Semana 4 Aplicación de Los Sensores en Los Circuitos

Eléctricos de La Industria

Por CHRISTIAM BERNARDO ENRIQUEZ CHAMORRO

98215815

ACTIVIDAD No.4 TALLER

1. Escoja uno de los siguientes problemas:

Medición de fluidos en flujos multifásicos

2. Descripción del problema;

En el presente trabajo se demostrara el desarrollo de un sistema portátil para la medición de flujos multifásicos, basado en la separación y su utilización en el aforo de pozos petroleros en donde su producción se obtiene gas. El desarrollo del sistema se compone de una fase que se orienta hacia el diseño de un separador de crudo y gas, así como el dimensionamiento y la selección de los instrumentos de medición y válvulas de control de flujo.

Descriptores: Medición de flujo multifásico (se seleccionaran e implementaran sensores e instrumentos acordes a las actividades a desempeñar en este proceso), separador (estrategia o proceso para obtener dos productos de una misma fuente), estrategias de control (automatización o control total humano)

3. Descripción de la solución (haga gráficos y circuitos esquemáticos);

Sensor de flujo

Sensor de flujo

Sensor de Presión

Sensor de nivel

Sistema de Separación de gas y crudo

Electro Bomba

Electro Válvula

Indicadores de posición

4. Descripción de los sensores a ser usados (las características eléctricas, como se conectan, como funcionan);

- SENSORES DE NIVEL (tener en cuenta que estará situado en un lugara

altamente explosivo)

Este dispositivo será vital en este proceso ya que los niveles de crudo no pueden

sobrepasar los límites, de lo contrario el crudo se desplazaría por los ductos de gas

coaccionando serios peligros

Principio de medida Medición de la presión hidrostática entre la superficie del

líquido y la posición del transmisor sumergible. Conversión de la magnitud física

(presión/nivel) en eléctrica mediante un sensor capacitivo cerámico.

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS

• Señal de salida y consumo: 4-20 mA dos hilos, proporcional al rango de medida.

• Alimentación (Vcc): entre 8 y 30 Vc.c. filtrada y estabilizada en bornas del sensor.

• Carga máxima: RLmáx = (Vcc – 8’3) / 0’02

• Resistividad del cable: 88’6 Ω/Km

• Conexionado según hoja técnica correspondiente.

• Protección contra sobretensiones (AT30E) con tiempo de respuesta de 1 ns.: para

curva 10/1000 µseg, 49’9 V de VCLmax y 30 A de Ipp max. Para curva 8/20 µseg,

64’3 V y 280 A

INSTALACIÓN Suspendido del cable en posición vertical o fijado a la estructura

mediante una abrazadera, dentro del sistema de separación de crudo y gas.

- SENSORES DE PRESIÓN

Sistemas que determinan y regula el flujo de los dos productos para un mantener un

nivel establecido para un óptimo desempeño, además garantizar su continuo

proceso

APLICACIÓN Sensor de presión analógico programable con pantalla de información LCD y opciones de señales de salida acondicionadas. Existe una amplia gama de opciones de rangos de presión y el sensor puede calibrarse para la medición Manométrica y Absoluta. Protegidos con el formato estándar, de trabajo pesado de los sensores Trolex para aplicaciones de supervisión críticas para el control de la seguridad de la planta y el estado de las máquinas.

CARACTERÍSTICAS

Rangos de detección de presión: 0…2bar hasta 0…400bar

Linealidad: 0.25%

Clasificación de la protección: A prueba de polvo y agua de acuerdo con IP66

Material de partes humedecidas: Acero inoxidable/Diafragma cerámico

Señales de salida: 0.4 – 2V, 4 – 20mA, 5 – 15Hz

Tensión de alimentación: 12V CC

Dimensiones: 153Al. x 110An. x 170Prof.

INSTALACIÓN: estarán ubicados en la tubería en donde se requiera la medición

- SENSORES DE FLUJOS

Es un dispositivo que permite conocer si un fluido está circulando en un proceso. Al

instalarlo en una tubería, un sensor de flujo le informa si un líquido o un gas están en

circulación. El sensor de flujo es un dispositivo de suma importancia en un proceso

continuo ya que la información que provee es básica para el control del proceso.

CARACTERÍSTICAS

Rangos de detección de presión: 0…2bar hasta 0…400bar

Linealidad: 0.25%

Clasificación de la protección: A prueba de polvo y agua de acuerdo con IP66

Material de partes humedecidas: Acero inoxidable/Diafragma cerámico

Señales de salida: 0.4 – 2V, 4 – 20mA, 5 – 15Hz

Tensión de alimentación: 12V CC

Dimensiones: 153Al. x 110An. x 170Prof.

INSTALACIÓN: estarán ubicados en la tubería en donde se requiera la medición

- SENSORES DE POSICIÓN DE LAS VÁLVULAS

Estos dispositivos nos informan en qué posición se encuentran las válvulas

eléctricas, el cual conjugando estos dispositivos, ejemplo: si una válvula está cerrada

no permitirá el arranque de una bomba. De igual manera estos son lo que regulan el

paso de fluidos para que el tanque separador tenga el nivel adecuado

5. Estimativa del precio de la solución (cuánto valen los sensores, circuitos, mano de obra, instalación, etc);

Para esta clase de montajes hay que tener en cuenta.

Marca, Calidad, Tamaño, Fabricante y Cualidad para que se requieran cada los equipos,

CTD DESCRIPCIÓN V UNITARIO TOTAL

01 sensores de nivel con soporte $ 250.000 $ 250.000

01 sensores de presión con soporte $ 1.450.000 $ 1.450.000

02 sensores de flujos con soporte $ 875.000 $ 1.750.000

05 sensores de posición de las válvulas con soporte

$ 2.500.000 $12.500.000

01 tableros con soporte $ 10.000.000 $10.000.000

01 variadores 4hp 440v $ 3.800.000 $ 3.800.000

50 Cable 4/0 awg $ 8.000 $ 400.000

150 Cable 3X12 awg $ 3.500 $ 525.000

300 Cable 7X18 awg Apantallado $ 9.000 $ 2.700.000

Diseño $ 15.000.000 $ 15.000.000

Mano de obra todo incluido $ 25.000.000 $ 25.000.000

Transporte $ 1.000.000 $ 1.000.000

20 Tubería PVC 2” con accesorios $ 6.000 $ 120.000

12 Tubería galvanizad 3” con accesorios

$ 52.000 $ 624.000

18 Tubería galvanizad 1” con accesorios

$ 33.000 $ 594.000

TOTAL $ 75.713.000

6. Como sería la calibración de los instrumentos?

La calibración de un instrumento involucra la comparación de la lectura del instrumento que se está calibrando con la lectura generada por un instrumento de referencia (o patrón), bajo determinadas condiciones. Otro aspecto de la calibración incluye la documentación de los desvíos registrados entre el instrumento bajo investigación y el patrón de referencia; el cálculo de la incertidumbre resultante y la creación del certificado de calibración conteniendo los datos obtenidos y la trazabilidad. Y para este procedimiento requerimos de calibradores de procesos para cada clase de instrumento para obtener precisión en las mediciones y para cada instrumento el proceso de calibración es diferente, teniendo en cuenta la normatividad estos procesos lo realizara una empresa certificada que documente cada uno de los aparatos a utilizar en este montaje y se haria De cuanto en cuanto tiempo se haría? Recomendación del fabricante Los fabricantes en general realizan exhaustivos ensayos sobre sus equipos y tienen idea de la estabilidad de los componentes y por lo tanto de los equipos. La mayoría de los fabricantes publican la especificación a un año, pero en muchos equipos también se publican especificaciones a otros periodos de tiempo, con lo cual uno podría elegir la frecuencia de calibración en base a las especificaciones del fabricante y a la exactitud con la que se quisiera medir. Por ejemplo algunos fabricantes publican especificaciones a 90 días que son mucho mejores que las de 1 año, con lo cual si se calibra el equipo cada 90 días se puede mejorar la exactitud de las mediciones. Severidad y rango de uso esperado Muchos equipos cuando son usados cerca de fondo de escala sufren un desgaste mayor que cuando son usados en otros valores. Esto es especialmente cierto en temperatura y humedad, ya que una RTD que es llevada a 300°C va a sufrir un desgaste mucho mayor que una que no sobrepasa los 100°C y lo mismo sucede con ciertos sensores de humedad cuando se llega a humedades relativas cercanas a condensación o a humedades por debajo de 10%HR. Cuanto más cercano se está del rango máximo de los instrumentos mayor sera el desgaste y por lo tanto es posible que se necesite una frecuencia mayor. La influencia del ambiente La influencia del ambiente tiene un papel fundamental en la estabilidad, en la exactitud y en la durabilidad de los equipos. En caso de tener que utilizar equipos de medición en ambientes desfavorables, la frecuencia de calibración debe ser aumentada. Ambientes desfavorables no son solo los ambientes agresivos químicamente o los de alta temperatura, ambientes de muy bajas temperaturas también pueden degradar componentes en los equipos de medición o ambientes con muchas vibraciones pueden alterar las propiedades de sensores de temperatura o de las balanzas. También fluctuaciones rápidas en la presión requieren un aumento de la frecuencia de calibración de los manómetros analógicos de bajo rango. Ambientes de alta o baja humedad pueden afectar ciertos tipos de equipos de mediciones, como ser termohigrometros o multimetros.

Incertidumbre o tolerancia requerida Si tenemos un equipo de muy buenas especificaciones y se usa para mediciones de mucha menor exactitud que su tolerancia, entonces podría calibrarse con ciclos mayores. El problema con esto es que los equipos son más caros cuanto mejores especificaciones tienen, con lo cual podría resultar más económico calibrar con mayor frecuencia un instrumento más adecuado para la exactitud de medición deseada. Por otro lado si un equipo se calibra o verifica muy seguido podría ser usado con menor incertidumbre en ciertas condiciones de verificaciones periódicas, como es el caso de las “Golden Unit” en los laboratorios primarios de mediciones eléctricas.