UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERÍA MECATRÓNICA LABORATORIO FINAL CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES ANALISIS DE UNA CALDERA UTILIZADA EN LA INDUSTRIA PETROLERA DOCENTE: ING. C.I.P. HUMBERTO CHONG R. GRUPO: 04 ALUMNOS: TATIANA MALPARTIDA CHÁVEZ ANGEL NEYRA FERNANDEZ LUIS ILLAPUMA CCALLO FABRIZIO BATTISTOLO QUIROZ DESARROLLO DEL LABORATORIO DESCRIPCION GENERAL DE LA PLANTA El proceso que se ha decidido tomar en cuenta para la elaboración de este laboratorio es el de una caldera aplicado a la industria petrolera. En la búsqueda de un proceso que sea de importancia y que realice mas de una función se encontró que las calderas en la industria petrolera cumplen funciones tales como la de mejorar la fluidez del petróleo mediante su calentamiento, además es un buen generador de energía. Otro motivo de elección de este sistema es que nos permite juntar la mayoría de los conceptos estudiados en el curso como diseño de diagrama P&ID, control en cascada, diseño de red SCADA. El proceso industrial mostrado consta de 3 entradas, estas son agua caliente, aire y gas, y una salida que es el vapor de agua. La regulación de el agua caliente se realiza para controlar el nivel dentro del tanque, esto mediante un sensor de nivel posicionado en el lateral del tanque (o domo). El segundo proceso es la regulación de la presión del vapor de salida, esto mediante un lazo de control en cascada siendo el controlador de presión el maestro y teniendo 2 controladores de flujo para el aire y gas los cuales funcionan como controladores esclavos. Entre ese proceso existe un elemento extra que es el regulador de mezcla combustible-aire que para efectos de representación se considerara como parte de los controladores. DIAGRAMA PFD DIAGRAMA P&ID DIAGRAMA GENERAL DE BLOQUES DISEÑO DE LA RED INDUSTRIAL Nota: En este caso se indico una red industrial con redundancia como se enseñó, ya que para procesos relacionados a la industria del petróleo la inversión es necesaria. Protocolo utilizado Fieldbus (h1) en campo y Profinet en control y monitoreo. ANALISIS DE RED DE TELEMETRIA 1. Selección de la topología Para este caso se ha considerado como topología adecuada del tipo PUNTO A PUNTO, esto ya que es de menor dificultad al configurar, lo que reduce la complejidad del sistema. Como se suele indicar para este tipo de topología, los sistemas de redundancia deben de ser considerados en el diseño del sistema. 2. Selección del modo de transmisión Considerando el tipo de topología elegida en el punto anterior es correcto utilizar un modo de transmisión Half-Dúplex, teniendo la ventaja que resulta menos costoso. 3. Medio de comunicación Como medio de transmisión se utilizará una línea privada dedicada. Debido a la seguridad de la transmisión de datos. Considerando que el protocolo es ProfiNet se comunicaría a través de rj45. ANALISIS DE COSTOS E INVERSION Presupuesto En la tabla N.º 1, se detalla el costo de los equipos e instrumentos propios los cuales serán implementados. N.º MATERIAL Unidad Cantidad 1 Tanque de dimensiones 250cm alto x 4mm de espesor x 100cm de diámetro. Transmisor de Nivel Ultrasónico Transmisor de Flujo Trasmisor de presión Válvula de control proporcional Posicionador inteligente para válvula PLC Siemens S7 1200 CPU ACDC-RLY Pantalla HMI Módulo Siemens SB 1232 AO Módulo Siemens SM 1231 AI Fuente de alimentación 24 VDC 4A Accesorios para instalación en tanque Regulador de mescla Software HMI / SCADA de alto rendimiento Unid 1 Precio Unitario s/ 10000.00 Unid Unid Unid Unid Unid 1 2 1 3 3 3309.00 5536.56 8056.89 2174.50 2992.95 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Precio total s/ 10000.00 3309.00 11073.12 8056.89 6523.5 8978.85 Unid 4 1789.20 Unid Unid Unid Unid 2 4 4 2 1264.10 1032.30 1032.30 421.75 Unid 1 10000 7156.8 2528.2 4129.2 4129.2 843.5 Unid Unid 1 1 5000 10000 10000.00 5000.00 10000 Total, en soles 91728.26 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES En este trabajo nos enfocamos en la caldera como parte fundamental e importante en los procesos de la industria petrolera, como las diversas funciones que cumple, aprovechando lo último para poder abarcar temas tratados en clase. En nuestro diagrama de flujo del proceso seleccionado se pueden visualizar las entradas al proceso como las salidas, lo cual es de ayuda para la realización del diagrama P&ID que se realiza posteriormente. Nuestro planteamiento en el diagrama de instrumentos y tuberías (P&ID) hemos considerado controladores, válvulas, transmisores, sensores y alarmas con sus respectivas etiquetas o tags según el lazo de control al que pertenezcan con respecto a las variables analizadas (nivel, presión y flujo). En el apartado que corresponde al diagrama de bloques es necesario considerar los disturbios que se adicionan a cada válvula previo al proceso, también se realizó un control en cascada en la cual consideramos el controlador de presión como maestro y los otros dos controladores de flujo como esclavos. Por cuestiones de seguridad, nuestro diseño de la red industrial es con redundancia debido a que el tipo de topología utilizado lo solicita. Además cabe recalcar que el protocolo escogido para el diseño a nivel de campo es Foundation Fieldbus H1 y a nivel de monitoreo y control es ProfiNet. Para el presupuesto se consideraron precios vigentes en el mercado de acuerdo a los instrumentos seleccionados en nuestro trabajo. BIBLIOGRAFIA Rivera, E., Maravi, J., & Gutierrez, L. (2017). instrumentación industrial para plantas de petróleo y gas natural. Universidad del Callao. Perú. Villajulca, J. (2009). Selección de Topologías y Modos de Transmisión en sistemas SCADA. agosto 14, 2020, de InstrumentacionyControl Sitio web: https://instrumentacionycontrol.net/seleccion-de-topologias-y-modos-detransmision-en-sistemas-scada/ Henning, C.. (2020). THE DIFFERENCE BETWEEN PROFIBUS AND PROFINET. agosto 14, 2020, de Profinet North America Sitio web: https://us.profinet.com/the-difference-between-profibus-and-profinet/ Rosemount. (---). 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