DIRECCIÓN DE INVESTIGACIONES Y PROYECTOS · 5.1.1. Tareas de precomisionamiento realizadas a los componentes del LISC _____ 65 5.1.1.1

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE

INSTRUMENTACIÓN, SUPERVISIÓN Y CONTROL, “LISC”

NELSON MARIN RAMOS CUADROS

Código SIA: 2703113

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA (Sede Bogotá)

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

BOGOTÁ D. C., NOVIEMBRE 2015

Copyright: Reservados todos los derechos en los términos establecido por la ley.

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE

INSTRUMENTACIÓN, SUPERVISIÓN Y CONTROL, EN LA FACULTAD DE

INGENIERÍA - SEDE BOGOTÁ, “LISC”

NELSON MARIN RAMOS CUADROS

Código SIA: 2703113

Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de Magister en

Ingeniería - Ingeniería Eléctrica

Director: Javier Rosero García, PhD.

Línea de investigación: Automatización y Control de Procesos

Grupo de Investigación: Electrical Machines & Drives, EM&D - COL0120979

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA (Sede Bogotá)

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

BOGOTÁ D.C., NOVIEMBRE 2015

Agradecimientos:

Agradezco al director de este trabajo, Dr. Javier Rosero García, por su confianza, apoyo e impulso constante al desarrollo del trabajo.

Expreso agradecimientos a los docentes, colegas, y muchas otras personas que me brindaron su apoyo de una manera u otra para el logro de los objetivos de este trabajo, especial mención al Ing. Javier Andrade; a los proveedores, algunos de ellos donantes, que apoyaron con su saber en la selección y entregaron los componentes, a los contratistas quienes directamente proveyeron su esfuerzo, construyendo la estructura soporte, la estructura del proceso y realizaron el montaje de los componentes del proceso. Todos ellos enriquecieron y contrastaron mi saber con sus valiosos aportes, destrezas y saberes. A muchas personas cuyo aporte por mínimo que fuese sumó esfuerzos. A Todos muchas gracias.

Trabajo de Grado: Diseño, Construcción y Puesta En Operación del Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control, LISC. Nelson M. Ramos Cuadros 4

Dedicatoria:

A Rosita mi amada, valiente y dedicada esposa, compañera de viaje en esta vida.

A mi familia ampliada quienes han sido un apoyo fundamental para el logro de esta parte de mi proyecto de vida, especial mención a mis padres y hermanos.


Resumen

Proponente: Nelson Marín Ramos Cuadros e-mail: [email protected]

Programa: Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica

Director: Javier Rosero García, Ph.D.

Título de la Trabajo de Grado:

Diseño, Construcción y Puesta En Operación del Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control, LISC

Entidad: Universidad Nacional de Colombia Dirección: oficina 208, Bogotá D.C. e-mail: [email protected] Teléfono: +57 316 5000 Ext 11153 Línea de Investigación: Automatización y Control de Procesos

Grupo de Investigación Electrical Machines & Drives, EM&D -COL0120979

Url: www.ing.unal.edu.co/grupos/emd/index.html

Este trabajo está comprometido en impulsar la solución a la necesidad en la Facultad de Ingeniería de la Sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia la cual es el Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control (LISC); que comprende el diseño de los diagramas P&ID, selección de equipamiento, diseño de tanques y de la implantación de la construcción, para proceder a realizar la construcción de la estructura soporte, construcción de tanques, montaje de la tubería junto con los instrumentos , para que finalmente sea puesto en marcha..

El documento resume el procedimiento llevado en su ejecución para la implementación de LISC dentro de los objetivos y metas del proyecto. Se divide en seis capítulos que van desde la descripción de la necesidad y ventajas esperadas del proyecto de laboratorio hasta la puesta en operación del LISC. El principal logro de este trabajo fue la construcción y consolidación de la primera etapa del LISC para realizar los procesos de aprendizaje y experimentación, donde se alcanzó alrededor del 70% del proyecto total diseñado..

Palabras Claves: Laboratorio, Instrumentación, Supervisión, Control, LISC, Diseño,

Construcción.


mailto:[email protected]


Abstract

Author: Nelson Marín Ramos Cuadros e-mail: [email protected]

Program: Magister in Engineering - Electrical Engineering

Advisor: Javier Rosero García, Ph.D.

Job Grade Title: Design, construction and commissioning Instrumentation, Monitoring and Control Laboratory, LISC

Organization: Universidad Nacional de Colombia Address: office 208, Bogotá D.C. e-mail: [email protected] Phone: +57 316 5000 Ext 11153 Research Area: Automation and Process Control

Research Group: Electrical Machines & Drives, EM&D -COL0120979

Url: www.ing.unal.edu.co/grupos/emd/index.html

This work is committed to promoting the solution to a felt need in the engineering faculty of Bogota headquarters of the National University of Colombia, which is the Laboratory of Instrumentation, Monitoring and Control (LISC). They includes the design diagrams P&ID, selection of equipment, tank design and implementation of construction, to proceed with the construction of the support, tank construction, pipe assembly along with instruments and other elements structure constitute the LISC to finally be put in place to significantly solve the expressed need.

The document, which is a report of the details that lead to the realization of representative task expressed in the objectives and goals of the project, is divided into six chapters ranging from the description of the need and expected benefits of the project laboratory, to delivery available for operationalization of LISC. The main achievement of this work was the construction and consolidation of the first stage of LISC, making available for the processes of learning and experimentation around 70% of the total project designed, and thus meeting the objectives of the work.

Keywords: Laboratory, Instrumentation, Monitoring, Control, LISC, Design, Construction.




CONTENIDO Índice de Figuras _____________________________________________________________ 11

Índice de Anexos _____________________________________________________________ 12

Siglas y Abreviaturas __________________________________________________________ 13

1. INTRODUCCIÓN _____________________________________________________ 14

1.1. Elementos diferenciadores ______________________________________________ 18

1.2. Resultados proyectados a futuro: _________________________________________ 18

1.3. Impactos Esperados Del Laboratorio _______________________________________ 19 1.3.1. Impacto Científico y Tecnológico _______________________________________________ 19

1.3.1.1 Impacto en la Productividad y Competitividad de la Empresa ___________________ 19 1.3.2. Impacto sobre el Sistema de Energía y la Sociedad _________________________________ 20 1.3.3. Impacto en la Economía Nacional y Regional ______________________________________ 20 1.3.4. Potencial para investigación ___________________________________________________ 20

2. ESTADO DEL ARTE ___________________________________________________ 21

2.1. Instrumentación Industrial ______________________________________________ 22 2.1.1. Variables a Medir e Instrumentos Disponibles_____________________________________ 23 2.1.2. Requerimientos de instalación: ________________________________________________ 23 2.1.3. Caudal de Fluidos (Flow Meter – Medidor de Flujo, Caudalímetro) ____________________ 24

2.1.3.1 Requerimientos de instalación: ____________________________________________ 25 2.1.4. Presión ____________________________________________________________________ 25 2.1.5. Nivel ______________________________________________________________________ 27 2.1.6. Temperatura _______________________________________________________________ 27

2.2. Sistemas de Supervisión: ________________________________________________ 28 2.2.1. SCADA ____________________________________________________________________ 28

2.3. Control de Procesos ____________________________________________________ 29

2.4. Sistema de supervisión y control __________________________________________ 29

2.5. Actuadores: __________________________________________________________ 29 2.5.1. Válvulas automáticas de control ________________________________________________ 30 2.5.2. Bombas de Fluidos (Generadores Hidráulicos). ____________________________________ 32

3. DISEÑO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES _________________________________ 34

3.1. Estrategias de Control: __________________________________________________ 34

3.2. Símbolos y Convenciones: _______________________________________________ 34

3.3. Diagrama de Proceso: __________________________________________________ 35

3.4. Lazos de control Implementados: _________________________________________ 35 3.4.1. Lazo de control de presión y presión diferencial ___________________________________ 36

3.4.1.1 Lazo de control de presión _______________________________________________ 37 3.4.1.2 Lazo de control de flujo de presión diferencial _______________________________ 37 3.4.1.3 Lazo de control de nivel por presión diferencial ______________________________ 37

3.4.2. Lazos de control de nivel ______________________________________________________ 37


3.4.2.1 Control de nivel de 1 tanque ______________________________________________ 38 3.4.2.2 Control de nivel de varios tanques _________________________________________ 38 3.4.2.3 Control de lazo de flujo entre tanques no interactuantes _______________________ 39

3.4.3. Lazos de control de flujo ______________________________________________________ 40 3.4.4. Lazo control de temperatura __________________________________________________ 41

3.5. Diagrama de Proceso P&ID: ______________________________________________ 41

3.6. Selección de Instrumentos de Medida _____________________________________ 42

3.7. Dimensionamiento de los tanques: ________________________________________ 43

3.8. Selección de la Tubería _________________________________________________ 43

3.9. Selección de Bombas: __________________________________________________ 44

3.10. Selección de válvulas: __________________________________________________ 44 3.10.1. Selección de Válvulas de control _____________________________________________ 45

3.11. Composición del Sistema de Supervisión y Control ___________________________ 45

4. IMPLEMENTACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DEL LISC ____________________________ 48

4.1. Estructura de soporte __________________________________________________ 48

4.2. Construcción de Tanques ________________________________________________ 50 4.2.1. Tanques de líquido a presión atmosférica ________________________________________ 51 4.2.2. Tanque Hidroneumático ______________________________________________________ 52 4.2.3. Tanque de calentamiento (Calor) _______________________________________________ 53 4.2.4. Equipo de enfriamiento del Fluido ______________________________________________ 54

4.3. Montaje de tubería, sensores y actuadores. _________________________________ 55

4.4. Detalles constructivos de lazos de control de LISC. ___________________________ 55 4.4.1. Lazo de control de presión y presión diferencial ___________________________________ 56 4.4.2. Lazo de control de nivel ______________________________________________________ 57 4.4.3. Lazo de control de flujo _______________________________________________________ 58 4.4.4. Lazo control de temperatura __________________________________________________ 59 4.4.5. Tableros de Control __________________________________________________________ 60

4.5. Montaje Sistema de Supervisión y Control __________________________________ 60

5. PUESTA EN OPERACIÓN _______________________________________________ 63

5.1. Pruebas básicas a equipos y componentes __________________________________ 64 5.1.1. Tareas de precomisionamiento realizadas a los componentes del LISC _________________ 65

5.1.1.1 Revisión de los P&ID. ____________________________________________________ 65 5.1.2. Comisionamiento. ___________________________________________________________ 66 5.1.3. Desarrollo de actividades de comisionamiento en el LISC: ___________________________ 67

5.1.3.1 Comisionado de los servicios auxiliares _____________________________________ 67 5.1.3.2 Pruebas hidráulicas a los recipientes _______________________________________ 68 5.1.3.3 Inspección de equipos (Recipientes e Instrumentos) ___________________________ 68 5.1.3.4 Comisionado de la unidad (Lavado, limpieza, arranque de las bombas, etc...) ______ 68 5.1.3.5 Inspección de la unidad (Conformidad con P&ID, chequeos operacionales) ________ 68 5.1.3.6 Pruebas de hermeticidad (eliminación de oxígeno, pruebas con nitrógeno/aire) ____ 68 5.1.3.7 Chequeo de los mecanismos de seguridad de los instrumentos __________________ 69


5.1.3.8 Operaciones especiales __________________________________________________ 69 5.1.4. Puesta en Marcha. ___________________________________________________________ 69 5.1.5. Operación y Mantenimiento ___________________________________________________ 70

5.2. Parametrización intercomunicación y configuración software. __________________ 70

5.3. Capacitación en manejo y operación del LISC y sus componentes. _______________ 70

5.4. Metodologías y protocolos de operación de prácticas de laboratorio ____________ 70

5.5. Documentación catalogada. _____________________________________________ 72

6. CONCLUSIONES _____________________________________________________ 73

ANEXOS _______________________________________________________________ 78


Índice de Figuras Figura 1. Metodología del proceso de diseño y construcción del LISC ................. 17 Figura 2. Características principales de la Pirámide Automatización Industrial [6] 22 Figura 3. Tipos de presión y, medida de presión [17] ............................................ 26 Figura 4. Curvas Características de flujo Inherente [32] ....................................... 31 Figura 5. Plano de Diagrama de Proceso en tamaño reducido ............................. 35 Figura 6. Lazos de control de presión ................................................................... 36 Figura 7. Lazo de nivel de un solo tanque ............................................................. 38 Figura 8. Lazo de nivel de varios tanques ............................................................. 39 Figura 9. Lazo de control de Flujo desde la bomba ............................................... 40 Figura 10. Lazo de control de temperatura del fluido ............................................ 41 Figura 11. Plano de Diagrama P&ID en tamaño reducido del LISC como un proceso integrado de los diversos lazos y sus alternativas ................................................. 42 Figura 12. Ejemplo de Válvulas de control Fisher del LISC .................................. 45 Figura 13. Ejemplo de Red EtherNet/IP tipo recomendada por AB [38] ................ 46 Figura 14. Detalle localización del LISC, las líneas rojas denotan el contorno del área asignada para su construcción y operación .................................................. 48 Figura 15. Detalle constructivo de la Estructura del Soporte del LISC .................. 49 Figura 16. Detalle constructivo vista lateral de la estructura del Soporte de los Equipos del LISC ................................................................................................... 50 Figura 17. Detalles Constructivos tanque tipo A de almacenamiento de líquidos – Agua ...................................................................................................................... 51 Figura 18. Detalles Constructivos tanque tipo B de almacenamiento de líquidos - Agua. ..................................................................................................................... 52 Figura 19. Detalle de diseño y Constructivo Tanque Hidroneumático ................... 53 Figura 20. Detalle de diseño y construcción del Tanque de calentamiento ........... 54 Figura 21. Detalle del Diseño del enfriador de calor recomendado ....................... 55 Figura 22. Plano de la disposición de equipos, reducido, visto desde la cara frontal del proceso que es la cara occidental de la Estructura del LISC ........................... 56 Figura 23. Vista lateral del recorrido del líquido en el lazo de presión .................. 57 Figura 24. Vista de recorrido del fluido en los lazos de control de niveles entre los 2 tanques a implementar en la etapa 1 de la construcción del LISC ........................ 58 Figura 25. Vista del trazado de los lazos simples de control de flujo .................... 59 Figura 26. Vista del trazado del recorrido de alternativas de lazos de control de temperatura ........................................................................................................... 59 Figura 27. Vista parcial del Laboratorio en construcción con la tubería montada en el nivel 1 ................................................................................................................ 61 Figura 28. Panorámica parcial desde la cara occidental del LISC en construcción, nivel 1 .................................................................................................................... 61 Figura 29. Imagen de las Instalaciones del LISC en proceso de Acabados .......... 62 Figura 30. Diagrama de Conexiones Actuadores. Salidas (Out) del PLC ............. 63 Figura 31. Diagrama de Conexiones de Señales de Medidores, entradas (In) al PLC .............................................................................................................................. 64 Figura 32. Proceso de desarrollo de prácticas de laboratorio. .............................. 71


Índice de Tablas Tabla I. Tipos de actuadores más comunes .......................................................... 30 Tabla II. Comparación cualitativa entre los tipos de actuadores de Válvulas de Control ................................................................................................................... 30 Índice de Anexos Anexo 1. Tablas de clasificación, y selección de instrumentos y otros equipos .... 80 Anexo 2. Figuras ................................................................................................. 106 Anexo 3: Las válvulas de control. ........................................................................ 110 Anexo 4. Calculo de Diámetro de Tubería .......................................................... 114 Anexo 5. Planos Escalados en Formato Estándar .............................................. 115 Anexo 6. Registro Fotográfico en CD/DVD. ........................................................ 121 Anexo 7. Recursos y Presupuesto ...................................................................... 122


INTRODUCCIÓN

Siglas y Abreviaturas ANSI –American National Standards Institute (por sus siglas en inglés) Instituto Nacional Americano de Normas <www.ansi.org> Instituto Nacional Estadounidense de Normas

COLCIENCIAS - Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación

EM&D - Electrical Machines & Drives

HART - Highway Addressable Remote Transducer (por sus siglas en inglés) FieldComm Group

HMI: Human Machine Interface, es la interfaz del sistema con el usuario, esta representa las variables de control y estados actuales del proceso.IEC – International Electrotechnical Commission (por sus siglas en inglés) Comisión Electrotécnica Internacional <www.iec.ch>

I/Os: Input-Output ó Terminales de entradas y salida

IoT – Internet of Things (por sus siglas en inglés) Internet de las cosas

IPS: Sensor infrarrojo de proximidad ó Infrared Proximity Sensor de sus siglas en ingles.

ISA – International Society of Automation (por sus siglas en inglés) Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automatización <www.isa.org>

ISO - International Organization for Standardization (por sus siglas en inglés) Organización Internacional de Normalización

LISC - Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control

NTIC - Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación

P&ID - Piping & Instrumentation Diagrams (P&ID). (o “Process & Instruments Diagrams”) (por sus siglas en inglés) Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI)

PLC: Controlador lógico programable ó Programmable Logic Controller de sus siglas en ingles.

RTU: Remote Terminal Unit ó Unidad de Terminal Remota, la cual permite tener módulos remotos en un sistema.

SAMA - Scientific Apparatus Makers Association (por sus siglas en inglés) Asociación Comercial de Aparatos Científicos o la Asociación Científica de Fabricantes de Aparatos

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (por sus siglas en inglés) Supervisión, Control y Adquisición de Datos

SMAI: Sistema Modelo de una Aplicación Industrial ó Industrial Application Modeling System.

VFD: Variable Frecuency Drive ó Variador de velocidad.

Trabajo de Grado: Diseño, Construcción y Puesta En Operación del Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control, LISC. Nelson M. Ramos Cuadros 13 / 125

INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

El Laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control, (LISC) dentro de la Universidad Nacional de Colombia, en predios de la Sede Bogotá, bajo la tutela de la Facultad de Ingeniería, obedece a la vocación de aprendizaje con base en proyectos como una herramienta pedagógica que permita realizar actividades de aprendizaje en prácticas de laboratorio, investigación experimental y múltiples experimentos de aula realizados en los cursos de los programas de pregrado y posgrado ofertados en la Facultad de Ingeniería.

En el área de Instrumentación industrial [1] y control [2] se evidencia la necesidad de fortalecer espacios de laboratorio prácticos donde se pueda desarrollar formación aplicada a procesos industriales con nuevas tecnologías para uso a nivel de pregrado, postgrado y/o extensión. Se establece, así, la necesidad de construir un Laboratorio de Instrumentación Industrial, Supervisión y Control (LISC) que permita realizar prácticas cercanas a la realidad de la industria nacional e igualmente permita realizar experimentación con fines de innovación y desarrollo tecnológico para apropiar y contextualizar el conocimiento en instrumentación, protocolos de comunicación y sistemas de supervisión y control.

El LISC genera un ambiente de aprendizaje y experimentación además de generar oportunidades de desarrollo de innovaciones y prototipos que puedan ser finalmente implementados en la industria local. Este laboratorio brindará una oportunidad de soportar prácticas de laboratorio de cursos de los siguientes pregrados y posgrados, entre otros:

Ingeniería Química Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecatrónica Ingeniería Electrónica Ingeniería Eléctrica Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica Maestría en Ingeniería - Ingeniería Electrónica Maestría en Automatización Industrial

Las áreas de conocimiento que se pueden analizar experimentalmente en el desarrollo de prácticas son: Conceptos y principios de funcionamiento de lazos de control de presión, nivel,

flujo y temperatura. Electrónica de potencia. Análisis dinámico de sistemas hidráulicos. Teoría de control. Montaje de equipos Adquisición de datos e integración de sistemas. Sistemas de seguridad. Especificación y compra de instrumentos y equipos.


INTRODUCCIÓN

Protocolos de supervisión. Buenas prácticas de operación y metrología. Gestión energética en proceso industriales Internet de las cosas

En la medida en que el espacio físico y los recursos disponibles lo permitan la cobertura de cursos y programas seguramente se ampliará, dentro de las alternativas de proyección necesariamente estarán la Instrumentación y el Control Virtual.

El desarrollo tecnológico ha impactado en la evolución y conceptos de los procesos industriales y su integración a la arquitectura de automatización. Actualmente, los instrumentos de medida, sensores y/o transductores de señal incorporan acondicionamiento de señal y protocolos de comunicación industrial para garantizar su conectividad [3]. Igualmente, se ha desarrollado sistemas de control y de los procesos de producción más robustos capaces de integrar señales de control, alarmas, protección, mantenimiento, calibración etc. que permitan operar el proceso y ser susceptible de optimización con la información remitida por cada elemento del proceso, integrados en el sistema de supervisión, y análisis, y procesamiento de información en tiempo real.

Estas funcionalidades de los sistemas de control y supervisión permiten responder rápidamente a las contingencias, toma de decisiones o cambios requeridos en la planta. Para el control de los procesos se busca disponer de plataformas integradoras que conllevan a facilidades para implementar amplias y diversas estrategias de control, tipos de configuración y mantenimiento de equipos. Esto con el fin de mejorar los indicadores de productividad, confiabilidad y seguridad en estos procesos. Finalmente, se evidencia la necesidad de desarrollar conocimiento y tecnología alrededor del control de procesos que sean incluidos en formación profesional y de postgrado.

Por tanto, es importante desarrollar ambientes físicos e informáticos para la apropiación del conocimiento, experimentación, innovación, investigación y transferencia tecnológica en Instrumentación Industrial, Sistemas de Supervisión y Control que sean una ventaja competitiva para la formación e investigación en procesos industriales de producción con tecnologías actuales, para la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá.

La posibilidad de contar con un ambiente de educación para desarrollar prácticas de aprendizaje y estudio de Instrumentación industrial y/o control de procesos, donde se puedan implementar proyectos y experimentos con variables básicas de presión, nivel, flujo y temperatura, que constituyen las principales variables de proceso en la industria permiten desarrollar habilidades y competencias en automatización de procesos y un mejor desempeño profesional de los estudiantes y futuros egresados.

Para solventar la necesidad de un ambiente apropiado para suplir las necesidades de aprendizaje, experimentación e investigación descritos se realiza el trabajo de diseño,


INTRODUCCIÓN

construcción y puesta en marcha del Laboratorio de Instrumentación Industrial, Supervisión y Control (LISC) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, mediante la selección e implantación de una filosofía de control, instrumentación para medir presión, temperatura, flujo y nivel en aplicaciones industriales, y su integración en sistemas de supervisión y control, con lo cual se persigue obtener la solución más amplia e incluyente que permita emular un ambiente industrial de procesos e impulsar la exploración investigativa.

El alcance de este proyecto comprende el diseño de los diagramas, la selección de Instrumentos, actuadores, equipos y materiales para la construcción del laboratorio, la dirección y el seguimiento a la construcción de la estructura del laboratorio, la estructura del montaje, montaje del Proceso, Instalación y conexión de Instrumentos actuadores y equipos, pruebas de recepción y, luego de elaborada la documentación básica de metodologías, protocolos de uso y operación, pruebas de operación que permitan comprobación el desempeño para proceder a la entrega del laboratorio.

Posteriormente, se debe proseguir la puesta en marcha del proceso, paso a paso, lazo a lazo con la meta de lograr los ajustes pertinentes.

Los aspectos del LISC que se describen en este documento, muestran en términos generales, un desglose de la metodología con la cual se desarrolló el proceso de implementación del Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control (LISC) que se resume en la Figura 1.

El Documento, en un primer capítulo expresa la necesidad que existe en la Facultad de Ingeniería de la sede Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia, se expresan las metas de este trabajo y las metas del LISC, el alcance del trabajo y algunos de los potenciales usos que tendrá el Laboratorio.

En un segundo capítulo se explora el estado del arte de los principales avances del conocimiento que fundamentan la estructura y composición del LISC para que este laboratorio sirva a la vez de ambiente de conceptualización práctica y aprendizaje didáctico.

En el tercer capítulo muestra las etapas del diseño y ensamble de diversos lazos en un conjunto multifuncional y selección de los componentes de equipos e instrumentos, actuadores y demás elementos para viabilizar su construcción.

El cuarto capítulo se centró en la conceptualización del proyecto junto con la búsqueda y adecuación del espacio asignado para la construcción, para lo cual se seleccionó y diseñó la estructura soporte, se diagramó la implantación diseñada en los planos P&ID, se realizó la construcción y montaje del laboratorio.

El quinto capítulo muestra el proceso de la puesta en marcha y finalmente un sexto capítulo de conclusiones que contrasta las metas planteadas contra las esperadas. Los resultados de LISC en su etapa constructiva inicial está disponible para su verificación y mejoramiento.


INTRODUCCIÓN

Figura 1. Metodología del proceso de diseño y construcción del LISC

Inicio • Evaluación de contexto

Propuesta• Necesidades• Condición actual

Conocimiento Base

• Estado del arte• Criterios de selección de Instrumentos• Criterios de selección de Actuadores

Diseño Proceso

• Diseño depurado, mejorado e integrado de Proceso

• Elaboración planos P&ID

Selección de Componentes

• Selección de Instrumentos• Selección de Actuadores• Selección de Tubería• Selección de Hardware y Software de

Control• Selección de Software de Supervisión

Implantación

• Apropiación del espacio disponible para el LISC• Diseño de Tanques• Diseño de Estructura Soporte• Implantación de Tuberia y Equipos

Construcción

• Construcción de Estructura soporte• Construcción de Tanques• Montaje Tubería y Equipos• Montaje Servicios Auxiliares

Conexión y Pruebas

• Conexión Hidráulica• Conexión Neumática• Conexiones Eléctricas• Conexiones de Datos• Pruebas de Precomisionamiento• Pruebas de Comisionamiento

Puesta en Marcha

• Puesta en marcha gradual• Ajustes operativos


INTRODUCCIÓN

Los anexos refuerzan y complementan los cálculos y decisiones técnicas tomadas y sustentadas en los resultados particulares obtenidos.

1.1. Elementos diferenciadores

El laboratorio permite realizar prácticas de laboratorio con equipos industriales de alta tecnológica y formación con experiencia e innovación enfocada a soportar la industria Colombiana; las características fundamentales son:

• Sistema modular dentro de un proceso

• Medición de Nivel, Flujo, Presión, Temperatura

• Operación de lazos de control: Individual y Total

• Prácticas enfocadas a Instrumentación Industrial

• Principios de funcionamiento

• Especificación de equipos

• Aplicación de nuevas tecnologías: Wireless HART, Ethernet.

• Prácticas de sistemas de control y SCADA

• Ajuste de parámetros

• Respuesta dinámica

• Gestión de Sistema de Proceso integral

• Gestión de energía y eficiencia

• Estudio de proceso industrial

• Gestión de activos

• Sistemas de operación, control y supervisión

• Proceso de instalación y requerimientos de operación

• Laboratorio con equipos industriales

• Capacitación para ingeniero del sector Industrial

• Prueba de operación de equipos industriales

• Certificaciones ISA.org

1.2. Resultados proyectados a futuro:

Como resultado de la puesta en servicio del laboratorio se espera:

• Base de conocimiento en técnicas de operación, diagnóstico y supervisión de control de proceso industriales


INTRODUCCIÓN

• Métodos de modelamiento y simulación de sistemas de control, medición, protocolos de comunicación industrial y gestión de información.

• Desarrollo de técnicas de control y supervisión de aplicaciones industriales

• Procedimientos de prueba, métodos de análisis y diagnóstico de condiciones de operación de proceso industrial en sistemas de control, protocolos de comunicación y gestión de información durante su vida útil (diseño, pruebas, instalación y operación).

• Formación de recurso humano a nivel pregrado, posgrado y capacitación en extensión (Certificaciones) para personal técnico de empresa

• Divulgación de conocimiento en revistas indexadas nacionales e internacionales

• Participación en eventos nacionales y congresos internacionales reconocidos

• Realización de capacitaciones, conferencias, foros y seminarios de formación en el tema

• Formulación de propuesta de investigación para desarrollo de nuevos proyectos que contribuyan a mejorar la eficiencia y el desempeño del proceso e instrumentación industrial.

• Desarrollo de productos de innovación tecnológica en aplicaciones eléctricas industriales.

• Fortalecimiento del grupo de Investigación y la red laboratorios de investigación de la Universidad Nacional, red de Colombia y a nivel internacional

1.3. Impactos Esperados Del Laboratorio

1.3.1. Impacto Científico y Tecnológico

Los resultados del LISC impactarán en la comunidad científica en las áreas de eficiencia y alto desempeño de control de procesos industriales y sistemas instrumentados, que están ligadas directamente con la calidad de energía, calidad de producción, gestión de activos, compatibilidad electromagnética, integración de sistemas compactos y aplicación del actuador, y protocolos de comunicación en sistemas eléctricos industriales.

1.3.1.1 Impacto en la Productividad y Competitividad de la Empresa

El uso eficiencia de los recursos y eficiencias energéticas de los equipos de un proceso están ligadas en la gestión de energía de la empresa, gestión de desempeño y operación del proceso con todas las capacidades tecnológicas de medición, control, protocolos de comunicación y gestión de la información para la toma de decisión en la planta. Estas políticas son de gran interés por su aplicabilidad en el sector eléctrico industrial y están en sintonía con las políticas globales de uso eficiente de energía, reducción de consumo, estandarización de proceso y gestión de energía en procesos productivos.


INTRODUCCIÓN

1.3.2. Impacto sobre el Sistema de Energía y la Sociedad

El LISC puede producir impactos verificables con base en resultados de sus aplicaciones, con las cuales se espera lograr mejoras en el desempeño y eficiencia de la operación del proceso en su contenido tecnológico y de equipos e igualmente en la gestión de información e indicadores de energía y medio ambiental para la toma de decisiones y operación del proceso. Así, obtener mejoras sustanciales en la calidad, continuidad y confiabilidad de los sistemas industriales y prestar un mejor servicio a empresas y sistema productivo.

Por otro lado, si se tiene en cuenta que cualquier alteración negativa en el funcionamiento de un sistema de eléctrico industrial, esto tiene repercusiones negativas inmediatas en todos los consumidores, clientes y sector productivo. Por lo anterior, los resultados de una investigación del grupo en este Laboratorio. LISC aportarán beneficios a la sociedad en general.

1.3.3. Impacto en la Economía Nacional y Regional

El LISC puede mejorar la competitividad del sector eléctrico industrial en la operación del convertidor de potencia, máquina eléctrica, instrumentación industrial, sistema de control, supervisión y control con alta eficiencia y compatibilidad electromagnética. El proyecto mejora la calidad y eficiencia de los sistemas de producción y permite tomar decisiones en la planificación, operación y gestión del uso de energía, sistemas de control y comunicación de proceso. Finalmente, las nuevas técnicas de trabajo y desarrollo permiten optimizar los recursos y generar políticas de uso eficiente y calidad de energía.

1.3.4. Potencial para investigación

En adelante las opciones son enormes. Se abren paso posibilidades para realizar investigación en modelamiento de procesos, estrategias y técnicas de control, desarrollo e implementación de instrumentación, control de válvulas, etc.


ESTADO DEL ARTE

2. ESTADO DEL ARTE

El avance tecnológico de la industria en los procesos productivos se ha incrementado en los últimos años, en escalas antes inimaginables, aun cuando algunos desarrollos tecnológicos no son incorporados rápidamente a los procesos de producción [4]. Estos desarrollos pueden ser sobrepasados por avances de mayor aceptación tanto en la industria como en la educación. El proceso de desarrollo tecnológico requiere elaborar diseños, construcción de prototipos, validación y experimentación antes de ser puesto en operación y evaluar su impacto y acogida en el mercado global para ser ofrecidos al mercado. Los primeros procesos del desarrollo tecnológico pueden ser desarrollados por medio de alianzas Universidad – Empresa que potencializan la aplicación de esos esfuerzos de innovación.

Las Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) [3], juegan un papel importante en los avances de la producción industrial y en la educación porque permiten el acceso a la información en tiempo real e integran los ámbitos de comunicación cada vez más complejos e imprescindibles con el nuevo concepto de comunicación interactiva, bidireccional y online. Esto permite la construcción de ambientes de aprendizaje amplios y abiertos, con importantes consecuencias en la cultura y la dinámica social; forjando la dirección con que la industria ha evolucionado incorporando modelos de comunicación flexibles y eficaces que envuelven desde la unidad de producción a la gestión corporativa, donde los sistemas de comunicación permite interactividad e intercambio de información en tiempo real e integradas en una única plataforma [5].

El proyecto del LISC involucra tres grandes temáticas de la Producción Industrial, a saber, la Instrumentación Industrial, los Sistemas de Supervisión y el Control de Procesos. También involucra importantes aspectos complementarios y otras aplicaciones integradoras e integradas en la Automatización de Procesos Industriales. El conocimiento y la tecnología en estos temas están evolucionando de manera continua y con fuerte influencia por TIC, normas, requerimientos en seguridad y calidad, salud ocupacional, restricciones ambientales y energéticas.

La International Society of Automation – ISA ha desarrollado importantes esfuerzos y avances de estandarización y de establecer características constructivas, operativas y de seguridad para cada bloque constructivo típico de los procesos de producción en su componente de automatización, del mismo modo que las competencias pertinentes para cada uno de los niveles de la Pirámide de Automatización, que requiere de saberes y habilidades apropiadas con el grado de especialización y complejidad del nivel correspondiente.


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Figura 2. Características principales de la Pirámide Automatización Industrial [6]

En la Figura 2 se resumen varios aspectos de la llamada pirámide de la automatización Industrial en la que se evidencia la posición de la Instrumentación industrial que pertenece al nivel de patio o nivel 1, del sistema de Control que pertenece al nivel 2, de los sistemas de supervisión al nivel 3. Estos 3 niveles conforman el conjunto que comúnmente se conoce como de Planta o de Automatización y Control; y hacia arriba el nivel de gestión. El laboratorio LISC se proyecta tener la disposición en planta, los elementos y configuración necesaria para poder simular el conjunto de Automatización y Control, niveles del 1 al 3 de la pirámide ejemplificada.

2.1. Instrumentación Industrial

La instrumentación industrial se refiere a los instrumentos de medición, principalmente a los utilizados en la Industria Productiva empleados para poder conocer las variables de proceso en sus diversos pasos o componentes. Es frecuente encontrar que la instrumentación industrial se define como el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en este proceso [3].


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En este campo existe desarrollo e interés en múltiples direcciones, disponiendo de mayor cantidad y mejor calidad de sensores; logrando, cada vez, mayores niveles de calidad en las características, de los instrumentos industriales [7], de tal manera que las mediciones se acercan con mayor habilidad al valor real de las variables medidas.

Las características, más usadas y necesarias para describir las propiedades de los Instrumentos de medida [1] están estandarizados. Sin embargo, simultáneamente con la evolución de la tecnología y de la Instrumentación se requieren nuevos parámetros de caracterización y evaluación.

Los instrumentos de medición [8] y los sistemas de control son cada vez más complejos donde incorporan mayores funcionalidades, y su oficio puede comprenderse mejor si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Es frecuente considerar dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la función del instrumento y una segunda con la variable del proceso. El instrumento industrial incluye el sensor, el transductor y transmisor como una utilidad integrada y existen actividades directamente asociadas a los instrumentos de medida como la calibración y ajuste de estos dispositivos [9] y [10].

Los instrumentos industriales en procesos de control y que además hacen parte de este proyecto se tiene Presión, Nivel, Temperatura y Flujo [11] con instrumentos de diversos principios y tecnologías, para diferenciar su operación, uso y aplicación. También, en los procesos de producción encontramos los actuadores que tienen a las válvulas de control como su elemento sobresaliente y forman parte primordial dentro del sistema de operación y control del proceso industrial. En nivel de patio las entradas y salidas del proceso son los sensores y los actuadores respectivamente.

2.1.1. Variables a Medir e Instrumentos Disponibles

Tenido en cuenta las variables que son de uso más frecuente en la industria se consideran los instrumentos de medida fundamentales en el diseño y construcción del proceso. La calidad de los instrumentos de medición permite garantizar la calidad y competitividad de los productos fabricados en una planta industrial obteniendo un producto de óptima calidad para el mercado.

2.1.2. Requerimientos de instalación:

Los parámetros generales de instalación se refieren a cuando, donde y bajo qué situaciones específicas es útil o no el uso de una u otra tecnologías para medir la variable de interés; mientras que los parámetros específicos se refieren a las condiciones ambientales, y otras características establecidas por el fabricante para el medidor que suministra.


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2.1.3. Caudal de Fluidos (Flow Meter – Medidor de Flujo, Caudalímetro)

Para fluidos líquidos y gaseosos esta es una de las variables determinadas como fundamentales en el proceso a controlar. Se toma una clasificación en base en tipos de instrumentos fundados en el tipo de sensor asociado a la propiedad directa o indirecta a sensar [12]:

La Tabla A1, del Anexo 1, muestra de manera resumida la relación entre el sistema a medir, el elemento sensor y el transmisor de la magnitud proporcional a ser tratada por el acondicionador de señal para determinar el valor de la variable caudal.

En la literatura de instrumentación industrial moderna [1] [13] [14], universidades e instituciones muestran una oferta variada de aspectos del instrumento. En este documento se cita aspectos que fueron determinantes para la selección e instalación de cada uno de esos instrumentos, factores tecnológicos y de tipo técnico, económico y funcional.

La selección de los medidores de flujo tiene en cuenta la amplia variedad de medidores, las condiciones propias del proceso y del fluido que se requiere medir tales como: densidad, número de Reynolds, requerimientos mecánicos, ambientales y químicos, aspectos de intervalo de medición, exactitud y precisión requerida, pérdida de presión, tipo de fluido, tipo de medición, calibración y configuración, medio ambiente, lugar de ubicación; y evaluación de costos proporcionales y totales donde se debe incluir los costos de operación y mantenimiento. En la Tabla A2, del Anexo 1, se hace un comparativo de diversos parámetros de los caudalímetros que son útiles tanto para su selección como para determinar si el uso o aplicación requerida es compatible con el uso recomendado para el tipo de medidor a considerar [15].

Es importante resaltar que existen otras clasificaciones, más de tipo funcional o directamente relacionadas con las características descritas de los medidores, que son más o menos relevantes de acuerdo al contexto del proceso en que se usen,

Una clasificaciones de tipo funcional se refiere a la intrusividad del instrumento, vista como la necesidad del sensor de estar o no en contacto directo con el fluido para lograr la medida donde el fluido puede verse afectado en sus propiedades, físicas o químicas, por el contacto con el sensor del instrumento o viceversa.

En la selección del equipo son importantes variables ambientales que puedan afectar la operación y/o vida útil del instrumento y debe hacer parte de los criterios de selección del mismo aspectos como ambientes corrosivos, altura sobre el nivel del mar, exposición a polvo, humedad, vibraciones mecánicas, alto ruido electromagnético, etc. Las tablas comparativas de los instrumentos citan las aplicaciones más frecuentes de las tecnologías en las que están fundados para hacer más práctico el proceso de selección.


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2.1.3.1 Requerimientos de instalación:

Para la instalación de los instrumentos de medición de caudal de fluidos son relevantes condiciones ambientales, mecánicas, físicas, de posición con la horizontal con referencia a la superficie del suelo de la instalación y de posición relativa en cuanto a distancias aguas arriba y aguas abajo de otros elementos de la instalación del proceso que intervengan en el comportamiento del fluido [16]. Se debe considerar los requerimientos de distancia mínima con relación al diámetro de la tubería antes y después del instrumento en el sentido de circulación del fluido. Los requerimientos de medidor tipo Vortex son los más exigentes y demandan mayores distancias o mejor acondicionamiento. También hay factores relevantes relacionados con la comunicación y alimentación de los transductores y/o transmisores.

2.1.4. Presión

La presión está definida como la fuerza perpendicular por unidad de área. La manera más común y directa de medir presión es aislar un área delimitada y controlada sobre un elemento mecánico para que la fuerza actúe, la deformación del elemento sensible produce desplazamientos y esfuerzos que pueden ser precisamente determinados para dar una medición calibrada proporcional de la presión. Se puede determinar los requerimientos básicos para un elemento transductor sensible a la presión que permite aislar dos presiones de fluidos (una a ser medida y la otra conocida que sirve como referencia) y una fracción elastométrica para convertir la diferencia de presión en una deformación del elemento transductor.

En procesos de presión diferente en la atmosférica, es importante conocer y controlar la presión relativa (presión del proceso por encima o por debajo de la presión atmosférica). En la Figura 3 se ilustra la diferencia entre los términos y tipos de presión a medir, sin olvidar que el nivel de vacío absoluto es un ideal en un ambiente con temperatura diferente al cero absoluto.

Los sensores de presión suelen tener varias clasificaciones [18] de medida local y con transmisores, mecánicos, neumáticos y electromecánicos; de presión absoluta, de presión relativa y de presión diferencial. La presión puede ser medida con relación al vacío, atmósfera u otra presión conocida [1]. En la Tabla A3 se muestra una clasificación general de los medidores de presión en función del sensor que lo integra, el principio físico y el tipo de instrumentos disponibles. Los elementos más conocidos de medida de presión son los manómetros de carátula y los instrumentos que han surtido mayor desarrollo tecnológico son aquellos que permiten conectar un transmisor y con ellos lazos de control retroalimentados muy similar a las demás variables de proceso.

Los instrumentos industriales de medición de presión tienen un campo amplio de aplicación y abarca desde valores muy bajos (vacío) hasta presiones muy altas (hiperbáricas). Los


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instrumentos de presión se dividen en tres grupos: Mecánicos, Neumáticos, y Electromecánicos - Electrónicos. En la Tabla A4 extraída de las tablas del primer capítulo de [18] muestra una clasificación detallada de los medidores de presión en función del principio físico aprovechado y la aplicación más frecuente que se convierte en un buen criterio de selección.

Figura 3. Tipos de presión y, medida de presión [17]

Los sensores mecánicos de presión se dividen en dos grupos: Los elementos primarios de medida directa que mide la presión comparándola con la ejercida por un fluido, normalmente en estado líquido con densidad y altura conocida. El desplazamiento puede indicarse por un sistema de flotador y palanca indicadora que mueve un indicador dentro de una escala ajustada.

Los elementos primarios Elásticos miden la presión cuando en su parte interior tienden a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora por un arco con un sector dentado y un piñón.

En los elementos Neumáticos la función de medida queda establecido por su campo de medida del elemento. El uso de componentes de elementos mecánicos para bajas presiones consiste de un transmisor de equilibrio de fuerzas de tubo Bourdon, mientras que un elemento para medir dentro del rango de 3-15 psi será de equilibrio de movimientos con elementos de fuelle.


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Los elementos Electromecánicos - Electrónicos utilizan el elemento mecánico - Elástico que combinado con un transductor eléctrico, quien genera la señal eléctrica correspondiente. El elemento electrónico ocupa los mismos componentes que el Electromecánico y la variable medida ejerce una fuerza sobre una barra rígida del transmisor, la señal pasa a un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de presiones de proceso.

La medida de Presión está normalizada en unidades Pascal de acuerdo con la Organización Internacional de Estandarización (ISO). El Pascal es un newton por metro cuadrado (1 N/m²) cuyo múltiplo el Bar es el más usado para presiones altas aunque existen instrumentos que suministran medida dual tanto en el sistema Inglés (psi) como en el sistema ISO (Pascal - Bar).

2.1.5. Nivel

Los sensores que sirven para medir e indicar los niveles de llenado de recintos, volúmenes o espacios y se clasifican en dos tipos: para líquidos y para sólidos. Para medición de nivel en gases se usan instrumentos indirectos como de presión y temperatura.

Las sensores de nivel suelen clasificarse por el tipo de material del cual detectan el nivel: sólido o líquido; también se clasifican por la naturaleza física del sensor: mecánico, eléctrico, óptico, para sistemas abiertos o para sistemas cerrados.

En la Tabla A5 [17], del Anexo 1, se puede encontrar una comparación de medidores de nivel de líquidos algunos de los cuales pueden usarse como sensores para detectar nivel de sólidos.

Los criterios de selección de un medidor de nivel de líquido son: El campo de medida, precisión de escala en %, La presión máxima en Bar, la Temperatura Máxima del Fluido en ºC, diámetro de entrada a proceso y las características propias del proceso o aplicación, estos criterios se resumen en la Tabla A5 [17].

2.1.6. Temperatura

En el mercado hay cada vez más alternativas de medición de temperatura a partir de diversas manifestaciones del calor de los cuerpos. La tecnología ha permitido acceder a instrumentos con base en principios que no requieren contacto con el cuerpo aun cuando se requiere confiabilidad .

En la Tabla A6, del Anexo 1, se resumen los principales parámetros que sirven de punto de comparación y de arranque para la selección y aplicación de los instrumentos de temperatura Con base en la Tabla A6 se tiene un panorama amplio de la disponibilidad de sensores de temperatura y su potencial para las diversas aplicaciones y/o procesos en donde sean requeridos.


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2.2. Sistemas de Supervisión:

Los sistemas de visualización y supervisión [2] permiten vigilar un determinado proceso industrial o un conjunto de procesos dentro de una planta productiva a partir de la adquisición, almacenamiento y procesamiento de datos online. Estos sistemas se implementan de acuerdo al tipo de proceso, necesidades particulares de cada cliente, y su área de actividad, y son construidos a partir de la utilización de las últimas tecnologías disponibles y requerimientos de la aplicación [19] [20]

La disponibilidad de pantallas táctiles y aplicativos con diversas funcionalidades expanden en mayor número las posibilidades de los sistemas de supervisión en los procesos industriales. Los sistemas de supervisión con recursos SCADA tienen un rango de aplicación que se amplía [21] y se ve fortalecido por innovaciones en las comunicaciones, así como el desarrollo de nuevos aplicativos.

La localización de la supervisión dentro de los procesos de producción [22], es objeto de estudios de optimización para lograr eficiencia económica y de la información del proceso. La utilidad de la supervisión en diversos ámbitos es promovida por los fabricantes de soluciones y evaluada por investigadores [23] con fines de verificar el beneficio y considerar nuevos escenarios como la instrumentación virtual [24] y otras herramientas que permiten el diagnóstico y mantenimiento virtual que hacen de los sistemas de supervisión elementos activos e indispensables de cualquier proceso de producción industrial.

En la implementación del LISC se acude a acuerdos de alianza estratégica donde el proveedor del aplicativo ofrece a la institución educativa licencias y hardware para integrar con el proyecto educativo. La institución educativa accede a software y hardware de calidad reconocida y de amplio uso en el entorno productivo a un costo comparativamente bajo y plataformas flexibles que permitan aprendizajes y experimentación de estrategias de control y supervisión de procesos..

2.2.1. SCADA

Un sistema SCADA – Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de Datos incluye tecnologías para transmitir, recibir y procesar información crítica (alarmas, medidas y comandos) desde estaciones diseminadas, remotas, lazos, máquinas, o componentes de infraestructura crítica del proceso que requiere ser monitoreada y controlada en tiempo real con tiempos de respuesta críticos donde la seguridad, integridad, disponibilidad, confidencialidad, autenticación, autorización, contabilidad, no rechazo y confiabilidad de las redes, almacenamiento, procesamiento y servicios propios del SCADA son criterios del diseño de la arquitectura y selección de sus diversos componentes.

La existencia de un SCADA implica la existencia de nivel 4 y posibilidad de un nivel 5 de la pirámide de automatización de la Figura 2. El aspecto administración y gobierno del SCADA


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debe contemplar políticas de control de acceso, normas y recomendaciones de regulación que aseguren un manejo completamente seguro de los componentes críticos o no del sistema de control.

2.3. Control de Procesos

Se define como control de procesos a la regulación o manipulación de variables que influencian en el comportamiento de un proceso para obtener un producto con una calidad y una cantidad deseadas de una manera eficiente. El control de procesos implica la discriminación y operación de lazos de control y establecer indicadores que permitan medir la eficiencia y productividad del Proceso [25] [26].

El desarrollo del control de procesos dentro de la automatización Industrial requiere de Software con aplicaciones especializadas donde su adaptación no es fácil ni su eficiencia [27] y se puede incentivar la implementación de nuevos recursos virtuales como aplicaciones tipo agentes o multi-agentes de supervisión y control [28] que incorporen “inteligencias” que permiten una gran flexibilidad y adaptación a cambios del proceso.

En el control de proceso se deben integrar varios controladores y la forma como se relacionan esos controladores para el logro de un resultado eficiente que puede tener varias configuraciones y puede requerir de software y Hardware. Además se busca que ofrezca un grado mínimo de compatibilidad.

2.4. Sistema de supervisión y control

Cuando se integra en una planta en un sistema centralizado o distribuido de supervisión y control se obtiene un sistema integrado de supervisión y control, como se verá en los capítulos de diseño y construcción del LISC. La estrategia de control seleccionada define la arquitectura del sistema y establece las interacciones en la operación de los lazos del proceso y los componentes de hardware, software y los operadores humanos, los tiempos de intervención y de respuesta, y la forma como transita y se tramita la información.

Como se puede ver en la Figura 2 existen diversos protocolos que pueden ser usados entre los niveles 1 y 2 para realizar las interacciones de control y del mismo modo entre los niveles 2 y 3 para realizar la supervisión. La selección del protocolo define la arquitectura de la estructura de control y de supervisión. Es común tener un tipo de protocolo para control y otro tipo protocolo para la supervisión debido a los cambios de velocidades en estas dos interfaces.

2.5. Actuadores:

Los actuadores se definen como equipos o componentes de los lazos o procesos que realizan transformación de un tipo de energía en otro que sirve para mover el proceso o para incidir en su comportamiento en cuanto a la cantidad de energía que posee el proceso


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en un momento determinado que se mide y se controla. Básicamente, existen actuadores que componen tres familias que se muestran en la siguiente Tabla I.

Tabla I. Tipos de actuadores más comunes

2.5.1. Válvulas automáticas de control

Las válvulas de control son elementos fundamentales del control de proceso en donde hay fluidos intervinientes. Las válvulas de control comúnmente pueden tener actuadores eléctricos o neumáticos. En el Anexo 3 se tratan aspectos básicos y relevantes de los actuadores que tienen alguna aplicación o uso en el control de fluidos. De hecho los actuadores pueden usar energía neumática, hidráulica, oleo-hidráulica, eléctrica, piezoeléctrica, etc., para controlar procesos de tipo eléctrico, neumático, hidráulico, etc.

La muestra las características comparativas entre los tipos de actuadores para la selección del tipo de actuador para cada nodo, lazo, proceso o planta.

Tabla II. Comparación cualitativa entre los tipos de actuadores de Válvulas de Control

Los criterios específicos para la selección de una válvula de control [29] corresponden con la aplicación y el entorno de uso. Se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

1) Los valores normales y límites de presión que soporta el cuerpo de la válvula

2) Dimensionamiento y capacidad de flujo

3) Característica de flujo y rango de uso.

4) Límites de temperatura

5) Caudal de fuga

6) Pérdidas de presiones normales y cuando la válvula está cerrada

Actuador Neumático Eléctrico Hidráulico

Tipos

Válvulas neumáticas Válvulas de solenoide Cilindros y válvulas piloto Motores Neumáticos

Relés Solenoides Motores CC Motores AC Motores paso a paso

Válvulas Hidráulicas Válvulas de solenoide Cilindros y válvulas piloto Motores Hidráulicos

Tipo de Actuador Neumático Eléctrico Hidráulico

VENTAJAS

Bajo Costo Rapidez Sencillez Robustez

Preciso y fiable Silencioso Sencillez de control Facilidad de Instalación Flexibilidad

Rapidez Alta capacidad de Carga Estabilidad frente a cargas estáticas

DESVENTAJAS Requiere instalaciones Especiales Ruidoso

Potencia Limitada En algunos ambientes requiere reforzar Compatibilidad tipo CEM

Requiere Instalaciones Especiales Mantenimiento Difícil Poco Económicos


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7) Requerimientos de las conexiones de la válvula al sistema de tuberías

8) Compatibilidad del material con la aplicación y durabilidad

9) Costo y vida útil

Figura 4. Curvas Características de flujo Inherente [32]

Los proveedores de válvulas suministran al usuario tablas de selección en función de la aplicación. No se debe olvidar que una selección errónea puede limitar o convertirse en una seria limitante de la productividad del proceso.

Un criterio importante en la selección de las válvulas es la característica inherente de flujo [30] que define la relación caudal - apertura del elemento final de control cuando la caída de presión a través de la válvula se mantiene constante. En forma equivalente, la característica de flujo inherente es la relación entre coeficiente de flujo Cv y la apertura. Los fabricantes y usuarios han adoptado un término para indicar las capacidades de variación del flujo en las válvulas de control para este propósito se determina el coeficiente Cv [31] para la aplicación específica.

Las características inherentes de flujo típicas como se muestra en la Figura 4 son: lineal, igual porcentaje, parabólica y apertura rápida. La elección de la característica de flujo inherente tiene influencia en la estabilidad y controlabilidad debido a la influencia de la ganancia del cuerpo de la válvula en la ganancia global de los elementos del lazo.


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2.5.2. Bombas de Fluidos (Generadores Hidráulicos).

Las bombas hidráulicas son generadores hidráulicos en el sentido que transfieren energía al líquido hidráulico para hacerlo mover o circular. Para describir y modelar el comportamiento ideal y real de un fluido en movimiento se usa el número de Reynolds y la ecuación de continuidad. En general las Bombas de fluidos pueden clasificarse en dos grupos, como se muestra en la Figura A1 [33], del anexo A:

Bombas de desplazamiento positivo.

Bombas de presión límite o Dinámicas.

La característica más llamativa e interesante de las bombas de desplazamiento positivo es que no tienen límite de presión máxima de impulsión. Esta presión de salida puede llegar a valores que ponen en peligro la integridad de la bomba si el conducto de escape se cierra completamente. Para garantizar el funcionamiento seguro de ellas, es necesario la utilización de alguna válvula de seguridad que derive la salida en caso de obstrucción del conducto; por ello si el ajuste es apropiado, estas bombas pueden bombear el aire de su interior y con ello, crear la suficiente depresión en el conducto de admisión como para succionar el líquido a bombear desde niveles más bajos que la posición de la bomba. Estas bombas se caracterizan porque el caudal de bombeo casi no es afectado por la presión de funcionamiento.

Las Bombas de Desplazamiento Positivo se clasificar en:

Bombas de émbolo.

Bombas de engranes.

Bombas de diafragma.

Bombas de paletas.

Mientras que las bombas de presión límite son aquellas que impulsan el líquido solo hasta determinada presión, a partir de la cual el caudal es cero. Estas bombas pueden funcionar por un tiempo relativamente largo sin averías con el conducto de salida cerrado. Existe en ellas una dependencia generalmente no lineal entre el caudal bombeado y la presión de descarga.

Las Bombas más comunes del tipo Dinámicas o Presión Límite son:

Bombas centrífugas.

Bombas de hélice.

Bombas de diafragma con resorte.

Las bombas más comunes y disponibles en el mercado para manejo de fluidos como agua potable son las Bombas Centrifugas. Estas son muy rentables y asequibles desde el punto


de vista económico y operativo. Estas bombas tienen mejoras en las prestaciones de eficiencia energética en el motor, el impulsor, el acople, la fuente de energía, etc.


DISEÑO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES

3. DISEÑO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES

Para realizar la selección de los componentes del LISC se debe considerar los componentes que permiten su implementación, estructura, equipos y componentes flexibles tales como software. El contexto de su implementación establece los límites y condiciones de implementación del laboratorio que circunscriben la selección de sus partes y construcción del mismo.

3.1. Estrategias de Control:

En la funcionalidad y operatividad del Laboratorio se tiene en cuenta la flexibilidad que permita incluir futuros desarrollos, ampliaciones y posiblemente actualizaciones.

Las estrategias suelen integrar varios lazos de control, y pueden tornarse más complejas cuanto mayor sea su alcance, tamaño y calidad. La clasificación de estrategias de control [34] más común incluyen:

• Control en cascada: Consiste en que se detectan perturbaciones a la entrada y corrige su efecto antes de que se propague a la salida del proceso.

• Control anticipativo (feed-forward): Se trata de cancelar lo más rápidamente posible el efecto de las perturbaciones medibles que afectan a la salida.

• Control de proporción (Proporcional): Es una estructura de control que tiene como objetivo mantener la relación entre dos variables y una de ellas no es manipulable,

• Control selectivo: La meta es mantener dentro de unos límites varias variables de proceso usando una sola variable manipulada.

• Control de gama partida: Se basa en usar varios actuadores priorizados para controlar una sola variable de proceso

• Control de planta completa: Es una estrategia total que integran todos los procesos y se deben seguir los pasos de alguna metodología de las que se han probado para esta estrategia de control.

En el LISC se puede implementar algunas de estas estrategias de control por la forma en que quedan organizados los diversos lazos de control que hacen parte estructural del laboratorio y depende del hardware y software sobre el que se implemente el sistema de Supervisión y control del Proceso.

3.2. Símbolos y Convenciones:

En el diseño, construcción y documentación del LISC se basa en símbolos y convenciones estandarizadas En la componente eléctrica y electrónica se usan los símbolos de la IEC



60617 y los Diagramas de Proceso y Diagramas P&ID se usaron las normas ANSI/ISA - S5.1 (Identificación y símbolos de instrumentación), ANSI/ISA - S5.2 (Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos), ISA - S5.3 (Símbolos gráficos para control distribuido, sistemas lógicos y computarizados), ANSI/ISA – S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación), ANSI/ISA - S5.5 (Símbolos gráficos para visualización de procesos)

En los planos de los anexos, se adicionan gran parte de las convenciones que nos ayudarán a entender e interpretar los respectivos planos.

3.3. Diagrama de Proceso:

Con base en los lazos de control planteados en la propuesta de diseño y construcción del LISC se elabora un plano integrador de proceso donde se muestran los diferentes lazos de control integrados en un gran proceso que sirve para el diseño detallado del Laboratorio.

En este diagrama de proceso se puede visualizar de manera general por bloques constitutivos los instrumentos, equipos y elementos principales que constituyen el LISC, su posición relativa con respecto a los demás componentes y los principales lazos de control a implementar como muestra la Figura 5.

Figura 5. Plano de Diagrama de Proceso en tamaño reducido

3.4. Lazos de control Implementados:



A continuación se muestran un desglose del desarrollo del diseño del Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control (LISC) para los lazos elementales implementados.

El trabajo de diseño consiste en establecer la posición, relaciones e interacciones entre los diferentes lazos y a la vez la optimización de los recursos comunes como la mecánica de selección y separación de caminos de recorrido y de función donde se definen las variables a medir y controlar en cada lazo.

En el diseño se establecen los limitantes y la flexibilidad, con la implantación física en el plano P&ID y se establecen las dimensiones reales del Proyecto. La implantación física es compleja porque exige conocer y dibujar los equipos componentes en sus dimensiones reales y aprovechar al máximo el volumen disponible respetando las dimensiones mínimas y la funcionalidad operativa de la estructura.

A continuación se describen los lazos como apartes o secciones del Plano P&ID y el plano de proceso.

3.4.1. Lazo de control de presión y presión diferencial

Figura 6. Lazos de control de presión

El sistema tiene el recipiente Hidroneumático como equipo principal que opera a presión nominal de 30-50 psi con un compresor para la componente neumática y una bomba para



la componente hidráulica incluida en el lazo de control de flujo como se muestra en la Figura 6.

Estos lazos de control condiciona el espacio y la ubicación por disponibilidad de las dos fuentes de fluido que componen los dos lazos: lazo hidráulico y lazo neumático que interactúan dentro del tanque HN-1.

El diseño de la Figura 6 corresponde con las opciones de control por lazos o subprocesos que se describen a continuación.

3.4.1.1 Lazo de control de presión

El lazo de control de presión tiene la opción de ser configurado junto con o sin el lazo de nivel, pues es independiente y utiliza la válvula PV-01, coordinada con la Bomba MB, para su regulación. La señal de control es tomada desde un transmisor de presión ubicado en la parte superior del recipiente como se muestra en la Figura 6.

3.4.1.2 Lazo de control de flujo de presión diferencial

Este lazo es una prueba complementaria que se realiza junto al lazo de control de presión y utiliza la válvula PV-01 y un medidor de flujo tipo placa orificio y un transmisor de presión diferencial. El carácter complementario de esta prueba radica en el hecho que el compresor trabaja por baches y al hacerlo se tiene un comportamiento con un solo grado de libertad.(Ver Figura 6).

3.4.1.3 Lazo de control de nivel por presión diferencial

Este lazo debe trabajar independientemente a los lazos de control de presión y de flujo por presión diferencial mediante la válvula PV-01 y un transmisor de presión diferencial para medir nivel dentro de un recipiente presurizado (ver Figura 6). En este caso se puede realizar control coordinado continuo con la Bomba MB o de manera temporal sin contar con esa Bomba.

3.4.2. Lazos de control de nivel

El sistema controla tres tanques y permite analizar las siguientes configuraciones:

• Control de nivel de un solo tanque con regulación de salida.

• Control de nivel de un solo tanque con regulación de entrada.

• Control de niveles y adquisición de datos para tanques que interactúan.

• Control de nivel y adquisición de datos para tanques que no interactúan.



3.4.2.1 Control de nivel de 1 tanque

El control de nivel de un solo tanque con regulación a la salida utiliza el tanque 1 (TK-1) y la válvula LV-02 como se muestra en la Figura 7. Se visualiza el esquema de trabajo del llenado del Tanque 1 (TK-1) con el agua de la fuente externa de LISC.

Figura 7. Lazo de nivel de un solo tanque

El control de nivel del tanque TK-1 se realiza controlando el agua que ingresa al tanque y el agua que se extrae hacia otras partes del LISC. Sepuede controlar la apertura de la Válvula LV-2 de forma separada o de manera simultánea, según el régimen de llenado y flujo que esté disponible para el ingreso, la condición de llenado del tanque 1 (TK-1) y la regulación del Válvula de Control LV-2. El flujo de fluido al tanque 3 (TK-3) depende de la condición de llenado del mismo.

3.4.2.2 Control de nivel de varios tanques

En la Figura 8 se muestran los tres tanques que permiten la adquisición de datos para tanques que interactúan y que no interactúan, y del control de nivel en tanques que



interactúan con el suministro exterior. Para una configuración de tanques no interactuantes se puede ajustar el flujo de salida del tanque TK-3 por medio de la bomba MB retornando el agua al tanque TK-2 que se detalla en otro de los lazos subsecuentes. Para la configuración de tanques que interactúan la succión se realiza del tanque TK-2 y descarga el retorno al tanque TK-3 de manera análoga a la configuración del tanque TK-1 al Tanque TK-3.

Figura 8. Lazo de nivel de varios tanques

El diagrama de la Figura 8 es la interacción de los tanques formando lazos que fluyen por gravedad donde TK-3está en el nivel inferior , y TK-1 y TK-2 están en el nivel superior. En este caso se tiene múltiples trayectorias con opciones de control y medida.

3.4.2.3 Control de lazo de flujo entre tanques no interactuantes

Este lazo está caracterizado por la intervención de la bomba para forzar la transferencia de fluido del nivel inferior tanque TK-3 a los tanques del nivel superior (TK-1 o TK-2) como muestra en la Figura 9. También es posible hacer fluir hacia estos tanques el fluido con presión controlada o con cambio de temperatura respecto al TK-3.



3.4.3. Lazos de control de flujo

Figura 9. Lazo de control de Flujo desde la bomba

Se puede controlar el caudal de la bomba MB ( MB-CF o MB-ME) accionada por un motor de corriente alterna trifásico de manera directa utilizando un variador de frecuencia o operando la válvula de control del caudal y de manera indirecta asociando el control a un lazo de presión.

El sistema de control de la bomba contará con la instrumentación para comparar la respuesta al control de velocidad del variador vs la respuesta a la operación de la válvula que requiere registrar la potencia suministrada a la bomba, el caudal en la tubería, el porcentaje de apertura de la válvula de control como semuestra en la Figura 9.

En este lazo se plantea la opción de introducir otra bomba, para ampliar las opciones de control de flujo con la ventaja de poder aumentar el Flujo circulante hasta las caudales límite de los medidores de flujo e introducir perturbaciones que permitan simular y experimentar condiciones de operación diversas.

Este lazo permite el control de nivel y flujo tipo cascada, que se puede ampliar al introducir otros dispositivos en la línea del flujo. También es posible tener flujos en paralelo o alternativo al tener un semi-lazo alterno en el tramo que deriva para transferir flujo a los lazos de presión y/o calor. Esto permite amplio potencial de alternativas de control del



tránsito y comportamiento del fluido en virtud de la regulación de las válvulas de control automática SV-33 y control manual de VG-37.

3.4.4. Lazo control de temperatura

Figura 10. Lazo de control de temperatura del fluido

El calefactor H-01 consiste en un tanque que permanece a una temperatura determinada. Este volumen es calentado por una resistencia eléctrica que a su vez es comandada por un controlador electrónico de estado sólido, este controlador electrónico recibe una señal de una tarjeta electrónica que cambia la señal del controlador por una señal de ancho de pulso (PWM). Además el calefactor cuenta con un arreglo de resistencias dentro del tanque (serpentín interno) que permite el calentamiento del fluido que se almacena o que pasa por el tanque. El lazo permite la manipulación del caudal a ser calentado dentro del tanque por el arreglo calefactor como se muestra en la Figura 10.

El lazo de temperatura permite el control de flujo directo y flujo indirecto por tener lazos alternos al lazo simple de calor que permite introducir varias condiciones de operación del ciclo de calor y tener lazos alternativos para contrastar condiciones de operación.

3.5. Diagrama de Proceso P&ID:



Figura 11. Plano de Diagrama P&ID en tamaño reducido del LISC como un proceso integrado de

los diversos lazos y sus alternativas

En el plano de la Figura 11 (tamaño B1 en los anexos) se puede evidenciar la identidad de cada uno de los elementos que componen el proceso, la disposición de los equipos, la posición relativa de elementos, el dimensionamiento de la tubería, la energía para los actuadores, y la interrelación de los sensores y actuadores dentro de los controladores y lazos de control.

3.6. Selección de Instrumentos de Medida

Se selecciona las características de los elementos de medida en cada una de la posiciones del diseño P&ID, para poder elegir los instrumentos de acuerdo con la oferta del mercado y en especial dispositivos ofertados por el aliado estratégico COLSEIN, representante de Endress + Hausser. La toma de decisión de selección de esta marca y proveedor corresponde con el reconocimiento que tiene la marca en el sector industrial.

En la Tabla A8, del Anexo 1; se muestran los rangos de especificaciones y límites de operación esperados para los instrumentos de medida, mientras que en la Tabla A11, complementada por la Tabla A12 (Anexo 1), se describen los diversos atributos de los medidores que se incluyen en el plano de diseño del proceso.

Se resalta que se define la ubicación, la secuencia de etiquetado, la tecnología de cada instrumento y el bus de control seleccionado. El protocolo HART, que se implementa sobre



el lazo 4-20 mA, se escoge por las ventajas de robustez, confiabilidad, y alta frecuencia de uso en ambientes industriales ruidosos.

3.7. Dimensionamiento de los tanques:

Los tanques se dimensionan con especificaciones mínimas de tamaño, diámetro y altura para que se puedan instalar los diversos tipos de sensores disponibles entre ellos los sistemas de medida por radar. En consultas con los aliados estratégicos encargados de proveer los instrumentos y consultando la bibliografía especializada se encontró el acondicionamiento de instalar los sensores a 1/6 de la dimensión del diámetro, del borde interior del tanque hacia adentro porque se ha encontrado que en esa posición es más eficiente su operación y la altura corresponde con una dimensión que permita el uso de diversas tecnologías existentes para la medición de nivel.

3.8. Selección de la Tubería

El material seleccionado para la tubería es en acero al carbón CS, estandarizada tipo 150psi, CS150.Para calcular el diámetro de la tubería se la caída de presión a lo largo de la tubería del proceso de tanque a tanque cuya medida depende de la altura hidrostática del tanque. . La ecuación de continuidad, la ecuación de energía del fluido y la ecuación de Bernoulli se usan para esos cálculos cuyo proceso requiere cierta experticia y conocimiento.

Tanto el número adimensional de Reynolds como la ecuación de Hazen-Williams [35] son usados ampliamente en el cálculo de pérdidas en tuberías a presión y para aplicarlo en el caso del LISC se establecen como parámetros límite máximo las siguientes medidas de Operación:

• Flujo máximo de operación: 150 L/min. (9 m3/h)

• Presión Máxima de Operación: 344,7 kPa (50 psi)

La Tabla A7, del Anexo 1, permite verificar que los flujos limitados a valores menores a 150 L/min no son recomendados y por tanto no son permitidos salvo para experimentación en condiciones extremas, que lo hace muy riesgoso para la integridad de los instrumentos y equipos de control del fluido. En LISC algunos lazos la tubería excede 12m de longitud, la mayoría está entre 15 y 25m de longitud dependiendo del lazo determinado, con base en los resultados de la Tabla A7 no se recomienda el uso de tubería menor de ¾”. Se observa que para una longitud máxima de 30m podría usarse tubería de 1” sin sobrepasar los límites establecidos.

En esta selección no están incluidas las pérdidas de conducción en los accesorios que, por supuesto aumentarían la fricción en el sistema y el aumento de temperatura de los elementos contenedores del flujo, por lo que se opta por elementos o accesorios que produzcan la menor pérdida posible como curvas suaves y Tees de mayor calibre.



La velocidad lineal máxima del fluido recomendada para tuberías antiguas y extensas en longitud está en alrededor de 2,5 m/s e inclusive menor. Aunque, algunos autores mencionan que velocidades mayores de 12 ó 15 m/s producen vibraciones y abrasiones en las válvulas de control y en algunos aditamentos, sobre todo en aquellos en los cuales existen cambios bruscos o transiciones bruscas del fluido.

En el cálculo de velocidad lineal del fluido con los datos límite seleccionados por la ecuación de Hazen Williams y tubería de 1” se obtuvo una velocidad máxima de 5,3 m/s. Esta velocidad máxima es aceptable y no va a causar mayores problemas en los equipos y demás componentes de los lazos de flujo dado que las longitudes de circulación son cortas.

3.9. Selección de Bombas:

La potencia de la bomba está asociada a los límites de dimensionamiento de la tubería y se decidió una potencia 1 HP para la operación inicial demostrativa y educativa del proyecto. Sin embargo, a futuro se puede aumentar esa potencia hasta los límites de calentamiento y vibración de la tubería y los instrumentos del laboratorio, lo que permite tolerancia para realizar experimentación y/o pruebas con diferentes finalidades.

En una instalación académica educativa se debe guardar márgenes de seguridad que permitan mayor margen de error que en cualesquiera condición industrial y garantizar la flexibilidad aun cuando las bombas son pequeñas, la instalación está diseñada para una capacidad mayor alrededor de 3kW.

Dado que una limitante para el control que se quiere implementar en el LISC está dada por se usa el Drive (Variador de Frecuencia) para alimentar el motor de la bomba con tensión trifásica a 220Vac en configuración Yn5 con neutro sólidamente aterrizado.

En LISC se busca opciones de operación y se diseñó el Montaje de una bomba centrifuga trifásica de 1HP Marca Pedrollo y una bomba multietapa, de 1,5 HP Marca Barnes.

3.10. Selección de válvulas:

Para el caso del LISC se consideraron las características de flujo de las válvulas de control para usar con un fluido dentro de los rangos de temperatura y presión seleccionados para los lazos de control de fluido líquido y aire en el caso del lazo de presión en el tanque hidroneumático. La selección de las válvulas toma la información de los plano de diseño P&ID y los parámetros limite seleccionados de la Tabla A8. También, se seleccionaron algunos puntos que deben tener bypass con válvulas manuales y válvulas requeridas para comparación y control de cierre para mantenimiento de las válvulas de control.

En la Tabla A1 se describen las características de cada una de las válvulas que componen los lazos y proceso. Además, se confirma el etiquetado de las válvulas que puede ser ajustado según las necesidades y etapas de construcción del Laboratorio LISC.



En el caso de la Válvula de Control PCV-01 que controla el aire y la presión del aire en el Tanque HN-1 se modificó su diámetro a ½” y un caudal de 5/35 cfm para reducir costos.

3.10.1. Selección de Válvulas de control

La selección de las válvulas de control se realizó con el aliado estratégico, Puffer de Colombia que representa a Fisher, propiedad de EMERSON Co. Esta es marca reconocida en calidad y soluciones para control de procesos.

VÁLVULAS DE CONTROL TÍPICAS SELECCIONADAS PARA EL LISC

Actuador Neumático Actuador Neumático Actuador Eléctrico

Figura 12. Ejemplo de Válvulas de control Fisher del LISC

En el proceso de selección se fundamenta en el criterio de usar diferentes tipos de actuador para las válvulas de control de LISC como se muestra en la figura 12 para tener opciones de prueba en mayor rango de posibilidades. Los lazos presurizados con líquido tienen válvulas con actuador neumático y los demás puntos de control usan válvulas con actuador eléctrico.

Las válvulas con actuador eléctrico tienen la opción de cambio de la respuesta ante falla de señal de control en el hardware del actuador. Esta opción es posible para algunos tipos de válvulas neumáticas, dependiendo de la referencia del actuador, con algunos acondicionamientos o aditamentos mecánicos. Esto significa una intervención significativa para el cambio de respuesta en la operación.

3.11. Composición del Sistema de Supervisión y Control

Este sistema se compone el esquema de las conexiones de las entradas y salidas al PLC y los controladores locales, conexión entre equipos, el bus de transmisión de datos multinivel y la configuración de la arquitectura del sistema de control.



Se recuerda que el bus de campo seleccionado es HART con opción de migración a futuro a PROFIBUS y el bus de capa superior seleccionado es Ethernet Industrial. Estos protocolos nos permiten suficiente confiablidad y flexibilidad con integración a Internet para desarrollo de monitoreo y control virtual.

El sistema de supervisión se basó en software de la Marca Allen Bradley subsidiaria de la empresa Rockwell Automation que fue el aliado para proveer la solución de hardware del sistema de control y software correspondiente de supervisión y control.

Figura 13. Ejemplo de Red EtherNet/IP tipo recomendada por AB [38]

En la Figura 13 se puede visualizar el esquema básico de la red prototipo que se desea implementar para LISC que incluye los dispositivos para controladores y lazos de control proyectados en diagramas P&ID y garantizando la accesibilidad y flexibilidad propias de un proyecto de naturaleza académica y de investigación. Esta red puede ser simple o compleja como se necesite pero se requiere adquirir 3 PLC y un conjunto de equipos para conformar un sistema SCADA. .

El sistema de control seleccionado es del tipo jerarquizado y radial con un concentrador central adyacente al servidor y un concentrador local para controlar algún lazo de control y



el servidor estación de trabajo es aquel que contiene el software para realizar el monitoreo y/o supervisión.


IMPLEMENTACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DEL LISC

4. IMPLEMENTACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DEL LISC

El laboratorio está localizado en el edificio de los laboratorios de Ingeniería Química del edificio 412, en las inmediaciones de los laboratorios de Ingeniera química de la sede Bogotá D.C., Ciudad Universitaria, Universidad Nacional de Colombia.

Esta ubicación geoespacial establece condiciones ambientales naturales del Laboratorio tales como altura sobre el nivel del mar, humedad relativa, temperatura y otros factores asociados a la construcción existente.

Figura 14. Detalle localización del LISC, las líneas rojas denotan el contorno del área asignada para su construcción y operación

La Figura 14 visualiza el espacio destinado para LISC donde se diseñó la estructura soporte y la implementación de equipos y tubería.

4.1. Estructura de soporte

Para la estructura de soporte se determina la necesidad de diseñar y construir una estructura sencilla que dé las máximas garantías de seguridad y sea lo menos intrusiva en su impacto en las instalaciones existentes como se muestra en la figura 15. Se elige una



estructura en acero liviana que cumple con los criterios preestablecidos. Esta estructura es flexible y ofrecen modularidad porque es expandible y desmontables mientras se mantenga su integridad y forma.

Figura 15. Detalle constructivo de la Estructura del Soporte del LISC

El tener una estructura en acero robusta permite tener un soporte resistente que sea autoportante y que permita instalar equipos y estructuras del LISC sin preocuparse por la resistencia mecánica o la resistencia a vibraciones por el peso del tanque alto, equipos y trasiego de usuarios en condiciones de operación.



Figura 16. Detalle constructivo vista lateral de la estructura del Soporte de los Equipos del LISC

Para mayores detalles de los demás aspectos constructivos de esta estructura se adiciona en los anexos los planos completos de diseño que se aprobaron por la universidad.

4.2. Construcción de Tanques

Los tanques que conforman LISC se diseñan con el apoyo de profesionales en procesos y de proveedores permitió tener la especificación de tanques con componentes y acondicionamiento eficiente en la relación beneficio/costo para la prestación de los servicios requeridos.

En la etapa de diseño de los tanques se exploraron los requerimientos de los fabricantes para la instalación de los instrumentos que se contemplan en cada uno de los tanques de proceso, y de igual manera la posición de los instrumentos respecto a la entrada y salida del fluido. La relación de posición de 1/6 del diámetro del tanque para los instrumentos en la tapa del tanque y la distancia mínima de 15 cm del eje del instrumento a la pared interna del cuerpo del tanque



4.2.1. Tanques de líquido a presión atmosférica

Figura 17. Detalles Constructivos tanque tipo A de almacenamiento de líquidos – Agua

El grupo de tanques de almacenamiento de agua conforman el ciclo de flujo a gravedad y de entrada del fluido desde el exterior.

El tanque Tipo A corresponde a los Tanques 1 y 2 (TK-1 y TK-2), mientras el tanque tipo B corresponde al Tanque 3 (TK-3), de los tanques de acumulación o manejo de fluido a presión atmosférica.



Figura 18. Detalles Constructivos tanque tipo B de almacenamiento de líquidos - Agua.

Se puede evidenciar los detalles constructivos de las Figura 17 y Figura 18 donde se tuvieron en cuenta las necesidades establecidas en el Diseño de proceso, las entradas y salidas del fluido, las entradas y posición de los instrumentos y se dejan entradas para implementar instrumentos futuros.

En la etapa constructiva se determinó construir solo los tanques 1 y 3, pues por restricciones de espacio y económicas no es posible disponer de los 3 tanques.

La forma de los tanques fue determinada por la forma práctica y más común de encontrar en las plantas de proceso.

4.2.2. Tanque Hidroneumático

Este tanque hace parte del lazo de control de presión y presión diferencial donde están en equilibrio los dos fluidos que están en contacto: aire a presión y agua impulsada por la bomba.



Estos tipos de tanques son comunes en sistemas de suministro de agua potable en edificaciones y en industrias. La forma y tamaño que tienen está relacionada con los sensores a instalar y con el volumen de fluido (ver figura 19).

Se estableció que el espesor recomendado debe ser mayor o igual a 6mm por seguridad y confiabilidad del tanque.

Figura 19. Detalle de diseño y Constructivo Tanque Hidroneumático

4.2.3. Tanque de calentamiento (Calor)

El tanque de calor se diseña para operar con una trayectoria predefinida de entrada/salida del fluido donde se encuentra resistencias de calefacción sucesivamente que hace más eficiente la convección del calor hacia el total de la masa de líquido que fluye a través del recipiente.

El tamaño del tanque está relacionado con la necesidad de alojar elementos calefactores y sensores de temperatura junto con la opción de un sistema de homogenización de la temperatura por medio de un aspa de agitación (ver figura 20). Este arreglo sustituye el serpentín en la tubería dentro del tanque para calentamiento del fluido de paso, o de establecer cavidades de paso obligatorios del fluido.



Figura 20. Detalle de diseño y construcción del Tanque de calentamiento

El tamaño calculado es para insertar 3 resistencias entre 1.000W y , 2.500W cada una.. Esta decisión depende del tipo de controlador a usar y del régimen de calentamiento deseado. La entrada a proceso está diseñada para hacerse por medio de pasamuros construidos en la pared del tanque en 1” NPT. Esto permite que las resistencias sean intercambiables.

4.2.4. Equipo de enfriamiento del Fluido

En el ciclo de calor se requiere la extracción de calor del fluido para generar más opciones de control de los niveles temperatura y evita fluido con temperatura elevada en los tanques de almacenamiento.

El dimensionamiento del intercambiador de calor depende del dimensionamiento del conjunto de calentamiento del fluido del tanque de calor. La respuesta del sistema de enfriamiento depende de las BTU por unidad de tiempo (normalmente BTU/hr) que debe retirar del fluido y de la velocidad del fluido a través de sus cavidades. Las potencias de las resistencias del tanque de calor y el enfriador deben estar dimensionado entre 10000



BTU/hr aproximadamente para 3kW y 25.600 BTU/hr para 7.5 kW.

Figura 21. Detalle del Diseño del enfriador de calor recomendado

4.3. Montaje de tubería, sensores y actuadores.

En el diseño del montaje parte del plano P&ID y se anexa cada uno de los componentes en el espacio disponible tratando de obtener el máximo aprovechamiento visual en el montaje del LISC considerando las restricciones y condicionamientos propios del espacio, las distancias aguas arriba y aguas debajo de cada sensor que se requieren para que el fluido tenga un comportamiento óptimo y una medición confiable.

Se procede a realizar la selección de una gama diversa por el aliado estratégico que se muestra en la Tabla A11 y Tabla A12 donde se muestra la selección realizada con los detalles del contexto de aplicación y parámetros de uso.

Para la selección de los instrumentos a instalar en la primera etapa de la Construcción del LISC se realiza una selección restringida por el tema económico. Aunque, se mantiene la parte básica y estructural del Proyecto que lo hace funcional desde la primera etapa.

Con los equipos seleccionados, se procede al dimensionamiento en medidas reales de la implementación de la tubería en conjunto con los tanques, sensores, y válvulas de control considerando las buenas prácticas de instalación de instrumentos, distancias de dimensiones mínimas requeridas aguas arriba y/o aguas abajo del instrumento para su adecuado funcionamiento, como se puede verificar en las Tabla A14 y Tabla A15.

4.4. Detalles constructivos de lazos de control de LISC.



Estos detalles visualizan el recorrido del fluido del proceso sobrepuestos en la implantación de la tubería y equipos para definir los diagramas de montaje y construcción que permiten su instalación y puesta en marcha.

La Figura 22 visualizar la integración constructiva de los diversos lazos de control en el plano P&ID ajustada a las condiciones del volumen disponible, de manera didáctica y práctica posible..

Figura 22. Plano de la disposición de equipos, reducido, visto desde la cara frontal del proceso que

es la cara occidental de la Estructura del LISC

4.4.1. Lazo de control de presión y presión diferencial

La Figura 23 muestra el recorrido del agua en los lazos de presión donde se identifican cada uno de los equipos, instrumentos, accesorios, tramos de tubería y demás componentes del LISC que intervienen aun cuando no es evidente el recorrido de la tubería de aire a presión. Esta merece un plano de detalle aparte por su superposición con el fluido de agua.



Figura 23. Vista lateral del recorrido del líquido en el lazo de presión

4.4.2. Lazo de control de nivel

En los diagramas P&ID existen dos condiciones básicas, la primera es el control de nivel del tanque fluye hacia lo demás lazos del proceso; la segunda condición corresponde a la interacción entre 2 tanque o más. Esta interacción se han restringido debido a que el tanqueTK-2 no se incluyó en la primera fase.

Sin embargo, en la Figura 24 se muestran alternativas de recorridos involucrando los elementos de control y de medida existentes en estos lazos.



Figura 24. Vista de recorrido del fluido en los lazos de control de niveles entre los 2 tanques a

implementar en la etapa 1 de la construcción del LISC

4.4.3. Lazo de control de flujo

Los lazos de control de flujo son dos lazos de control impulsados por las bombas de recorrido más corto y con mayor velocidad del fluido.

Para este lazo se dimensionaron las válvulas de control automáticas y las válvulas de globo manuales y se incluyeron para hacer control discreto . Las demás válvulas se incluyen por ser necesarias para efectuar cortes durante operaciones de mantenimiento o restricción del paso del fluido.



Figura 25. Vista del trazado de los lazos simples de control de flujo

4.4.4. Lazo control de temperatura

Este lazo es de mayor recorrido y puede convertirse en mayor complejidad por los elementos de medida y control que pueden llegar a involucrarse, por los tiempos de respuesta y el controlan de mayor número de variables en el calentamiento y enfriamiento del fluido.

Figura 26. Vista del trazado del recorrido de alternativas de lazos de control de temperatura



4.4.5. Tableros de Control

Los tableros de control están comprendidos por 2 armarios que se en las figuras del Anexo 2, Figura A3 y Figura A4.

Estas cajas de conexiones y hardware del sistema de control y supervisión son básicos aunque se espera incorporar mayor equipamiento y funcionalidades con hardware y software complementario, redundante o paralelo.

Estos armarios alojan los PLC, las fuentes de energía eléctrica con sus elementos de distribución y protección, los concentradores y switches, y demás elementos de administración de los buses control y supervisión junto con el servidor del software de control y supervisión junto con el almacenamiento de las bases de datos e histórico de diseño, operación y control del LISC.

4.5. Montaje Sistema de Supervisión y Control

El sistema de control seleccionado es jerarquizado con un concentrador local y un concentrador central junto al servidor que contiene el software para realizar control, monitoreo y supervisión. El software bajo licencia se instala en un computador que hace las veces de servidor y que se conecta al concentrador de señales de control central que está instalado en el mismo mueble del sistema de control central.

Hacen parte de los paquetes aplicativos a usar en el LISC en su configuración y operación los siguientes paquetes:

• Software de configuración de los instrumentos de Endress + Hauser

• Software de configuración de las válvulas de control Fisher – Baumann de Emerson

• Software de configuración del Switch Stratix 8000 de AB

• Software de configuración del módulo Prosoft

• Software de configuración del Drive Powerflex de AB

• Software de configuración del Servo control Kinetix de AB

• Software de programación del PLC Controllogix de AB, Studio 5000.

• Software de Supervisión y control RSLogix y RSNetWorx y demás herramientas de Rockwell, bajo el API RSLinx Classic.

Los aplicativos de fabricante sirven para parametrizar y reconocer los equipos e instrumentos respectivos, además sirven para implementar sistemas de control y supervisión que son compatibles con múltiples aplicativos y trabajan en ambientes multiplataforma.

Finalmente la Figura 27 a 29 muestran una vista parcial del Laboratorio LISC en construcción.



Figura 27. Vista parcial del Laboratorio en construcción con la tubería montada en el nivel 1

Figura 28. Panorámica parcial desde la cara occidental del LISC en construcción, nivel 1



Figura 29. Imagen de las Instalaciones del LISC en proceso de Acabados


PUESTA EN OPERACIÓN

5. PUESTA EN OPERACIÓN

El LISC se construyó parcialmente respecto al diseño aprobado y tiene potencial de crecimiento. La estructura del recinto permite mayor carga de tubería y equipos y el hardware y software permiten ampliar su cobertura.

Las Figura 30 y Figura 31 muestran los diagramas de conexionado de entradas y salidas a los PLC para la primera fase construida.

Figura 30. Diagrama de Conexiones Actuadores. Salidas (Out) del PLC



Figura 31. Diagrama de Conexiones de Señales de Medidores, entradas (In) al PLC

5.1. Pruebas básicas a equipos y componentes

Las pruebas [39] para los componentes del LISC, antes y durante la puesta en marcha se realizan en proceso productivo que consisten en precomisionado, comisionado, puesta en Marcha y Operación.

En el precomisionado se llevan a cabo las comprobaciones de los sistemas construidos con las unidades sin operar donde se verifica que la instalación esté de acuerdo con los planos y especificaciones y se verifica la conformidad. Esto incluye la calibración de los instrumentos, chequeos de alineamiento en frío, comprobación de los instrumentos de seguridad, pruebas hidrostáticas, entre otros. Esta fase conduce a la terminación mecánica de las unidades (equipos y sistemas) y prepara para el comisionado del proyecto.

Las principales tareas que comprenden el marco del precomisionado corresponden con las características propias de la planta, proceso a comprobar, clasificación de áreas, separación de áreas, organización física y funcional, etc., que se verificaron en el caso de LISC .



5.1.1. Tareas de precomisionamiento realizadas a los componentes del LISC

En general se realizaron las tareas descritas en este numeral, realizando los ajustes correspondientes de acuerdo a las mejoras que se implementaron durante el proceso constructivo.

5.1.1.1 Revisión de los P&ID.

Los planos se ajustaron de acuerdo a lo construido con algunos ajustes de re-etiquetado de equipos y componentes y preparación de etiquetas y documentación correspondiente. Se revisar el diagrama de diseño y su implementación donde se evidencia que los lazos son funcionales y se identifica que faltan algunos de instrumentos y equipos.

También se revisa la operación y consistencia en consenso con el propietario del proyecto y contratistas que realizan la construcción de los equipos y el montaje de la tubería junto con los instrumentos, válvulas y demás componentes de los lazos del fluido.

La revisión de los instrumentos se inspeccionar condiciones de instalación, conexiones adecuadas y estén preparados para configuración y operación.

Se puede revisar cada instrumento ingresando el serial de cada equipo a la página web del fabricante [14] en la opción “Online Tools” donde se puede acceder a la información del dispositivo, verificar y descargar la documentación correspondiente a información técnica, instrucciones de operación e información correspondiente a instrucciones de instalación.

En la verificación se encontró que algunos transmisores requieren indicadores que no están incluidos en la entrega que realizó el proveedor como el caso del instrumento placa de orificio para medir el aire en el sistema de presión neumática del tanque Hidroneumático no se hizo entrega del acondionador y transmisor de señal.

Las alarmas de los diversos lazos se verifican en la válvula de alivio del tanque hidroneumático donde no está instalada porque no fue suministrada Además se detecta la necesidad de un estudio de riesgos operativos en cada uno de los lazos y del proceso en LISC que consideren programa de control de riesgos con señalización y alarmas en el sistema de supervisión y control como equipos y tareas de los brigadistas. Se abre una bitácora con el fin de dejar estas recomendaciones y las observaciones respectivas en el LISC para mejoramiento preventivo y correctivo.

En la revisión de las válvulas automáticas de control se realizan las verificaciones de condiciones de instalación, revisión de pruebas básicas de configuración y operación de las válvulas de acuerdo con los manuales de prueba de los posicionadores de cada una de las válvulas de control. En cuanto a las válvulas manuales se revisa su apertura y cierre efectivo.. Se realiza la revisión y se deja constancia de las observaciones en la bitácora; Las válvulas de control pasaron la prueba de revisión, para la FV-02 se recomienda cambio de Fail Close a Fail Open.



El dimensionamiento, posición y adecuada instalación de los instrumentos de seguridad son requisitos necesarios para la confiabilidad de operación de los procesos. Este sistema lo conforman los indicadores de los reguladores de presión neumática, los verificadores de nivel de llenado de tanques y tuberías, las mirillas de verificación de flujo o de nivel, las válvulas de alivio o sobrepresión, las alarmas y señales de operación y falla. Se evidencia la falta de instrumentos de verificación visual como elementos de seguridad: mirillas y luces indicadoras de operación de equipos.

5.1.2. Comisionamiento.

El comisionamiento llevan a cabo las verificaciones dinámicas de los equipos en operación, la simulación de los lazos de control y de sistemas de seguridad y pruebas de operación. El Comisionado incluye la limpieza y secado de los sistemas de tuberías, pruebas de estanqueidad, la carga de reactivos, desecantes o catalizadores, rodaje de bombas, turbinas y compresores con fluidos inertes (Agua).

Para iniciar la fase del comisionado, se requiere que todos los certificados, pruebas, correspondencia, boletines y en general información de construcción y montaje del grupo de control de calidad, se recopilen como parte de la información que será manejada por la Coordinación de Puesta en Marcha para iniciar los trabajos relacionados con el comisionado.

El comisionado se deberá realizar antes de darse la acción de alimentación, y deberá finalizar en el punto llamado “preparado para la puesta en marcha”, en el que las distintas unidades estarán preparadas para comenzar a operar por primera vez.

Al inicio de esta etapa, los siguientes aspectos deben ser revisados para asegurarse de que se ha llevado a cabo un precomisionado seguro y adecuado de las distintas unidades, que en términos generales comprende:

Seguridad: revisión de las medidas y sistemas de seguridad

Revisión de conexiones de los servicios: Energía, agua, Internet-Ethernet, Aire comprimido.

Coordinación con otras dependencias o Departamentos para que se incluya el nuevo proceso en la parte operativa de la Planta.

Las principales tareas de comisionamiento, destinadas a poner en marcha el proceso corresponden con los equipos, procesos, componentes, y en general las particularidades de la planta o la porción de la planta o proceso a entrar en operación, para el caso del LISC, se consideraron los aspectos más relevantes para desarrollar las actividades del comisionamiento.



5.1.3. Desarrollo de actividades de comisionamiento en el LISC:

5.1.3.1 Comisionado de los servicios auxiliares

En este aparte se realiza la verificación de conexiones y disponibilidad de los servicios auxiliares como son:

• Aire a presión, filtrado y regulado para válvulas de control con actuador neumático.

De la inspección de los requerimientos de los actuadores de las válvulas del LISC se encontró que el límite máximo de suministro que tiene establecido los actuadores neumáticos del LISC, establecido como el menor de los limites superiores de todos los actuadores neumáticos, es de 150 psi, mientras que el límite mínimo de suministro es de alrededor de 20 psi que es el rango mínimo superior que requieren los actuadores neumáticos para actuar, establecido por el valor superior del rango de operación de todos los actuadores más la pérdida por caída que establece el fabricante como recomendada para que no haya funcionamiento errático; vistas estas condiciones se establece como recomendada una presión de 30 psi en el regulador aire para actuadores.

• Aire a presión para el lazo de control de presión Hidroneumática.

Este límite está establecido dentro de las condiciones de operación de las válvulas de control, como se estableció en la Tabla A8, del Anexo 1, el rango de trabajo del lazo de presión es hasta los 60 psi, pues la presión de límite superior operativa es de 50 psi, pero con una tolerancia de sobrepresión del 10% para operación de la válvula de alivio tendríamos 55 psi, que con una tolerancia del 10% en operación, y para condiciones de funcionamiento extremo se acercan a los 60 psi en condición límite de liberación del mecanismo de sobrepresión. Para lo cual es conveniente agregar un regulador en ese límite de presión de funcionamiento.

• Fuentes de tensión y corriente

Se verifica la disponibilidad y conexiones de la red energía de corriente alterna compuesta por un alimentador de 3 fases, neutro y tierra a un bloque de distribución y las borneras correspondientes, 220/127V, con un interruptor de protección adecuado al conductor de acometida y a los demás elementos del conjunto que componen en el alimentador; del mismo modo la distribución de los ramales a los diferentes equipos que usan esta fuente de energía, como son: ventiladores del armario de distribución, drives de las bombas, PLC, monitor HMI, fuente de 24 Vdc, y otros equipos auxiliares.

Se verifica la disponibilidad de la fuente de 24 Vdc, con su bloque de distribución de hilos y tierra para alimentar los instrumentos y demás equipos que lo requieren, entre los cuales están las válvulas de control con actuador eléctrico.



5.1.3.2 Pruebas hidráulicas a los recipientes

A los tanques y de más recipientes de fluido se les realiza una prueba de estanqueidad con líquido, para verificar que no tengan fugas y que las salidas estén debidamente habilitadas y a la vez controladas por la válvula correspondiente, tanto de proceso como de drenaje. Operación realizada con resultados exitosos en el LISC.

5.1.3.3 Inspección de equipos (Recipientes e Instrumentos)

Una inspección de operación de los recipientes e instrumentos permite verificar en sitio la armonía en el funcionamiento de los componentes de cada uno de los lazos y en general del proceso. Esta operación se realizó con éxito en donde fue posible, y allí hubo resultados satisfactorios, en la parte del lazo de control de calor no fue posible verificar la operación de la válvula de control HV-2, se deja acotación al respecto.

5.1.3.4 Comisionado de la unidad (Lavado, limpieza, arranque de las bombas,

etc...)

El lavado de tanque y tuberías permite desechar todas las impurezas que se han acumulado tanto en los recipientes como en la tubería durante todo el proceso de construcción, pre-comisionado y comisionado. Operación en la que se limpiaron los tanques y se probaron las válvulas de drenaje, se realizó arranque de las bombas disponibles y de verifico que los instrumentos censan las variables, y envían las señal correspondiente dentro de los rangos preestablecidos.

5.1.3.5 Inspección de la unidad (Conformidad con P&ID, chequeos

operacionales)

Esta inspección se realizó de manera superficial, por cuanto requiere que se configuren los parámetros totales de los lazos y se hayan elaborado de manera detallada los programas de los lazos de control, lo que si se hizo fue verificar que al operar el cierre de las válvulas correspondientes se delimitan los lazos o trayectos de trasiego de los fluidos y que los instrumentos miden, que los que tiene teclado permiten el Quick Setup, y que las válvulas de control realizan los controles dentro de los rangos esperados.

5.1.3.6 Pruebas de hermeticidad (eliminación de oxígeno, pruebas con

nitrógeno/aire)

A la tubería se le realizó una prueba de estanqueidad, en el caso de la tubería de aire a presión, neumática, se hizo circular aire a 110 psi y se verificaron los componentes en busca de fugas, se realizaron los ajustes correspondientes en donde se tuvo alguna sospecha de falla y se dejó operando en condición óptima.



Mientras que a la tubería de fluido líquido se le realizó la misma prueba obteniendo resultados no homogéneos, por cuanto en la prueba a máxima presión se obtuvo que hay control de trasiego en las diversas válvulas, pero a la vez se encontraron fugas difícilmente detectables en algunos apartes de la tubería, los cuales no presentan fuga de líquidos, por lo que se determinó no buscarlas ni controlarlas. Se deja la anotación, que de detectarse alguna fuga de agua, por más minúscula que sea se debe reportar para ser controlada, inicialmente por garantía de los constructores del montaje y posteriormente por los encargados de las acciones preventivas y correctivas de mantenimiento.

5.1.3.7 Chequeo de los mecanismos de seguridad de los instrumentos

Todos los instrumentos llevan incluidos mecanismos de señalización y alarma ante operaciones inseguras y violación de sus límites de operación, esto mecanismos deben ser incluidos en los programas de control de los diversos lazos y controladores locales para ser detectados y tratados acorde con la severidad.

5.1.3.8 Operaciones especiales

Se consideran operaciones especiales aquellas en que intervienen las instalaciones para modificar la estructura operacional existente, se dejarán recomendaciones para la reestructuración futura del LISC para lograr todo el complejo proyectado, pero en muchos de los casos significará sacar de operación todo el proceso para poder realizar las adecuaciones y actualizaciones.

5.1.4. Puesta en Marcha.

Consiste en poner en operación cada uno de los lazos de control del proceso y subsecuentemente poner en operación aquellos que puedan funcionar de manera simultánea. Este proceso debe obedecer a los procedimientos creados para tal fin, que se acumulan y conforman el manual de procesos de operación de la planta, del proceso y de sus lazos componentes. Para cada procedimiento deben incluirse las recomendaciones dadas por los fabricantes para la operación óptima y confiable de los equipos que conforman cada lazo de control.

Realizadas las pruebas de comisionamiento se puede proceder a poner en disponibilidad de operación el LISC, para que sean intervenidos los equipos con el software de control y los diferentes aplicativos provistos por cada fabricante, para realizar parametrización y pruebas de operación, en línea.

Como se sabe la puesta en marcha es un proceso en el cual se ponen a operar los diversos lazos de manera gradual y segura, este proceso implica el desarrollo y puesta a punto de cada uno de los algoritmos de control de cada situación y en conjunto de cada lazo; además de la configuración de una API de acceso para identificar los componentes que intervienen



en cada caso y su estado, para finalmente arrojar los resultados de las mediciones o cálculos esperados en cada lazo o experimentación.

Esa programación de los lazos está más allá de los alcances de este proyecto, pero se brindará el apoyo a quien quede a cargo para desarrollar los prototipos y para que se realice un proceso de mejora continua.

5.1.5. Operación y Mantenimiento

Conjuntamente con el manual de procesos y procedimientos de la operación del proceso, se debe construir el manual de mantenimiento tanto preventivo como correctivo con el fin de asegurar la vida útil de los equipos y demás componentes del LISC

5.2. Parametrización intercomunicación y configuración software.

Esta parte de la preparación y de la puesta en marcha del LISC se realiza en compañía de los aliados estratégicos, y de personas que tienen experiencia en el manejo de los instrumentos, los sistemas de cableado, protocolos de comunicación, e implementación del software de supervisión y control adquirido para este laboratorio.

Como resultado de este proceso queda una documentación que se adiciona y que servirá para la elaboración de las guías y demás soportes de operación del Laboratorio.

5.3. Capacitación en manejo y operación del LISC y sus componentes.

Con apoyo de los proveedores y las ayudas provistas por los fabricantes de los equipos en sus páginas web, tanto como los tutoriales dispuestos en el software adquirido, se realiza el proceso de capitación en el uso de los componentes y de los lazos de control, y del proceso, a la vez de la implementación del SCADA, del control supervisorio y de todas las funciones y funcionalidades del LISC.

Como mucho de los apoyos, charlas capacitaciones, y actividades académicas tienen valor económico seguramente habrá una oferta compartida con los aliados estratégicos para poder sacar mejor provecho a este nuevo laboratorio de la UNAL – FIB, y del mismo modo realizar la mejora continua de sus prestaciones.

5.4. Metodologías y protocolos de operación de prácticas de laboratorio

La realización de las prácticas experimentales y el desarrollo de experimentos con fines de investigación en el LISC, son el núcleo de la operación del laboratorio, en este sentido se establece una metodología de uso que se resume en la Figura 32 en lo cual se señalan los aspectos considerados más importantes a considerar en el uso del LISC.



Figura 32. Proceso de desarrollo de prácticas de laboratorio.

Como se puede observar pasan a ser muy relevantes algunos recursos y actividades que deben elaborarse previo a la realización, durante y posterior a la práctica de laboratorio en el LISC.

• Guías de Laboratorio: es el compendio de documentos que evidencia la planeación y establece el camino para la realización de cada una de las prácticas determinadas a realizar en el laboratorio, este documento es el que debe elaborarse en el proceso de puesta en operación de LISC. Es un manual que debe ser sometido a procesos de mejora continua.

• El preinforme de laboratorio: es el documento que muestra la apropiación por parte de quienes van a ejecutar la experimentación del entorno del laboratorio, del conocimiento teórico que soporta las prácticas a realizar, de los logros a alcanzar, de los recursos disponibles a usar, y de la metodología a implementar.

• Hojas de proceso: es el documento especifico que demarca uno a uno los pasos a desarrollar, las actividades en secuencia, tipo lista de chequeo, que aseguran el éxito en la experimentación a realizar, en este documento constan las normas y

Evaluación de DesempeñoFuncionamiento durante las prácticas Ajustes documentales y operativos

Elaboración del InformeDocumento que contiene los resultados de las prácticas, contrasta los resultados

esperados contra los obtenidos y concluye los logros alcanzados

Realización de las PrácticasDesarrollo de

procedimientos Control de riesgos Verificacion de resultados

Hoja(s) de ProcesoRequerimientos: recursos, materiales,

equipos, hardware, software, etc.Diagramas de operaciones

y/o procesos a ejecutarEvaluación de

riesgos

Elaboración PreinformeResponsables Objetivos Marco Teórico Metodología

Guía de LaboratorioDocumento que describe la planta, indica las prácticas a realizar y describe los

procedimientos paso a paso de cada práctica, anexa recursos necesarios

InicioSelección del experimento o práctica experimental



medidas de seguridad para asegurar la integridad de los bienes de los seres vivos que rodean el laboratorio en el proceso a realizar.

• La actividad de realización de la práctica requiere que las responsabilidades estén debidamente asignadas y que se ejecuten buenas prácticas de ingeniería conducentes a lograr aprendizajes exitosos, con altos niveles de desempeño y buenos hábitos de trabajo.

• La elaboración del informe debe estar debidamente establecida por una guía adecuada, que permita retroalimentación para el mejoramiento continuo.

• La evaluación de desempeño es el punto que permite verificar para planear y hacer las próximas prácticas y experimentaciones en el LISC

El desarrollo protocolario de esta guía metodológica seguramente conducirá a logros y mejoramientos exitosos entorno a la operación y crecimiento del LISC.

5.5. Documentación catalogada.

Se documentó una buena base de conocimiento sobre la cual se lograron establecer los principios de operación del LISC, para con ello desarrollar un adecuado diseño de todos y cada uno de los componentes de proyecto de laboratorio.

La documentación relevante de los equipos e instrumentos del LISC está en su mayoría disponible en las páginas web de los fabricantes, sin embargo se ha hecho una compilación de esa información que se dejará en manos de quienes reciban la responsabilidad de administrar el uso del LISC.

Esa información, que se dejará en manos del líder del laboratorio, consiste en:

• Direcciones de páginas web para acceder a documentos, entre ellos manuales de usuario y demás información técnica de cada uno de los instrumentos, válvulas y demás equipos y elementos del LISC.

• Manuales de usuario de los instrumentos y de las válvulas de control, en físico, que fueron entregados junto con el suministro.

• Medios ópticos del Software del Sistema control y de Supervisión del Fabricante Rockwell.

• Medio óptico con Información de los instrumentos, actuadores y demás elementos, recopilada como parte del diseño y construcción del LISC


CONCLUSIONES

6. CONCLUSIONES

La especificación de la instrumentación y caracterización de los equipos, selección de sistemas de control y supervisión necesarios para el monitoreo de las variables de presión, flujo, temperatura y presión del LISC permiten estructurar un laboratorio con tecnología actual, modular y flexible para investigación y capacitación en procesos industriales.

• El diseño funcional del LISC en sus diversos componentes con el proceso detallado de los lazos planteados y plasmados en los diagramas de proceso, P&ID permiten mostrar las amplias capacidades de investigación en control y supervisión de procesos industriales.

• La implementación del LISC es una configuración equivalente a una planta del proceso industrial que permite medir y controlar las variables de presión, flujo, temperatura y nivel dentro del proceso automatizado.

• Las pruebas básicas de operación y desempeño para cada uno de los instrumentos, válvulas automáticas, tanques y demás componentes de los lazos de control (presión, temperatura, flujo, nivel) implementados garantizan su funcionamiento dentro de LISC.

• El diseño de LISC permitió establecer la metodología y protocolo de operación junto con procedimientos de prácticas de laboratorio para formación de personal en instrumentación industrial, supervisión y control de procesos.

• El proceso fue exitoso desde la conceptualización hasta la construcción del Laboratorio de Instrumentación Industrial, Supervisión y Control (LISC) de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, mediante la selección de una filosofía de control, instrumentación para medir presión, temperatura, flujo y nivel en aplicaciones industriales, y su integración en sistemas de supervisión y control, lo que garantiza una plataforma funcional para docencia, extensión e investigación en procesos industriales.


CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

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[14] Endress+Hauser, «Contact us for support / Endress+Hauser,» 28 11 2015. [En línea]. Available: http://www.endress.com/en/Technical-and-order-support/contact-technical-support.


CONCLUSIONES

[15] Seil Enterprise Co., Ltd., «MAXIFLO, METER SELECTION GUIDES,» 11 11 2015. [En línea]. Available: http://www.maxiflo.co.kr/English/Technology/meterselectionguide.htm.

[16] Fluid Components International, «Best Practices Engineering GuideFINAL.pdf,» 11 11 2014. [En línea]. Available: http://www.fluidcomponents.com/Industrial/Library/manuals/General/Best%20Practices%20Engineering%20GuideFINAL.pdf.

[17] P. Ripka y A. Tipek, Modern Sensors Handbook (Instrumentation and Measurement), Wiley-ISTE, 2007.

[18] Oficios Técnicos, «Instrumentación industrial. Medición de la presión,» 13 11 2015. [En línea]. Available: http://www.tecnoficio.com/docs/doc57.php.

[19] R. B. Dilmaghani y R. Rao, «Supervisory decision making in emergency response application,» de Pervasive Computing and Communications Workshops (PERCOM Workshops), 2013 IEEE International Conference on, San Diego, 2013.

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[21] V. C. Georgescu, «Optimized SCADA systems for electrical substations,» de Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), 2013 8th International Symposium on , Bucharest, 2013.

[22] K. Cai, R. Zhang y W. Wonham, «Supervision localization of timed discrete-event systems,» de American Control Conference (ACC), 2013 , Washington, DC, 2013 .

[23] R. B. Souza, A. A. Medeiros, J. M. Nascimento, H. P. Gomes y A. L. A. Maitelli, «Proposal to the Supervision of Processes in an Industrial Environment with Heterogeneous Systems,» de IECON 2006 - 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics , Paris, 2006.

[24] M. Lemos, D. Brunini, G. Botura, M. Marques y L. Rosa, «Virtual instrumentation: A practical approach to control and supervision process,» de Computer Science and Network Technology (ICCSNT), 2011 International Conference on (Volume:4 ) , Harbin , 2011.

[25] P. Skocik y P. Neumann, «Industrial process in laboratory environment,» de Process Control (PC), 2013 International Conference on , Strbske Pleso, 2013.

[26] V. Vyatkin, «Software Engineering in Industrial Automation: State-of-the-Art Review,» IEEE Transactions on Industrial Informatics (Volume:9 , Issue: 3 ), pp. 1234-1249, 2013.

[27] M. Cheminod, L. Durante y A. Valenzano, «Review of Security Issues in Industrial Networks,» Industrial Informatics, IEEE Transactions on , vol.9, no.1, pp. 277-293, 2013.

[28] M. Metzger y G. Polakow, «A Survey on Applications of Agent Technology in Industrial Process Control,» Industrial Informatics, IEEE Transactions on, vol.7, no.4, pp. 570-581, 2011.


CONCLUSIONES

[29] MID Manual del Instalador Digital, «GUÍA PARA SELECCIONAR Y DIMENSIONAR VÁLVULAS DE CONTROL, Manual del Instalador Digital,» 28 03 2014. [En línea]. Available: http://sistemamid.com/download.php?a=7260.

[30] Enggcyclopedia, «Control Valves - Enggcyclopedia, Engineering Design Encyclopedia,» 28 11 2015. [En línea]. Available: http://www.enggcyclopedia.com/2011/05/control-valves/.

[31] J. C. Villajulca, «Como dimensionar una válvula de control?, Pasos simples y eficaces, InstrumentacionyControl.NET,» 28 11 2015. [En línea]. Available: http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/instrumentacion/curso-completo-instrumentacion-industrial/item/226-como-dimensionar-una-v%C3%A1lvula-de-control.html.

[32] Fisher, CONTROL VALVE HANDBOOK, Fourth Edition, Fisher, Emerson Process Management business division of Emerson Electric Co, 2005.

[33] R. Perry, Manual del Ingeniero Químico, Bogotá, Colombia: Mc Graw Hill., 1997. [34] D. Rodríguez Ramírez y T. Alamo Cantarero, «Tema 7. Estructuras de control

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[35] R. S. Subramanian, «Pipe Flow Calculations, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Clarkson University,» 10 06 2014. [En línea]. Available: http://web2.clarkson.edu/projects/subramanian/ch330/notes/Pipe%20Flow%20Calculations.pdf.

[36] MetAs & Metrólogos Asociados, «Boletin Criterios Básicos para la Selección de Sensores de Temperatura,,» 09 11 2015. [En línea]. Available: http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-06-07-seleccion-termometros.pdf.

[37] C. Bordóns Alba, «Instrumentacion; Sensores y actuadores - Sensores y actuadores.pdf,» 05 11 2015. [En línea]. Available: http://www.esi2.us.es/~fsalas/asignaturas/CA3II06_07/Sensores%20y%20actuadores.pdf.

[38] Rockwell Automation, «Rockwell Automation - Literature Library,» 15 06 2014. [En línea]. Available: http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1756-um001_-en-p.pdf.

[39] SERTECSA, «ANEXO N° 24, PRUEBAS FINALES Y PUESTA EN MARCHA,» 30 11 2015. [En línea]. Available: http://www.sertecsa.net/sertec/arch_informacion/archivos/1353450435.pdf.

[40] Valve Manufacturers Association of America, «Valve Photo Gallery - Valve Manufacturers Association of America,» 28 10 2015. [En línea]. Available: http://www.vma.org/?page=valvegallery.

[41] Valvias, «Types of Valves - Clasification and description - Valvias,» 28 11 2015. [En línea]. Available: http://www.valvias.com/types-of-valves.php.


CONCLUSIONES

[42] E. Vildósola C., «Asociación de la Industria Eléctrica - Electrónica de Chile,» 28 11 2015. [En línea]. Available: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf.

[43] SAMA - Scientific Apparatus Makers Association, Norma PMC 20-2-1970, 1970.


ANEXOS

Índice de Tablas en Anexos

Tabla A1. Clasificación de los medidores de caudal por elemento y transductor [13] .............................................................................................................................. 80 Tabla A2. Clasificación comparativa de los medidores de caudal [15] .................. 81 Tabla A3. Clasificación de los Medidores de Presión ............................................ 83 Tabla A4. Clasificación de Sensores de presión en función de varios de sus parámetros ............................................................................................................ 84 Tabla A5. Comparativo de sensores de nivel de líquidos [17] ............................... 86 Tabla A6. Comparativo funcional entre sensores de temperatura [13], [36], [37] .. 87 Tabla A7. Tabla de Caudales límite calculados recomendados en función del diámetro de la tubería y de la longitud en línea recta de la misma. ....................... 91 Tabla A8. Resumen de condiciones limitantes o rangos de los Instrumentos de medida .................................................................................................................. 91 Tabla A9. Cuadro de selección y especificación de las válvulas del LISC ............ 92 Tabla A10. Descripción de Válvulas Automáticas obtenidas para el LISC ............ 95 Tabla A11. Parte 1 de la tabla de selección de instrumentación Local y Remota . 96 Tabla A12. Parte 2 de la tabla de selección de instrumentación Local y Remota . 97 Tabla A13. Elementos seleccionados para el Hardware de Automatización y Control ............................................................................................................................ 100 Tabla A14. Especificación de Instalación de válvulas y accesorios de tubería aguas arriba y/o aguas debajo de los instrumentos seleccionados en función del diámetro de la tubería ........................................................................................................ 103 Tabla A15. Especificación de Instalación de válvulas y accesorios de control aguas arriba y/o aguas debajo de los instrumentos seleccionados, dimensiones en mm para el caso del LISC .......................................................................................... 104 Tabla A16. Comparativo funcional entre partes móviles de Actuadores de Válvulas de Control [42] ..................................................................................................... 111 Tabla A17. Presupuesto resumido del proyecto del “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control”. ................................................. 124


ANEXOS

Índice de Figuras en Anexos

Figura A1. Clasificación de las bombas de fluidos [33] ....................................... 106 Figura A2. Muestra de símbolos de convenciones básicas basadas en normas ISA ............................................................................................................................ 107 Figura A3. Dibujo del Armario Principal de Control del LISC, Etapa 1 ................ 108 Figura A4. Dibujo de la Caja para Abrigar al PLC secundario y sus accesorios . 109 Figura A5. Válvula de Control típica y su composición [40], [30] ......................... 110 Figura A6. Presupuesto del proyecto “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de supervisión y control” por entidad. a) Porcentajes. b) Dinero en millones de pesos. ............................................................................................................. 125 Figura A7. Presupuesto del proyecto “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de supervisión y control” por fase. a) Porcentajes. b) Dinero en millones de pesos .............................................................................................................. 125


ANEXOS

Anexo 1. Tablas de clasificación, y selección de instrumentos y otros equipos

Tabla A1. Clasificación de los medidores de caudal por elemento y transductor [13]

Tipo Sistema Elemento Transmisor

Medidores volumétricos

Presión diferencial (Conectados a un tubo en U o a elemento de fuelle o de diafragma)

Placa orificio Tobera Tubo Venturi Tubo Pitot Tubo Annubar

Equilibrio de fuerzas Silicio fundido

Área Variable Rotámetro Equilibrio de movimientos

Potenciométrico Puente de impedancias

Velocidad Vertedero con flotador en canales abiertos Turbina Sondas ultrasónicas

Potenciométrico Piezoeléctrico

Fuerza Placa de impacto Equilibrio de fuerzas Galgas extensométricas

Tensión inducida Medidor magnético Convertidor potenciométrico

Desplazamiento positivo

Disco giratorio Pistón oscilante Pistón alternativo Medidor rotativo Cicloidal Birrotor Oval Medidor paredes deformables

Generador tacométrico o transductor de

impulsos

Torbellinos Medidor de frecuencia de termistancia, o condensador o ultrasonidos

Transductor de resistencia

Oscilante Válvula oscilante Transductor de impulsos

Medidores de caudal y masa

Térmico Diferencia temperaturas en dos sondas de resistencia

Puente de Wheatstone

Momento Medidor axial Medidor axial de doble turbina

Convertidor de par

Fuerza de Coriolis Tubo en vibración Convertidor de par


ANEXOS

Tabla A2. Clasificación comparativa de los medidores de caudal [15]

Elemento del Caudalímetro U

so

Rec

omen

dado

Ran

go d

e Es

cala

máx

imo

a m

ínim

o

Pérd

ida

de

Pres

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Ef

ecto

de

la

visc

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Cos

to R

elat

ivo

Placa de Orificio

Líquidos limpios, sucios; algunos lodos

4 a 1 Medio 1,5 a 2 de

Escala Completa

10 a 30 Alto Bajo

Placa cuña Líquidos con lodos y viscosos

3 a 1 Bajo a Medio

1.5 a 2 de Escala

Completa 10 a 30 Bajo Alto

Tubo Venturi

Líquidos limpios sucios y viscosos; algunos lodos

4 a 1 Bajo 1 de

Escala Completa

5 a 20 Alto Medio

Boquilla Líquidos limpios, sucios

4 a 1 Medio 1,5 a 2 of

Escala Completa

10 a 30 Alto Medio

Tubo Pitot Líquidos limpios 3 a 1 Muy

Bajo

1.5 a 2 de Escala

Completa 20 a 30 Bajo Bajo

Codo

Líquidos limpios, sucios y viscosos; algunos lodos

3 a 1 Muy Bajo

1.5 a 2.0 de Escala Completa

30 Bajo Bajo

Disco de choque

Líquidos limpios, sucios; algunos lodos

10 a 1 Medio 0,5 a 1 de

Escala Completa

10 a 30 Medio Medio

Área variable Líquidos limpios sucios y viscosos

10 a 1 Medio 1.5 a 2.0 de Escala Completa

Ninguno Medio Bajo


ANEXOS

Desplazamiento Positivo

Líquidos limpios viscosos

10 a 1 Alto 0.5 de la relación Ninguno Alto Medio

Turbine Líquidos limpios viscosos

20 a 1 Alto 0.25 de la relación 5 a 10 Alto Alto

Vortex Líquidos limpios sucios

10 a 1 Medio 1 de la relación 10 a 20 Medio Alto

Electromagnético

Líquidos conductores limpios sucios y viscosos; lodos

40 a 1 Ninguno

0.5 de la relación 5 Ninguno Alto

Ultrasónico (Doppler)


10 a 1 Ninguno

1 de Escala

Completa 5 a 30 Ninguno Alto

Ultrasónico (Tiempo de desplazamiento

Líquidos limpios viscosos

20 a 1 Ninguno

+/-2 de Escala

Completa 5 a 30 Ninguno Alto

Másico (Coriolis)


10 a 1 Bajo 0.4 de la relación Ninguno Ninguno Alto

Másico (Thermal)


10 a 1 Bajo 1 de

Escala Completa

Ninguno Ninguno Alto

Canal - Venturi Weir (V-notch)

Líquidos limpios, sucios

100 a 1 Muy Bajo

1 a 2 de Escala

Completa Ninguno Muy

Bajo Medio

Canal - Venturi Flume (Parshall)

Líquidos limpios, sucios

50 a 1 Muy Bajo

1 a 2 de Escala

Completa Ninguno Muy

Bajo Medio


ANEXOS

Tabla A3. Clasificación de los Medidores de Presión

Principio de Operación Tipos Disponibles

Presión Diferencial (Difference pressure flow meter)

Placa de orificio (Orifice plate),

Tubo de Venturi (Venturi tuve),

Tubo Pitot (Pitot tuve), y

Boquilla (Nozzle)

Área Variable (Variable area flowmeter) Rotametro (Rotameter),

Paletas Móviles (Movable vane meter), y

Aforo de canal o vertedero (Weir, flume),

Desplazamiento positivo (Positive displacement flowmeter)

Deslizamiento tipo paleta (Sliding-vane type PD meter),

Trirrotor (Tri-rotor type PD meter)

Birrotor (Birotor PD meter),

Pistón (Piston type PD meter),

Engranaje Oval (Oval gear PD meter),

Disco Oscilante (Nutating disk type PD meter),

Tipo Roots (Roots PD meter),

CVM (The CVM meter), y

Diafragma (Diaphragm meter)

Velocidad Turbina (Turbine flowmeter)

Electromagnético (Electromagnetic flowmeter)

Vortex (Vortex flowmeter).

Ultrasónico (Ultrasonic flowmeter):

Efecto Doppler (Doppler)

Tiempo de Desplazamiento (Transit- Time)

Másico Coriolis (Coriolis (Mass) flowmeter)

Compensación presión y/o temperatura.


ANEXOS

Tabla A4. Clasificación de Sensores de presión en función de varios de sus parámetros

Uso Tipo de Conversión Principio Físico Aplicaciones

Vacío

Mecánico

Tubo de Bourdon

Muy bajo costo. Baja Precisión. Recomendado para instalaciones estáticas.

Galgas activas de Diafragma

Bajo costo. Baja precisión. Rápido. Durable. Recomendado para vacío profundo.

Galgas de diafragma piezorresistivo

Mediciones de vacío industrial, especialmente para sistemas seguros de vacío.

Eléctrico Ionización

Recomendado para mediciones de vacío más allá de 10-3Pa in ambientes relativamente protegidos como cuartos limpios o laboratorios relativamente voluminosos

Térmico Galgas de Pirani

Galgas particularmente sensibles, recomendadas para mediciones de vacío muy profundo en ambientes frágilmente relativamente protegidos

Galgas de Termocupla Baja Precisión. Tamaño Pequeño

Rango Medio de Presiones

Variaciones de Resistencia

Galgas Extensiométricas de Piezorresistividad difusa.

Bajo costo, compacto. Con uso en muchas aplicaciones generales teles como: altimetría, barométrica, monitoreo de proceso, seguridad, etc.

Galgas con hilo tensionado Instrumentación de laboratorios

Galgas con hilo de manganina En Prensas de extrusión.

Potenciómetro para baja presión.

Esperanza de vida limitada, e histéresis. Son especialmente usados en medición de bajas presiones (de unos pocos Bares) en barimetría estática.

Galgas extensiométricas de lámina tensionada

Muchas aplicaciones específicas en las que se requiere una cantidad limitada de sensores.

Galgas con película depositada

Sensores robustos usados en ambientes pesados como aeroespacial, transporte, energía (Gases líquidos)

Variación de capacitancia

Sensor Estándar de presión capacitiva Muy amplio rango de Sensores.


ANEXOS

Mediciones de presión en ambientes mecánicos o térmicos pesados

Variación de Inductancia

Sensores de película capacitiva Sensor con efecto Electret

Mediciones de presión sobre muros en ambientes mecánicos o térmicos pesados. Análisis de variaciones muy rápidas de presión.

Inductancia e Inductancia mutua Muy sensible a vibraciones.

Oscilador Electromecánico

Osciladores con cuarzo

Excelente estabilidad pero requiere correcciones numéricas; Anemobarometría a bordo de aviones: aviónica digital.

Osciladores con tubo u hoja vibrando

Estándares de transferencia o secundarios, anemobarometría a bordo de aeronaves.

Óptico

Fotoelectricidad Mediciones en Laboratorios.

Fibra óptica

Mediciones remotas en ambientes severos, V.g. Industria del petróleo, aceites, Industria de la energía, refinerías, motores

Sensores Servo controlados

Balance de fuerza

Mediciones de precisión en Laboratorios. Mediciones Anemobarométricas. Medición de precisión en Presiones estáticas

Altas Presiones

Efecto Piezoeléctrico Piezoelectricidad

Mediciones de Altas presiones en bancos de prueba o Máquinas Herramienta. Para mediciones dinámicas (Tiempos de respuesta cercanos a los ms) Medición de presión en moldeos por inyección.

Oscilaciones Electromecánicas

Ondas Superficiales

Precisión absoluta altísima y excelente estabilidad, pero requiere correcciones numéricas, lo que implica su uso en sistemas que incluyen microprocesadores


ANEXOS

Tabla A5. Comparativo de sensores de nivel de líquidos [17]

Instrumento Campo

de Medida

Precisión % Escala

Presión Máxima en Bar

Temperatura Máxima del Fluido

en ºC

Desventajas Ventajas

Sonda Limitado 0,5mm Atm 60

Manual, sin Olas.

Tanques Abiertos

Barato, preciso

Cristal Limitado Depende Escala y Lectura.

150 200 Sin Transmisión.

Seguro, preciso, simple,

Independiente Naturaleza

liquida.

Flotador 0 a 10m +/-1% a 2% 400 250

Posible Agarrotamien

to

Seguro, preciso, simple,

Independiente Naturaleza

líquida.

Manométrico Altura Tanque +/-1% Atm 60

Tanques Abiertos. Fluidos Limpios

Barato

Membrana 0 a 25m +/-1% Atm 60 Tanques Abiertos. Barato

Burbujeo Altura Tanque +/-1% 400 200

Mantenimiento.

Contaminación del Liquido

Barato, versátil

Presión Diferencial 0,3m

+/-0,15% a +/-0,5%

150 200 Posible

Agarrotamiento

Interfase Liquido

Desplaza-miento 0 a 25m +/-0,5% 100 170 Expuesto a

corrosión

Fácil limpieza, robusto,

interfases

Conductivo Ilimitado +/-1% 80 200 Líquido Conductor Versátil

Capacitivo 0,6m +/-1% 80 a 250 200 a 400 Recubrimient

o Electrodo Resistencia Corrosión

Ultrasónico 0,3m +/-1% 400 20 Sensible a Densidad

Todo tipo de tanques y líquidos

Radicación 0 a 2,5m

+/-0,5% a +/-2,0%

NA 150 Fuente Radioactiva

Todo tipo de tanques y

líquidos y sin contacto líquido

Láser 0 a 2,0m

+/-0,5% a +/-2,0%

NA 1500 Láser

Todo tipo de tanques y

líquidos y sin contacto líquido


ANEXOS

Tabla A6. Comparativo funcional entre sensores de temperatura [13], [36], [37]

Sensores Rango de trabajo Ventajas Desventajas Costo

De resistencia RTD

Mide la temperatura de 0 a 850 °C, con un rango de -260 a + 850 °C

Tiene un alto coeficiente de resistencia.

Alta resistividad.

Relación lineal resistencia-temperatura.

Rigidez y ductilidad.

Estabilidad de las características durante la vida útil del material.

Sensible a Vibraciones y golpes

Tiempo de respuesta relativamente lento

Requiere compensaciones

Requiere fuente de energía eléctrica.

Caro

Termopares De -270 a + 3000 °C -270 a + 1800 °C

Determinación puntual de la temperatura.

Respuesta rápida a la variación de temperatura.

No necesita alimentación, pero la tensión producida es muy baja.

Rangos de temperaturas grandes.

Estabilidad a largo plazo aceptable y fiabilidad elevada.

Mantener la unión de referencia a una temperatura constante y conocida.

Respuesta no ideal, baja estabilidad.

La temperatura máxima de alcance de un termopar debe de ser menor al punto de fusión.

El medio donde se va a medir no ataca a los metales de la unión.

La tensión de alimentación de un termopar debe ser muy pequeña para despreciar el efecto joule.

Económico


ANEXOS

Termistores De -100 a +300 °C

La salida de los Termistores se conectan a un circuito de puente de Wheastone convencional.

Son muy pequeños y el tiempo de repuesta depende de la capacidad térmica y de la masa del termistor.

La distancia del termistor y el instrumento de medida pueden ser considerables siempre que el elemento posea una alta resistencia comparada con la de los cables de unión.

No lineal

Frágil

Alcance de Temperatura limitado.

Requiere fuente de energía eléctrica.

La corriente que circula a través del circuito debe de ser baja para garantizar que la variación de la resistencia del elemento sea exclusivamente a los cambios de temperaturas del proceso.

Barato

Pirómetro ópticos 750 – 5000 K

Ideal para medir la temperatura de las tintas en los hornos que utilizan un sistema de secado por radiación

Se requiere dar una corrección a la lectura de temperatura.

Solo funciona si se encuentra en una superficie completamente negra.

Muy Caro

Pirómetros infrarrojos

Puede medir temperaturas entre -32 °C a 1800 °C

Usados en casos donde no se puede medir directamente la temperatura por posible contaminación o influencias negativas.

No permite una medición exacta por ser de contacto indirecto, en el calor puede perderse en el medio donde se encuentre y dar una lectura menor a la real.

Requiere compensación y,

Muy Caro


ANEXOS

No requiere contacto con el sistema a medir

a presencia de partículas y humos inciden en la calidad de la medida

Pirómetro fotoeléctrico

Puede medir temperaturas de 35 °C a 1200 °C

Permite lecturas casi instantáneas necesarias cuando se presentan variaciones muy rápidas de temperatura.

No requiere contacto con el sistema a medir

Requiere Acondicionamiento especial, refrigeración.

Requiere ajustes y compensaciones y,

Es de uso complejo

Muy Caro

De bulbo y capilar

Temperaturas de -200 °C a 500 °C

Es muy útil en procesos donde no se requieren temperaturas muy elevadas.

No requiere fuente de energía eléctrica.

Larga vida

Frágil

Una sola variable controla otras dos más.

Si un factor afecta la variable primaria afectará a las otras variables.

Solo para medidas locales, muchas veces voluminosos

Bajo precio

De bimetálico

Variaciones de: 0 - 300 °C, 50 -400 °C, 100 - 500 °C

Diseño y de operación simple y de bajo costo.

Son flexibles, pues admiten ser colocados en diferentes posiciones.

Menos sujetos a quiebre que los de vidrio y más fáciles de leer.

Están confinados a mediciones locales.

La precisión no es tan buena como la de los sensores de tubo de vidrio.

Económico

De Circuito Integrado - CHIP

De -55 a +150 °C

Buena linealidad

Rango de temperatura muy limitado

Requiere Fuente de energía eléctrica

Barato


ANEXOS

Tiempo de respuesta lenta.

Configuraciones limitadas.


ANEXOS

Tabla A7. Tabla de Caudales límite calculados recomendados en función del diámetro de la tubería y de la longitud en línea recta de la misma.

Tabla A8. Resumen de condiciones limitantes o rangos de los Instrumentos de medida

Longitud Tubería

Velocidad de Flujo, L/min

Diámetro de la Tubería , mm m 12 20 25 40 50 65 75 100 130 150

1 152,0 582,6 1047,8 3606,7 6486,1 12931,7 18841,0 40150,6 80050,4 116630,6

2 104,6 400,7 720,6 2480,6 4461,0 8894,0 12958,3 27614,4 55056,3 80215,1

4 71,9 275,6 495,6 1706,1 3068,1 6117,1 8912,3 18992,4 37866,1 55169,6

5 63,8 244,3 439,4 1512,4 2719,8 5422,6 7900,6 16836,4 33567,6 48906,7

6 57,8 221,4 398,2 1370,6 2464,8 4914,2 7159,8 15257,8 30420,2 44321,1

10 43,8 168,0 302,2 1040,2 1870,6 3729,5 5433,8 11579,6 23086,8 33636,6

12 39,7 152,3 273,9 942,7 1695,2 3379,8 4924,3 10493,8 20922,1 30482,8

30 24,2 92,8 167,0 574,7 1033,6 2060,7 3002,3 6398,0 12756,1 18585,2

40 20,7 79,5 142,9 492,0 884,9 1764,2 2570,3 5477,5 10920,7 15911,1

Notas Fluido Rango

Observaciones Min Max Unidades

1 Agua El diámetro de la tubería No se Puede reducir a menos de 1"

2 Aire 5 30 cfm Límites en Flujo de Trabajo 3 Aire 0 50 PSI Límites de Presión de Trabajo 4 Agua 0 150 L/min. Límites de Flujo de Trabajo


ANEXOS

Tabla A9. Cuadro de selección y especificación de las válvulas del LISC

NO. REFERENCIA USO DESCRIPCIÓN CANTIDAD

OBSERVACIONES

BOMBA - TANQUES 1 VB-1 SUMINISTRO AGUA VÁLVULA

BOLA 1/4" 1 OPCIÓN VÁLVULA

BOLA ½" 2 VC-2 SUMINISTRO AGUA VÁLVULA

CONTROL APERTURA RÁPIDA ½"

1 OPCIÓN ELECTROVÁLVULA ½"

3 VB-3 CONTROL FLUJO AGUA

VÁLVULA BOLA 1½"

1

4 VB-4 CONTROL NIVEL AGUA

VÁLVULA BOLA ¼"

1 COMPRA SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE NIVEL (LIT-T01)


VÁLVULA BOLA ½"

1


VÁLVULA BOLA ½"

1


VÁLVULA BOLA ½"

1


VÁLVULA BOLA ½"

1


VÁLVULA BOLA ½"

1

10 SV-10 CONTROL FLUJO AGUA

VÁLVULA CONTROL IGUAL PORCENTAJE ½"

1 OPCIÓN VÁLVULA CONTROL PARABÓLICA MODIFICADA ½"


VÁLVULA BOLA ½"

1

12 VG-12 CONTROL FLUJO AGUA

VÁLVULA GLOBO ½"

1


VÁLVULA BOLA ¼"

1 COMPRA SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE NIVEL (LIT-T02)


VÁLVULA BOLA 2"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


ANEXOS


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1

24 SV-24 CONTROL FLUJO AGUA

VÁLVULA CONTROL IGUAL PORCENTAJE 1½"

1 OPCIÓN VÁLVULA CONTROL PARABÓLICA MODIFICADA 1½"


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1

28 VG-28 CONTROL FLUJO AGUA

VÁLVULA GLOBO 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1


VÁLVULA BOLA 1½"

1

32 VB-32 CONTROL PRESIÓN AGUA

VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE PRESIÓN (PIT-P02)


VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE PRESIÓN (PI-P02)


VÁLVULA BOLA 2"

1


VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE PRESIÓN (PIT-P01)


VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE PRESIÓN (PI-P01)


VÁLVULA BOLA 2"

1

38 VB-38 CONTROL DRENAJE AGUA

VÁLVULA BOLA 1"

1


VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN


ANEXOS

MEDIDOR DE NIVEL (LIT-T03)

COMPRESOR

40 VB-1 CONTROL FLUJO AIRE

VÁLVULA BOLA 1"

1

41 PCV-V01 CONTROL DE PRESIÓN AIRE

VÁLVULA CONTROL 1"

1 150/30 psig, 15/30 CFM


VÁLVULA BOLA 1"

1

HIDRONEUMÁTICO

43 PV-V01 CONTROL DE PRESIÓN AIRE

VÁLVULA CONTROL ½"

1 30/0 psig, 5/35 CFM


VÁLVULA BOLA 1"

1


VÁLVULA BOLA ¼"

1 SELECCIÓN SUJETA A ESPECIFICACIÓN MEDIDOR DE PRESIÓN (PI-V01)

46 PSV-01 VÁLVULA SEGURIDAD PRESIÓN AIRE

VÁLVULA SEGURIDAD PRESIÓN AIRE 3/4", 50 PSIG

1


VÁLVULA BOLA 1"

1

48 PV-V01 CONTROL DE PRESIÓN AGUA

VÁLVULA CONTROL 1½"

1 30/2 psig, 5/35 CFM

CALENTADOR


VÁLVULA BOLA 1½"

1 AGUA CALIENTE

50 VB-7 CONTROL DRENAJE AGUA

VÁLVULA BOLA 1"

1 AGUA CALIENTE


ANEXOS

Tabla A10. Descripción de Válvulas Automáticas obtenidas para el LISC

Ítem Descripción Etiqueta Marca Modelo Actuador Cuerpo Respuesta Cantidad

1 Válvula de Control 1/2" LV-01 Fisher 24000CVF Eléctrico

Válvula de

Globo; Material

WCC

Fail Close* 1

2 Válvula de Control 1/2" LV-02 Fisher 24000CVF Eléctrico Fail Close* 1

3 Válvula de Control 1/2" FV-02 Fisher 24000CVF Eléctrico Fail Close* 1

4 Válvula de Control 2" FV-03 Fisher 24000CVF Eléctrico Fail Close* 1

5 Válvula de Control 1" NV-01 Fisher 24000CVF Neumático Fail Open 1

6 Válvula de Control 1" FV-01 Fisher EZ Neumático Fail Open 1

7 Válvula de Control 1" HV-01 Fisher EZ Neumático Fail Open 1

8 Válvula de Control 1" PCV-01 Fisher 24000CVF Neumático Fail Open 1

9 Válvula de Control 1/2" PV-01 Fisher 24000CVF Neumático Fail Open 1

Material Donado por la Empresa Puffer de Colombia que es representante de las fábricas de Fisher, propiedad de EMERSON Co


ANEXOS

Tabla A11. Parte 1 de la tabla de selección de instrumentación Local y Remota

TAG (ETIQUETA)

FUNCIONES Compartimiento Fluido Ø Tubería Variable Rango

Secuencia Min Max Und. FM-01 FIT-T01 Tubería Agua ½" Flujo 6 30 lpm LM-02 LIT-T02 Tanque TK1 Agua NA Nivel 0 5 m LS-03 LSH-I03 Tanque TK1 Agua NA Nivel 0 2 m FM-04 FIT-T04 Tubería Agua ½" Flujo 3 15 lpm LM-05 LIT-T05 Tanque TK2 Agua NA Nivel 0 5 m LS-06 LSH-T06 Tanque TK2 Agua NA Nivel 0 2 m FM-07 FIT-T07 Tubería Agua 1" Flujo 15 150 lpm LM-08 LIT-T08 Tanque TK3 Agua NA Nivel 0 5 m LS-09 LSH-T09 Tanque TK3 Agua NA Nivel 0 2 m LS-10 LSL-T10 Tanque TK3 Agua NA Nivel 0 1 m

TM-11 TIT-T11 Tubería Agua 2" Temperatura 0 100 ºC PI-12 PI-I01 Tubería Agua 2" Presión 4 200 kPa PI-13 PI-I02 Tubería Agua 1½" Presión 4 400 kPa

PM-14 PIT-T12 Tubería Agua 1½" Presión 4 400 kPa FM-15 FIT-T13 Tubería Agua 1½" Flujo Másico 15 150 lpm FI-16 FI-I03 Tubería Agua 1½" Flujo 5 150 lpm

FM-17 FIT-T14 Tubería Agua 1½" Flujo 15 150 lpm PI-18 PI-I04 Tubería Agua 1½" Presión 4 400 kPa FI-19 FI-I05 Tubería Agua 1½" Flujo 5 150 lpm

TM-20 TIT-T15 Tanque HT-1 Agua NA Temperatura 0 100 ºC TM-21 TIT-T16 Tubería Agua 1½" Temperatura 0 100 ºC TM-22 TIT-T17 Tubería Agua 1½" Temperatura 0 100 ºC

DM-23 PIT-T18 Tanque HN Agua - Aire NA Presión

Diferencial 4 400 kPa

FM-24 FIT-T19 Tubería Aire ½" Flujo 4 400 kPa PI-25 PI-I06 Tanque HN-1 Aire NA Presión 4 400 kPa

PM-26 PIT-T20 Tanque HN-1 Aire NA Presión 4 400 kPa FM-27 FIT-T21 Tubería Aire 1" Flujo 4 400 kPa PM-28 PIT-T22 Tanque H1 Aire NA Presión 10 1000 kPa FM-29 FIT-T23 Tubería Agua 1½" Flujo 15 150 lpm TM-30 TIT-T24 Tubería Agua 1½" Temperatura 0 100 ºC PM-31 PIT-T25 Tanque H2 Aire 3/8" Presión 4 400 kPa


ANEXOS

Tabla A12. Parte 2 de la tabla de selección de instrumentación Local y Remota

TAG (ETIQUETA

)

FUNCIONES Cantidad Principio de

Medida Señal Tensión Descripción Función Secuencia Und. Total 24 Vdc

FM-01 FIT-T01 1 Turbina 4-20 mA, Hart X Medidor Flujo

Suministro Agua

LM-02 LIT-T02 1 Radar Microondas

4-20 mA, Hart X Medidor Nivel

Tanque TK1

LS-03 LSH-I03 1 1 Switch Digital Switch Máximo Nivel Tanque 1

FM-04 FIT-T04 1 Magnético 4-20 mA, Hart X

Medidor de Flujo del Tanque TK1 al TK2, TK2 al TK1, TK1 al TK3, o TK2 al TK3

LM-05 LIT-T05 1 Radar Ultrasónico

4-20 mA, Hart X Medidor Nivel

Tanque TK2

LS-06 LSH-T06 1 2 Switch Digital Switch Máximo Nivel Tanque TK2

FM-07 FIT-T07 1 Ultrasónico 4-20 mA, Hart X

Medidor Flujo Tanque TK2 a Bomba MB

LM-08 LIT-T08 1 Capacitivo 4-20 mA, Hart X Medidor Nivel

Tanque TK3

LS-09 LSH-T09 1 3 Switch Digital Switch Máximo Nivel Tanque TK3

LS-10 LSL-T10 1 2 Switch Digital Switch Mínimo Nivel Tanque TK3

TM-11 TIT-T11 1 RTD 4-20 mA, Hart X

Medidor Temperatura Entrada Agua a la Bomba

PI-12 PI-I01 1 Manómetro NA Indicador Presión Entrada Bomba

PI-13 PI-I02 1 Manómetro NA Indicador Presión Salida Bomba

PM-14 PIT-T12 1 Capacitivo 4-20 mA, Hart X

Medidor Presión Salida Ciclo Bomba

FM-15 FIT-T13 1 Coriolis 4-20 mA, Hart X

Medidor Flujo Ciclos Bomba, Presión, y (Opción) Temperatura


ANEXOS

FI-16 FI-I03 1 Rotámetro NA

Indicador Flujo Ciclos Bomba, Presión, y (Opción) Temperatura

FM-17 FIT-T14 1 Orificio 4-20 mA, Hart X

Medidor Flujo Ciclo Presión o Temperatura

PI-18 PI-I04 1 Manómetro NA

Indicador Presión Entrada Ciclo Presión o Temperatura

FI-19 FI-I05 1 Diferencial (Venturi) NA

Indicador Flujo Ciclos Bomba, Presión, y (Opción) Temperatura

TM-20 TIT-T15 1 Termopar (J)

4-20 mA, Hart X

Medidor Temperatura Tanque Calentamiento Agua


Medidor Temperatura Agua Salida Tanque H1



DM-23 PIT-T18 1 Diafragma 4-20 mA, Hart X

Medidor Diferencia Presión Agua-Aire en Tanque HN

FM-24 FIT-T19 1 Placa de Orificio

4-20 mA, Hart X

Medición Volumen Aire Liberación de Presión

PI-25 PI-I06 1 Manómetro NA Indicador Presión en el Tanque HN

PM-26 PIT-T20 1 Diafragma 4-20 mA, Hart X Medidor Presión

en el Tanque HN

FM-27 FIT-T21 1 Ultrasónico 4-20 mA, Hart X

Medidor Flujo Tanque H1 a Tanque HN


en el Tanque H1


ANEXOS

FM-29 FIT-T23 1 Vórtice 4-20 mA, Hart X

Medidor Flujo Salida Ciclos Bombeo




en el Tanque H2


ANEXOS

Tabla A13. Elementos seleccionados para el Hardware de Automatización y Control

ÍTEM REFERENCIA NRO. CAT. CANT. DESCRIPCIÓN DE LA REFERENCIA MARCA

1 20CX1756-A10 1756-A10 1 CHASIS CONTROLLOGIX 10 SLOT

ALLEN BRADLEY

2 20CX1756-DNB 1756-DNB 1 MODULO SCANNER/BRIDGE

PARA DEVICENET ALLEN

BRADLEY

3 20CX1756-IB16 1756-IB16 1 MODULO DE 16 E. A 24 VCC

(20 PINES) ALLEN

BRADLEY

4 20CX1756-OB16I 1756-OB16I 1 MODULO DE 16 S. AISLADAS A

24 VCC (36 PINES) ALLEN

BRADLEY

5 20PTMVI56E-MCM

MVI56E-MCM 1 ND PROSOFT

6 20CX1756-HSC 1756-HSC 1

CONTADOR DE ALTA VELOCIDAD DE 2 CANALES / 4 SALIDAS (36PINES)

ALLEN BRADLEY

7 20CX1756IF4FXOF2

1756-IF4FXOF2F 1

MODULO COMBO DE 4 E./ 2 S. ANALÓGICAS RÁPIDAS (36 PIN)

ALLEN BRADLEY

8 20PTMVI56-PDPS

MVI56-PDPS 1 ND PROSOFT

9 20DI1734-TBS 1734-TBS 18 BASE DE MODULO IEC CON BLOQUE EXTRAÍBLE DE TERMINALES CON MUELLE

ALLEN BRADLEY

10 20DI1734-TB3 1734-TB3 9 BASE DE MODULO IEC CON BLOQUE DE TERMINALES CON TORNILLO

ALLEN BRADLEY

11 20NT9398-EDCTKIT5B

9398-EDCTKIT5B 1 ND ALLEN

BRADLEY

12 20OI1408-EM3A-ENT

1408-EM3A-ENT 1 PM1000 ENERGY MON

EM3ENET ALLEN

BRADLEY

13 N/D 20AB4P2A0AYNNNC0 1

PowerFlex70 AC Drive, 240 (208) VAC, 3 PH, 4.2 Amps, 1 HP Normal Duty, 0.75 HP Heavy Duty, Panel Mount - IP20 / NEMA Type 1, No HIM (Blank Plate), Brake IGBT Installed, Without Drive Mounted Brake Resistor, Without CE compliant filter, No Communication Module, Enhanced Control, No Feedback

ALLEN BRADLEY

14 212320-COMM-E 20-COMM-E 1

POWERFLEX 70/700 ETHERNET/IP TO DPI COMMUNICATION

ALLEN BRADLEY

15 20K61783-MS10T

1783-MS10T 1 Stratix 8000 Switch, Managed,

10-port Base Switch ALLEN

BRADLEY

16 20K61783-MX08T

1783-MX08T 1 Stratix 8000 Copper Expansion

Module, 8-port ALLEN

BRADLEY

17 22FP1606-XLS480E

1606-XLS480E 1

1606-XLS480E: Performance Power Supply, 24-48V DC, 480 W, 120/240V AC / 110-300V DC Input Voltage

ALLEN BRADLEY


ANEXOS

18 20CX1756-IF8H 1756-IF8H 2 ANALOG INPUT W/HART 8PT

(36 PIN) ALLEN

BRADLEY

19 20CX1756-OF8H 1756-OF8H 2 ANALOG OUTPUT W/HART

8PT (20 PIN) ALLEN

BRADLEY

20 20CX1756-A7 1756-A7 2 CHASIS CONTROLLOGIX 7 SLOT

ALLEN BRADLEY

21 20OI2711P-T6C20A8

2711P-T6C20A8 2 PanelView Plus 6 Graphic

Terminal ALLEN

BRADLEY

22 23G31585J-M8UBJM-2

1585J-M8UBJM-2 2

1585 EtherNet Cables, 8 Conductors, RJ45, Straight Male, Standard, RJ45, Straight Male, Teal PUR, Shielded, High Flex, PUR, Halogen Free, 10 million cycles

ALLEN BRADLEY

23 20K61783-SFP100LX

1783-SFP100LX 2

Stratix Fiber SFP, 100 Mbit connectivity over single-mode fiber

ALLEN BRADLEY

24 20CX1756-PA75 1756-PA75 3

FUENTE DE ALIMENTACIÓN PARA CONTROLLOGIX A 110/220 VCA (13A@5V)

ALLEN BRADLEY

25 N/D 1492-

MUA2B-A7-A10

3 MOUNTING ASSEMBLY A2B TO

ALLEN BRADLEY

26 20CX1756-EN2T 1756-EN2T 3

CONTROLLOGIX HIGH CAPACITY ETHERNET/IP MODULE - TP

ALLEN BRADLEY

27 20CX1756-L71 1756-L71 3 ControlLogix 2 MB Controller ALLEN BRADLEY

28 20CX1756-TBNH 1756-TBNH 3

BLOQUE DE TERMINALES DE 20 PINES CON SUJECIÓN POR TORNILLOS

ALLEN BRADLEY

29 20DI1734-AENT 1734-AENT 3 ADAPTADOR ETHERNET

24VCC ALLEN

BRADLEY

30 20DI1734-IE4C 1734-IE4C 3 24V DC 4 CHANNEL ANALOG CURRENT INPUT MODULE

ALLEN BRADLEY

31 20DI1734-OE2C 1734-OE2C 3

MODULO POINT I/O DE 2 SALIDAS ANALÓGICAS DE INTENSIDAD

ALLEN BRADLEY

32 23G31585J-M8TBJM-3

1585J-M8TBJM-3 3

1585 EtherNet Cables, 8 Conductors, RJ45, Straight Male, Standard, RJ45, Straight Male, Teal Robotic TPE, Weld Splatter, sun light and oil resistant; UL CMG, CMX; cUL CMG; Standard TIA 568-B, flex rated

ALLEN BRADLEY

33 N/D 1585J-M8TBJM-20 3

1585 EtherNet Cables, 8 Conductors, RJ45, Straight Male, Standard, RJ45, Straight Male, Teal Robotic TPE, Weld Splatter, sun light and oil resistant; UL CMG, CMX; cUL CMG; Standard TIA 568-B, flex rated

ALLEN BRADLEY


ANEXOS

34 20CX1756-TBCH 1756-TBCH 5

BLOQUE DE TERMINALES DE 36 PINES CON SUJECIÓN POR TORNILLOS

ALLEN BRADLEY

35 20DI1734-IB8 1734-IB8 6 MODULO POINT I/O DE 8 E @ 24VCC

ALLEN BRADLEY

36 20DI1734-OB8 1734-OB8 6

24V DC 8 CHANNEL STANDARD SOURCE OUTPUT MODULE STANDARD FEATURE - NON DIAGNOSTIC

ALLEN BRADLEY

37 20CX1756N2 1756-N2 7 CARTA DE RELLENO DE SLOT VACÍO

ALLEN BRADLEY

38 2136MPL-A230P-HJ72AA

MPL-A230P-HJ72AA

1 MP-Series MPL 240V AC Rotary Servo Motor

ALLEN BRADLEY

39 21292090-

CPWM7DF-16AA09

2090-CPWM7DF-

16AA09 1

Motor Power Only, SpeedTec DIN Connector, Drive-end, Flying-lead, Standard (Non-Flex), 16AWG, 9M

ALLEN BRADLEY

40 21292090-XXNFMF-S09

2090-XXNFMF-

S09 1

Cable, Feedback, DIN Type 4 Connector, Non-Flex, Flying Lead,9M

ALLEN BRADLEY

41 N/D 2097-V33PR5-LM 1

Kinetix 350 Single Axis Ethernet/IP Servo Drive, 120/240V AC Single-Phase or Three-Phase, 2.0 kW

ALLEN BRADLEY

42 21272097-F6 2097-F6 1 AC Line EMI Filter ALLEN BRADLEY

43 22D1100-C23ZJ10

100-C23ZJ10 1 MCS-C Contactor, IEC,23A, 24V

DC, Single Pack ALLEN

BRADLEY

44 21272090-K2CK-D15M

2090-K2CK-D15M 1 Kit, Connector, Low Profile for

Motor Feedback ALLEN

BRADLEY

45 21272097-TB1 2097-TB1 1 I/O Terminal Expansion Block ALLEN BRADLEY


ANEXOS

Tabla A14. Especificación de Instalación de válvulas y accesorios de tubería aguas arriba y/o aguas debajo de los instrumentos seleccionados en función del diámetro de la tubería

Instrumento Accesorio / Equipo Ingreso Egreso Ingreso Egreso Total Veces

Ø Veces Ø Ø 15 mm Ø 15 mm mm

Vortex Flow F

Longitud 200 200 Reducción 15 5 225 75 500 Extensión 18 5 270 75 545 Codo 90º o T 20 5 300 75 575 Doble codo en 3D 40 5 600 75 875 Doble Codo plano 25 5 375 75 650 Válvula de control 50 5 750 75 1025 Sección Acondicionador de Flujo (200mm)

8 5 120 75 395

PT = Pressure measuring point 4 60

TT = Temperature measuring point 6 90

Ultrasónico Flow F

Longitud Codo 90º o T 5 3 Doble codo en 3D 5 3 Bomba 15 3 Válvula de control 10 3 Sección Acondicionador de Flujo (200mm)

5 3

PT = Pressure measuring point 4

TT = Temperature measuring point 6

Másico: Longitud

Promass 80F Corioliss

PT = Pressure measuring point 4


Electromagnético 10W

Longitud PT = Pressure measuring point 4



ANEXOS

Tabla A15. Especificación de Instalación de válvulas y accesorios de control aguas arriba y/o aguas debajo de los instrumentos seleccionados, dimensiones en mm para el caso del LISC

Instrumento Accesorio / Equipo

Ingreso Egreso Total Ingreso Egreso Total Ø 25 mm Ø 25 mm mm Ø 40 mm Ø 40 mm mm

Vortex Flow F

Longitud 200 200 200 200 Reducción 375 125 700 600 200 1000 Extensión 450 125 775 720 200 1120 Codo 90º o T 500 125 825 800 200 1200 Doble codo en 3D 1000 125 1325 1600 200 2000

Doble Codo plano 625 125 950 1000 200 1400

Válvula de control 1250 125 1575 2000 200 2400

Sección Acondicionador de Flujo (200mm)

200 125 525 320 200 720


TT = Temperature measuring point

150 240

Ultrasónico Flow F

Longitud 300 300 315 315 Codo 90º o T 125 75 500 200 120 635 Doble codo en 3D 125 75 500 200 120 635

Bomba 375 75 750 600 120 1035 Válvula de control 250 75 625 400 120 835

Sección Acondicionador de Flujo (200mm)

125 75 500 200 120 635



150 240

Másico: Longitud 300 300 315 315

Promass 80F Corioliss



150 240

Longitud 200 200 200 200


ANEXOS

Electromagnético 10W



150 240


ANEXOS

Anexo 2. Figuras

Figura A1. Clasificación de las bombas de fluidos [33]


ANEXOS

Figura A2. Muestra de símbolos de convenciones básicas basadas en normas ISA


ANEXOS

Figura A3. Dibujo del Armario Principal de Control del LISC, Etapa 1


ANEXOS

Figura A4. Dibujo de la Caja para Abrigar al PLC secundario y sus accesorios


ANEXOS

Anexo 3: Las válvulas de control.

Estas válvulas son elementos cuya función de control de flujo o de presión del lazo o proceso puede ser controlado de manera manual o automática y autónoma, en este último caso dado que tiene un elemento actuador que opera la válvula de manera controlada; su clasificación depende de la naturaleza del elemento actuador y/o de la tecnología del componente de la compuerta que actúa como elemento de control de paso del fluido, y/o de pérdida de presión.

Como se muestra en la Figura A5 las válvulas de control están compuestas de dos partes fundamentales, como son el cuerpo y el actuador. En la citada figura se muestra un cuerpo simple de flujo direccional con una válvula de bola, y de manera similar un actuador neumático.

Figura A5. Válvula de Control típica y su composición [40], [30]

En la Figura A5 en la parte izquierda las flechas indican el camino fluido a través del cuerpo de la válvula, que constituye el módulo de control, y en la figura de la derecha se visualiza el actuador, con su diafragma, en este caso neumático.

Clasificación de las válvulas de control:

La Clasificación más básica y común de las válvulas [41] está dado por su uso o función:

De cierre.

De Estrangulación o regulación

De Retención.


ANEXOS

Las válvulas se pueden clasificar por sus diversas características, por sus funciones, por el entorno de operación y por muchas otras propiedades, en adelante veremos otras clasificaciones de las válvulas de control de fluidos.

También existe una clasificación por la naturaleza del tipo de actuador, que se refiere al tipo de mecanismo y energía usada para mover el elemento de cierre de la válvula, esta clasificación es:

Neumático.

Hidráulico.

Eléctrico - Electromecánico

Manual.

La selección correspondiente al tipo de actuador es un asunto relevante dependiendo de la disponibilidad de la fuente de energía y de características propias del entorno del proceso, recientemente, cuando los aspectos relacionados con la eficiencia energética están siendo incluidos en los costos totales de la válvula de control, es que los actuadores eléctricos están obteniendo un nuevo impulso, más cuando los costos de mantenimiento y operación de los actuadores neumáticos tienden a ser comparativamente más elevados, sin embargo, aún persisten ventajas comparativas que los hacen líderes en aplicaciones de muchos procesos industriales.

Tabla A16. Comparativo funcional entre partes móviles de Actuadores de Válvulas de Control [42]

A manera de ilustración se adjunta la , que muestra de manera comparativa características de las partes móviles de los actuadores rotatorios de las válvulas de control.

Por la forma de operación del elemento de cierre de válvula

Es otra forma de clasificación de las válvulas de control que corresponde con el tipo de movimiento del elemento de cierre, que define tanto la geometría como la operación de la válvula, existen dos familias:

a. Válvula multivueltas de movimiento lineal:

Es una válvula rotativa en la que el módulo de cierre tiene un desplazamiento lineal general, girando sus vástago roscado varias veces para llegar al cierre / apertura definitivo. Esta

Tipo Actuador Neumático Actuador Eléctrico Actuador Hidráulico Fuerza Generadora de

Movimiento Presión de aire Energía eléctrica Presión hidráulica

Elemento Motriz Émbolo, Pistón o Veleta Motor Eléctrico Émbolo, Pistón o

Veleta Transmisión de Fuerza o

Torque Eje o Cremallera Reductor Eje

Conversión mecánica Yugo o Piñón - No hay - Yugo o Piñón


ANEXOS

operación es lenta, pero da precisión y estabilidad para posicionar el elemento de cierre, lo cual es necesario en algunas válvulas de control.

Son tipos de válvulas del tipo multivuelta:

válvula de compuerta,

válvula de globo,

válvula de cono fijo,

válvula de aguja y

válvula de presión.

b. Válvula de cuarto de vuelta (válvula rotativa):

El dispositivo de cierre, que a la vez, consta de un eje que gira de 0º-90º desde la posición completamente abierta a la posición completamente cerrada o en reversa. Son válvulas de apertura / cierre rápido.

Son tipos de válvulas de un cuarto de giro:

válvulas de bola,

válvulas de mariposa,

válvula de tapón,

válvulas esféricas.

Por la funcionalidad de la válvula:

Control: regulación por la tasa o relación de presión / flujo.

Cierre por exceso de velocidad del flujo. (Es decir, el cierre se realiza de inmediato si la tubería aguas abajo se rompe por accidente).

Protección de sobrepresión.

Prevención de flujo Inverso (Válvula de retención o Cheque).

Servicio Abierto / Cerrado.

Por la naturaleza y condiciones físicas del flujo:

Altas / bajas temperaturas.

Altas / bajas presiones.

El riesgo de cavitación.

Propiedades corrosivas o erosivas del fluido.

Viscosidad: Gas, líquido, sólido.

Requisitos de higiene (para la industria alimentaria o farmacéutica...).

Riesgo de Explosión y o riesgo de inflamabilidad (química, industria petroquímica).


ANEXOS

Otras formas de clasificación de la válvula

El nivel de fuga admisible.

Conexión a la tubería.

Una única dirección del flujo o flujo bidireccional.

Número de puertos o vías: la mayor parte de las válvulas son de dos vías, tienen dos puertos, el de entrada y el de salida. Sin embargo, para las mismas aplicaciones hay válvulas configuradas con múltiples puertos. Pueden ser válvulas de tres vías y de cuatro vías.

Ángulo entre la entrada y la salida de la válvula.

También se les suele clasificar por el nivel o categoría de perdidas, por el nivel de seguridad, etc.

Fórmula de Cálculo de Coeficiente de Flujo

Cv = Q / [(∆P/G)1/2]

Donde:

Q es el flujo volumétrico a través de la válvula (caudal) en galones por minutos

∆P es la caída de presión a través de la válvula en psi (incluyendo las pérdidas en la entrada y la salida)

G es la gravedad específica del fluido.

Existen muchísimos aplicativos y documentos que guían en el uso de esta formulación en aplicaciones específicas, por lo cual se requiere información precisa del proceso en el cual se implementa el uso de este equipo.


ANEXOS

Anexo 4. Calculo de Diámetro de Tubería

Para determinar el diámetro mínimo de la tubería a usar en los diversos lazos de trasiego del fluido alimentado por el generador hidráulico, se realiza un cálculo en el que se usa la siguiente expresión de la ecuación de Hazen Williams:

𝑄𝑄 = (3.763 ∗ 10−6) ∗ 𝐶𝐶 ∗ 𝐷𝐷2.63 ∗ (∆𝑃𝑃𝐿𝐿

)0.5

En donde:

Q: es el caudal del agua en m3/hr

C: es el coeficiente Hazen Williams, que corresponde para el tipo de tubería.

D: es el diámetro de la tubería en mm

L: es la longitud de la tubería en m

∆P: es la diferencia de presión a lo largo de la longitud L de la tubería en kN/m2

Si se establecen como parámetros límite o máximos, los siguientes parámetros de Operación:

• Flujo máximo de operación: 150 L/min. (9 m3/h)

• Presión Máxima de Operación: 344,7 kPa (50 psi)

Usando esa ecuación para los diferentes diámetros de la tubería, probables a usar vs la longitud de la misma tubería obtenemos la Tabla A7


ANEXOS

Anexo 5. Planos Escalados en Formato Estándar

• Plano de Proceso en formato B2

• Plano P&ID en formato ISO B2

• Plano Diseño estructura en Formato ISO B1

• Plano diseño componentes y vistas de Tubería y equipos del LISC en Formato ISO B1

• Planos de conexiones de señales y de posición de Hardware y de Equipos en Armarios


ANEXOS

Anexo 6. Registro Fotográfico en CD/DVD.


ANEXOS

Anexo 7. Recursos y Presupuesto

• Recursos Usados

Se aclara que los recursos humanos en su mayoría están soportados por el aporte de la Universidad Nacional de Colombia así como la infraestructura.

• Recursos humanos: La base fundamental de los recursos humanos del grupo serán los profesores de tiempo completo vinculados a la Universidad y los estudiantes de pregrado y postgrado tanto de maestría como de doctorado. Personal calificado, ingenieros de soporte, asesores externos, administración, logística y demás, serán vinculados según la necesidad de los proyectos. Con el objetivo de motivar y promocionar el desarrollo de las habilidades del recurso humano vinculado al grupo de investigación, se llevará a cabo programas continuos de formación y capacitación.

• Infraestructura: Para la ejecución del plan estratégico del laboratorio LISC se requiere contar con un espacio físico dentro de las instalaciones de la Universidad Nacional tanto para las actividades académicas, de investigación y administrativas, que conste de:

o Área para la Implementación del LISC • Espacio requerido: Recinto interior de 5 m x 8 m, ancho x largo, y 5 metros de

altura, alimentación de agua, ventilación, alimentación trifásica 220 V con capacidad de suministro de 30 A, sistemas de información e internet IP, aula TICs para 35 personas.

Estos son requerimientos mínimos y con el objetivo de viabilizar el LISC, deberán ser aportados por la Universidad Nacional.

Equipos: la adquisición, mantenimiento y requerimientos para el normal funcionamiento de los equipos del laboratorio necesarios para los proyectos de investigación y desarrollo del grupo de investigación, deberán ser adquiridos según la necesidad dentro de los convenios universidad – empresa, y mediante la cofinanciación de entidades tales como Colciencias y convocatorias internas de la división de investigación.

También se cuenta con los programas LABVIEW, Powerware, AutoCAD, SIMULINK, MATLAB y otros, para diseñar y simular los modelos a representar, y para documentar las partes y el proceso.


ANEXOS

• Recursos Económicos.

Dentro de los mecanismos de financiamiento que se tienen contemplados para este proyecto se encuentran: Empresas: Las empresas del sector se vincularán al proyecto a través de préstamo

o donaciones de equipos para realizar pruebas. Dentro de las empresas que han demostrado un claro y firme interés se encuentra COLSEIN, con la cual ya se han realizado proyectos conjuntos como el “Diplomado en Instrumentación Industrial Aplicada con énfasis en el Sector Petrolero” DIA-SP.

COLCIENCIAS: Colciencias colaboraría con la compra de algunos de los equipos que no sean suministrados por las empresas y con el apoyo económico a los estudiantes de maestría encargados de realizar la implementación y puesta en marcha del laboratorio. Esta ayuda se obtendrá a través del programa de jóvenes investigadores y otras convocatorias que tengan un objetivo similar.

Dirección de Investigación Sede Bogotá - Universidad Nacional de Colombia: Esta dependencia de la Universidad Nacional colaborará básicamente en aspectos similares a COLCIENCIAS, mediante el programa “Semilleros de Investigación de la DIB”.

Facultad de Ingeniería Sede Bogotá - Universidad Nacional de Colombia: La Facultad proveerá las instalaciones físicas e infraestructura básica necesaria para la implementación del Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control (LISC).

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica y Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica - Universidad Nacional de Colombia: Estos departamentos darán el soporte logístico y técnico que se requiera para el montaje de equipos y la puesta en marcha del laboratorio. Al finalizar el proyecto serán quienes se encarguen de la administración del Laboratorio.

En el Anexo siguiente se encuentra especificado y discriminado, en cuanto a fuentes y destinación, el presupuesto que se tiene para la realización de este proyecto


ANEXOS

Presupuesto de Proyecto

Dentro de los mecanismos de financiamiento que se tienen contemplados para este proyecto se encuentran: Empresas: Las empresas del sector se vincularán al proyecto a través de préstamo o

donaciones de equipos para realizar pruebas. Dentro de las empresas que han demostrado un claro y firme interés se encuentra COLSEIN, con la cual ya se han realizado proyectos conjuntos como el “Diplomado en Instrumentación Industrial Aplicada con énfasis en el Sector Petrolero” DIA-SP.

COLCIENCIAS: Colciencias colaboraría con la compra de algunos de los equipos que no sean suministrados por las empresas y con el apoyo económico a los estudiantes de maestría encargados de realizar la implementación y puesta en marcha del laboratorio. Esta ayuda se obtendrá a través del programa de jóvenes investigadores y otras convocatorias que tengan un objetivo similar.

Dirección de Investigación Sede Bogotá - Universidad Nacional de Colombia: Esta dependencia de la Universidad Nacional colaborará básicamente en aspectos similares a COLCIENCIAS, mediante el programa “Semilleros de Investigación de la DIB”.

Facultad de Ingeniería Sede Bogotá - Universidad Nacional de Colombia: La Facultad proveerá las instalaciones físicas e infraestructura básica necesaria para la implementación del Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control (LISC).

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica y Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica - Universidad Nacional de Colombia: Estos departamentos darán el soporte logístico y técnico que se requiera para el montaje de equipos y la puesta en marcha del laboratorio. Al finalizar el proyecto serán quienes se encarguen de la administración del Laboratorio.

En la Tabla A17, se ilustra el coste del proyecto en cada una de sus fases o meses y la carga monetaria que deberá asumir cada una de las entidades que financiaría el proyecto.

Valor estimados total de proyecto -- Valores en millones de pesos Entidades

Total No Descripción Mes

I Mes

II Mes III

Mes IV

Mes V

Mes IV UNAL EMPRESA Colciencias

+ DIB

1 Personal administrativos y Logístico 5.6 15.4 17.1 18.2 25.5 17.1 68.1 3.3 27.5 98.9

2 Infraestructura Base 0.0 100.0 50.0 10.0 10.0 0.0 18.0 130.0 22.0 170.0 3 Marketing y promoción 2.0 0.0 2.0 1.0 2.0 2.0 2.0 0.0 7.0 9.0 4 Materiales y equipos 0.0 20 10 0.0 0.0 0.0 5.0 0.0 25.0 30.0

5 Desplazamiento (Viajes y dietas) 1.0 1.5 1.5 1.5 1.0 1.0 5.0 0.0 2.5 7.5

TOTAL 8.6 136.9 80.6 30.7 38.5 20.1 98.1 133.3 84.0 315.4

Tabla A17. Presupuesto resumido del proyecto del “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de Supervisión y Control”.

En la figura 8 se observa la distribución de los costos del proyecto para cada una de las organizaciones vinculadas al proyecto. La mayor carga económica recae en la empresa debido a que se encargarán de la compra de la mayoría de equipos requeridos en el laboratorio.


ANEXOS

Figura A6. Presupuesto del proyecto “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de

supervisión y control” por entidad. a) Porcentajes. b) Dinero en millones de pesos.

De la figura 9 cabe resaltar que la fase II será la que requiere de una cantidad mayor de recursos debido a que en esta se realizará la compra de todos los equipos y la adecuación del lugar suministrado por la Facultad de Ingeniería.

Figura A7. Presupuesto del proyecto “Laboratorio de Instrumentación Industrial y Sistemas de

supervisión y control” por fase. a) Porcentajes. b) Dinero en millones de pesos

En estas ilustraciones, igual que en la presentación del presupuesto, cuando se hace alusión a fases es un equivalente más o menos proporcional a meses.

Series1Mes I

8,63%

Series1Mes II136,943%

Series1Mes III

80,626%Series1

Mes IV30,710%

Series1Mes V38,512%

Series1Mes IV

20,16%


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DIRECCIÓN DE INVESTIGACIONES Y PROYECTOS · 5.1.1. Tareas de precomisionamiento realizadas a los componentes del LISC _____ 65 5.1.1.1