotado de un imán
permanente induce una corriente alterna. Un voltímetro señala la corriente inducida, y por
lo tanto el giro en r.p.m.
6.8.1.2.3 Dínamo tacométrica
Se basa en un estator de imán permanente y un rotor con entrehierro uniforme. La
tensión continua recogida en las escobillas del rotor es proporcional a la velocidad en
r.p.m. de la máquina. precisión alcanza los ±0,5% para velocidades máximas de 6000
r.p.m. (Fig. 6.54.).
216
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Vo
ltím
etr
o
Anexo
C.
C.
án t e
Im anen
m
r
Pe
Figura 6.54. Dínamo Tacométrica
6.8.1.2.4 Tacómetro de frecuencia
Mide la frecuencia de la señal de c.a. captada por transductores del tipo
electromagnético, capacitivo, u óptico, que dan impulsos cuyo número es proporcional a la
velocidad de giro de la máquina.
6.8.1.3 Humedad y punto de rocío
En la industria de procesos, y actualmente en instalaciones medicinales o de alta
pureza, es de vital importancia el control de humedad y de punto de rocío.
Antes de definir equipos, deberíamos conocer la nomenclatura básica de términos de
humedad y punto de rocío:
•
Humedad absoluta: Cantidad de agua en kg por kg de aire seco
•
Porcentaje de humedad: Cociente multiplicado por 100 entre la cantidad
en kg del vapor de agua contenido en 1 kg de aire seco y la cantidad en kg
del vapor de agua contenida en 1 kg de aire seco si el aire está en
condiciones de saturación.
•
Humedad relativa: Es el cociente entre la presión parcial del vapor de
agua a una temperatura t0 y la presión total del vapor a saturación y a la
misma temperatura t0. Equivale al porcentaje de humedad.
•
Temperatura seca: Temperatura del aire medida con un termómetro de
bulbo seco (contacto directo con la atmósfera).
•
Temperatura húmeda: Es la temperatura de equilibrio dinámico alcanzado
por una superficie húmeda cuando se la expone al aire. Puede medirse con
un termómetro cuyo bulbo esta sometido a saturación (bulbo húmedo).
•
Punto de rocío: Es la temperatura límite a la que el vapor de agua
existente en el aire o en el gas se condensa pasando a estado líquido.
•
Contenido de humedad: Expresado en %.Es la cantidad de agua existente
en las sustancias sólidas por unidad de peso o volumen del sólido. Suele
venir expresado en base seca.
217
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
•
Anexo
Contenido de humedad comercial: Contenido de humedad expresado en
kg de agua por kg del material, al salir este del proceso de secado.
La determinación de la humedad en fluidos y en sólidos se realiza por
procedimientos distintos, esta es la clasificación para aire y gases
•
Aire y Gases
ƒ
Elemento de cabello
ƒ
Bulbo seco/húmedo
ƒ
Célula de cloruro de litio
ƒ
Sensor de polímero
6.8.1.3.1 Elemento de cabello
La humedad provoca una expansión o contracción lineal en materiales como fibras o
cabellos naturales. Figura 6.55.
Prácticamente en desuso su precisión oscila entre ± 3 a ± 5% y su rango va desde los
15 hasta los 95 % de humedad relativa.
Elemento higroscópico
Figura 6.55. Elemento de Cabello
6.8.1.3.2 Bulbo seco y bulbo húmedo
Se basa en la captación de la temperatura seca y de la temperatura húmeda mediante
dos termómetros de bulbo. A partir de las dos temperaturas obtenidas, se obtiene la
humedad relativa.
Da una gran precisión cuando la H.R. está próxima a la saturación. Para H.R.
menores de 20% su precisión es pobre, ya que el agua del bulbo húmedo se incorpora al
ambiente falseando la medida.
6.8.1.3.3 Célula de cloruro de litio
Consiste en una célula sumergida en una solución salina de cloruro de litio con una
rejilla de laminas de oro.
218
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
La sal varía su resistencia al aumentar o disminuir la humedad ambiental, ya que
absorbe o libera iones de la película soporte.
La humedad relativa, depende de la humedad ambiental y de la temperatura del aire,
con lo cual es necesario compensarla.
El rango de medida oscilará en función del recubrimiento de cloruro de litio en la
película. A mayor recubrimiento menor campo de medida.
Su uso se restringe para aplicaciones de relativa limpieza y donde el ambiente esté
libre de sales, polvos, vapores ácidos, alcalinos etc.
La célula se deteriora en función del paso del tiempo, y debe regenerarse
periódicamente.
6.8.1.3.4 Sensor de polímero
El principio es similar al de cloruro de litio, salvo que la célula se sustituye por una
rejilla conductora con base de poliestireno (polímero) tratada con acido sulfúrico.
La variación de humedad cambia la resistencia de la superficie del sensor, debido a
que el radical sulfato SO4 lobera o absorbe los iones del hidrógeno H+ procedentes de la
humedad del ambiente.
Suelen incorporar compensadores de temperatura, y su rango de trabajo oscila entre
los 30 y 90% H.R.
Por el contrario, los tipos de medidores de humedad para productos sólidos pueden
definirse como los siguientes:
•
Sólidos
ƒ
Conductividad
ƒ
Capacidad
ƒ
Radiación
6.8.1.3.5 Conductividad
Está basado en la medición de la conductividad del producto, cuando pasa una
corriente a través de unos electrodos en contacto con el mismo Figura 6.56. Los electrodos
están conectados a un puente de Wheatstone, con indicación, control o registro de la
humedad.
Es un sistema fiable, salvo que hay que cuidar la superficie de contacto con los
electrodos, la presión de los mismos.
219
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
A Electrodos
Figura 6.56. Medidor de Humedad por Conductividad
6.8.1.3.6 Capacidad
Los equipos de carácter capacitivo, siempre usan la misma filosofía de trabajo, es
decir la variable que miden va en función de la constante dieléctrica que el producto
experimenta.
En el caso de la humedad la variación de la constante dieléctrica depende de las
variaciones entre el estado húmedo y el estado seco. Los electrodos constituyen las placas
del condensador, y el dieléctrico es el material del que se quiera medir la humedad. Todo
ello forma parte de un oscilador de radiofrecuencia cuya salida alimenta un puente de
medidas de capacidades.
Son equipos para trabajar con productos con humedades inferiores al 25% y es
independiente de la presión de contacto de los electrodos con los sólidos.
6.8.1.3.7 Radiación
Una fuente de neutrones de alta energía se dirige contra el material del cual
queremos medir la humedad. Parte de la radiación emitida es reflejada por los átomos de
hidrógeno existentes en la molécula del material.
Al estar el hidrógeno asociado químicamente con el agua, es posible determinar la
humedad del producto.
Como todos los equipos de control por radiación, es un sistema caro que requiere
revisiones de seguridad.
En la medición del punto de rocío existen otros métodos como los descritos a
continuación:
ƒ
Cámara de niebla
ƒ
Célula de cloruro de litio
ƒ
Analizador de infrarrojos
220
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.8.1.3.8 Cámara de niebla
En una pequeña cámara manual con una bomba de aspiración que comprime el gas
de muestra. Como es un sistema manual, el operador anota la presión y la temperatura
inicial del gas. Seguidamente se comprime el gas a una presión dada, se abre una válvula
de escape a la atmósfera y el gas se expande adiabáticamente y baja de temperatura. Esta
maniobra se va repitiendo hasta que se genera niebla en la cámara. Se mide la temperatura
que corresponde al punto de rocío.
Es un sistema manual, lo que conlleva un error considerable. Además no permite
transmisiones de señal ni señales eléctricas de alarma. Lógicamente no es valido para el
trabajo en continuo.
6.8.1.3.9 Célula de cloruro de litio
Consiste en una solución salina de cloruro de litio impregnada a un manguito que
envuelve a una bobina. Sobre dicho manguito se arrolla un hilo bifilar abierto en un
extremo y alimentado a través del secundario de un transformador, con lo que circula una
corriente entre los hilos a través de la solución salina.
El cloruro de litio se mantiene con una humedad relativa del 11% en equilibrio con la
atmósfera húmeda. A valores inferiores a 11%, la sal cristaliza y deja de ser conductora.
Además la sal es muy higroscópica, con lo cual tiene gran compatibilidad con la humedad
ambiental. A mayor humedad mayor conductividad, y mas calentamiento en la bobina por
la circulación de corriente a través del hilo bifilar.
La célula trabaja idealmente en temperaturas que oscilan entre –30 a 130ºC. Pero es
necesario que los gases de medida estén exentos de vapores de amoníaco, cloro, sal,
dióxido de azufre etc.
Como en el caso de la humedad, es necesario limpiar y regenerar periódicamente la
célula.
6.8.1.3.10 Analizador de infrarrojos
La principal característica de los analizadores de infrarrojos, permite medir además
del punto de rocío, gases como el CO2, CO, CH4, C3H8, SO2 y NH3.
La radiación infrarroja es absorbida por estos gases de un modo característico.
Célula
comparación
Amplificador
Indicador
Ventana
Motor
Fuente
Infrarroja
Registrador
Célula
muestra
Entrada
Salida
Figura 6.57. Analizador de Punto de Rocío por Infrarrojos
221
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
El analizador consiste en una fuente pulsante de infrarrojos, dos células de referencia
y otra de muestra a cuyo través pasan las radiaciones infrarrojas y un detector Figura 6.56.
Si la cámara detectora está llena de vapor de agua, la radiación infrarroja es
absorbida proporcionalmente a la concentración de vapor de agua en la célula de gas
muestra, con lo cual disminuye la presión en esta cámara como resultado de la energía
intermedia absorbida.
Si se bloquean las dos radiaciones, una la que pasa por la célula de comparación y
otra, la que pasa por la célula de muestra del gas a analizar, no hay variación de presión en
la cámara.
Si la célula de referencia contiene un gas no absorbente, tal como el nitrógeno y por
la célula muestra, pasa el gas húmedo, la radiación a través del gas muestra, estará
atenuada en la longitud de onda del vapor de agua en el gas mientras que la radiación a
través del gas patrón nitrógeno permanecerá invariable.
De esta manera se obtiene una presión variable pulsante en el detector; este contiene
dos cámaras separadas por un diafragma, que convierte los impulsos de presión a una señal
eléctrica que será posteriormente tratada.
6.8.1.4 Llama
Dentro del sector de la combustión, es necesario, por seguridad y por normativa,
saber cuando existe llama en los quemadores. Si por un casual careciéramos de este
instrumento, podríamos estar lanzando combustible con el peligro de deflagración o
explosión con el consecuente peligro para las personas y para las instalaciones.
Así pues, a diferencia de los equipos hasta ahora definidos, nos encontramos frente a
unos instrumentos de seguridad vital en instalaciones con quemadores.
Hay tres tipos de detectores de llama:
•
Detección de calor
•
Detección por ionización-rectificación
•
Detectores de radiación
6.8.1.4.1 Detección de calor
Se usan para este cometido, detectores térmicos (bimetales, termopares, varillas de
dilatación y dispositivos etc.).
Su uso se destina a aplicaciones domésticas.
6.8.1.4.2 Detección por ionización-rectificación
La ionización es la base de los detectores de llamas de rectificación. Una tensión
alterna aplicada a dos electrodos colocados dentro de la llama hace circular una pequeña
corriente alterna ya que los gases en la llama están ionizados.
La resistencia de la llama es bastante alta del orden de 250.000 a 150.000.000 Ω, y la
corriente que pasa es del orden de microamperios.
222
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Al aplicar una tensión alterna a los electrodos, la corriente circula con mayor
facilidad en un sentido que otro si la superficie activa de uno de los electrodos (superficie
expuesta a la llama) es varias veces mayor que la del otro electrodo. De este modo se
obtiene una corriente alterna rectificada, parecida a una corriente continua pulsante, con lo
cual si se presenta un cortocircuito de alta resistencia en los electrodos, se genera una
señal alterna que es detectada como falsa por el circuito electrónico.
6.8.1.4.3 Detectores por radiación
Se basan en la radiación de energía que una llama irradia en forma de ondas que
producen luz y calor.
Pueden dividirse en los siguientes tipos:
•
Detectores radiación visible: Son de dos tipos, de sulfuro de cadmio y
óxido de cesio. El primero consiste en un elemento de sulfuro de cadmio
que varía su resistencia de forma inversamente proporcional a la
intensidad luminosa, mientras que el segundo consiste en un tubo de
vacío que contiene un cátodo y un ánodo emitiendo este electrones
cuando la luz incide sobre su superficie.
•
Detectores radiación infrarroja: Emplean una célula de sulfuro de plomo
cuya resistencia eléctrica decrece al aumentar la intensidad de radiación.
La célula de sulfuro de plomo no distingue entre la radiación infrarroja
emitida por los refractarios o por la llama. Pero la electrónica del equipo
permite mediante la característica parpadeante de la llama, cancelar el
efecto de los refractarios.
•
Detectores radiación ultravioleta: Consiste en un tubo que contiene dos
electrodos, normalmente de tungsteno. El tubo es de material permeable
a la radiación ultravioleta, cuarzo por ejemplo y está lleno de un gas
inerte. La principal ventaja de estos detectores de radiación ultravioleta
es que son insensibles a las radiaciones infrarrojas y visibles, con lo cual
el refractario y el material fundido no afectan a la detección. Son ideales
para instalaciones de gas y de fuel-oil.
6.8.1.5 Oxígeno disuelto
Podemos definir el oxígeno disuelto como la cantidad de oxígeno libre en el agua
que no se encuentra combinado ni con el hidrógeno (formando agua) ni con los sólidos
existentes en el agua.
Esta variable, es de vital importancia para la vida marina, y actualmente, con el
trabajo en depuradoras y piscifactorías.
Consiste en una célula polarográfica consiste en un cátodo de aleación oro-plataplatino y un ánodo de plata-cloruro de plata. Ambos sumergidos en una solución salina de
potasa y cloruro potásico en agua.
Una fina membrana de teflón permeable a los gases permite la difusión del oxígeno
procedente de la muestra de agua.
Las reacciones químicas en el agua son:
•
Cátodo: O2+2H2O+4e- = 4OH223
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
•
Ánodo: 4Ag+4ClK = 4ClAg+4K++4e-
•
Reacción total: O2+2H2O+4Ag+4ClK = 4ClAg+4KOH
Como para cada molécula de oxígeno que se reduce, entran cuatro electrones en la
célula y cuatro abandonan el ánodo, se obtiene una corriente eléctrica de cátodo a ánodo
que es directamente proporcional a la cantidad de oxígeno que pasó a través de la
membrana.
El oxígeno disuelto depende de la temperatura, así que es necesario compensar esta
mediante termocompensadores que refieran automáticamente la medida a una temperatura
estándar.
La precisión es de ±1% y el campo de medida suele estar en 2 y 25 mg/l o 0-100% de
saturación.
6.8.2 Variables químicas
6.8.2.1 pH
El pH, es una medida de la acidez o de la alcalinidad del agua con compuestos
químicos disueltos, su
Su expresión viene dada por el logaritmo de la inversa de la concentración del ión H
expresada en moles por litro.
pH = log
1
H+
Las medidas prácticas del pH oscilan desde el 0 hasta el 14.
Los dos sistemas principales para la medida del pH son los siguientes:
6.8.2.1.1 Electrodo de vidrio
Consiste en un tubo de vidrio cerrado en su parte inferior con una membrana de
vidrio especialmente sensible a los iones hidrógeno del pH.
En la parte interna de esta membrana se encuentra una solución de cloruro tampón de
pH constante dentro de la cual está inmerso en un hilo de plata recubierto de cloruro de
plata.
El mecanismo que permite el electrodo de vidrio mida la concentración de ión
hidrógeno no es conocido, pero está establecido que al introducir el electrodo en el líquido,
se desarrolla un potencial relacionado directamente con la concentración de ión hidrógeno
del líquido. Si la concentración es mayor que la del interior del electrodo, existe un
potencial positivo a través de la punta del electrodo, y si es inferior, todo lo contrario.
Además incluye un electrodo de referencia para compensar las posibles variaciones
de potencial debidas a la temperatura, y para medir el potencial variable del electrodo de
vidrio.
224
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.8.2.1.2 Electrodo de transistor
Consiste en un sensor que posee una señal de pH de baja impedancia, lo que le da
una gran fiabilidad. Es prácticamente irrompible y de gran rapidez, además de larga
duración.
Tienen una precisión de ±0,25 a ±1% o bien ±0,03 pH
Al incorporar un microprocesador puede incorporar transmisores analógicos y
señales de alarma, así como interfases de comunicación.
6.8.2.2 Redox
Se defina redox, como el potencial de oxidación-reducción de materiales disueltos en
agua. Se mide con un metal noble y un electrodo de referencia y es una medida de su
potencial electrónico de equilibrio y de su capacidad relativa para reaccionar con otros
materiales oxidantes o reductores que se puedan añadir al agua.
A diferencia del pH donde su electrodo de vidrio mide los cambios en la
concentración del ión hidrógeno activo, en el redox, el electrodo de metal noble (platino)
es sensible a los cambios en la relación entre el agente reductor y el agente oxidante.
De esta manera podemos definir al electrodo de metal noble como electrodo sensible
a los electrones.
Existen tres tipos de electrodos:
•
Electrodo de hidrógeno: laboratorio
•
Electrodo de plata/cloruro de plata con electrolito 4NClK: Industria
•
Electrodo de calomel con electrolito de ClK: Industria
La medida del potencial de oxidación-reducción viene dada por la diferencia de
potencial entre el electrodo de metal noble y el de referencia según la fórmula:
ORP = E h − E 0 = −
RT (Oxid )
ln
nF (Re d )
Donde:
Eh: Potencial de oxidación relativo al electrodo de hidrógeno
E0: Potencial de oxidación del electrodo de referencia relativo al electrodo de
hidrógeno
R: Constante de los gases perfectos
T: Temperatura absoluta
n: Número de electrones transferidos
F: Carga de Faraday
(Oxid): Concentración del material en forma oxidante
(Red): Concentración del material en forma reductora
La precisión es del orden de ±1% o de ±2mV.
225
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.8.2.3 Analítica de gases
Hoy en día, la analítica de gases dentro de la ingeniería de procesos es un hecho
habitual y necesario. Es frecuente analizar gases en hospitales, petroquímicas y
combustión de humos.
Los sistemas de analítica aprovechan las características químicas de los gases de
medición para averiguar los porcentajes de mezcla como la conductibilidad térmica, el
paramagnetismo del oxígeno y el coeficiente de absorción infrarroja.
Todos los analizadores, son complejos equipos electrónicos que requieren de
calibraciones periódicas de cero y de span, lo que obliga a montar dispositivos con botellas
de gas cero (generalmente N2) y gas patrón (botella de gas de muestra).
La electrónica, favorece que integren displays de visualización, comunicaciones
mediante buses de campo, transmisión analógica y digital.
Las precisiones irán en función del tipo de equipo, pero como son equipos
relativamente caros acostumbran a ofrecer excelentes relaciones de coste y precisión.
6.8.2.3.1 Conductividad térmica
Los analizadores por conductividad térmica, permiten analizar los siguientes gases:
•
Co2-Aire (0-5%)
•
O2-Aire (0-16%)
•
SO2-Aire (0-3%)
•
O2-N2 (0-52%)
•
CO2-N2 (0-7%)
•
CO2-O2 (0-6%)
La determinación de estos contenidos, se basa en las diferentes conductividades
térmicas de dicho gas, cuando se comparan con una célula con el aire u otros posibles
constituyentes del gas de combustión.
El analizador capta la mezcla mediante métodos externos como bombas de
aspiración, se filtra y se pasa a la célula de medida.
La célula contiene un hilo de resistencia calentado eléctricamente y mantenido a una
temperatura ligeramente superior a la de las paredes. La resistencia de dicho hilo es
inversamente proporcional a la conductividad del gas que lo rodea.
Las variaciones en la temperatura del gas, y del instrumento se compensan en general
mediante una célula cerrada idéntica de medida de conductividad térmica que contiene aire
de composición conocida.
La medida efectuada en la práctica es la diferencia de la resistencia de los hilos en
contacto con el aire y con el gas de combustión.
Una aplicación de estos analizadores es lo que conocemos como cromatógrafo; este
equipo contiene una columna de separación de los componentes del gas, una toma de
muestras, una cámara de temperatura controlada encerrando el detector, y un registrador
que marca los picos correspondientes a los componentes.
226
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Se inyecta en la columna una cantidad de gas conocida, y esta absorbe en forma
distinta a cada uno de los componentes de tal modo que estos avanzan a distinta velocidad
llegando uno tras otro al detector de conductividad que compara las conductividades
térmicas entre el gas portador y la mezcla, dando una tensón proporcional a la
concentración de gas correspondiente.
Aunque los cromatógrafos son instrumentos de laboratorio, actualmente empiezan a
usarse versiones de proceso para trabajar en ambientes agresivos.
6.8.2.3.2 Analizadores paramagnéticos
El paramagnetismo, es una propiedad que comparten varios gases, como el oxígeno.
Los gases paramagnéticos frente a un campo magnético se magnetizan en mayor o menor
medida en función del tipo de gas.
El principio fundamental se basa en una bola suspendida en equilibrio en un campo
magnético, que varia de posición cuando el gas paramagnético circula a través de la
misma, porque el oxígeno contenido en el gas absorbe parte de la energía magnética
disponible en el campo.
El oxígeno circula por dos cámaras idénticas con dos pequeños calefactores; uno de
ellos está sometido a un fuerte campo magnético, con lo que el oxígeno que es
paramagnético desplaza a los otro gases y el elemento calefactor se enfría rápidamente.
De este modo las diferencias de temperaturas medidas con un circuito de puente de
Wheatstone, son proporcionales a la susceptibilidad magnética del gas, y al ser el oxígeno
el único gas paramagnético presente, son también proporcionales al contenido de oxígeno.
6.8.2.3.3 Analizador de infrarrojos
Tal y como se ha comentado en el apartado de medición de humedad, el analizador
de infrarrojos detecta como distintos gases absorben la radiación de infrarrojos.
Algunos gases como el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el cloro y otros casi no
absorben radiación infrarroja, otros como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono,
del metano, el propano, el dióxido de azufre y el amoniaco lo absorben en cantidades
apreciables para el analizador
El principio de medición está definido en el capitulo de infrarrojos de medidores de
humedad y punto de rocío, teniendo en cuenta que para efectuar mediciones de algún gas,
debe llenarse la célula de comparación con un gas no absorbente por ejemplo nitrógeno, y
la cámara detectora con el gas a analizar. La radiación infrarroja se interrumpe
alternativamente hacía la célula de comparación y la célula de muestra. De esta manera la
radiación que pasa a través de la cámara de comparación no se atenúa, mientras que la que
atraviesa la célula de muestra es absorbida proporcionalmente en función del tipo de gas
que circula.
227
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
6.9
Anexo
ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
En el control automático de los procesos industriales la válvula de control juega un
papel muy importante en el bucle de la regulación. Realiza la función de variar el caudal
del fluido de control que modifica a su vez el caudal de la variable medida comportándose
como un orificio de área continuamente variable. Dentro del bucle de control tiene tanta
importancia como el elemento primario, el transmisor y el controlador.
El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos y esta
provisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturador es quien
realiza la función de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje o bien
tener un movimiento rotativo. Esta unido a un vástago que pasa a través de la tapa del
cuerpo y que es accionado por el servomotor.
6.9.1 Tipología de válvulas
El cuerpo de la válvula y el movimiento del obturador, determinan los distintos tipos
de válvulas existentes, definidos a continuación:
6.9.1.1 Válvula de globo
Puede ser de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado
respectivamente. Las válvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamaño
para que el obturador cierre en contra de la presión diferencial del proceso. Por lo tanto, se
emplean cuando la presión del fluido es baja y se precisa que las fugas en posición de
cierre sean mínimas. El cierre estanco se logra con obturadores provistos de una arandela
de teflón. En la válvula de doble asiento o de obturador equilibrado la fuerza de
desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en
la válvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien
cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre las fugas son
mayores que en una válvula de simple asiento. La imagen siguiente (Fig. 6.58) las
representa.
Figura 6.58. Válvulas de Globo
6.9.1.2 Válvula en ángulo
Esta válvula permite tener un flujo de caudal regular si existen turbulencias y es
adecuada para disminuir la erosión cuando esta es considerable por las características del
fluido o bien por la excesiva presión diferencial. El diseño de la válvula es idóneo para el
control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para
los fluidos que contienen sólidos en suspensión. Ver Figura 6.59.
228
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Este tipo de válvulas se emplea generalmente para mezclar fluidos o bien para
derivar de un flujo de entrada dos de salida, las válvulas de tres vías intervienen
típicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.
Figura 6.59. Válvulas en Ángulo
6.9.1.3 Válvula de jaula
Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados
a las características de caudal deseadas en la válvula. Se caracterizan por el fácil
desmontaje del obturador y porque este puede incorporar orificios que permiten eliminar
prácticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencial favoreciendo
la estabilidad y el funcionamiento. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se
emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión
diferencial. Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, la válvula es muy
resistente a las vibraciones o al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros
de teflón que, con la válvula en posición cerrada, asientan contra la jaula y permiten así un
cierre hermético. Figura 6.60.
Figura 6.60. Válvulas de Jaula
6.9.1.4 Válvula de compuerta
Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que
se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición es adecuada generalmente
para el control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la
ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo del fluido cuando esta en posición de
apertura total. Ver Figura 6.61.
229
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.61. Válvulas de Compuerta
6.9.1.5 Válvula en Y
Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se
caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran
capacidad de caudal. Posee además, una característica de auto drenaje cuando esta
instalada inclinada con un cierto Angulo. Se emplea usualmente en instalaciones
criogénicas. (Fig. 6.62.)
Figura 6.62. Válvulas en Y
6.9.1.6 Válvula de cuerpo partido
Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento teniendo el
cuerpo partido en dos partes entre las cuales esta presionado el asiento. Esta disposición
permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios
muertos en el cuerpo. Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria
alimentaria. (Fig. 6.63.)
Figura 6.63. Válvulas de Cuerpo Partido
230
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.9.1.7 Válvula Saunders
En esta válvula, el obturadores una membrana flexible que a través de un vástago
unido a un servomotor, que es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando así el paso del
fluido. La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fácilmente de goma o
plástico para trabajar con fluidos agresivos. (Fig. 6.64.).
Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente. Se
utiliza principalmente en procesos químicos difíciles, en particular en el manejo de fluidos
negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo sólidos en suspensión.
Figura 6.64. Válvulas Saunders
6.9.1.8 Válvulas de compresión
Funciona mediante el pensamiento de dos o más elementos flexibles, por ejemplo, un
tubo de goma. Igual que las válvulas de diafragma se caracteriza por que proporciona un
optimo control en posición de cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo
de fluidos negros o corrosivos, viscosos o conteniendo sólidos en suspensión. (Fig. 6.65.)
Figura 6.65. Válvulas de Compresión
6.9.1.9 Válvulas de obturador excéntrico rotativo
Consiste en un obturador de superficie esférica que tiene un movimiento excéntrico
rotativo y que esta unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles.
El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por un vástago conectado a
un servomotor. El par de este es reducido gracias al movimiento excéntrico de la cara
esférica del obturador. (Fig. 6.66.)
La válvula puede tener un cierre estanco mediante aros de teflón dispuestos en el
asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal, comparable a las válvulas
mariposa y de bola y por su elevada perdida de carga admisible.
231
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Figura 6.66. Válvulas de Obturador Excéntrico Rotativo
6.9.1.10 Válvulas de obturador cilíndrico excéntrico
Tiene un obturador cilíndrico excéntrico que asienta contra un cuerpo cilíndrico. El
cierre hermético se logra con un revestimiento de goma o teflón en la cara del cuerpo
donde asienta el obturador. La válvula es de bajo coste y tiene una capacidad relativamente
alta. Es adecuada para fluidos corrosivos, y líquidos viscosos o conteniendo sólidos en
suspensión. Figura 6.67.
Figura 6.67 Válvulas de Obturador Cilíndrico Excéntrico
6.9.1.11 Válvulas de mariposa
El cuerpo esta formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente
un disco circular. La válvula puede cerrar herméticamente mediante un anillo de goma
empotrado en el cuerpo. Un servomotor exterior acciona el eje del disco y ejerce su par
máximo cuando la válvula esta totalmente abierta, siempre que la presión permanezca
constante. En la selección de la válvula es importante considerar las presiones diferenciales
correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre; se necesita una gran
fuerza del actuador para accionar la válvula en caso de una caída de presión elevada.
Las válvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a
baja presión.
6.9.1.12 Válvulas de bola
El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador
en forma de esfera o de bola. La válvula tiene un corte adecuado que fija la curva
característica de la válvula, y gira transversalmente accionada por un servomotor exterior.
El cierre hermético se logra mediante un aro de teflón incorporado al cuerpo contra el cual
asienta la bola cuando la válvula esta cerrada. En posición de apertura total, la válvula
equivale aproximadamente en tamaño a 75% del tamaño de la tubería. La válvula de bola
se emplea principalmente en control de caudal de fluidos negros, o bien en fluidos con gran
porcentaje de sólidos en suspensión.
232
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.9.1.13 Válvula de orificio ajustable
El obturado de esta válvula consiste en una camisa de forma cilíndrica que esta
perforada con dos orificios, uno de nitrada y uno de salida y que gira mediante una palanca
exterior accionada manualmente o por medio de un servomotor. El giro del obturador tapa
parcial o totalmente las entradas y salidas de la válvula controlando así el caudal. La
válvula incorpora además una tejedera cilíndrica que puede deslizar dentro de la camisa
gracias a un macho roscado de accionamiento exterior. La tejedera puede así fijarse
manualmente en una posición determinada para limitar el caudal máximo. Figura 6.68.
La válvula es adecuada en los casos en que hay que ajustar manualmente el caudal
máximo del fluido, cuando el caudal puede variar entre limites amplios de forma
intermitente o continua y cuando no se requiere un cierre hermético. Se utiliza para
combustibles ganosos o líquidos, vapor, aire comprimido y líquidos en general.
Figura 6.68. Válvulas de Orificio Ajustable
6.9.1.14 Válvulas de flujo axial
Consisten en un diafragma accionado reumáticamente que mueve un pistón, el cual a
su vez comprime un fluido hidráulico contra un obturador formado por un material
elastómero. De este modo el obturador se expansiona para cerrar el flujo anular del fluido.
Este tipo de válvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso. Otra variedad de
la válvula de flujo axial es la válvula de manguito, que es accionada por conexión exterior
del manguito a través de un fluido auxiliar a una presión superior a la del propio fluido. Se
utiliza también para gases. Figura 6.69.
Figura 6.69. Válvulas de Flujo Axial
6.9.2 Cuerpo de la válvula
El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin
perdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la
erosión o a la corrosión producida por el fluido.
233
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
El cuerpo y las conexiones a la tubería están normalizados de acuerdo con las
presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN y ANSI. Figura 6.70.
Cabe señalar los puntos siguientes:
•
Las conexiones roscadas se utilizan hasta 2”
•
Las bridas pueden ser planas,
machihembradas con junta de anillo.
•
Las conexiones soldadas pueden ser con encaje o con soldadura a tope.
Las primeras se emplean para tamaños de válvulas hasta 2” y las
segundas desde 2 ½” hasta tamaños mayores.
con
resalte,
machihembradas,
Figura 6.70. Conexiones Estándar de Válvulas
El cuerpo suele ser de hierro, acero y acero inoxidable y en casos especiales los
materiales pueden ser de Monel, Hastelloy etc.
Todos los tipos de accesorios de hierro fundido y hierro dúctil y cuerpos de válvulas
para agua, drenaje y otros usos se producen en la Fundición de Hierro.
234
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Además, se fabrica fundición especial para diversas aplicaciones. Los accesorios de
tuberías se vacían en moldes estáticos, en diámetros de 4" a 64" y de 100mm a 1600mm.
Varias naves de producción equipadas con maquinaria para fabricar moldes proporcionan
los medios de producción. Un taller de modelos está completamente equipado para la
fabricación de modelos de madera y de metal.
El proceso de vaciado se inicia con modelos fabricados de acuerdo con la
configuración del objeto deseado. La arena de molde mezclada con arcilla o aglutinantes
químicos se compacta alrededor del modelo con equipo especial de apisonado. El modelo
se dibuja dejando una cavidad con la forma del modelo. Se insertan núcleos moldeados
para la forma interna. Dos mitades de molde se cierran y se vierte hierro fundido dentro de
la cavidad del molde. Después de que haya tomado lugar la solidificación, la pieza vaciada
se separa de la arena, se limpia y se maquina según se requiera.
El hierro para los accesorios puede ser fundido en frío en tres hornos de inducción de
22 toneladas métricas sin núcleo o puede entregarse líquido a la fundición.
Este hierro se controla químicamente para satisfacer los varios niveles de resistencia
que exigen las normas actuales de fabricación.
6.9.3 Tapa de la válvula
La tapa de la válvula de control tiene por objeto unir el cuerpo de la válvula al
servomotor. A su través desliza el vástago del obturador accionado por el motor. Este
vástago dispone generalmente de un índice que señala en una escala de posición de
apertura o de cierre de la válvula.
Para que el fluido no escape a través de la tapa es necesario disponer una caja de
empaquetadura entre la tapa y el vástago. La empaquetadura ideal debe ser elástica, tener
un bajo coeficiente de rozamiento, ser químicamente inerte y ser un aislante eléctrico, con
el fin de no formar un puente galvanizo con el vástago que dé lugar a una corrosión de
partes de la válvula. La empaquetadura que se utiliza normalmente es de teflón cuya
temperatura máxima de servicio es de 220º C. A temperatura superiores o inferiores a este
valor es necesario o bien emplear otro material o bien alejar la empaquetadura del cuerpo
de la válvula para que se establezca así un gradiente de temperaturas entre el fluido y la
estopa y esta última pueda trabajar satisfactoriamente.
La empaquetadura normal no proporciona un sello perfecto para el fluido, esta
empaquetadura suele ser de aros de teflón que es autolubricante y no necesita engrase.
Cuando el fluido y las condiciones de servicio no permiten el empleo aislado de teflón se
utiliza grafito en forma de filamento, laminado y cinta. En el caso de fluidos corrosivos,
tóxicos, radiactivos, o muy valiosos hay que asegurar un cierre total en la estopada. La
estanqueidad lograda es tan perfecta que las posibles fugas sólo pueden detectarse con un
espectrómetro de masas.
6.9.4 Partes internas de las válvulas. Obturador y asientos
Como partes internas de la válvula se consideran generalmente las piezas metálicas
internas desmontables que están en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el
vástago, la empaquetadura, el collarín de lubricación en la empaquetadura, los anillos de
guía del vástago, el obturador y el siento o los asientos.
235
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Hay que señalar que el obturador y el asiento constituyen el “Corazón de la Válvula”
al controlar el caudal gracias al orificio de paso variable que forman al variar su posición
relativa, y que además tienen la misión de cerrar el paso del fluido.
En la selección de dichas partes, intervienen los siguientes factores:
•
Materiales normales y especiales aptos para contrarrestar la corrosión, la
erosión y el desgaste producidos por el fluido.
•
Características del caudal en función de la carrera.
•
Tamaño normal o reducido que permite obtener varias capacidades de
caudal de la válvula con el mismo tamaño del cuerpo.
6.9.5 Dimensionado de la válvula: Coeficientes Kv y Cv
La gran cantidad de fabricantes de válvulas, ha hecho necesario estandarizar o
normalizar el cálculo de las dimensiones de las válvulas, no solo en función del tamaño,
sino para unificar el caudal del paso en función de dichos coeficientes.
Estos coeficientes, representan la capacidad de las válvulas de control.
El primer coeficiente que se creó, fue el Cv, que se usó inicialmente en Estados
Unidos. Se puede definir como el caudal de agua en galones USA por minuto que circula a
través de la válvula en posición completamente abierta y con una pérdida de carga de una
libra por pulgada cuadrada (psi).
En los países europeos, que usen el sistema métrico decimal, se usa el coeficiente Kv,
que se puede definir según la norma internacional IEC-534-1987 sobre válvulas de control
de procesos industriales, como el caudal de agua (5-40ºC) en m3/h que pasa a través de la
válvula a una apertura dada y con una pérdida de carga de 1 bar (105 Pa o 1,02 bar).
El coeficiente para la válvula completamente abierta se denomina KVS, mientras que
el mínimo valor recibe el nombre de KV0. Entonces podemos definir la rangeabilidad o
relación de caudales de la válvula como la relación :
K VS
KV 0
La equivalencia entre Kv y Cv, se puede obtener mediante las siguientes expresiones:
KV = 0,86 CV (m3/h)
CV = 1,16 KV (galones por minuto)
6.9.5.1 Fórmula general
Tal y como se ha dicho en la introducción, la válvula de control se comporta como
un orificio de área ajustable, que permite el paso de caudal con su correspondiente pérdida
de carga.
236
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
P2
P1
Figura 6.71. Esquema Presiones en la Válvula
Para determinar la fórmula general, aplicaremos el teorema de Bernouilli en la Figura
6.71.
V12 P2 V22
+
=
+
ρ1 2
ρ2
2
P1
Si suponemos fluidos incompresibles ρ1=ρ2=ρ
Entonces tenemos:
V22 − V12 = 2
P1 − P2
ρ
Al ser V2 mayor que V1 entonces queda de la siguiente manera:
V2 = 2
∆P
ρ
= 2h
La forma de la válvula da lugar a una resistencia que disminuye la velocidad:
V2 = 2
∆P
ρ
= 2h
Donde
β: Coeficiente de resistencia (sin dimensiones).
V: Velocidad del fluido en m/s.
h: Altura de presión entre la entrada y la salida de la válvula en m.
Y como
q = FV
237
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Donde:
q: Caudal a través de la válvula en m3/s
F: Sección del orificio de paso en m2
Con todo ello resulta:
q = Fβ 2h = Fβ 2
∆p
ρ
10 2 m 3 / s
(2)
En la que:
∆p: Pérdida de carga en bar a través de la válvula
ρ: Densidad del fluido, en kg/dm3
Según la definición, el coeficiente KV, corresponde al caudal en m3/h para una
pérdida de carga ∆p=1bar, y la densidad del agua entre 5 y 40ºC es de 1000 kg/m3 o 1
kg/dm3, resulta:
K V = 3600 Fβ 200m 3 / h = 50,911Fβ ( m 3 / h)
(3)
Esta fórmula permite determinar el contorno del obturador, ya que relaciona el
caudal en función del área de paso.
Sustituyendo en (2)
q=
KV
∆p 3
(m / s)
3600 ρ
Q = KV
∆p
ρ
( m 3 / h)
Y de aquí:
ρ
KV = Q
∆p
( m 3 / h)
Donde:
Q: Caudal máximo en m3/h
∆p: Pérdida de carga en bar para el caudal máximo
ρ: Densidad del fluido, en kg/dm3 o g/cm3
De la formula (3), se deduce que el coeficiente de la válvula depende del área de
paso y de la resistencia de paso del fluido, es decir de características inherentes a la
válvula.
238
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.10 CLASIFICACIÓN DE ÁREAS
A lo largo de esta introducción a la instrumentación industrial, se ha hecho referencia
en repetidas ocasiones de que determinados equipos pueden trabajar en zonas con riesgo
de explosividad.
Para evitar que explosiones fortuitas puedan dañar la vida humana y el estado de las
instalaciones, se han tomado ciertas medidas de implantación internacional. Estas medidas
suelen afectar principalmente a industrias petroquímicas y químicas. Aunque también
pueden aplicarse en industrias donde se generan polvos inflamables (cacao)
6.10.1 Definición
Podemos definir una atmósfera explosiva, como aquella susceptible de explotar (el
peligro existe potencialmente) como consecuencia de fallos en la instalación: fugas,
roturas, en canalizaciones, variaciones térmicas etc.
La clasificación por zonas, se utiliza para determinar el nivel de seguridad necesario
para el material eléctrico instalados en ambientes explosivos de gas y vapores (EN 6007910, CEI 60079-10), y en ambientes con polvo inflamable.
Para que se desencadene una explosión han de coincidir 3 elementos (Fig. 6.72.)
Figura 6.72. Elementos Participantes en una Explosión
A: Oxígeno (presente en el aire, es decir siempre)
B: Combustible (Gas, vapores y polvos)
C: Fuente de inflamación (instalaciones eléctricas o fuentes de calor)
Para producir una explosión, no es necesaria una chispa o una llama. El aumento de
la temperatura superficial de un aparato puede provocar una explosión si sobrepasa el valor
de la temperatura de inflamación del gas que hay en el ambiente.
Al existir posibilidad de inflamarse ambientes tales como gases, vapores o
instalaciones polvorientas, podemos definir las diferencias entre atmósferas gaseosas y
polvorientas.
La atmósfera es la masa volúmica. La de los gases y vapores es alrededor de 1000
veces menor que la del polvo. Los gases se dispersan en el aire por convección y por
difusión formando una atmósfera homogénea. El polvo es mucho mas pesado que el aire y
tiene tendencia a depositarse mas o menos rápidamente.
239
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Las particularidades de una atmósfera explosiva polvorienta se resumen en cuatro
condiciones:
•
Polvo inflamable (granulometría <0,3mm)
•
La atmósfera debe contener comburente (Generalmente oxígeno incluso
en muy baja cantidad.
•
El polvo debe estar en suspensión (La explosión resulta de una
combustión muy rápida del polvo en el oxígeno del aire).
•
La concentración del polvo debe estar en el campo explosivo (como regla
general, el límite inferior de explosividad se sitúa alrededor de 50 g/m3).
6.10.2 Definición de zonas con riesgos de explosión
El objetivo de la clasificación por zonas de una instalación es doble (según ATEX
1999/92/CE):
•
Precisar las categorías de material utilizado en las zonas indicadas, a
condición de que éstas estén adaptadas a los gases, vapores, niebla y/o
polvo.
•
Clasificar por zonas los emplazamientos peligrosos para evitar las fuentes
de inflamación y para realizar una selección correcta de los materiales
eléctricos y no-eléctricos. Estas zonas serán establecidas en función de la
presencia de un ambiente explosivo gaseoso o polvoriento.
A continuación se enumeran las distintas zonas de clasificación:
•
Grupo I : Material eléctrico destinado a las minas con grisú. (Tabla 6.13.)
•
Grupo II: Material eléctrico destinado a lugares sometidos a ambientes
explosivos diferentes a las minas con grisú. (Tabla 6.12.)
Aparatos del Grupo II
Presencia ambientes
explosivos
Zona
Categorías
Zona 0
Categoría 1G (Gas)
Zona 20
Categoría 1D (Polvo)
Zona 1
Categoría 2G (o categoría 1G)
Zona 21
Categoría 2D (o categoría 1D)
Zona 2
Categoría 3G (o categoría 1G o 2G)
Zona 22
Categoría 3D (o categoría 1D o 2D)
Permanente, frecuente o
durante largos periodos
Intermitente en servicio
normal (probable)
Episódico o durante periodos
(nunca en servicio normal)
Tabla 6.13. Categorías Grupo II
240
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Aparatos del Grupo I
Categorías
Presencia ambientes explosivos
Categoría M1
Presencia (metano, polvo)
Categoría M2
Riesgo de presencia (metano, polvo)
Tabla 6.12. Categorías Grupo II
Hay que señalar que la clasificación de una instalación es responsabilidad del
usuario. Es decir, debe tratarse cada instalación individualmente y estudiar de que tipo de
zona se trata.
6.10.3 Identificación y marcaje
Ex
Símbolo específico de protección contra
las explosiones para un material eléctrico
(EN 50014) que responde a uno o varios
de los modos de protección objeto de las
Normas Europeas EN 50015 a EN 50028
Marcaje Epsilon para un material eléctrico
o no-eléctrico en ambientes explosivos
0081
Conformidad a las Directivas europeas
marcaje CE.
Nº del organismo notificado para otorgar
un certificado CE.
Todos los equipos destinados a trabajar en zona clasificada, sean eléctricos o no,
deben llevar una etiqueta identificativa con los siguientes campos (Ver Fig. 6.73.):
"d"
: Revestimiento antideflagrante
EN 50018
"e"
: Seguridad aumentada
EN 50019
"i"
: Seguridad intrínseca "ia" o "ib"
EN 50020
"m"
: Encapsulado
EN 50028
"n"
: No incendiario
EN 50021
"o"
: Inmersión en aceite
EN 50015
"p"
: Sobrepresión interna
EN 50016
"q"
: Llenado pulverulento
EN 50017
MODOS DE
PROTECCIÓN
II 2G EExd
GRUPOS DE
MATERIAL
CLASES DE
TEMPERATURAS
IIC
T4
II 2D IP 65
Categorías de aparatos
(G:Gas, D:Polvo)
I: Minas
II: Industrias de superficie
M1
M2
1G o 1D
2G o 2D
3G o 3D
T135ºC
Grado de protección
(EN 60529) del revestimiento
para una clase de
temperatura dada.
Temperatura máxima de
superficie (Limitación
debida a la presencia de
nubes de polvo)
Ambientes polvorientos
Figura 6.73. Marcaje Etiquetas para Equipos EEx
241
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
6.10.4 Modos de protección
Los modos de protección (enumerados en el marcaje de equipos) otorgan una serie
de características especiales a los equipos que incluyen alguno de ellos.
Podemos definir los modos de protección como:
•
“d” Revestimiento antideflagrante: Los componentes que pudieran
inflamar una atmósfera explosiva son encerrados en una carcasa que
resiste la presión desarrollada por una explosión interna de una mezcla
explosiva, y que impide la transmisión de esta explosión hacia la
atmósfera explosiva en donde se encuentra la carcasa.
•
“e” Seguridad aumentada: Medidas para evitar con un elevado
coeficiente de seguridad, la posibilidad de temperaturas excesivas y la
aparición de arcos o chispas en el interior y sobre la parte externa del
material eléctrico que no se produce en funcionamiento normal.
•
“i” Seguridad intrínseca: Circuito en el que ninguna chispa ni efecto
térmico producido en las condiciones de prueba prescritas por la norma
(funcionamiento normal y caso de anomalía) es capaz de provocar la
inflamación de una atmósfera explosiva dada.
•
“m” Encapsulado: Modo de protección en la que aquellos componentes
que pudieran causar la inflamación de una atmósfera explosiva a causa de
chispas o recalentamientos, son encerrados en un envolvente de manera
que esta atmósfera explosiva no pueda inflamarse.
•
“n” No incendiario: Modo de protección eléctrico aplicado a un material
eléctrico de manera que en funcionamiento normal y en ciertas
condiciones anormales, no pueda inflamar un ambiente explosivo
circundante. Hay 5 categorías de materiales: Sin producción de chispas
(nA), producción de chispas (nC), revestimientos con respiración limitada
(nR), energía limitada (nL) y recintos con sobrepresión interna
simplificada.
•
“o” Inmersión en aceite: Material eléctrico sumergido en aceite.
•
“p” Sobrepresión interna: Sobrepresión interna, mantenida con relación a
la atmósfera con un gas neutro de protección.
•
“q” Pulverulento: Carcasa rellena de un material pulverulento.
6.10.5 Clasificación de gases en grupos de explosión
En función del Grupo (I y II) y del tipo de gas, podemos clasificar los gases según su
temperatura de inflamación, y su clase de temperatura. La Tabla 6.14. indica mediante tres
letras (A, B y C) que usaremos para completar el marcaje del equipo.
242
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Clases de Temperaturas
Temperatura de
Inflamación (ºC)
T1
Acetona
540
•
Ácido acético
485
•
Amoníaco
630
•
Etano
515
•
Cloruro de metilo
556
•
Metano (CH4)
595
•
Óxido de carbono
605
•
Propano
470
•
n-butano
365
•
n-butil
370
•
Sulfuro de hidrógeno
270
•
n-hexano
240
•
Acetaldehído
140
•
Éter etílico
170
•
Nitrito de etilo
90
Etileno
425
•
429/440
•
Acetileno
305
•
Sulfuro de carbono
102
Hidrógeno
560
Grupos
Gases
T2
T3
T4
T5
T6
Metano (grisú)
I
A
II
•
B
Óxido de etileno
C
•
•
Tabla 6.14. Grupos de Explosión de Gases
6.10.6 Clases de temperaturas
Es la temperatura mas elevada alcanzada en servicio en las condiciones mas
desfavorables, por toda parte o superficie de un material eléctrico susceptible de provocar
una inflamación de la atmósfera explosiva circundante.
Para el Grupo I, la temperatura debe ser <150ºC o <450ºC, según la acumulación de
polvo de carbón en el material.
Para el Grupo II, hay que observar la Tabla 6.15. de temperaturas siguiente:
243
Automatización de dos hornos para la recuperación de plomo
Anexo
Clase de Temperatura
Temperatura máxima de
superficie (ºC)
Temperatura de
inflamación (ºC)
T1
450
> 450
T2
300
> 300
T3
200
>200
T4
135
> 135
T5
100
> 100
T6
85
> 85
Tabla 6.15. Clases de Temperaturas
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