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Automatización de Reactor Químico por Lotes: Quiz 1 de Instrumentación, Ejercicios de Control de Procesos

Ejercicios de control de procesos

Tipo: Ejercicios

2022/2023

Subido el 16/10/2023

jeancarlis-victoria-hernandez-gonza
jeancarlis-victoria-hernandez-gonza 🇻🇪

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Universidad Simón Bolívar
Departamento de Procesos y Sistemas
Problema para quiz 1 Instrumentación. (PS-2321)
___________________________________________________________________________________________________________________
El diagrama de la figura, ilustra el funcionamiento de un reactor químico de
operación por lotes (la reacción es exotérmica). Se de debe automatizar el
reactor, en base a la siguiente filosofía de operación:
Primero se debe agregar reactivo “A” abriendo la válvula “A” (actuada con motor
eléctrico), hasta haber agregado el volumen adecuado de reactivo.
Luego se cierra la válvula A y se agrega reactivo “B” abriendo la válvula “B”
(actuada con motor eléctrico), hasta haber agregado el volumen adecuado de
reactivo.
Una vez ingresada la cantidad adecuada de reactivos se cierra la válvula B y se
activa el motor del agitador por un tiempo de 5 min para tener una mezcla
homogénea.
Durante el tiempo que dura la reacción se debe mantener la temperatura de la
misma mediante la manipulación de una corriente de agua de enfriamiento (a
través de una válvula con un actuador neumático) que circula a través de una
chaqueta que rodea el recipiente.
Finalmente se desaloja el fluido, una vez terminada la reacción, a través de la
válvula “C” de dos posiciones (Abierta-cerrada) con actuador neumático.
El funcionamiento de todo el sistema se debe automatizar a través de un
controlador de lógica programable (PLC) ubicado en una sala de control situada
a 200m del reactor.
REACTOR
B
A
M
01
C
Válvula “A”
Válvula “B”
Válvula “C”
Válvula de
manipulación del
agua de enfriamiento
Motor del agitador
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¡Descarga Automatización de Reactor Químico por Lotes: Quiz 1 de Instrumentación y más Ejercicios en PDF de Control de Procesos solo en Docsity!

Universidad Simón Bolívar

Departamento de Procesos y Sistemas Problema para quiz 1 Instrumentación. (PS-2321)


El diagrama de la figura, ilustra el funcionamiento de un reactor químico de operación por lotes (la reacción es exotérmica). Se de debe automatizar el reactor, en base a la siguiente filosofía de operación:  Primero se debe agregar reactivo “A” abriendo la válvula “A” (actuada con motor eléctrico), hasta haber agregado el volumen adecuado de reactivo.  Luego se cierra la válvula A y se agrega reactivo “B” abriendo la válvula “B” (actuada con motor eléctrico), hasta haber agregado el volumen adecuado de reactivo.  Una vez ingresada la cantidad adecuada de reactivos se cierra la válvula B y se activa el motor del agitador por un tiempo de 5 min para tener una mezcla homogénea.  Durante el tiempo que dura la reacción se debe mantener la temperatura de la misma mediante la manipulación de una corriente de agua de enfriamiento (a través de una válvula con un actuador neumático) que circula a través de una chaqueta que rodea el recipiente.  Finalmente se desaloja el fluido, una vez terminada la reacción, a través de la válvula “C” de dos posiciones (Abierta-cerrada) con actuador neumático.  El funcionamiento de todo el sistema se debe automatizar a través de un controlador de lógica programable (PLC) ubicado en una sala de control situada a 200m del reactor.

REACTOR

B

A

M 01

C

Válvula “A”

Válvula “B”

Válvula “C”

Válvula de manipulación del agua de enfriamiento Motor del agitador

Se debe realizar el diagrama de tuberías e instrumentación (DTI) de acuerdo a la norma ISA 5.1 (2009), mostrando el proceso con todos los instrumentos y funciones de instrumentación. Se debe considerar lo siguiente:  El PLC es un sistema básico de control de procesos completamente programable y que acepta señales analógicas de 4 a 20 mA proveniente de transmisores de variables de proceso. Igualmente puede recibir señales discretas 0 o 24 voltios proveniente de interruptores de límite o manuales.  El PLC puede enviar señales eléctricas para activar motores de válvulas, e igualmente enviar señales analógicas de 4 a 20mA hacia elementos de acción final.  El PLC tiene funciones de temporización interna que permite medir el tiempo, por lo que dichas funciones no es requerido mostrarlas en el diagrama de instrumentación.  El PLC puede ejecutar algoritmos de control a lazo cerrado, basados en controladores PID.  Se debe seleccionar el método e instrumentación requerida para medir la cantidad adecuada de reactivos A y B. La composición y densidad de los reactivos A y B es siempre fija.  En caso de que exista una falla de energía eléctrica o falla en el suministro de aire de instrumentos, tanto la válvula C como la válvula de control de agua de enfriamiento, deben quedar abiertas.  Se debe agregar un instrumento que mida la presión en el recipiente, a través del cual se implementará una Función Instrumentada de Seguridad, que ante muy alta presión desaloje el producto del tanque a través de una válvula neumática, falla abierta, a ser instalada en el fondo del mismo (no mostrada en el diagrama anterior. Dicha función será parte de un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), el cual estará basado en un PLC de seguridad independiente del PLC de control.  Se debe agregar una válvula de seguridad de alivio de presión en el recipiente, en el caso de que la reacción se salga de control.  En todo momento, se debe poder visualizar en la sala de control, en la pantalla del sistema de control, el valor de nivel de producto dentro del recipiente, así como la presión dentro del recipiente y la temperatura de la reacción.  El valor de la temperatura de la reacción debe quedar registrada en el tiempo.  Se debe realizar la lista de instrumentos (no de funciones de instrumentación), en el siguiente formato: Nombre (TAG) Servicio (Descripción)