Informe laboratorio sistemas de control de columna de destilación binaria

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Introducción

En este presente informe se indagará sobre los sistemas de control de columna de destilación binaria basado en la norma ISA de instrumentación y control, donde O. Páez (2014) indica que: para elaborar un plano de cualquier proceso de instrumentación y control, se usa de facto la simbología de la norma ISA para construir dicho plano.

Para comenzar la destilación, es una operación unitaria más usada en la industria química, petroquímica, alimentaria, farmacéutica, y perfumería, para la separación de componentes que forman mezclas, según A. Valiente, banderas (1996) dice: la operación destilación cuyo fin es separar dos o más líquidos miscibles mediante la ebullición. Los vapores obtenidos se recuperan como producto deseable y se condensan. Los vapores condensados son más ricos en líquidos o líquidos remanentes, son más ricos en las sustancias menos volátiles.

A partir de lo mencionado en el párrafo anterior, en una columna de destilación binaria existen diversas variables de control, como la temperatura, la presión, flujos de las composiciones a separar en la columna de destilación binaria entre otras que se explicaran a lo largo del informe.

Las normas en instrumentación y control, se emplean un sistema especial de símbolos con el objetivo de transmitir de una forma más fácil y especifica la información del proceso. Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de los sistemas de control. Estas normas se usan en bocetos del plan a elaborar, papeles técnicos, diagrama de flujos en procesos de ingeniera en general e instalación de equipos industriales.

Desarrollo

Las principales variables a medir en un sistema de control de columna de destilación binaria son:

1. Control de Presión: es uno de los parámetros que intervienen con mayor influencia para mantener constante la calidad de los productos, tanto en cima como en fondo de la columna. Esto se debe a que la presión afecta en gran medida la volatilidad relativa de los componentes, por tanto, el grado de separación de ellos. La presión se debe mantener en el mínimo posible para una máxima volatilidad relativa.
2. Control de Nivel: se debe controlar el nivel del tanque acumulador y del rehervidor. Si el acumulador se llena presionara la columna mientras que si el rehervidor está lleno o vació causara serios problemas de operatividad en la columna. Para controlar el nivel de estos tanques las variables más adecuadas para manipular son los flujos de las corrientes de reflujo L y destilado D para el acumulador, y el producto de fondos (B) o el vapor (V) para el rehervidor.
3. Control de composición: los lazos de control a implementar para cumplir con los objetivos de la torre de destilación binaria serán:

1. Lazos de control de calidad de los productos:

Se mantiene las cantidades deseadas del componente clave en las dos corrientes de producto, sin embargo, el control de composición está ligado a las restricciones y limitaciones económicas de la operación.

1. Lazo de control de composición – Temperatura:

La medición de temperatura es rápida y simple, estabiliza el perfil de composición y temperatura a lo largo de la columna. Los lazos de presión y nivel no pueden realizar esto por si solos. Los lazos de control de temperatura modifican el flujo interno de vapor y liquido dentro de la columna. Beneficiando el control del nivel en el acumulador y rehervidor.

El control de presión la variable a controlar es el flujo de agua en el condensador, esto debido a que el condensador es total, y se tiene que subenfriar el destilado.

El lazo de control de temperatura donde la variable a manipular es el calor en el rehervidor, controlador TC-04 y TC-05.

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Fig. 1 Sistema de control de columna de destilación binaria, siendo reflujo (L), fondos (B), el vapor (V), destilado (D), composiciones de entrada (S) y (F).

Lazos de control:

• RR: Radiactividad registro                   - PC: Presión o vació control 
• TC: Temperatura de control
• LC: Nivel de control                        

Norma ISA

En instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con el objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la información. Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de los sistemas de control.

Las normas principales son:

• 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)
• NSI/ISA-S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación)
• ANSI/ISA-S5.5(Símbolos gráficos para visualización de procesos)

Posición de los instrumentos:

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Tabla 1 posición de los instrumentos

Identificación:

Primera letra 🡪 Variable

Segunda letra 🡪 función de lectura pasiva

Tercera letra 🡪 función de salida

Número 🡪 Lazo de control

Número adicional (opcional) 🡪 Número de panel

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Ilustración 1 identificación de la posición de los instrumentos

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Tabla 2 nomenclatura

Para cubrir las designaciones no normalizadas que pueden emplearse repetidamente en un proyecto se han previsto letras libres. Estas letras pueden tener un significado como primera letra y otro como letra sucesiva. Por ejemplo, la letra N puede representar como primera letra el modelo de elasticidad y como sucesiva un osciloscopio.

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