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MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEO
PROCESO DE CAMPOS
PROF. TITULAR: ING. RODRIGUEZ YAMELIN
PRESENTADO POR:
Viviana Fuenmayor C.I: 19.906.557
Gustavo Quintero C.I: 18.150.480
Carlos Rubio C.I: 17.912.446
Vetancourt Carlos C.I: 10.002.202
MARACAIBO, MARZO DE 2013
ESQUEMA
1. Instrumentación Petrolera
2. Simbología de la instrumentación
3. Combustión in situ
3.1.Procedimiento general
3.2.Clasificación de la Combustión in situ
3.3.Ventajas y desventajas de la combustión in situ
4. Reacciones que ocurren en el yacimiento
5. Mecanismos actuantes en el proceso
6. Inyección de aire
7. Tipos de instrumentos y clasificación
7.1. Instrumentos neumáticos
7.2. Instrumentos eléctricos
7.3. Instrumentos Hidráulicos
7.4. Instrumentos Electromecánicos.
7.5. Instrumentos según su función
8. Válvulas de Control
8.1.Componentes de la válvula de control
8.2.Tipos de válvulas de control
9. Sistemas de medición
9.1.Proceso de Medición
9.2. Variables de Medición
9.3.Elementos primarios de Medición
9.4.Tipos de medición
9.5.Unidades de medición
9.6.Clasificación de los instrumentos
INTRODUCCION
Uno de los propósitos de fondo de este trabajo es demostrar la necesidad del
control automático de procesos, cuyo objetivo es mantener en determinado valor
de operación las variables del proceso tales como: temperaturas, presiones, flujos,
etc.
Como se verá los procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre
ocurren cambios y si no se emprenden las acciones pertinentes, las variables
importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la
calidad del producto y los índices de producción, no cumplirán con las condiciones
de diseño.
Es notable el impacto que sobre el desarrollo de nuevos sensores,
transductores y sistemas de Instrumentación y Control, ha tenido el avance
tecnológico en el área de la Instrumentación, tal como: mayor precisión, mayor
sensibilidad, mayor confiabilidad, rangoabilidad, etc. Por ello, es mandatorio que el
personal que labora tanto en la ingeniería como en el mantenimiento de estos
sistemas, mantenga una constante actualización de sus conocimientos, que le
permita ir a la par de los avances de la tecnología, manteniéndose capacitado
para desempeñar eficazmente su trabajo con miras siempre a la optimización
constante de los procesos que maneja.
DESARROLLO
1. Instrumentación Petrolera
Durante la última década el avance de la ciencia y tecnología ha llevado a que
se consolide dentro del campo de la industria petrolera una multidisciplina o sector
operativo indispensable para todo proceso industrial denominado³Instrumentación
y control .Poco a poco esta multidisciplina va automatizando cada vez más los
procesos industriales hasta tal punto que llega a optimizar la producción petrolera.
La optimización de procesos hace de la instrumentación un factor clave para la
industria petrolera al darle la ventaja de controlar variables de operación que
determinan en gran manera la afectividad de procesos.
Actualmente la industria del petróleo contrata empresas de servicios con el fin
de que estas proporción en los componentes (Instrumento o herramientas)
necesarios para poder iniciar, desarrollar y controlar las diferentes etapas que se
abarquen en los yacimientos petrolíferos; dando así, que el ámbito en el que se da
la instrumentación dentro de la industria es generalmente en operaciones de
planta. Para hacer más efectivo el desarrollo del texto, tomare una definición
bibliográfica de lo que es instrumentación industrial y luego la aplicare a la
industria petrolera.
La instrumentación Industrial se refiere al grupo de elementos que sirve para
medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso, con el fin
de optimizar los recursos utilizados. Estas variables a medir pueden ser físicas o
químicas que se den dentro de la operación .Como se cita en la anterior definición
la instrumentación no solo contiene lo que son las herramientas sino también
proporciona el control de variables y operaciones mediante constante medición:.
Esto es de vital importancia no solo por la optimización de la misma sino por
seguridad del personal que se encuentra trabajando. Es válido aclarar que el
control es solo un componente de la instrumentación y que de ningún modo se
pueden comparar al mismo nivel de relevancia como veremos más adelante
cuando nos centremos en este. Las características de la instrumentación son
extensas y esto se debe a la cantidad de procesos industriales distintos que
existen.
2. Simbología de la instrumentación
3. Combustión in situ
El proceso de combustión in situ es un método convencional térmico que se
basa en la generación de calor en el yacimiento para seguir recuperando
hidrocarburo una vez culminada la producción primaria y/o secundaria. Este
método consiste básicamente en quemar una porción del petróleo presente en el
yacimiento para generar el calor, esta porción es aproximadamente el 10%.
La expresión “in situ” proviene del latín y significa “en sitio”, por lo tanto, el
término combustión in situ se refiere a la quema del combustible presente en un
yacimiento. La combustión in situ es un método de extracción térmica, y como tal
se fundamenta en utilizar calor para promover la producción de crudo. Otros
métodos térmicos son la inyección de vapor, la inyección de agua caliente o el uso
de calentadores de fondo. Los métodos térmicos, forman parte de los
denominados métodos de recuperación mejorada, que comprenden también a los
métodos químicos y los métodos miscibles. Todos éstos métodos se han
desarrollado para extraer el crudo remanente que no puede ser producido
utilizando los métodos naturales o convencionales de extracción de crudo
(National Petroleum Council, (1984).
Por lo tanto, no es conveniente estudiar la combustión in situ como un proceso
aislado, sino como una posibilidad entre otros procesos de extracción de petróleo.
En virtud de esto, es pertinente la descripción de los restantes procesos, de modo
que sea posible insertar la combustión in situ dentro de un contexto definido.
En el siguiente grafico se puede apreciar los diferentes tipos de combustión in situ
empleados en el yacimiento, posteriormente se explicará brevemente en qué
consiste cada
uno.
La combustión in situ o "fireflooding" es un método que se aplica a veces a los
depósitos que contienen petróleo muy viscoso o "pesado" que se produce por
medios convencionales. Quema parte del aceite in situ, crea una zona de
combustión que se mueve a través de la formación hacia la producción de pozos,
proporcionando una unidad de vapor y un disco de gas intensa para la
recuperación de petróleo. Este proceso se inicia a veces mediante la reducción de
un calentador o un encendedor en un pozo de inyección. El aire se inyecta en el
pozo, y el calentador está en funcionamiento hasta la ignición se lleva a cabo.
Después de calentar la roca que lo rodea, el calentador se retira, pero el aire de
inyección se sigue manteniendo el frente de combustión avanza. El agua a veces
se inyecta de forma simultánea o alternativamente con el aire, creando vapor que
contribuye a la utilización de la mejor el calor y reducción de las necesidades de
aire. Muchas interacciones se producen en este proceso, pero el dibujo adjunto
muestra los elementos esenciales.
Las Siguientes Afirmaciones Corresponden A Los Números En El Dibujo.
1. Esta zona se ha quemado a medida que avanza la combustión principal.
2. Cualquier agua que se forma o se inyecta se convertirá en vapor de agua en
esta zona a causa del calor residual. Este vapor fluye hacia el área de quemados
de la formación, ayudando.
3. Esto muestra la zona de combustión, que avanza a través de la formación.
4. Alta temperatura justo por delante de la zona de combustión provocando
fracciones más ligeras del petróleo para evaporar, dejando una pesada
depósitacion de coque residual o carbón como combustible para avanzar en el
frente de combustión.
5. Una zona de vaporización que contiene productos de la combustión, se
vaporizó hidrocarburos ligeros, y el vapor.
6. En esta zona, debido a su distancia desde el frente de combustión, enfriamiento
hace hidrocarburos ligeros para condensar vapor y para volver al agua caliente.
Este aceite se desplaza la acción, el vapor condensado se adelgaza el aceite y los
gases de combustión en la ayuda conducir el petróleo a los pozos de producción.
7. En esta zona, un banco de petróleo (una acumulación de petróleos
desplazados) se forma. Contiene los gases de petróleo, el agua, y la combustión.
8. El banco de petróleo crecerá más frío a medida que avanza hacia los pozos de
producción, y las temperaturas caerán a cerca de la temperatura inicial del
yacimiento.
Cuando el banco de petróleo llega a los pozos de producción, el aceite, el agua
y los gases serán llevados a la superficie y separados. El aceite que se vende y el
agua y los gases se reinyecta a veces. El proceso se dará por terminado por dejar
de inyección de aire cuando áreas previamente designado se queman o se quema
la parte delantera alcanza los pozos de producción. Observe en la ilustración
adjunta que los vapores de vapor más ligero y gases de combustión tienden a
subir en la parte superior de la zona de producción, disminuyendo la eficacia de
este método. La inyección de agua alternativa o simultáneamente con el aire
puede disminuir el efecto negativo dominante.
3.1. Procedimiento general
Generalmente se inicia bajando un calentador o quemador en el pozo inyector,
posteriormente se inyecta aire hacia el fondo del pozo y se pone en marcha el
calentador hasta lograr el encendido. Luego, los alrededores del fondo del pozo
son calentados, se saca el calentador y se continúa la inyección de aire para
mantener el avance del frente de combustión.
3.2. Clasificación de la Combustión in situ
Combustión convencional o "hacia adelante":
Es también llamada combustión seca ya que no existe inyección de agua junto
con el aire. La combustión es hacia adelante debido a que la zona de combustión
avanza. En este caso, la zona de combustión va avanzando en la misma dirección
hacia donde los fluidos fluyen. La ignición ocurre cerca del pozo inyector y el frente
de combustión se mueve desde el pozo inyector hasta el pozo productor
Como se observa en la imagen anterior, se inyecta aire, esto se hace con la
finalidad de oxidar el petróleo, sin embargo, se producen grandes volúmenes de
gases residuales los cuales causan problemas mecánicos. El calor se va
generando a medida que el proceso de combustión avanza dentro de una zona de
combustión muy estrecha hasta una temperatura alrededor de 1200° F.
Inmediatamente delante de la zona de combustión ocurre el craqueo del petróleo,
esto origina el depósito del coque que se quemará para mantener la combustión.
La zona de combustión actúa como un pistón y desplaza todo lo que se encuentra
delante de su avance.
El aire enriquecido con oxigeno es inyectado para oxidar el petróleo, de esta
forma que se produce gas residual. Esto puede traer problemas en la eficiencia de
bombeo, abrasión, también se genera cierta restricción del flujo de petróleo en el
yacimiento por la gran cantidad de gas existente. La combustión va avanzando
con una velocidad que depende del volumen de petróleo quemado, Justo en el
frente de combustión se depositan las fracciones más pesadas de petróleo
(coque), esto es lo que permite que se mantenga la combustión.
Por lo general en la zona donde ocurre la combustión ocurre una segregación
gravitacional. Cuando ocurre una ruptura en el pozo productor, las temperatura se
van haciendo cada vez más altas, esto trae como consecuencia que los costos de
producción aumenten, ya que inicialmente por un largo período de tiempo el
petróleo que se encuentra cerca del pozo productor, está a la temperatura original
del yacimiento.
La desventaja de este tipo de combustión, es que el petróleo que se produce
tiene que pasar por una zona fría y si es pesado puede traer problemas en cuanto
a su fluidez. También el calor que se almacena fuera de la zona quemada no es
usado eficientemente ya que el aire inyectado no es capaz de transportar
efectivamente el calor hacia adelante.
Combustión en reverso
En este tipo de combustión la zona de combustión se mueve en dirección
opuesta a la dirección del flujo de fluidos y la combustión se enciende en los pozos
productores. Como se puede apreciar en la siguiente figura, la zona de
combustión se mueve en contra del flujo de aire, los fluidos producidos fluyen a
través de las zonas de altas temperaturas (500 – 700° F) hacia los pozos
productores, originándose así una reducción en la viscosidad del petróleo y por
consiguiente aumento de la movilidad.
Combustión húmeda:
Consiste en inyectar agua en forma alternada con aire, creándose vapor que
contribuye a una mejor utilización del calor y reduce los requerimientos de aire,
esto se logra gracias a que al inyectar l agua parte de ésta o toda se vaporiza y
pasa a través del frente de combustión transfiriendo así calor delante del frente.
3.3.Ventajas y desventajas de la combustión in situ
Los procesos de combustión in situ han mostrado favorabilidad en las
experiencias realizadas, sin embargo, como cualquier proceso está sometido a
ciertas limitantes que desvían el proceso de cumplir sus objetivos. El peor
inconveniente de un proceso de combustión in situ es, tal vez, la segregación de
los fluidos o superposición del frente (Overriding) y las grandes distancias de
desplazamiento del proceso, hechos que conllevan a una reducción en el factor de
recobro y la tasa de producción.
Sin embargo, han existido esfuerzos conjuntos que han permitido aprovechar
estos efectos y utilizarlos de manera favorable para el proceso, prueba de esto
son el desarrollo de los proceso Top Down In Situ Combustión, y aquellos que
utilizan los efectos de drenaje gravitacional como COSH y THAI. En algunas
ocasiones el proceso comienza bajando un calentador o herramienta de ignición
artificial al pozo de inyección. El aire se inyecta y el calentador se opera hasta que
inicie el proceso de combustión. Después de calentar las rocas cercanas, el
calentador es operado mientras la inyección de aire se continúa para mantener el
avance del frente de combustión. En algunas ocasiones se inyecta agua de forma
simultánea o alterna con aire, para aprovechar la mayor transferencia de calor que
ofrece el vapor y reducir significativamente los requerimientos de aire.
Normalmente, los componentes más livianos, el vapor y los gases producto de la
combustión tienden a migrar a la parte superior de la zona de aceite, a este
fenómeno se le conoce como override, y generalmente reduce la efectividad del
proceso. La inyección simultánea de agua, en forma continua o por ciclos, ayuda a
mitigar este efecto.
4. Reacciones que ocurren en el yacimiento
Oxidación
La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede
electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química
opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie
química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir,
cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce.
Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término
general de reacciones redox. La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es
el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su
doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.
La sustancia más oxidante que existe es el catión KrF+ porque fácilmente forma
Kr y F+. Entre varias sustancias con el mismo estado de oxidación; la capacidad
oxidante difiere grandemente según el ligante Así el -CF3 tiene una
electronegatividad (el C) similar a la del cloro (3,1) mucho mayor que por ejemplo -
CBr3, aunque ambos tengan el mismo número de oxidación. Las propiedades del
HBrO3 son muy diferentes a la del BrF5 éste último es mucho más oxidante
aunque ambos tengan la misma valencia.
Si el elemento está como grupo neutro o estado catiónico: KrF2 tiene una EN
menor que el KrF+ aunque formalmente tengan el mismo número de oxidación.
Así el MnF3 el MnF4(-1) y el MnF2(+1) todos con el mismo número de oxidación
tienen en diferentes. Las sustancias oxidantes más usuales son el permanganato
potásico (KMnO4), el dicromato de potasio (K2Cr2O7), el agua oxigenada (H2O2),
el ácido nítrico (HNO3), los hipohalitos y los halatos (por ejemplo el hipoclorito
sódico (NaClO) muy oxidante en medio alcalino y el bromato potásico (KBrO3)). El
ozono (O3) es un oxidante muy enérgico: Br(-1) + O3 = BrO3(-1)
El nombre de "oxidación" proviene de que en la mayoría de estas reacciones, la
transferencia de electrones se da mediante la adquisición de átomos de oxígeno
(cesión de electrones) o viceversa. Sin embargo, la oxidación y la reducción puede
darse sin que haya intercambio de oxígeno de por medio, por ejemplo, la
oxidación de yoduro de sodio a yodo mediante la reducción de cloro a cloruro de
sodio:
2NaI + Cl2 → I2 + 2NaCl
Esta puede desglosarse en sus dos hemireacciones correspondientes:
2 I-1 ←→ I2 + 2 e-
Cl2 + 2 e- ←→ 2 Cl-1
En estas dos ecuaciones queda explícita la transferencia de electrones. Si se
suman las dos ecuaciones anteriores, se obtiene la primera.
Tipos de oxidación
Oxidación lenta: La que ocurre casi siempre en los metales a causa del
agua o aire, causando su corrosión y pérdida de brillo y otras propiedades
características de los metales, desprendiendo cantidades de calor
inapreciables; al fundir un metal se acelera la oxidación, pero el calor
proviene principalmente de la fuente que derritió el metal y no del proceso
químico (una excepción sería el aluminio en la soldadura autógena).
Oxidación rápida: La que ocurre durante lo que ya sería la combustión,
desprendiendo cantidades apreciables de calor, en forma de fuego, y ocurre
principalmente en substancias que contienen carbono e hidrógeno,
(Hidrocarburos)
Combinaciones
Cuando el oxígeno se combina con un metal, puede formar o bien óxidos
básicos o peróxidos, estos óxidos se caracterizan por ser de tipo básicos. Si se
combina el oxígeno con un no metal forma óxidos ácidos también llamados
anhídridos y caracterizados por ser de tipo ácido (actúan como ácido).
Ejemplo: El hierro puede presentar dos formas oxidadas.
Fe2O2 → FeO
Fe2O3
Consecuencias
En los metales una consecuencia muy importante de la oxidación es la
corrosión, fenómeno de impacto económico muy negativo. Combinando las
reacciones de oxidación-reducción (redox) en una celda galvánica se consiguen
las pilas electroquímicas (ver pila eléctrica). Estas reacciones pueden
aprovecharse para evitar fenómenos de corrosión no deseados mediante la
técnica del ánodo de sacrificio y para la obtención de corriente eléctrica continua.
Desintegración Catalítica
La función principal de este proceso es la obtención de gasolina catalítica de
alto octano. Este proceso representa un gran avance en el diseño, utilización y
regeneración de los catalizadores y del proceso en general. Los catalizadores de
platino han permitido que mayores volúmenes de carga sean procesados por
kilogramos de catalizador utilizado. Además, se ha logrado mayor tiempo de
utilización de los catalizadores. Esta innovación ha permitido que su aplicación sea
muy extensa para tratar gasolinas y producir aromáticos.
La reforma catalítica cubre una gran variedad de aplicaciones patentadas que
son importantes en la manufactura de gasolinas (Ultraforming, Houdriforming,
Rexforming y otros). La carga puede provenir del procesamiento de crudos
nafténicos y parafínicos, que rinden fracciones ricas en sustancias aromáticas. Por
la reforma catalítica se logra la deshidrogenación y deshidroisomerización de
naftenos, y la isomerización, el hidrocraqueo y la ciclodeshidrogenación de las
parafinas, como también la hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuración. El
resultado es un hidrocarburo muy rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje
Destilación
Los procesos de destilación atmosférica y al vacío son clásicos en la industria
del petróleo. La diferencia entre el proceso atmosférico y el de vacío es que este
último permite obtener más altas temperaturas a muy bajas presiones y lograr la
refinación de fracciones más pesadas.
La carga que entra a la torre de destilación atmosférica se somete previamente
a temperatura de unos 350 ºC en un horno especial. El calentamiento del crudo,
permite que, por orden de punto de ebullición de cada fracción o producto, se
desprendan de las cargas, y a medida que se condensan en la torre salen de ésta
por tuberías laterales apropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo. La
torre lleva en su interior bandejas circulares que tiene bonetes que facilitan la
condensación y la recolección de las fracciones. Además, al salir los productos de
la torre pasan por otras torres o recipientes auxiliares para continuar los procesos.
Cuando la temperatura de ebullición de ciertos hidrocarburos es superior a 375 ºC
se recurre a la destilación al vacío o a una combinación de vacío y vapor. La carga
con que se alimenta el proceso al vacío proviene del fondo de la torre de
destilación atmosférica.
Polimerización
La polimerización es el proceso que consiste en combinar dos o más moléculas
orgánicas insaturadas (olefinas) para formar un sola, más pesada, con los mismos
elementos y en la misma proporción que en la molécula original. Convierte las
olefinas gaseosas, como el etileno, el propileno y el butileno convertidos por
unidades de craqueo térmico y de líquidos, en moléculas más pesadas y
complejas, de mayor índice de octano, como la nafta y las cargas petroquímicas.
5. Mecanismos actuantes en el proceso
Cuando los procesos de inyección de aire se realizan a bajas temperaturas y
bajos flujos de inyección, algunas reacciones de oxidación tienen lugar,
consumiendo parte del oxígeno, pero sin promover la ignición e iniciar un proceso
de combustión in situ, estos procesos son dominados por la oxidación a baja
temperatura ó LTO (low temperature oxidation).
De esta forma se puede reconocer la relación entre los procesos de inyección
de aire: LTO y combustión in situ (la cual es dominada por la oxidación a alta
temperatura ó HTO). Esto puede entenderse mejor si se conoce el proceso de
oxidación del crudo.
El mecanismo para la oxidación ha sido descrito en los trabajos de Shallcross y
Kisler, (1997), quienes reconocen una competencia entre tres clases diferentes de
reacciones de oxidación para el proceso de combustión de crudos medianos y
pesados. Debido a la complejidad química del crudo, las reacciones son
consideradas por grupos y no individualmente. Los grupos están formados por
reacciones del mismo tipo.
La LTO comprende reacciones heterogéneas que ocurren entre la fase gas y la
fase líquida, que tienen como resultado la formación de hidrocarburos oxigenados.
Estos compuestos son generalmente más viscosos, densos y menos volátiles
que el crudo original, como ácidos carboxílicos, aldehídos, cetonas, alcoholes y
peróxidos. Durante la combustión in situ, es posible que ocurra LTO si hay
oxígeno presente por delante del frente de combustión, bien sea debido a un flujo
de inyección demasiado alto o por el bypass de una porción delflujo inyectado.
Durante el calentamiento, el proceso ocurre en etapas de reacciones que se
solapan entre sí. Inicialmente, ocurre la destilación de los componentes volátiles
de la fracción liviana del crudo. Después, el crudo experimenta una viscoreducción
o craqueo leve. Esto comprende la pérdida de pequeños grupos y átomos de
hidrocarburos de las cadenas carbonadas. La densidad y viscosidad del crudo son
reducidas constantemente. Los hidrocarburos que permanecen son menos
ramificados y más estables que los anteriores. La tercera etapa de reacción es la
coquificación. Un craqueo severo del crudo produce un combustible sólido (coque)
que se deposita sobre la superficie de los granos de arena del yacimiento. Este
residuo sólido es utilizado como combustible en la combustión. La viscoreducción
y la coquificación son reacciones de pirólisis (descomposición térmica) las cuales
también producen hidrocarburos livianos gaseosos. La oxidación de éstos
hidrocarburos livianos es conocida como oxidación a temperaturas medias o MTO
(medium temperature oxidation).
Experimentalmente la MTO se reconoce como el consumo de oxígeno a
temperaturas intermedias que está asociado a la producción de óxidos de
carbono. La presencia de MTO indica que está ocurriendo la reacción de
formación de combustible.
La quema del combustible sólido depositado durante el craqueo es conocida
como oxidación a altas temperaturas o HTO (high temperature oxidation). Esta
reacción heterogénea entre el gas y el sólido produce agua y óxidos de carbono,
además conduce a la destrucción de cadenas de hidrocarburos.
Es importante destacar que el combustible consumido es diferente para cada
clase de reacción de oxidación: para la LTO es el crudo sin reaccionar, para la
MTO son los hidrocarburos livianos formados por el craqueo y para la HTO son los
hidrocarburos sólidos depositados durante la pirólisis. Por lo tanto, el combustible
para cada reacción depende de lo que haya ocurrido antes.
6. Inyección de aire
La inyección de aire permite un incremento satisfactorio en la cantidad de crudo
recuperado de los reservorios. Ambos procesos comprenden la inyección de aire
en la formación, la cual se realiza a través de los pozos inyectores. El oxígeno del
aire oxida al crudo generando calor, monóxido de carbono, dióxido de carbono,
hidrocarburos oxigenados y agua. Dependiendo de la reactividad del crudo y de
las condiciones de la formación, las reacciones de oxidación a baja temperatura
pueden promover la ignición del crudo. De otro modo, la ignición puede
provocarse introduciendo calor a través de un agente externo (calentador).
Durante un proceso de combustión, el frente de combustión avanza quemando
parcialmente el crudo desde el pozo inyector, donde ocurre la ignición, hasta los
pozos productores. El calor generado por la reacción exotérmica disminuye la
viscosidad de crudo cercano al frente de combustión. El crudo calentado, ahora
con mejor movilidad, es conducido delante del frente de combustión hacia los
pozos productores por los gases de combustión. Parte del crudo, poco movible y
no volátil, permanece como residuo y es utilizado como combustible en el avance
del frente de combustión.
Inyección de aire es una técnica para mejorar la recuperación de petróleo
que aumentó su popularidad en la segunda mitad de la década de 1980. JOGMEC
ha realizado una serie de sofisticados estudios experimentales y de simulación
numérica trabaja para establecer el método de evaluación de la aplicabilidad de la
inyección de aire para yacimientos de petróleo ligero. Tenemos la intención de
llevar a cabo pruebas piloto de campo para ampliar nuestro conocimiento de esta
tecnología.
Inyección de aire es una técnica para la recuperación mejorada de petróleo
(EOR) con varias ventajas. La fuente de inyección de gas es aire, que puede ser
suministrada en cualquier parte, y la instalación principal se requiere es
simplemente un compresor de aire. Inversión inicial y los costos de operación, por
lo tanto inferior a la de otros métodos EOR. Los mecanismos de recuperación de
aceite principales son el efecto de barrido de gases de combustión y térmica
generada a partir de reacciones de oxidación y combustión. Además, el aire puede
ser aplicado incluso en bajas depósitos permeables donde el agua no puede ser
inyectada. Sin embargo, el método de evaluación para esta tecnología es difícil, ya
que las reacciones de oxidación y combustión son complicadas.
JOGMEC ahora planea pruebas piloto de campo de la inyección de aire en
los campos de petróleo nacional en el año fiscal 2008 como muy
pronto. Actividades de preparación para estas pruebas incluyen la evaluación del
sitio y la selección mediante estudios de simulación, estudios de ingeniería y
estudios de campo. Tenemos la intención de ejecutar las pruebas desde el año
fiscal 2008, aunque el año fiscal 2012 con el objetivo de adquirir tecnología de
inyección de aire para mejorar la recuperación de petróleo en el futuro.
CVR ha designado recuperación mejorada de petróleo como una tecnología
clave.Vamos a contribuir a la capacidad de Japón de desarrollo petrolero
tecnológicos mediante la adquisición de tecnología de recuperación mejorada de
petróleo, representado por el método de inyección de aire y mediante la
implementación de una compleja investigación básica y aplicada y el
desarrollo. JOGMEC también apoyará el desarrollo del sector privado de aceite de
maneras tales como la aplicación de tecnologías EOR y cooperando con los
países productores de petróleo.
7. Tipos de instrumentos y clasificación
Existen dos formas de clasificar los instrumentos las cuales son:
a.- De acuerdo a su función en el proceso.
b.- De acuerdo a la variable de proceso que miden.
Este modo de clasificarlos no es necesariamente el único, pero se considera
bastante completo.
De acuerdo a su función estos serán:
* Instrumentos indicadores: son aquellos que como su nombre bien dice,
indican directamente el valor de la variable de proceso. Ejemplos: manómetros,
termómetros, etc.
* Instrumentos ciegos: son los que cumplen una función reguladora en el
proceso, pero no muestran nada directamente. Ejemplos termostatos, presostatos,
etc.
* Instrumentos registradores: en algunos casos podrá ser necesario un registro
histórico de la variable que se estudia en un determinado proceso. en este caso,
se usaran instrumentos de este tipo.
.
* Elementos primarios: algunos elementos entran en contacto directo con el
fluido o variable de proceso que se desea medir, con el fin de recibir algún efecto
de este (absorben energía del proceso), y por este medio pueden evaluar la
variable en cuestión. (placa orificio)
* Transmisores: estos elementos reciben la variable de proceso a través del
elemento primario, y la transmiten a algún lugar remoto. Estos transmiten las
variables de proceso en forma de señales proporcionales a esas variables.
* Transductores: son instrumentos fuera de línea (no en contacto con el
proceso), que son capaces de realizar operaciones lógicas y/o matemáticas con
señales de uno o más transmisores.
* Convertidores: en ciertos casos, la señal de un transmisor para ser compatible
con lo esperado por el receptor de esa señal, en ese caso se utilizara un elemento
convertidor para lograr la ante mencionada compatibilidad de señal.
* Receptores: son los instrumentos que generalmente son instalados en el panel
de control, como interfase entre el proceso y el hombre. Estos reciben la señal de
los transmisores o de un convertidor.
* Controladores: este es uno de los elementos más importante, ya que será el
encargado de ejercer la función de comparar lo que esta sucediendo en el
proceso, con lo que realmente se desea que suceda en él, para posteriormente,
en base a la diferencia, envié una señal al proceso que tienda a corregir las
desviaciones.
* Elemento final de control: será este elemento quien reciba la señal del
controlador y quien estando en contacto directo con el proceso en línea, ejerza un
cambio en este, de tal forma que se cambien los parámetros hacia el valor
deseado. Ejemplo: válvulas de control, compuertas, etc.
* De acuerdo a la variable de proceso que miden: Esta clasificación, como su
nombre lo indica, se referirá a la variable de proceso que tratemos de medir. En la
actualidad, se pueden medir, casi sin excepción, todas las variables de proceso
existentes, sin embargo, algunas se medirán de forma directa y otras
indirectamente.
7.1. Instrumentos neumáticos
Los instrumentos de medición neumáticos pertenecen a la clasificación de
instrumentos de medición de Acuerdo al principio de operación
Estos tipos de instrumentos requieren de aire o un gas para su funcionamiento.
Algunos ejemplos de Instrumentos Neumáticos son:
- Los baumanometros:
El baumanómetro es un instrumento que permite medir la fuerza que ejerce la
sangre sobre las paredes de las arterias, su uso es de gran importancia para el
diagnóstico médico, ya que permite detectar alguna anomalía relacionada con la
presión sanguínea y el corazón.
- Calibradores de llantas:
Este es usado para poder medir el nivel de inflado de las llantas.
7.2. Instrumentos eléctricos
Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados
según la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los
instrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad.
De cualquier forma, la clasificación de los instrumentos de medición las
detallaremos en el siguiente esquema:
De esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el
Amperímetro o unidad de intensidad de corriente. El Voltímetro como la unidad de
tensión, el Ohmímetro como la unidad de resistencia y los Multimetros como
unidades de medición múltiples.
El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente
Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y
el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando
midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando
usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.
El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad
básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Mega voltio (MV) y el
Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el mili voltio (mV) y el micro voltio. Existen
Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y
de tensiones alternas, los electromagnéticos.
El Ohmímetro: Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro,
pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero
el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales.
En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la
resistencia variable, obtendremos el cero en la escala.
7.3. Instrumentos Hidráulicos
Limnímetros de Punta y Gancho con Escala Vernier
A menudo es necesario medir la posición de la superficie del agua en estado
estable durante los estudios hidráulicos. Esto se realiza ajustando manualmente
una pequeña punta o un pequeño gancho para que toque la superficie del agua, y
leyendo el movimiento vertical en una escala o con un vernier (nonio).
Usos.
* Localización de la frontera aire-superficie del agua con alta resolución
* Medición de cambios lentos del nivel de agua en canales de flujo y modelos
hidráulicos
* Medición de la deformación mecánica Manómetros de Agua
Una gama de manómetros de laboratorio de propósito general que utilizan el
desplazamiento de un líquido para medir la presión diferencial.
* instrumentos de bajo precio, fáciles de usar
* utilizables para una amplia gama de presiones usando diferentes fluidos de
manómetros. Tubos de Pitot Entre los instrumentos de medición hidráulicos
tenemos:
Limnímetros de punta y gancho con escala vernier Limnímetros de punta y
gancho electrónicos
Manómetros de agua abierta
Manómetros de agua presurizada
Manómetros de mercurio
Manómetros de queroseno
Medidores electrónicos de presión
* Tubos de Pitot
* Medidor de turbulencia y velocidad
* Medidor de velocidad de hélice
* Sistemas de medición de ondas.
7.4. Instrumentos Electromecánicos.
Los dispositivos electromecánicos son aquellos que combinan partes eléctricas
y mecánicas para conformar su mecanismo. Ejemplos de estos dispositivos son
los motores eléctricos y los dispositivos mecánicos movidos por estos, así como
las ya obsoletas calculadoras mecánicas y máquinas de sumar; los relés; las
válvulas a solenoide; y las diversas clases de interruptores y llaves de selección
eléctricas.
7.5. Instrumentos según su función
Ciegos
No tienen indicación visible, son todos aquellos que generalmente son de
manipulación como interruptores, termostatos, presostatos, válvulas, transmisores
etc. que solo cumplen con su trabajo sin la necesidad de expresar los cambios
graduales de la señal.
Transmisores
Se encuentran de los dos tipos ciegos e Indicadores
Instrumentos indicadores
Poseen una escala para expresar la equivalencia de los datos al operario,
pueden ser manómetros, tensiómetros, entre otros. Pueden ser concéntricos,
excéntricos y digitales
Sensores ópticos, instrumentos indicadores registradores:
Permiten la monitorización.
Registradores
Expresan la señal con trazos continuos a puntos.
Elementos primarios
Elemento primario de medida: Es el que está en contacto directo con la
variable y dispuesto a transmitir cualquier transformación de energía en el medio
medido.
Instrumentos ciegos, medidor de flujo: Es un elemento censor primario.
Transmisores
Capta la señal del elemento primario de medida y la transmite a distancia en
forma eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica y ultrasónica.
Transductores
Dispositivo que recibe una o varias señales provenientes de la variable medida
y pueden modificarla o no en otra señal.
Receptores
Receptores sensoriales
Hay cinco tipos mayores de receptores sensoriales en el cuerpo humano:
mecanoreceptores, que detectan la deformación mecánica; termoreceptores, que
detectan los cambios de temperatura; fotoreceptores en la retina; nociceptores,
que detectan el daño tisular y quimioreceptores. Algunos tipos de receptores,
como los mecanoreceptores periféricos, son esencialmente transductores que
convierten el estímulo detectado en un impulso eléctrico. Cuando el cambio
detectado es tan grande que supera el umbral, se genera un potencial de acción
que es conducido del sistema nervioso periférico hacia el Sistema nervioso
central. Como ya se mencionó, un incremento en el estímulo es convertido en un
incremento en la frecuencia de disparo de la neurona eferente.
La mayoría de los receptores sensoriales experimentan el fenómeno de
adaptación cuando reciben continuamente en forma prolongada un estímulo
apropiado, resultando en una disminución progresiva de la frecuencia de disparo
en la parte del receptor estimulada. En algunos tipos de receptores (receptores
fásicos) la frecuencia de disparo se detiene completamente; y en otros (receptores
tónicos) la frecuencia cae a un nivel de mantenimiento. Ejemplos de
mecanoreceptores fásicos incluyen los receptores de los folículos pilosos y los
Corpúsculos de Paccini. Mientras los receptores de las cápsulas de unión y los
musculares, son ejemplos de mecanoreceptores tónicos.
Controladores
La primera es una respuesta a un corte en la medición alejada del valor de
consigna, Para un escalón, la medición cambia en forma infinitamente rápida, y el
modo derivativo del controlador produce un cambio muy grande y repentino en la
salida que muere inmediatamente debido a que la medición ha dejado de
cambiar luego del escalón . La segunda respuesta muestra la respuesta del modo
derivativo a una medición que está cambiando a un régimen constante. La salida
derivativa es proporcional al régimen de cambio de éste error. Cuanto mayor sea
el cambio, mayor será la salida debido a la acción derivativa. La acción derivativa
mantiene ésta salida mientras la medición esté cambiando. Tan pronto como la
medición deja de cambiar, esté o no en el valor de consigna, la respuesta debido a
la acción derivativa cesará. Entre todas las marcas de controladores.
Elemento final
Elementos finales de control: Es el instrumento que recibe las señales del
sistema tomadas por el controlador y las ejecuta directamente sobre la variable
controlada.
8. Válvulas de Control
Es el elemento final de control más común en la industria, y consiste en
dispositivo mecánico con un orificio cuya área transversal puede variar según una
señal de mando, controlando así el flujo a través del mismo.
Las válvulas de control son el regulador y elemento final de control básico en
cualquier proceso que se manejan corrientes de fluidos. En las plantas de
procesos químicos se utilizan muchas válvulas de control automáticas para regular
flujos desde menos de una gota por minuto hasta miles de galones por minuto de
fluido y caídas de presión desde pocas pulgadas de agua hasta miles de libras por
pulgada cuadrada de presión.
La válvula de control actúa como una resistencia variable en la línea de
proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo, y en
consecuencia, el flujo mismo.
8.1. Componentes de la válvula de control
Cuerpo
Es un accesorio provisto de rosca o bridas para su conexión, y sirve para el
paso del fluido y como contenedor de los elementos internos. Está sometido a las
mismas condiciones de presión, temperatura y corrosión que el resto del proceso.
Su fabricación más común es en acero al carbono, cuyo espesor y conexiones
terminales dependerán del rango de presión a manejar.
Externamente es el elemento de la válvula cuya diseño geométrico varía más
según el tipo de válvula. Por ejemplo, los cuerpos pueden ser de globo, angulares,
de tres vías, de cuerpo dividido, etc. Tal como se detallará más adelante.
Actuador
Es el elemento motriz que recibe la señal de control y suministra la fuerza
necesaria para hacer variar la posición del elemento móvil dentro del cuerpo de la
válvula.
El mostrado en la figura es una actuador neumático tipo diafragma, pero tal
como se analizará más adelante, los puede haber tipo pistón, eléctrico,
electrohidráulico, etc. Su configuración también puede variar en energía para
extender o energía para contraer, lo cual en combinación con el tipo de válvula en
la cual se instale, definirá el tipo de falla, es decir si es falla abierta o cerrada.
Trim o conjunto tapón (disco bola) y asiento
El tapón es el elemento móvil ubicado dentro del cuerpo de la válvula y su
posición determina la sección transversal libre a través de la misma, y por lo tanto
el porcentaje de apertura. De esta manera, este elemento es el que directamente
regula el flujo a través de la válvula.
En el caso de válvulas rotativas, la función del tapón la suele ejercer un disco
(en el caso de válvulas de mariposa) o una bola (en las válvulas de bola).
El asiento no es más que la base donde asienta el tapón cuando la válvula está
completamente cerrada. Geométricamente se adapta a la forma del tapón para
garantizar la hermeticidad.
El conjunto conformado por el tapón y el asiento se denomina trim. Debido a
que el diámetro del trim es el que determina la máxima sección transversal libre a
través de le válvula, es éste el que define realmente la capacidad de la misma, no
el tamaño del cuerpo.
Vastago, bonente, empaques y sellos
El vástago o stem es el componente deslizante que transmite la fuerza ejercida
por el actuador al elemento móvil dentro del cuerpo de la válvula. Tanto la válvula
como el actuador poseen un vástago y cuando son acoplados, el sistema es capaz
de operar integralmente.
El bonete está normalmente ubicado en la parte superior del cuerpo, sirve de
guía para el vástago de la válvula y de base para el acople del actuador y a su vez
contiene los empaques. En servicios de alta temperatura suele emplearse un
bonete extendido como el mostrado en la figura del lado derecho para reducir la
transferencia de calor hacia el actuador.
Los sellos y empaques evitan la emisión de fluidos desde el cuerpo de la
válvula hacia el ambiente a través del espacio entre vástago y el bonete y en la
unión del bonete y el cuerpo.
Componentes de la Válvula de control
En la figura se muestra un diagrama integral con las partes principales de una
válvula de control anteriormente descritas.
Accesorios
Posicionador
Mediante un acople mecánico con el vástago del actuador, este dispositivo
obtiene una retroalimentación de la posición de la válvula, variable que es
comparada con la señal del controlador para mejorar el desempeño completo del
sistema y aumentar la precisión al posicionar el vástago.
Si el vástago no está en la posición que indica el controlador, el posicionador
adiciona o quita aire al actuador hasta que tenga la posición correcta.
Se recomienda instalar posicionadores en procesos con constante de tiempo
lenta tal como temperatura o nivel en recipientes grandes o cuando exista retardo
por actuadores de gran capacidad, fricción en al vástago por ajuste excesivo de
sellos o fricción por productos viscosos.
El posicionador posee tres conexiones neumáticas: la alimentación que viene
directo de un regulador a la presión requerida, la entrada que corresponde a la
salida del controlador y la salida hacia el actuador de la válvula.
Convertidor de corriente y presión / Posicionadores inteligentes
En los casos más comunes, cuando existen controladores electrónicos o PLC
con tarjetas analógicas, la salida de controlador es de 4-20 mA, en estos casos es
necesario instalar un elemento para convertir esta salida a una señal neumática
capaz de accionar el actuador. Este elemento se conoce como convertidor
corriente/presión y normalmente traducen una señal de 4-20 mA linealmente en
una señal de 3-15 psi.
Este convertidor puede existir integrado al posicionador, en este caso se llama
a este conjunto electroposicionador. Existen adicionalmente posicionadores
inteligentes los cuales se comunican con los controladores o sistemas de control y
supervisión mediante protocolos digitales como Hart, Mobdus, Fieldbus, etc.
Tienen la ventaja que pueden intercambiar más información con los sistemas de
control ya que la señal digital además de contener la salida del controlador,
contiene porcentaje de apertura, status de la válvula, límites, configuración, etc.,
se pueden calibrar remotamente y pueden hacer diagnósticos a la válvula.
Multiplicadores Boosters / Interruptores limites
Los multiplicadores (boosters) también se conocen como relevadores de aire.
Suelen instalarse en la señal neumática hacia el controlador para acelerar la
respuesta de la válvula a un cambio de señal proveniente de un controlador o de
un I/P con baja capacidad de salida.
Cuando el caso es el mencionado se utilizan boosters con relación 1:1. En
ocasiones es necesario multiplicar la salida del I/P o controlador para adecuarse al
rango del actuador. En estos casos se utilizan boosters de 1:2 o de 1:3 según sea
el caso. Por ejemplo: en un I/P con salida de 3-15 psi que acciona un actuador de
6-30 psi se debe duplicar la señal con unbbooster 1:2 si no existe posicionador.
Los interruptores de límite se acoplan mecánicamente en el recorrido del
vástago y se disparan a determinada posición, para ser usados como alarma,
disparar válvulas solenoide o para tomar alguna otra acción de control.
Válvulas selenoide / Reguladores de presión para supply
Las válvulas solenoide son elementos de funcionamiento on/off operados por
una señal eléctrica discreta de 24 Vdc o 110 Vac. Pueden ser de dos o tres vías.
Estas válvulas normalmente se instalan en la línea neumática que acciona el
actuador para ejercer una acción extrema de control tal como hacer abrir o cerrar
completamente la válvula de control, como resultado bde alguna condición
insegura del proceso. Por ejemplo: cuando se recibe una señal de muy alto nivel
en un separador gas - líquido se debe hacer abrir completamente la válvula de
control de nivel accionando la solenoide e inhabilitando la señal del controlador o
I/P.
Los reguladores de presión son válvulas autorreguladoras capaces de mantener
constante su salida siempre que las variaciones en su entrada ocurran por encima
del punto de control. Su función básica es suministrar una presión constante para
la alimentación neumática requerida por posicionadores, boosters, I/P,
controladores, etc.
8.2. Tipos de válvulas de control
Existen muchos tipos diferentes de válvulas de control en el mercado, los
fabricantes con mucha frecuencia ofrecen una “nueva” válvula de control
“mejorada”, en consecuencia resulta difícil clasificar toda la gama de válvulas
existentes.
No obstante, estructura más frecuente de clasificación consiste es clasificarlas
según su acción y según su construcción. Debido a la importancia que tiene la
determinación del tipo de acción, se incluye como el elemento básico de su
clasificación al momento de especificar una válvula, luego se determina el tipo de
válvula según su construcción.
Cualquier válvula de los diferentes tipos según su construcción puede ser falla
abierta o cerrada, según se escoja también su actuador. Las válvulas según su
construcción se clasifican en vástago deslizante o “reciprocantes” y vástago
rotatorio o “rotativas”.
Válvulas de compuerta.
La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio
con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el
asiento.
Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.
Para uso poco frecuente.
Para resistencia mínima a la circulación.
Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.
Aplicaciones
Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos
espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.
Ventajas
Alta capacidad.
Cierre hermético.
Bajo costo.
Diseño y funcionamiento sencillos.
Poca resistencia a la circulación.
Desventajas
Control deficiente de la circulación.
Se requiere mucha fuerza para accionarla.
Produce cavitación con baja caída de presión.
Debe estar cubierta o cerrada por completo.
La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
Variaciones
Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida, disco doble.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, Monel, acero fundido,
acero inoxidable, plástico de PVC.
Componentes diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Lubricar a intervalos periódicos.
Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura.
Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al
comprobar que las válvulas estén cerradas.
No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca.
Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería.
Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y
mugre atrapados.
Especificaciones para el pedido
Tipo de conexiones de extremo.
Tipo de cuña.
Tipo de asiento.
Tipo de vástago.
Tipo de bonete.
Tipo de empaquetadura del vástago.
Capacidad nominal de presión para operación y diseño.
Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño.
Válvulas de macho
La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de
un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede
mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°.
Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total.
Para accionamiento frecuente.
Para baja caída de presión a través de la válvula.
Para resistencia mínima a la circulación.
Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.
Aplicaciones
Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos.
Ventajas
Alta capacidad.
Bajo costo.
Cierre hermético.
Funcionamiento rápido.
Desventajas
Requiere alta torsión (par) para accionarla.
Desgaste del asiento.
Cavitación con baja caída de presión.
Variaciones
Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples.
Materiales
Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel,
níquel, Hastelloy, camisa de plástico.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Dejar espacio libre para mover la manija en las válvulas accionadas con
una llave.
En las válvulas con macho lubricado, hacerlo antes de ponerlas en servicio.
En las válvulas con macho lubricado, lubricarlas a intervalos periódicos.
Especificaciones para pedido
Material del cuerpo.
Material del macho.
Capacidad nominal de temperatura.
Disposición de los orificios, si es de orificios múltiples.
Lubricante, si es válvula lubricada.
Válvulas de globo
Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por
medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que
suele estar paralelo con la circulación en la tubería.
Recomendada para
Estrangulación o regulación de circulación.
Para accionamiento frecuente.
Para corte positivo de gases o aire.
Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Ventajas
Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o
asiento.
Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el
tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.
Control preciso de la circulación.
Disponible con orificios múltiples.
Desventajas
Gran caída de presión.
Costo relativo elevado.
Variaciones
Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero
inoxidable, plásticos.
Componentes: diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Instalar de modo que la presión este debajo del disco, excepto en servicio con
vapor a alta temperatura.
Registro en lubricación.
Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del
asiento.
Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por
la empaquetadura.
Especificaciones para el pedido
Tipo de conexiones de extremo.
Tipo de disco.
Tipo de asiento.
Tipo de vástago.
Tipo de empaquetadura o sello del vástago.
Tipo de bonete.
Capacidad nominal para presión.
Capacidad nominal para temperatura.
Válvulas de bola
Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira
entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta
y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.
Recomendada para
Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.
Cuando se requiere apertura rápida.
Para temperaturas moderadas.
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Aplicaciones
Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.
Ventajas
Bajo costo.
Alta capacidad.
Corte bidireccional.
Circulación en línea recta.
Pocas fugas.
Se limpia por si sola.
Poco mantenimiento.
No requiere lubricación.
Tamaño compacto.
Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas
Características deficientes para estrangulación.
Alta torsión para accionarla.
Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
Propensa a la cavitación.
Variaciones
Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos),
tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.
Materiales
Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono,
aceros inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC.
Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Dejar suficiente espacio para accionar una manija larga.
Especificaciones para el pedido
Temperatura de operación.
Tipo de orificio en la bola.
Material para el asiento.
Material para el cuerpo.
Presión de funcionamiento.
Orificio completo o reducido.
Entrada superior o entrada lateral.
Válvulas de mariposa
La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de
un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la
circulación.
Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total.
Servicio con estrangulación.
Para accionamiento frecuente.
Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.
Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.
Para baja ciada de presión a través de la válvula.
Aplicaciones
Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en
suspensión.
Ventajas
Ligera de peso, compacta, bajo costo.
Requiere poco mantenimiento.
Número mínimo de piezas móviles.
No tiene bolas o cavidades.
Alta capacidad.
Circulación en línea recta.
Se limpia por si sola.
Desventajas
Alta torsión (par) para accionarla.
Capacidad limitada para caída de presión.
Propensa a la cavitación.
Variaciones
Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto
rendimiento.
Materiales
Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros
inoxidables, aleación 20, bronce, Monel.
Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar,
Buna-N, neopreno, Hypalon.
Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar,
TFE.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Se puede accionar con palanca, volante o rueda para cadena. Dejar suficiente
espacio para el movimiento de la manija, si se acciona con palanca.
Las válvulas deben estar en posición cerrada durante el manejo y la instalación.
Especificaciones para el pedido
Tipo de cuerpo.
Tipo de asiento.
Material del cuerpo.
Material del disco.
Material del asiento.
Tipo de accionamiento.
Presión de funcionamiento.
Temperatura de funcionamiento.
Válvulas de diafragma
Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por
medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la
válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la
circulación.
Recomendada para
Servicio con apertura total o cierre total.
Para servicio de estrangulación.
Para servicio con bajas presiones de operación.
Aplicaciones
Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas
fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.
Ventajas
Bajo costo.
No tienen empaquetaduras.
No hay posibilidad de fugas por el vástago.
Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los
productos que circulan.
Desventajas
Diafragma susceptible de desgaste.
Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
Variaciones
Tipo con vertedero y tipo en línea recta.
Materiales
Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Lubricar a intervalos periódicos.
No utilizar barras, llaves ni herramientas para cerrarla.
Especificaciones para el pedido
Material del cuerpo.
Material del diafragma.
Conexiones de extremo.
Tipo del vástago.
Tipo del bonete.
Tipo de accionamiento.
Presión de funcionamiento.
Temperatura de funcionamiento.
Válvulas de apriete
La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de
uno o más elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se
pueden apretar u oprimir entre si para cortar la circulación.
Recomendada para
Servicio de apertura y cierre.
Servicio de estrangulación.
Para temperaturas moderadas.
Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula.
Para servicios que requieren poco mantenimiento.
Aplicaciones
Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades
de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos,
servicio de alimentos.
Ventajas
Bajo costo.
Poco mantenimiento.
No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.
Diseño sencillo.
No corrosiva y resistente a la abrasión.
Desventajas
Aplicación limitada para vació.
Difícil de determinar el tamaño.
Variaciones
Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados.
Materiales
Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco,
Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Los tamaños grandes pueden requerir soportes encima o debajo de la tubería,
si los soportes para el tubo son inadecuados.
Especificaciones para el pedido
Presión de funcionamiento.
Temperatura de funcionamiento.
Materiales de la camisa.
Camisa descubierta o alojada.
Válvulas de retención (check) y de desahogo (alivio)
Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para
servicio general: válvulas de retención (check) y válvulas de desahogo (alivio). Al
contrario de los otros tipos descritos, son válvulas de accionamiento automático,
funcionan sin controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido de
circulación o de las presiones en el sistema de tubería. Como ambos tipos se
utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, la selección de la
válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones para seleccionar
la válvula de control de circulación.
Válvulas de retención (check).
La válvula de retención esta destinada a impedir una inversión de la
circulación. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula; al
invertirse la circulación, se cierra. Hay tres tipos básicos de válvulas de retención:
1) válvulas de retención de columpio, 2) de elevación y 3) de mariposa.
Válvulas de retención del columpio.
Esta válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por
completo con la presión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y
empieza la circulación inversa. Hay dos diseños: uno en "Y" que tiene una
abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fácil del disco sin desmontar la
válvula de la tubería y un tipo de circulación en línea recta que tiene anillos de
asiento reemplazables.
Recomendada para
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la
tubería.
Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta.
Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.
Aplicaciones
Para servicio con líquidos a baja velocidad.
Ventajas
Puede estar por completo a la vista.
La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas.
El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.
Variaciones
Válvulas de retención con disco inclinable.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero fundido, acero
inoxidable, acero al carbono.
Componentes: diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
En las tuberías verticales, la presión siempre debe estar debajo del asiento.
Si una válvula no corta el paso, examinar la superficie del asiento.
Si el asiento esta dañada o escoriado, se debe esmerilar o reemplazar.
Antes de volver a armar, limpiar con cuidado todas las piezas internas.
Válvulas de retención de elevación
Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto
que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y
la circulación inversa.
Recomendada para
Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería.
Para uso con válvulas de globo y angulares.
Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.
Aplicaciones
Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades
de circulación.
Ventajas
Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.
Acción rápida.
Variaciones
Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.
Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.
Materiales
Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable,
PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.
Componentes: diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
La presión de la tubería debe estar debajo del asiento.
La válvula horizontal se instala en tuberías horizontales.
La válvula vertical se utiliza en tubos verticales con circulación ascendente,
desde debajo del asiento.
Si hay fugas de la circulación inversa, examinar disco y asiento.
Válvula de retención de mariposa
Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido embisagrado en
un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a
45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco
solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula
para abrir por completo.
Recomendada para
Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería.
Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación.
Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de
apriete.
Aplicaciones
Servicio para líquidos o gases.
Ventajas
El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de
camisas de asiento.
Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión.
Funcionamiento rápido.
La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes.
Se puede instalar virtualmente en cualquier posición.
Variaciones
Con camisa completa.
Con asiento blando.
Materiales
Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno,
polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce.
Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon,
uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el
manejo.
Comprobar que la válvula queda instalada de modo que la abra la circulación
normal.
Válvulas de desahogo (alivio)
Una válvula de desahogo es de acción automática para tener regulación
automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no
comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.
La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez
con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos
comprimibles.
El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina
mediante formulas especificas.
Recomendada para
Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.
Aplicaciones
Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.
Ventajas
Bajo costo.
No se requiere potencia auxiliar para la operación.
Variaciones
Seguridad, desahogo de seguridad.
Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.
Materiales
Cuerpo: hierro fundido, acero al carbono, vidrio y TFE, bronce, latón, camisa de
TFE, acero inoxidable, Hastelloy, Monel.
Componentes: diversos.
Instrucciones especiales para instalación y mantenimiento
Se debe instalar de acuerdo con las disposiciones del Código ASME para
recipientes de presión sin fuego.
Se debe instalar en lugares de fácil acceso para inspección y mantenimiento.
9. Sistemas de medición
9.1.Proceso de Medición
Es el conjunto de funciones colectivas realizadas en y por el equipo en el cual
se controla una variable. El termino proceso incluye todo lo que afecta la variable
controlada (excepto el controlador).
El bucle de control típico está formado por el proceso, el transmisor, el
controlador y la válvula de control. Los procesos industriales exigen el control de la
fabricación de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y
abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados del
petróleo, de los productos alimenticios, la industria cerámica, las centrales
generadoras de energía, la industria papelera, la industria textil, etc.
9.2. Variables de Medición
Variable medida: Es una cantidad física o condición que está siendo
medida. Ejemplo: Temperatura, Flujo, presión, Nivel, etc.
Señal Medida: Es una variable eléctrica o neumática. Ejemplo: En un
termopar la señal medida es una fuerza electromotriz, la cual es el análogo
eléctrico de la temperatura.
Rango de un Instrumento (Campo de Medida): Es el conjunto de valores
de la variable medida comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la
capacidad de medida o de transmisión de un instrumento. Por ejemplo: Un
termómetro que está calibrado entre 100 °C y 180°C, tiene un rango de 100 °C a
180 °C.
Amplitud (Span): Es la diferencia algebraica entre los valores o limites
superiores e inferiores del rango de un instrumento.
Precisión: Es la conformidad de un valor indicado con respecto a un valor
real bajo condiciones de referencia. Puede expresarse en varias formas:
Como un tanto % del Span. Ej ± 0,1 % del span
En unidades de la variable medida Ej ± 1°F
Como un tanto % de la lectura actual
Sensibilidad: Es la señal mínima a la cual el instrumento responde. Puede
expresarse como: Tanto por ciento de la amplitud. Ej 100°C a 300°C ±0,05%.
Rangoabilidad: Es el cociente entre el valor máximo del rango y el valor
mínimo. En el ejemplo anterior es 300/100=3
Señal Analógica: Es una señal que está limitada por un nivel superior y
uno inferior pudiendo tomar cualquier (infinitos valores) entre dichos niveles.
Señal Digital: Es una señal que solo puede tomar un número finito de
valores. La más usada es la señal binaria (0 o 1).
Modems: Modulador-Demodulador. Este instrumento permite que los
sistemas digitales se comuniquen a través de medios telefónicos.
Interfase Serial: Utiliza un solo conductor para transmitir la data. La
información se transmite un bit a la vez. Ejemplo RS232.
Interfase Analógica: Convierte una señal digital a analógica ó una señal
analógica a digital. Permite que la computadora se comunique con el mundo real.
En la tabla se ilustran algunos ejemplos de rangos de instrumentos donde se
aplican los conceptos de rango, valor mínimo, valor máximo y amplitud. Es
importante destacar que la amplitud o span es un módulo o valor absoluto, por lo
cual será siempre un valor positivo.
9.3. Elementos primarios de Medición
Es la parte de la unidad de medición que está en contacto con el proceso y
convierte la energía de la variable en una señal adecuada para su medición.
Cuando en un lazo de control aparezca el transmisor, se entiende que debe existir
un elemento sensor (elemento primario) y uno de medición.
Tipos de elementos de medición
Dentro de los tipos de elementos primarios se encuentran los mecánicos y
eléctricos.
Elementos primarios mecánicos
Tubos Bourdon
Los Tubos Bourdon funcionan bajo el principio mecánico de que un tubo
enrollado, cerrado por un extremo tiende a enderezarse cuando por el otro
extremo del tubo se le aplica un gas o liquido bajo presión. Funcionan bajo el
principio mecánico de que un tubo enrollado, cerrado por un extremo tiende a
enderezarse cuando por el otro extremo del tubo se le aplica un gas o liquido bajo
presión
Existen tres configuraciones de tubos Bourdon como son:
Tubo Bourdon tipo “C”: Se utilizan principalmente para indicación local en
medidores de presión, que están conectados directamente sobre recipientes de
proceso y tuberías.
Tubo Bourdon en Espiral: Se construyen enrollando el tubo, de sección
transversal plana. Este arreglo da al espiral un mayor grado de movimiento por
unidad de cambio en la presión si se compara con el tubo tipo Bourdon tipo “C”.
Tubo Bourdon Helicoidal: Se construye de manera similar al tubo en espiral,
pero enrollando el tubo en forma helicoidal.
Aplicaciones: Se utilizan como sensores de medición directa y como sensores de
presión en ciertos tipos de controladores, transmisores y registradores.
Ventajas y desventajas: bajo costo, construcción simple, buena relación
Precisión / costo pero pierden precisión por debajo de 50 Psig.
Elementos primarios Eléctricos
Termopar
El termopar es uno de los sensores sencillos y más comunes utilizados para
determinar la temperatura de los procesos. Básicamente un termopar está
constituido por dos metales diferentes tales como alambres de hierro y constantán.
En 1821 T.J. Seebeck descubrió que cuando se aplica calor a la unión de dos
metales diferentes, se genera una fuerza electromotriz (f.e.m.) la cual puede ser
medida en el otro extremo de estos dos metales (conductores). Este es el principio
en el cual se basa la medición de temperatura utilizando termopares.
Los conductores de un termopar forman un circuito eléctrico, por el cual fluye
corriente como resultado de la fem. generada.
La “junta de medición” o “junta Caliente” es el extremo que se coloca en el
medio cuya temperatura se quiere medir . La “junta de referencia” o “Junta fría” es
el extremo del termopar que se conecta a los terminales del instrumento de
medición. Materiales: Hierro-Constantán
Termoresistencias (RTD)
El principio de operación de los detectores de temperatura tipo resistencia
(RTD) está basado en el hecho de que la resistencia eléctrica de los metales varía
directamente con la temperatura.
La magnitud de este cambio frente a 1°C de cambio en la temperatura se
conoce como “el coeficiente de Resistencia de Temperatura” (α). Los metales
comúnmente utilizados en el diseño de detectores de resistencia son: Platino el
cual tiene un coeficiente α=0.00392 Ohm/Ohm/°C y se utiliza para medir
temperaturas en el rango de -263 °C a +545°C; y Níquel el cual tiene un
coeficiente α= 0.0063 Ohm/Ohm/°C, utilizado para medir temperaturas en el rango
de -190 °C a + 310°C. Otros materiales utilizados son: plata, Tungsteno, Cobre y
Oro.
Esquema de celdas capacitivas
La figura muestra un sensor de presión que utiliza capacitancias en vez de
resistencias. Cuando la presión aplicada produce una deflexión en el diafragma, la
capacitancia del elemento sensor cambia en proporción a la presión aplicada, ya
que la capacitancia es función del material dieléctrico entre las placas del
condensador y de la distancia entre las mismas. Este cambio en la capacitancia
produce un cambio en la señal de voltaje DC del circuito del puente. Esta variación
de voltaje se convierte en una señal standard de 4-20 mA.
Estos transductores pueden sensar presiones bajas, se usan frecuentemente
en transmisores de presión manométrica y diferencial.
Ventajas: Buenos para medir presiones bajas, construcción rígida. No es afectado
por vibración.
Desventaja: Sensibles a la temperatura, requiere electrónica adicional para
producir una señal de salida standard y requiere fuente de poder externa.
Sensores piezoresistivos
La piezoelectricidad se define como la producción de un potencial eléctrico
debido a la presión sobre ciertas sustancias cristalinas como el cuarzo, titanato de
bario, etc.
Las piezoresistencias están difundidas en un medio homogéneo de silicona
cristalino, de esta manera las resistencias están integradas al elemento sensor.
En la figura se muestra un corte del elemento sensor con los cables soldados a
los contactos metálicos. El elemento sensor está formado por cuatro
piezoresistencias iguales difundidas o ensambladas en la superficie del diafragma
delgado de silicona. Contactos de oro en la superficie del diafragma de silicona
proveen la conexión a las piezoresistencias. Un cambio en la presión hace que el
diafragma se deforme, induciendo en él un esfuerzo y también en la resistencia. El
valor de la resistencia cambiará dependiendo de la cantidad de presión aplicada al
diafragma. Los transductores piezoeléctricos se utilizan para medir presiones
absolutas, diferenciales o manométricas.
Transmisores
Los transmisores tienen muchas ventajas dentro de los cuales se pueden
mencionar seguridad, economía y conveniencia.
Transmisión Neumática:
Un amplificador neumático convierte un pequeño cambio en la señal de
entrada, en un gran cambio en la señal de salida.
Transmisión Electrónica:
Este transmisor está basado en un transductor capacitivo. La presión del
proceso se transmite a través de diafragmas separadores y un fluido de sello
(aceite de silicona) a un diafragma sensor en el centro de la celda..
Este diafragma se deflecta en respuesta al diferencial de presión a través de él.
La diferencia en capacitancia entre el diafragma sensor y las placas del capacitor
se convierte electrónicamente en una señal de 4-20 mA DC.
Transmisores electrónicos inteligentes
Hasta hace poco, los transductores y transmisores habían sido de tipo analógico,
convirtiendo movimientos mecánicos y cambios en propiedades eléctricas en
señales normalizadas de 3-15 Psig o 4-20 mA DC.La Exactitud total es mejorada
eliminando las fuentes principales de error en un transductor, como son aquellas
generadas debido a cambios en la temperatura y presión estática.
Con el poder del microprocesador es posible medir los efectos de la
temperatura y presión estática sobre cada sensor.
El resultado es que se obtiene los siguientes resultados:
Applications for the Model 3051 Transmitter
Accuracy +/- 0.075% of span
Rangeability 100:1
Output 4-20 mA dc with HART Protocol
Weight 6.0 lb (2.72 kg)
Controladores
Los controladores son los que reciben la información del transmisor, la
comparan con un valor preestablecido, llamado comúnmente set-point y envía una
señal de corrección en función de la desviación al elemento final de control.
De acuerdo a la energía utilizada, se puede decir que los controladores más
usados son los neumáticos y los electrónicos y según su diseño, hay instrumentos
de esta clase para instalar en campo y en sala de control.
La figura muestra un controlador de nivel para instalar en directamente en
campo (Cortesía de Masoneilan).
De acuerdo con los requerimientos de control de una variable determinada y las
características de los procesos, es necesario adecuar el controlador a uno de los
modos o acciones de control, lo cual constituye un aspecto muy importante para
asegurar la estabilidad de los
Elementos de control
Juega un papel muy importante en el bucle de regulación. Realiza la función de
variar el caudal de fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable
medida comportándose como un orificio de área continuamente variable.
Tipos:
•Válvulas de control
• Bombas dosificadoras accionadas por actuadores neumáticos o electrónicos
• Actuadores de velocidad variable que gobiernan la velocidad de bombas
centrifugas, ventiladores, compresores, etc.
En los sistemas de control automático la señal de salida del controlador actúa
sobre la válvula (elemento final de control) a través de un actuador, el cual provee
la potencia mecánica necesaria para operar la válvula de control.
9.4. Tipos de medición
La medición es importante en los procesos industriales, ya que permite conocer
y/o mejorar la calidad de los productos o la eficiencia de los procesos.
La medición directa: consiste en comparar una magnitud desconocida con
otra de la misma naturaleza establecida como patrón. Se efectúa directamente sin
intermediarios sobre la variable que se desea medir. Por ejemplo, si se quiere
saber la longitud de una mesa, se toma un metro y se mide su longitud en algunas
de sus unidades de presentación.
La medición indirecta (Inferencial): es aquella en la que se establece,
generalmente, una relación proporcional entre la variable que es medida (real) y
otra inferida. Un parámetro del proceso se mide observando los resultados y
aprovechando las propiedades y leyes físicas establecidas. Por ejemplo, un
cambio de temperatura ocasiona una expansión diferencial proporcional en una
lámina bimetálica.
9.5. Unidades de medición
Sistema métrico:
Este sistema se caracteriza por las múltiples y sencillas relaciones existentes
entre todas las unidades de medidas que él posee. El metro es la unidad de
longitud y la unidad de masa es el Kilogramo o el gramo.
El sistema métrico es la base de los dos subsistemas llamados (C.G.S.)
centímetro, gramo, segundo y el (M.K.S.) metro, kilogramo, segundo.
Sistema inglés:
Es el sistema de medición utilizado por la industria petrolera y para propósitos
comerciales en muchos países de habla inglesa.
9.6. Clasificación de los instrumentos
Según la variable: Presión, Flujo, Nivel, Temperatura, Velocidad, Humedad y
PH
Según la Energía: Mecánicos, Neumáticos, Eléctricos, Electrónicos,
Hidráulicos y combinaciones.
Según la función: Indicadores, Registradores, Transmisores, controladores y
convertidores.
Una de las formas de agrupar los instrumentos los instrumentos es
considerando la variable donde prestan servicio. La Cantidad de variables
utilizadas en los procesos industriales es muy amplia. A continuación se listan
algunos de los instrumentos: Instrumentos de: Presión, Flujo, Nivel, Temperatura,
Velocidad, Humedad, PH
Los instrumentos se pueden agrupar, también dependiendo del tipo de energía
empleada para generar la señal que transporta la información, como son:
Mecánicos, Neumáticos, Eléctricos, Electrónicos, Hidráulicos, Combinaciones.
La necesidad de realizar distintas operaciones en la medición y en el control de
las variables ha generado una gran variedad de instrumentos, de los cuales los
más utilizados son: Indicadores, Registradores, Transmisores, Controladores,
Convertidores.
CONCLUSION
Durante la última década el avance de la ciencia y tecnología ha llevado a
quese consolide dentro del campo de la industria petrolera una multidisciplina
osector operativo indispensable para todo proceso industrial
denominado³Instrumentación y control
Poco a poco esta multisciplina va automatizando cada vez más los procesos
industriales hasta tal punto que llega a optimizar la producción petrolera. La
optimización de procesos hace de la instrumentación un factor clave para la
industria petrolera al darle la ventaja de controlar variables de operación que
determinan en gran manera la afectividad de procesos.
Actualmente la industria del petróleo contrata empresas de servicios con el fin
de que estas proporcionen los componentes (Instrumento o herramientas)
necesarios para poder iniciar, desarrollar y controlar las diferentes etapas que se
abarquen en los yacimientos petrolíferos; dando así, que el ámbito en el que se
da la instrumentación dentro de la industria es generalmente en operaciones de
planta. Para hacer más efectivo el desarrollo del texto, tomare una definición
bibliográfica de lo que es instrumentación industrial y luego la aplicare a la
industria petrolera.
Instrumentación Industrial se refiere al grupo de elementos que sirve para
medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso, con el fin
de optimizar los recursos utilizados. Estas variables a medir pueden ser físicas o
químicas que se den dentro de la operación
Las herramientas proporciona el control de variables y operaciones
mediante constante medición: Esto es de vital importancia no solo por la
optimización de la misma sino por seguridad del personal que se encuentra
trabajando. Es válido aclarar que el control es solo un componente de la
instrumentación y que de ningún modo se pueden comparar al mismo nivel de
relevancia como veremos más adelante cuando nos centremos en este.
BIBLIOGRAFIA
París, M.: Inyección de agua y gas en yacimientos petrolíferos, Ediciones
Astro Data S.A., Maracaibo, Venezuela, 2001.
http://www.monografias.com/trabajos44/polimeros/polimeros2.shtml
