Planta de producción de acetaldehído

AGRADECIMIENTOS Eva: No será fácil resumir en unas pocas líneas a todas las personas que han hecho posible que este día sea verdad, porque han sido muchas. No estarán todos los que son, pero sí serán todos los que están. En primer lugar, y como no podía ser de otra manera, tengo que agradecer a mis padres el llegar hasta aquí. Han sido muchos años de carrera, y no ha sido siempre fácil. Gracias por dejarme llevar a cabo mis sueños, gracias por vuestra comprensión y vuestro apoyo incondicional. Gracias por estar siempre ahí. A mi hermano, Óscar, que siempre está a mi lado, con la mano tendida para cualquier momento en el que me pueda hacer falta. Gracias. No cambies nunca. A mis tiets y mis primillos, porque aunque lejos siempre han estado presentes todos estos años. A Mari, J.Manuel y Lucía, gracias por aguantar toda mi carrera, con sus alegrías y sus llantos incluidos, por animarme y ayudarme siempre que lo he necesitado. A Guido, porque has estado conmigo en los dos años más grandes de mi vida. También es gracias a tí que este proyecto se acabe, gracias por tu apoyo y por tu comprensión. Nombrar también a Paula, Raquel, Pete, David y todos mis amigos de Betanzos, a Ruth, Diana, Sole, Dolores, Yarima y todos mis compañeros de carrera y amigos de Santiago. Gracias a Albert, a Blanca y a Raquel por su ayuda y por su amistad. Gracias por todo. A mis compañeros de grupo, porque han sido muchas horas de esfuerzo que al final han valido la pena. Me siento afortunada de haber trabajado con vosotros. Y gracias a todas las personas que mucho o poco me habéis ayudado todos estos años. “Tanta prisa tenemos por hacer, escribir y dejar oír nuestra voz en el silencio de la eternidad, que olvidamos lo único realmente importante: vivir.” Robert Louis Stevenson “Hay dos maneras de vivir su vida: una como si nada es un milagro, la otra es como si todo es un milagro.” Albert Einstein Enric: Qui hagués dit abans de començar el projecte la feina que comportaria tot aquest treball i el temps que faria falta dedicar-hi. Però és ben cert que ni hi ha hagut i a mesura que s’anava apropant el dia de l’entrega semblava que en sorgia més. Han estat quatre mesos durs, amb nervis i presses però ara ja un cop escrivint aquestes línies i tenint-ho tot acabat ja es veu tot molt mes clar. Donar les gràcies en especial a tots els membres del grup: Álvaro, Carla Eva i Luís, els quals, han estat les persones amb qui he tingut més contacte per dur a terme tot aquest projecte i que sense la seva aportació no tindríem un projecte d’aquest “alt nivell” a les mans. Ha fet falta molta coordinació per fer un treball d’aquesta magnitud però per sort l’hem tingut i no hem hagut de patir gaires discussions ni desacords que sempre és el que sol passar quan es treballa en grup. Donar les gràcies també a la gent de la classe especialment en Canet , en Dani, en Xavi i en Ruben que sense ells no hagués sigut possible comentar alguna particularitat o altre del projecte. Gràcies tant pels moments de concentració que hem passat discutint sobre un o altre tema i pels moments que hem rigut junts. També donar les gràcies a casa per animar-me continuament a no deixar-me enfonsar malgrat els nervis i els agoviaments que provoca tot aquest treball. Finalment gràcies a tots els meus amics i a tu Tània per ajudarme a desconectar en els moments en que més ho necessitava. Álvaro: A mis compañeros de grupo del proyecto, Luis, Enric, Carla y Eva. Con ellos he pasado muchas horas de trabajo en la sala de estudio con el fin de realizar este trabajo tan extenso y que es el punto y final de mis estudios (¿o no?). A mi familia, sobre todo a mi madre, gracias a los cuales he tenido la oportunidad de probar una nueva experiencia manchándome a hacer el proyecto a Barcelona. A mis compañeros de piso Joan y Magda, con ellos he convivido todos estos meses en total compañerismo, buen rollo y alguna que otra fiesta. Me acordaré siempre de vosotros. A Macià, Xavi, Canet, Rubén, Calleja i altres amics que he fet aqui a la Autònoma. Espero que un cop me´n vagi continuem sent amics i ja ho sabeu, esteu invitats a Burgos! A los amigos que he hecho en la academia de catalán, ha sido una experiencia genial y muy interesante. Gracias a Héctor por presentarme a Carolina. A mis amigos de Burgos, en especial a Mariete, Nachinas, Victor,. Siempre han estado ahí durante todos estos años y lo seguirán estando para lo bueno y para lo malo! Luis: Inicialmente quiero darle las gracias a Dios por haberme permitido llegar hasta aquí, sin el todo esto no hubiese sido posible, por darme la fortaleza, paciencia y coraje en los momentos que más lo he necesitado. A mis compañeros de grupo de proyecto: Carla, Enric, Álvaro y Eva, habéis realizado un gran trabajo, desde ya os lo digo. No importando el resultado, nos llevamos una gran experiencia, para ninguno fue fácil al inicio pero finalmente hemos sabido crecer como grupo y poder encajar todas las piezas en su sitio. D’ una altre banda també vull agraïr als meus companys de classe durant aquets 4 anys, Macià Morell , Xavi Guimerà , Ruben Fernández , Albert Canet, Daniel Calleja, Chus Guerrero , Enric Domènech , heu sigut com a germans per mi, us agraeixo molt haver-me acollit com a un més, sempre us portaré al meu cor. No voldria deixar fora a ningú ja que hi ha hagut molta gent al meu costat que sense ells no hi hagués pogut arribar fins aquí. A mis hermanos José Ricardo, Elba María, Rodrigo José, Manolo José cada uno de ustedes ha sido un ejemplo para mi. A mi madre por ser como es, no hay palabras para describirla, simplemente gracias y a mi padre gracias por su apoyo y poner en mis genes la ingeniería química. Además de quiero agradecer a una serie de personas que han sido importantes a lo largo de mi carrera que sin ellos no hubiese sido todo igual: a mi tía Yolanda De León, Marian Blancas Llamas, Familia Monge de León, Hno. José Antonio Ochotorena, Carlos Lozano, Francisco Milán, Jorge Mármol, José Miguel Morán, Pablo Antuña y Martín Palermo. Gracias a Guardiola y a Laporta por una gran temporada, “ y como dice el presi: que n’ aprenguin!” Moltes gracies a tots! Fins una altre! Carla: Aquest projecte es fruit de l’esforç, dedicació, paciència, i saber fer de tots els integrants del grup. M’ha encantat trobar-me amb aquesta bonica diversitat: la galeguinha, el burgalense, el salvadoreño, el manlleuenc, i jo, la lleidatana de terra ferma. Gràcies a tots ells/ella. El suport tan del tutor com del departament ha estat imprescindible. Gràcies a tots ells/elles. L’ambient i la gent d’aquesta universitat, i el privilegiat espai que ocupa. Gràcies a l’elecció que vaig fer en el seu dia. I les persones que m’emporto. Que me les emportaré lluny, lluny, lluny, vagi on vagi. Volumen 1 1. ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO 1.1. DEFINICIÓN DEL PROYECTO 1.2. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DEL ACETALDEHIDO 1.3. SELECCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN 1.4. APLICACIONES DEL ACETALDEHÍDO 1.5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN 1.6. BALANCE DE MATERIA 1.7. SERVICIOS DE PLANTA 1.8. DISTRIBUCIÓN DE TAREAS DEL PROYECTO 2. EQUIPOS 2.1. LISTADO DE LOS EQUIPOS 2.2. ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS 3. CONTROL E INSTRUMENTACIÓN 3.1. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE CONTROL 3.2. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL 3.3. NOMENCLATURA 3.4. INSTRUMENTACIÓN 3.5. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL 1-4 vía terrestre mediante camiones cisterna, trenes y además, por tubería o envasados en bidones y contenedores. Al interior de los países el principal sistema de transporte que se da es el conocido como "ferroutage" o sistema ferrocarril - carretera. Los otros sistemas se presentan generalmente en los trayectos internacionales. La selección del modo y del medio se relacionan básicamente con aspectos técnicos, operativos, comerciales y jurídicos, los cuales bien conjugados dan como resultado una operación de transporte exitosa. El proceso de selección de una modalidad de transporte requiere la consideración de varios parámetros, entre ellos:  Condiciones operativas: equipos y capacidad.  Rutas y tráficos: infraestructura, regularidad, seguridad y cargas de compensación.  Estructura empresarial: tipos de prestatarios de servicios, organización, idoneidad, experiencia y especialidad.  Sistemas de contratación: clases y modalidades, tarifas, documentos, responsabilidades, normas nacionales y prácticas derivadas de la costumbre. La elección del modo de transporte ni del transportador no se debe de basar únicamente tomando en cuenta los costos, pues existen ventajas y desventajas en cada uno de ellos y la decisión de transportar un producto por una ruta y un modo determinado debe de estar de acuerdo con las circunstancia propias de cada operación. A continuación se presentan las vías de carreteras que se encuentran más próximas a Castellbisbal:  Carreteras: BV-1510, B-150, B-151, C-243c  Autovías y autopistas interurbanas: A-2, C-16.  Autopistas de peaje: AP-7, AP-2. 1-5 Los recorridos que deben realizar los camiones cisterna si las materias primeras llegaran a los siguientes orígenes son: a) Puerto de Barcelona: (distancia de 26,3 Km., tiempo de 26 minutos): después de cargados los camiones, estos deben incorporarse a la carretera B-10 por el ramal en dirección E90/Tarragona/Lleida. Luego continuar por la autopista A-2, tomar la salida en dirección Martorell/Lleida/Zaragoza/Tarragona e incorporarse a la carretera BV-1501 en dirección Castellbisbal. b) Aeropuerto el Prat de Llobregat: (distancia de 27,8km, tiempo aproximado de 26 minutos): a partir de este lugar, los camiones recogen las mercancías y deben dirigirse hacia el nordeste por la carretera del Prat de Llobregat, luego deben continuar por la carretera al aeropuerto, tomar el ramal en dirección Barcelona/Ronda de Dalt/Tarragona/Lleida/Girona e incorporarse a la autopista de Pau Casals. Luego continuar por la Ronda de Dalt, tomar la salida 16-A hacia la autopista A-2. En la A-2, tomar la salida en dirección Martorell/Lleida/Zaragoza/Tarragona. Hacia la BV-1501, salir por la 591 en dirección Castellbisbal. c) Aeropuerto de Reus, los camiones podrían tomar tanto la autopista AP-7 (distancia de 101km, tiempo de 1 hora 8 minutos) como la A-2 (distancia de 128km, tiempo de 1 hora 55 minutos). d) Aeropuerto de Girona: los camiones deben circular por las autopistas AP-7 (distancia de 101km, tiempo de 1 hora 4 minutos), luego por la A-2 y tomar la salida 591 hacia BV-1501 en dirección Castellbisbal. El servicio de transporte ferroviario se caracteriza por ser especialmente apto para la movilización de grandes volúmenes de carga a largas distancias. Se utiliza principalmente para el transporte de graneles, cereales, minerales y carga unitarizada, específicamente contenedores. Los vagones de tren cisterna transportarían líquidos, gases, sustancias pulverulentas o granulares, 1-6 Respecto a las vías férreas, existe un ramal de 17,5 Km. de longitud construida entre Can Tunis/Morrot y el nudo de Castellbisbal donde solo circulan los trenes para mercancías. En el siguiente grafico se puede observar la conexión del puerto de Barcelona con la terminal de Castellbisbal (paradas: Can Tunis, nudo de Castellbisbal y Castellbisbal): Figura 1.3. Conexión del puerto de Barcelona con la termina de Castellbisbal. Como la mercancía llega a la terminal de Castellbisbal, luego tendrán que venir los camiones para recogerla y llevarla a la planta. Recoger o enviar los productos del puerto de Barcelona es un buen punto estratégico al comunicarse con demás ciudades (como el sur de Francia), puertos de la península ibérica y otros países. 1-7 1.1.5 NOMENCLATURA DE LA MEMORIA A continuación se presentan unas tablas para la identificación de áreas, equipos y fluidos del proceso.  Áreas de la planta ABREVIACIÓN ÁREA 100 Área de almacenamiento de etileno 200 Área de reacción 300 Área de recuperación del catalizador 400 Área de separación 500 Área de purificación 600 Área de acabado 700 Área de almacenaje de acetaldehído 800 Área de tratamiento de gases 900 Área de tratamiento de líquidos 1000 Área de servicios 1100 Área de oficinas 1200 Área de laboratorios 1300 Taller de mantenimiento y reparaciones  Equipos del proceso: CÓDIGO EQUIPO V Tanque R Reactor HE Intercambiador de Calor P Bomba KR Kettle Reboiler CT Condensador Total CP Condensador Parcial DE Torre de Destilación Extractiva TD Torre de Destilación S Separador SA Torre de Absorción TR Torre de Refrigeración CV Calderas de Vapor CH Chiller CO Compresor CF Sedimentador Centrifugo MB Membrana Biológica RB Reactor Biológico XE Chimenea CC Cámara de Combustión SF Sedimentador SI Silo 1-8  Fluidos del proceso: CÓDIGO Fluido O Oxigeno E Etileno GTE Gases totales de entrada SCR Solución de catalizador regenerada MG Mezcla gaseosa ML Mezcla líquida ADC Agua descalcificada RW Agua de Recirculación GPA Gases de Purga del Absorbedor GR Gases de Recirculación GPD Gases de Purga de la Destilación AR Agua de Refrigeración VA Vapor de alta AP Agua purgada PF Producto final VC Vapor condensado HC Ácido clorhidrico SL Salida lateral de crotonaldehido MF Mezcla final AC Agua del Chiller GT Gases a tratamiento A Aire GD Gases depurados SA Solución acida RF Reactivos Fenton RS Residuos sólidos N Nitrógeno AD Agua Depurada L Lodos 1-9 1.2 MÉTODOS DE OBTENCIÓN DEL ACETALDEHÍDO A continuación se describen algunos de los métodos de producción del acetaldehído a partir de diferentes materias primeras. 1.2.1. FORMACIÓN DE ACETALDEHÍDO A PARTIR DE ETANOL El acetaldehído se puede obtener por deshidrogenación catalítica de etanol en forma análoga a la del formaldehído a partir de metanol. 2353 HCHOCHOHHC (∆H= + 20 Kcal. /Mol) Pero al contrario que para el metanol, no se emplea una oxidación. En lugar de ello, son corrientes dos modificaciones de la deshidrogenación: a) Deshidrogenación sobre catalizadores de plata o preferentemente cobre: La deshidrogenación de etanol se realiza, por ejemplo, en EE.UU, predominantemente sobre catalizadores de Cu, que están activados con Zn, Co o Cr. Un proceso, utilizado muchas veces, procede de la Carbide and Carbon Corp. La temperatura se mantiene a 270-300ºC, de forma que la conversión del etanol quede limitada al 30-50%. Con ello se consigue una selectividad en acetaldehído del 90%. Como subproductos se obtienen acetato de etilo, alcoholes superiores y etileno. El hidrógeno que se produce simultáneamente se puede utilizar directamente para hidrogenaciones a causa de su pureza. b) Deshidrogenación oxidante sobre catalizadores de plata en presencia de oxígeno: Se realiza la deshidrogenación del etanol en presencia de aire u O2, la combustión simultánea del hidrógeno formado proporciona el calor necesario para la deshidrogenación (oxido des-hidrogenación o deshidrogenación autotérmica): OHCHOCHOOHHC 23253 5.0 (∆H= - 43 Kcal. /Mol) En los procesos industriales se prefieren para las oxido des-hidrogenación catalizadores de plata en forma de redes metálicas o rellenos cristalinos. Los vapores de etanol mezclados con aire se dirigen sobre el catalizador a 3 bars y a 450-550 ºC. De acuerdo con la cantidad de aire se establece una temperatura a la cual el calor de oxidación compensa el calor necesario para la 1-10 deshidrogenación. Según la temperatura de reacción resulta una conversión de etanol del 30-50%, por paso, con una selectividad de un 85-97%. Como subproducto se obtiene acético, fórmico, acetato de etilo, CO y CO21.2.2. FORMACIÓN DE ACETALDEHÍDO A PARTIR DE ACETILENO En este proceso se usa un exceso de acetileno a temperatura elevada con compuestos de mercurio como catalizadores, donde el acetaldehído se va retirando inmediatamente del líquido de reacción. El calor de reacción es eliminado destilando una cantidad adecuada de agua. La desventaja es que la oxidación del acetaldehído (como reacción secundaria) genera ácido acético, dióxido de carbono y la reducción del Hg2+ genera el mercurio metálico. 1.2.3. FORMACIÓN DE ACETALDEHÍDO POR OXIDACIÓN C3/C4 Según un proceso desarrollado por la Celanese, en EE.UU. desde 1943 se pueden oxidar el propano o las mezclas propano/butano en fase gaseosa, dando mezclas gaseosas que contienen acetaldehído. La reacción transcurre radicalariamente sin empleo de catalizadores a 425-460ºC y 7-20 bars. Una variante de este proceso de oxidación de butano, de la Celanese, se pude realizar en fase líquida. Como oxidante se emplea aire u oxígeno. Alrededor del 15-20% del hidrocarburo se oxida totalmente. La mezcla de reacción compleja restante contiene, además de acetaldehído, principalmente formaldehído, metanol, acético, n-propanol, metiletilcetona, acetona y otros numerosos productos de oxidación inevitables. a) A partir del gas de síntesis: este proceso no se lleva a cabo a nivel industrial. La desventaja es que el acetaldehído se forma con baja selectividad y con un rendimiento aproximado del 30% del gas de síntesis junto con el ácido acético, etanol e hidrocarburos saturados (principalmente el metano). Como catalizadores se utiliza compuestos de cobalto y rodio activados por compuestos de yodo o cloruro de magnesio que se encuentran apoyados en un soporte de silicato 1-11 1.2.4. FORMACIÓN DE ACETALDEHÍDO A PARTIR DE ETILENO La producción industrial de acetaldehído es un proceso multifásico, es decir es un sistema de dos fases, gas y liquido. El etileno y oxígeno o O2 se encuentran en fase gaseosa y reaccionan en una disolución clorhídrica acuosa de catalizadores en un reactor de burbujeo. Existen dos variantes en la producción de acetaldehído a partir de etileno: a) El proceso en una etapa: en donde en el mismo reactor se produce simultáneamente la reacción y regeneración. Como oxidante se utiliza O2. En el proceso de una etapa se insufla el etileno y el O2 a una presión de 4 bars y a una temperatura de 120-130ºC a través de la disolución catalítica. La conversión del etileno es de un 35-45% y el calor liberado en la reacción se emplea para destilar el acetaldehído, así como también el agua de la disolución de catalizador, que se evapora y mediante un circuito cerrado de en la zona de reacción se recircula al reacción. De esta forma se introducen en el ciclo unos 2.5-3 m3 de H2O por tonelada de acetaldehído producido. Para evitar un aumento de gases inertes en el reactor, lo cual conduciría a una pérdida de etileno por expulsión, es necesario el empleo de O2 puro y etileno puro (del 99,9% en volumen). b) El proceso en dos etapas: en el cual la reacción y regeneración se realizan en dos reactores separados. En este proceso se utiliza aire como oxidante. En el proceso de dos etapas se hace reaccionar el etileno con la disolución catalítica a 105-110 ºC y 10 bars hasta casi su transformación total. Tras la expansión y destilación de la mezcla acetaldehído/agua, la disolución catalítica se pasa al reactor de oxidación y a 100 ºC y 10 bars se regenera con aire y, finalmente, se lleva de nuevo al reactor. Con esto se produce un consumo de O2 profundo del aire empleado y queda así un gas residual con un elevado contenido de N2 que se puede recuperar para su empleo como gas inerte. Frente a las ventajas de transformación completa del etileno y de utilizar aire, se tiene el inconveniente de inversiones elevadas para el sistema de doble reactor con empleo de altas presiones y trasvasado de catalizador. En ambos procesos el acetaldehído bruto acuoso o crudo se concentra y purifica por una destilación de dos etapas, que lo liberan de subproductos, como acético, aldehído protónico y compuestos clorados. En ambos casos las selectividades son prácticamente iguales al 94%. 1-12 1.2.5. SELECCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN El proceso de producción escogido para la realización de la planta de producción de acetaldehído es: El proceso Wacker-Hoechst de una etapa. En ambos proceso Wacker-Hoechst para la producción de acetaldehído se obtienen rendimientos cercanos al 95%, por lo que la elección de el proceso de producción se basa en la disponibilidad de los reactivos y de la posibilidad de obtenerlos a bajos precios , y ya que al lado de nuestra planta existe una planta vecina de fraccionamiento de aire, es posible obtener este reactivo a un precio menor, ya que los costes de transporte se ven reducidos al coste de fabricación de la conducción hacia nuestra instalación. Si no se dispusiese de este reactivo a un precio tan bajo, la opción de utilizar aire abarataría los costes de las materias primas, pero encarecería los costes de operación ya que es el proceso de dos etapas requiere una mayor inversión. 1-13 1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN En este apartado se pretende presentar una breve descripción del funcionamiento del proceso de producción. La descripción a detalle del diseño y condiciones de operación de cada uno de los equipos de las diferentes áreas se realiza en el apartado de diseño funcional del manual de cálculo. 1.3.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN. El proceso de producción de acetaldehído mediante el proceso WackerHoechst utiliza oxígeno y etileno como reactivos de partida. El etileno se adquiere en forma líquida con una pureza del 99%, de esta manera se evita la presencia de impurezas que puedan dar pie a la formación de sub-productos. Debido a que es adquirido en forma líquida y a presión, es necesario realizar un acondicionamiento para disponer del etileno en las condiciones de la reacción. El etileno líquido subministrado se encuentra a una temperatura de -58 ºC y a una presión de 8 bars. Una vez descargado el etileno de los tanques criogénicos de almacenamiento en el área 100 debe de recorrer una cierta distancia hasta el área de reacción. A causa de la distancia que debe de recorrer antes de entrar al proceso, el fluido pierde 3,5 bars de presión siendo así únicamente necesario expandir el etileno 0,5 bar para que se encuentre a 4 bars y se encuentre en las condiciones de entrada al reactor. Respecto a la temperatura, una vez se encuentra a 4 bar el etileno tiene una temperatura de -76 ºC y aún se encuentra en fase liquida por lo tanto es necesario transformarlo a la fase gas y a la temperatura de reacción. Dicho cambio de fase se lleva a cabo en un Kettle-Reboiler ubicado cerca de la salida de los gases de reacción. De esta manera parte del calor que contienen los gases de salida del reactor se transfiere hacia el etileno, aumentando su temperatura desde -76 hasta 135 ºC y lo gases de reacción se enfrían desde 135 ºC hasta 117.8 ºC. De esta manera durante la operación en continuo de la planta se disminuyen los gastos relacionados con la existencia de un evaporador específico para el etileno y un intercambiador de calor para los gases de salida del reactor. 1-20 1.4 APLICACIONES DEL ACETALDEHIDO El acetaldehído es un producto intermedio muy importante en la fabricación de ácido acético y del anhídrido acético. Estos productos encuentran una enorme aplicación industrial como agentes de acetilación para la obtención de ésteres, que son compuestos químicos que resultan de la reacción de un alcohol, fenol, o glicol con un ácido. Algunos de los ésteres que se derivan del ácido acético y los alcoholes apropiados son los llamados acetatos de metilo, etilo, propilo, isopropilo, isobutilo, amilo, isoamilo, n-octílo, feniletilo, etc. Estos productos son de olor agradable y se usan como saborizantes y perfumes. Los ésteres derivados del ácido acético también sirven como solventes para extraer la penicilina y otros antibióticos de sus productos naturales. También se emplean como materia prima para la fabricación de pieles artificiales, tintas, cementos, películas fotográficas y fibras sintéticas como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo. El acetaldehído no sólo sirve para fabricar ácido acético, sino que también es la materia prima para la producción de un gran número de productos químicos como el 2-etilhexanol, n-butanol, pentaeritrol, cloral, ácido cloroacético, piridinas, y ácido nicotínico. Estos petroquímicos secundarios encuentran múltiples aplicaciones. Por ejemplo, el petaeritrol sirve para fabricar lubricantes sintéticos, el cloral y el ácido cloroacético para hacer herbicidas, el 2-etilhexanol para hacer plastificantes. 1-21 1.5 CONSTITUCIÓN DE LA PLANTA 1.5.1. CONSTITUCIÓN DE LA PLANTA La planta de producción de acetaldehído esta constituida de 13 áreas de las cuales 6 constituyen el proceso de producción, 2 áreas de almacenamiento de reactivos y producto acabado, 2 áreas de tratamientos de emisiones al medio ambiente, 1 área de oficinas, 1 área de laboratorios y 1 área dedicada al taller de reparación. Las áreas que constituyen el proceso se basan su distribución y diseño en gran medida a la patente americana nº 4237073 del 2 de diciembre de 1980 con titulo “process for the manufacture of acetaldehyde”. La producción total de 60,000 tn/año se consigue mediante dos líneas de producción que operan al 50% de su capacidad total. La capacidad total de cada línea es de 60,000 tn/año. La nomenclatura utilizada para distinguir una línea de la otra es mediante la asignación de la letra “A” para una línea de producción y la letra “B” para la otra línea de producción. La descripción del proceso de producción y del resto de contenidos se muestran nada más para la línea A, ya que la línea B es idéntica a la línea B. La línea B únicamente aparecerá en el diagrama de tuberías, en donde es necesario recalcar la distribución de todas las tuberías de la planta. 1.5.2. DESCRIPCIÓN POR ÁREAS. Área 100. Almacenamiento de etileno. En esta área se almacena el etileno en estado líquido que es posteriormente alimentado hacia la zona de reacción. El almacenamiento se realiza en tanques criogénicos con disposición horizontal, la cantidad de tanques utilizados en esta área son de 10 tanques los cuales proveen el etileno necesario para operar durante tres días. Área 200. Área de reacción. En esta área se encuentra el reactor de burbujeo. El objetivo de esta zona es poner en contacto la solución catalítica de PdCl2, CuCl2, el oxigeno y el etileno liquido para producir el acetaldehído, controlando las condiciones de operación del reactor. 1-22 Además, se aprovechan en el reactor los gases recirculados que salen de la torre de absorción y la solución liquida recirculada desde el separador de fases para generar un ahorro importante de las materias primeras. Área 300. Área de recuperación del catalizador. En esta área se encuentra el separador de fases el cuál tiene como función separar el corriente gas-líquido extraído del reactor. Se obtiene un corriente gas-líquido ya que la salida de dicho corriente se realiza a una altura en donde existe una mezcla gas-líquida, si se realizase la salida de los gases por la parte superior del reactor, no se tendría líquido en la corriente de salida, por lo que se tendría que realizar otra salida para permitir la regeneración de la solución catalítica. También se encuentra un condensador total que realiza la regeneración del catalizador mediante la descomposición del oxalato de cobre Área 400. Área de separación. Esta área esta compuesta por dos condensadores parciales, por los cuales circula el gas de salida del reactor y a medida que pasa por cada condensador parcial disminuye su temperatura separándose así en dos corrientes , un corriente de condensados y otro corriente gas que entra al siguiente condensador o etapa del proceso. Posterior a las etapas de condensación se encuentra una columna de absorción, en donde se transfiere el acetaldehído de la fase gas a la fase líquida mediante una ducha de agua. Como medida seguridad en esta área se encuentra instalado un tanque pulmón. Área 500. Área de purificación. Esta área esta compuesta por dos etapas de destilación. La primera etapa es una destilación extractiva, en donde se utiliza agua como agente extractor, y vapor de agua para generar el calor necesario para la destilación. La mezcla obtenida por la parte inferior de la columna de destilación extractiva ingresa a la segunda columna de destilación de donde se obtiene el acetaldehído producto final con una composición másica del 99 % y a una temperatura de 20 ºC. La segunda columna de destilación funciona con entrada de vapor directo para generar el vapor. 1-23 Además de las columnas de destilación el área 500 posee de 2 intercambiadores de calor para enfriar el agua de recirculación, 2 tanques pulmón, y dos condensadores totales, el primero se encuentra ubicado a la salida del tanque pulmón del área 400 y el segundo en la parte superior de la columna de destilación fraccionaria. Respecto a los tanques pulmón, el primero esta ubicado a la salida de los intercambiadores que enfrían el agua de recirculación y el segundo esta ubicado después del condensador total de la columna de destilación fraccionaria, realizando las funciones de un “reflux drum”. Área 600. Área de acabado. En esta área el acetaldehído obtenido en la parte superior de la columna de destilación es enfriado hasta una temperatura de 12 ºC, acondicionándolo así para ser almacenado. El enfriamiento se realiza con un intercambiador de calor que utiliza agua de chiller que entra por la carcasa a 7 ºC y sale a 12 ºC. Área 700. Área de almacenamiento de acetaldehído. Cuando el acetaldehído se encuentra a 12 ºC y ha abandonado el proceso, es enviado al parque de tanques de almacenamiento de acetaldehído. Área que dispone de 7 tanques de almacenamiento refrigerados con agua de chiller e inertizados con nitrógeno. Área 800. Área de tratamiento de gases. En esta área se tratan todos los gases provenientes del proceso, es decir de la purga de gases de la columna de absorción y la salida de productos ligeros de la columna de destilación extractiva. El área 800 esta compuesta por una cámara de combustión, elemento básico para oxidar los gases enviados a esta zona. A la salida de la cámara de combustión hay un evaporador, en donde se aprovecha un corriente de condensados del proceso para generar vapor que posteriormente es utilizado en el proceso. Para terminar de enfriar el corriente de gases de tratamiento es necesario un intercambiador de calor, el cual utiliza agua de refrigeración enfriando hasta una temperatura de 40 ºC para que finalmente entren los gases a una torre de absorción, en donde el componente mayoritario a absorber es el ácido clorhídrico que se encuentra en los gases de tratamiento. 1-24 Finalmente, los gases de salida de la columna de absorción ya tienen las condiciones marcadas por la legislación para ser abocados a la atmosfera mediante una chimenea. Área 900. Área de tratamiento de líquidos. En esta área se tratan los dos efluentes de vertidos líquidos del proceso de producción, la corriente lateral rica en crotonaldehido de la columna de destilación y la corriente de purga realizada al final del proceso. Para las salidas laterales realizadas para las dos líneas se dispone del proceso Fenton. El proceso Fenton esta compuesto por el reactor Fenton, un tanque de neutralización, un tanque de floculación, un sedimentador de paletas rotatorias y una centrifuga para la purga de sólidos. Después del proceso Fenton se encuentra ubicado un reactor biológico, un sistema membranas de ultrafiltración y un sedimentador centrífugo. El permeado de las membranas de ultrafiltración se encuentra ya en condiciones de ser abocado al colector de líquidos. Mientras que la purga de sólidos del reactor biológico es enviada a una centrifuga, de donde el corriente líquido obtenido es enviado al colector y los residuos sólidos a un gestor. Para la corriente de purga de líquidos, la cuál contiene una mínima cantidad de crotonaldehido que le impide ser utilizada para un tratamiento biológico, es utilizada como alimento de una columna de destilación que tiene como función concentrar el crotonaldehído presente en esta mezcla líquida. De esta manera se obtienen dos corrientes diferenciadas, una rica en crotonaldehído y otra corriente diluida. La corriente concentrada de crotonaldehido se junta con la corriente de salidas laterales y es enviada al proceso Fenton descrito anteriormente. Por otro lado la salida diluida junto con otra corriente diluida proveniente del proceso de tratamiento de gases, son enviadas a un tanque de neutralización, en donde se regula el pH para acondicionar la corriente para ser enviada al colector de líquidos. 1-25 Área 1000. Área de servicios. El área de servicios se disponen de los siguientes servicios: 5 torres de refrigeración, 8 chillers, 2 calderas de vapor, 1 descalificador de agua y la estación transformadora de electricidad. Además de estos equipos también hay 2 tanques pulmón para lograr mantenter constante la demanda de agua de refrigeración y agua de chiller. Área 1100. Área de oficinas. En esta área se encuentran las instalaciones necesarias para la gestión administrativa y organizativa de la planta. Área 1200. Área de laboratorios. En esta área se encuentran los laboratorios necesarios para realizar experimentos y/o análisis que conlleven a una mejora continua de las operaciones llevadas a cabo en la planta. Área 1300. Área de talleres de mantenimiento y reparaciones. En esta área se encuentran todas aquellas maquinarias e instrumentos necesarios para realizar el mantenimiento y de reparaciones de los diferentes equipos de la planta. 1-26 1.5.3. PLANTILLA DE TRABAJADORES La planta de producción de acetaldehído trabajará en continuo 300 días al año y 24 horas cada día. A lo largo del año, se habrán trabajado 7200 horas. Sabiendo que los trabajadores tienen jornadas laborales de como máximo 8 horas al día y que pueden trabajar 5 días a la semana, anualmente habrán trabajado 1760 horas. Si se dividen las 7200 horas de trabajo de la planta entre las 1760 horas de cada trabajador, resultan 4 turnos de trabajo de todos los trabajadores. Se ha decidido que se harán 3 turnos de trabajo de 8 horas de lunes a viernes, mientras que en el fin de semana y festivos se hará un turno. Las paradas previstas de la planta se dividirán en 2 etapas de 20 días de duración y una de 25 días. La primera parada del año se hará del 1 de Abril al 20 de Abril, la segunda será del 1 de Agosto al 20 de Agosto y la última parada será del 20 de Diciembre al 14 de Enero. Se ha decidido hacer 3 paradas ya que se tarda relativamente poco tiempo en poner la planta en continuo. Las fechas de las paradas de la planta coinciden con las vacaciones de Semana Santa, verano y Navidades. Los trabajadores están divididos en diversos grupos: 1) Directivos y Técnicos: Habrá 4 personas responsables de la gestión de la empresa y controlarán el buen funcionamiento de la planta desde la sala de control, gerencia, dirección... 2) Especialistas: Habrá 20 especialistas que estarán divididos en diversas áreas de la ingeniería y en diversos campos, como la ingeniería industrial, la ingeniería química, la ingeniería mecánica, la ingeniería electrónica... 3) Operarios y obreros: Serán unos 25 y serán los encargados de estar a pie de planta para realizar cualquier modificación o cualquier mantenimiento de los equipos con la supervisión del jefe de planta. 4) Administrativos: Son un total de 10 administrativos que serán los encargados de llevar la contabilidad, marketing, la entrada y salida de materias primas y producto acabado, atención al cliente... En total, habrá unos 59 trabajadores en plantilla de los cuales, como ya se ha explicado antes, se organizarán en distintos turnos. 1-27 1.6 BALANCE DE MATERIA A continuación se muestra una tabla con los diferentes corrientes que intervienen en el proceso. Se indica su estado, densidad, peso molecular, temperatura, presión, caudal volumetrico, caudal másico y fracción másica. 1-28 Corriente 1a 1b 1c 2a 2b 2c 3 4 Temperatura (º C) -58,00 -76,00 135,00 20,00 203,80 203,80 135,00 135,00 Presión (bar) 8,00 4,00 4,00 1,00 4,00 4,00 3,00 3,00 Densidad (Kg./m3) 495,70 60,44 3,39 1,33 3,27 3,27 393,70 1000,70 Peso Molecular (Kg./Kmol) 28,05 28,05 28,05 31,99 31,99 31,99 28,76 23,06 Caudal volumétrico (m3/h) 6,14 50,33 897,25 1424,76 579,49 579,49 98,02 11,44 Fase L G-L G G G G G-L L Compuesto Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Acetaldehído 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 4727,71 0,1225 33,96 0,0030 Oxigeno 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1894,93 1,00 1894,93 1,00 1894,93 1,00 3002,96 0,0778 0,25 0,0000 Agua 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 24253,38 0,6285 10392,00 0,9126 Ácido Acético 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 190,51 0,0049 46,52 0,0041 Crotonaldehido 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 197,91 0,0051 10,97 0,0010 Cloruro de etilo 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 19,15 0,0005 0,50 0,0000 Cloruro de metilo 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 33,14 0,0009 0,16 0,0000 Etileno 3041,68 1,00 3041,68 1,00 3041,68 1,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 4909,04 0,1272 0,44 0,0000 Ácido Clorhídrico 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 1,64 0,0000 1,64 0,0001 Cloruro de Paladio 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 365,54 0,0095 10,97 0,0010 Cloruro de Cobre I 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 155,07 0,0040 155,07 0,0136 Cloruro de Cobre II 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 727,67 0,0189 727,67 0,0639 Oxalato de Cobre 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 0 0,00 7,64 0,0002 7,64 0,0007 TOTAL 3041,68 1,00 3041,68 1,00 3041,68 1,00 1894,93 1,00 1894,93 1,00 1894,93 1,00 38591,34 1,00 11387,79 1,00 1-29 Corriente 5 6 7 8 9 10 11 12 Temperatura (º C) 135,00 91,57 213,04 213,03 100,00 33,56 100,00 134,89 Presión (bar) 9,00 4,00 20,00 20,00 9,00 4678,76 9,00 3,00 Densidad (Kg./m3) 915,18 3,27 9,03 839,60 948,58 199,08 948,58 2,16 Peso Molecular (Kg./Kmol) 18,18 31,99 18,02 18,02 18,13 0,36 18,13 24,11 Caudal volumétrico (m3/h) 12,51 579,49 80,95 0,87 26,65 31,22 26,65 11133,42 Fase L G G L L 1,71 L L Compuesto Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Caudal másico (Kg./h) Fracción másica Acetaldehído 33,96 0,0030 63,88 0,0025 0,00 0,0000 0,00 0,0000 63,88 0,0025 33,56 0,0027 63,88 0,0025 4650,10 0,1934 Oxigeno 0,25 0,0000 0,27 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,27 0,0000 4678,76 0,3713 0,27 0,0000 2970,70 0,1235 Agua 10392,00 0,9126 24197,00 0,9568 731,00 1,0000 731,00 1,0000 24197,00 0,9571 199,08 0,0158 24197,00 0,9571 11161,00 0,4641 Ácido Acético 46,52 0,0041 103,73 0,0041 0,00 0,0000 0,00 0,0000 103,73 0,0041 0,36 0,0000 103,73 0,0041 184,97 0,0077 Crotonaldehido 10,97 0,0010 19,81 0,0008 0,00 0,0000 0,00 0,0000 19,81 0,0008 31,22 0,0025 19,81 0,0008 160,63 0,0067 Cloruro de etilo 0,50 0,0000 0,64 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,64 0,0000 1,71 0,0001 0,64 0,0000 19,47 0,0008 Cloruro de metilo 0,16 0,0000 0,16 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,16 0,0000 11,00 0,0009 0,16 0,0000 48,82 0,0020 Etileno 0,44 0,0000 0,44 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,44 0,0000 7644,43 0,6067 0,44 0,0000 4852,50 0,2018 Ácido Clorhídrico 1,64 0,0001 1,64 0,0001 0,00 0,0000 0,00 0,0000 1,64 0,0001 0,00 0,0000 1,64 0,0001 0,00 0,0000 Cloruro de Paladio 10,97 0,0010 10,97 0,0004 0,00 0,0000 0,00 0,0000 10,97 0,0004 0,00 0,0000 10,97 0,0004 0,00 0,0000 Cloruro de Cobre I 155,07 0,0136 155,07 0,0061 0,00 0,0000 0,00 0,0000 155,07 0,0061 0,00 0,0000 155,07 0,0061 0,00 0,0000 Cloruro de Cobre II 727,67 0,0639 727,67 0,0288 0,00 0,0000 0,00 0,0000 727,67 0,0288 0,00 0,0000 727,67 0,0288 0,00 0,0000 Oxalato de Cobre 7,64 0,0007 7,64 0,0003 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 0,00 0,0000 TOTAL 11387,78568 1,00 25288,92 1,00 731,00 1,00 731,00 1,00 25281,28 1,00 12600,13 1,00 25281,28 1,00 24048,19 1,00 1-36 Corriente 59 60 Temperatura (º C) 7,00 12,00 Presión (bar) 1,00 1,00 Densidad (Kg/m3) 1021,00 1017,00 Peso Molecular (Kg/Kmol) 18,00 18,00 Caudal volumétrico (m3/h) 651,76 654,32 Fase L L Compuesto Caudal másico (Kg/h) Fracción másica Caudal másico (Kg/h) Fracción másica Acetaldehído 0,00 0,00 0,00 0,00 Oxigeno 0,00 0,00 0,00 0,00 Agua de Chiller 665442,00 1,00 665442,00 1,00 Ácido Acético 0,00 0,00 0,00 0,00 Crotonaldehido 0,00 0,00 0,00 0,00 Cloruro de etilo 0,00 0,00 0,00 0,00 Cloruro de metilo 0,00 0,00 0,00 0,00 Etileno 0,00 0,00 0,00 0,00 Ácido Clorhídrico 0,00 0,00 0,00 0,00 Cloruro de Paladio 0,00 0,00 0,00 0,00 Cloruro de Cobre I 0,00 0,00 0,00 0,00 Cloruro de Cobre II 0,00 0,00 0,00 0,00 Oxalato de Cobre 0,00 0,00 0,00 0,00 TOTAL 665442,00 1,00 665442,00 1,00 1-37 1.7. Servicios de planta Además de los equipos requeridos para el proceso de producción, existen una serie de servicios necesarios para el funcionamiento correcto de la planta. Los servicios requeridos en la planta son los siguientes: Agua de refrigeración Calderas de vapor Gas natural Grupo de frío: agua de chiller Nitrógeno Agua descalcificada Electricidad Aire comprimido 1.7.1 Agua de refrigeración Una torre de refrigeración es uno de los equipos de servicios más importantes dentro de la planta, ya que de este servicio depende en gran medida la eficacia de una serie de operaciones que constituyen el proceso de producción. Dentro de nuestra planta se utilizan torre de refrigeración que operan en contracorriente, es decir el aire entra por debajo de la capa de relleno y circula en sentido contrario respecto al flujo de agua. Esta es la distribución más eficiente para la transferencia de calor y permite una mayor aproximación de la temperatura, tal como sucede en los intercambiadores de calor a contracorriente. La torre a contracorriente utiliza un ventilador de corriente de aire forzado colocado en la base de la torre, siendo recomendable que exista un espacio considerable para una buena distribución del aire. El agua entra por la parte superior de la columna y cae a través de la columna, poniéndose en contacto con el aire que circula en contracorriente. Para evitar pérdidas de agua, el sistema consta de una red situada en la parte 1-38 superior de la columna para evitar que la corriente de aire arrastre gotas de agua. El agua que circula en contracorriente respecto al aire, se enfría debido a la transferencia de materia debido a la evaporación y por la transferencia de calor sensible y latente del agua al aire, lo cual origina un aumento en la temperatura y humedad del aire y que la temperatura del agua descienda. El límite teórico de refrigeración es la temperatura de bulbo húmedo del aire entrante, la cual se define como la temperatura de no equilibrio en la cual una pequeña masa de liquido alcanza el estado estacionario cuando se encuentra sumergido en condiciones adiabáticas, en una corriente de gas, si el gas no esta saturado, parte del líquido se evapora pasando a la fase gas como vapor de agua( transferencia de materia) , enfriando el líquido restante hasta que la velocidad de transferencia de calor hacia el líquido balancea el calor necesario para la evaporación (transferencia de calor sensible) desde la fase gaseosa Hay dos factores principales que determinan el rendimiento de una torre de refrigeración: La cantidad de aire empleada La superficie de intercambio La superficie de intercambio de calor viene determinada por el tipo de relleno utilizado y del tipo de aspersores empleados para realizar la ducha de agua. Para determinar las dimensiones de las torres de refrigeración es necesario saber la cantidad de aire necesaria y la superficie de intercambio necesario, esto se consigue aplicando las ecuaciones básicas de intercambio de calor, pero sólo por medio de la experimentación es posible conseguir los datos requeridos para la determinación de los factores o parámetros necesarios para un dimensionamiento correcto de las torres de refrigeración. 1-39 El tamaño de las torres de refrigeración varía de acuerdo la temperatura de aproximación de cada torre, la cual viene definida por la diferencia entra la temperatura de salida del agua y la temperatura húmeda del aire de entrada. La temperatura de salida del agua es siempre mayor a la temperatura húmeda del aire de entrada, teóricamente es imposible que estas dos temperaturas sean iguales y lograr reducir esta diferencia hace que la operación sea más difícil. Por esto es preciso conocer anticipadamente: Condiciones ambientales de la futura localización de la torre. Temperatura del agua fría óptima para los propósitos deseados. La cantidad de agua evaporada es restituida por adición de agua fresca (alrededor de un 3%) Figura 7.1. Esquema de funcionamiento de una torre de refrigeración 1-40 Los equipos que usan agua de refrigeración y la cantidad que consumen son los siguientes: Tabla 7.1. Equipos que utilizan agua de refrigeración Equipos Agua consumida (Kg/h) HE-201A/B 4,930.00 CP-401A/B 220,284.00 CP-402A/B 947,000.00 HE-501A/B 475,920.00 HE-801A/B 118,800.00 HE-901A/B 552,240.00 HE-902A/B 316,620.00 CT-901A/B 157,320.00 TOTAL 2,793,114.00 Se requiere un total de 2,79.106 kg/h de agua a 30ºC a partir de una corriente de 40ºC. Sabiendo este caudal de agua ahora sólo nos falta saber el calor a disipar por las torres de refrigeración tal como se explica en el manual de cálculo. Se obtiene un calor a disipar de 32,780.00 Kw. El modelo que se escoge es el AX-129 de INDUMEC y harán falta cuatro torres para disipar todo el calor. El agua total que se tiene que reponer por pérdidas de evaporación es de 83,700 kg/h. Distribución de las torres de refrigeración Tal como se ha dicho se necesitan 4 torres en el proceso. Estas 4 torres operaran al 97,5% de su capacidad total en condiciones normales de trabajo. Hay que mencionar que este porcentaje de operación sólo se dará en verano ya que es cuando las condiciones climatológicas son más desfavorables. En cambio en invierno cuando el aire es más frío el porcentaje de operación será menor ya que el aire del ambiente es más frío. 1-41 Se ha añadido una torre de reserva más ya que en caso de que falle una siempre queda otra para trabajar y de esta manera se asegura que no falte agua de refrigeración en ningún servicio. Por lo tanto en la planta se disponen de cinco torres de refrigeración, cuatro de las cuales están en funcionamiento. Estas torres se distribuyen paralelamente de manera que llega un colector general con toda el agua de refrigeración de servicio a 40ºC que se irá distribuyendo uniformemente por las cuatro torres. Se enfría el agua a través de las torres a 30ºC y vuelven a juntarse las cuatro corrientes en un mismo colector que va hacia cada equipo que requiere de dicho servicio. Se asume que se trata de un circuito cerrado en el cual el agua fría va al equipo a cumplir su servicio y retorna caliente. Hay que considerar también que habrá unas pérdidas de agua debido a su evaporación. Estas torres de refrigeración están conectadas a un tanque pulmón de agua el cual, su principal función es añadir o quitar más agua de servicio en el circuito en caso de que se requiere más agua en un equipo. Está función está pensada en caso excepcional cuando un intercambiador no enfría o calienta lo suficiente un fluido concreto. El caudal máximo que se puede añadir al circuito es el caudal máximo de operación de las torres operando al 100%. De esta manera se puede añadir más agua en el circuito. El mecanismo que se sigue para mantener constante el la cantidad de agua en las torres de refrigeración, es mediante el control del nivel de los tanques de agua que hay en cada torre, si el nivel es demasiado alto, se abre la válvula de control en dirección hacia el tanque pulmón. Además de la entrada de agua desde las torres de refrigeración, el tanque pulmón posee una entrada de agua de red para reponer el agua pérdida por evaporación. El tanque pulmón tiene un volumen de 35 m3. Este volumen viene definido en función del caudal máximo que es capaz de operar una torre y el caudal que se utiliza en condiciones normales de uso. En el caso en que todas las torres se vacíen cuando su depósito esté lleno este tanque puede operar hasta media hora para que se vaya llenando. 1-42 Toda el agua del tanque pulmón se encuentra como máximo a una temperatura de 30ºC ya que la que proviene de la torre de refrigeración ya viene enfriada a 30ºC y el agua suministrada de red se supone por debajo de esta temperatura. 1.7.2 Vapor de agua El vapor de agua se produce en las calderas y es utilizado para calentar el fluido del proceso a partir de la condensación y cese del calor del vapor. Este condensado es retornado en las calderas donde se vuelve a vaporizar de nuevo. Hay que tener en cuenta las pérdidas de condensado que se pueden tener en los equipos. Por lo tanto toda esta agua perdida se tendrá que reponer. A continuación se especifican los equipos que requieren de este servicio. Tabla 7.2. Equipos que utilizan vapor de agua. Equipos Vapor (kg/h) CT-301-A/B 1,458.00 CT-501A/B 14,184.00 KR-801A/B 18,900.00 KR-901A/B 3,690.00 TOTAL 38,232.00 El vapor de agua lo generamos en las siguientes condiciones: Temperatura = 213ºC Presión = 20 atm. A estas condiciones el vapor está saturado. Esto representa una ventaja ya que el agua condensada vuelve a la misma temperatura prácticamente. Todos estos condensados pasaran inicialmente por un acumulador de agua que después se canalizaran hacia la caldera. 1-43 Sabiendo este caudal de vapor ahora sólo nos falta saber el calor a proporcionar por las calderas tal como se explica en el manual de cálculo. El calor total a proporcionar es de 19470 Kw. pero teniendo en cuenta que hay una parte del vapor que nos ahorramos de generar ya que se produce a partir de la salida de los gases calientes de tratamiento y que disponemos de un economizador que nos ahorra un 15% más de la energía a suministrar en el vapor, el calor real que suministran las calderas es de 8181 Kw. El modelo que se escoge es el UL-S de LOOS International y hará falta una caldera para proporcionar todo este calor. Durante el arranque de la planta todo este calor total se tendrá que generar en las calderas y se necesitaran dos. Toda esta explicación está en su apartado correspondiente del arranque de la planta. Sistema de control de las calderas El sistema de control que viene propuesto en el catálogo de la caldera es el siguiente: LOOS Boiler Control LBC. Se trata de un equipo de automatización mediante PLC´s. Todas las funciones de regulación y control están integradas en un potente mando de programa almacenado. Éste abarca los dispositivos para la regulación de la potencia de la caldera, del nivel del agua, de la purga de sales y de la purga de lodos, e igualmente de los dispositivos de regulación del economizador. 1-44 El esquema de control es el siguiente: Figura 7.3. Sistema de control de la caldera. El economizador El gas de escape de las calderas de vapor contiene un elevado potencial térmico de alta temperatura. El economizador LOOS con superficies de calentamiento posteriores de gran eficiencia para la recuperación del calor de los gases de escape utiliza este potencial térmico para precalentar el agua de alimentación y mejorar el rendimiento de la caldera. Con la instalación de este economizador nos ahorramos un 15% de energía a proporcionar. 1.7.3. Gas natural El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, sólo o acompañando al petróleo a los depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, etano, CO2, H2S, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. El gas natural es utilizado como combustible en la caldera para generar vapor saturado. 1-45 También hay una entrada secundaria de gas natural en la cámara de combustión de los gases de tratamiento que sólo se proporcionará en el caso anormal que no se alcance la temperatura deseada de oxidación. El gas natural no hace falta almacenarlo ya que es suministrado directamente des de la red municipal. La cantidad de gas natural que necesita la caldera es de 896 m3/h y está calculada en el manual de cálculo. 1.7.4. Grupo de frío: agua de chiller Un Chiller (o enfriador de agua) es un aparato industrial que produce agua fría para el enfriamiento de procesos industriales. La idea consiste en extraer el calor generado en un proceso por contacto con agua a una temperatura menor a la que el proceso finalmente debe quedar. Así, el proceso cede calor bajando su temperatura y el agua, durante el paso por el proceso, la eleva. El agua "caliente" retorna al chiller donde nuevamente se reduce su temperatura para ser enviada nuevamente al proceso. Un chiller es un sistema completo de refrigeración que incluye un compresor, un condensador, evaporador, válvula de expansión (evaporación), refrigerante, sistema electrónico de control del sistema, depósito de agua, gabinete,etc. Ha sido necesario instalar un grupo de frío ya que hay puntos del proceso en que el fluido necesita ser enfriado por debajo de la temperatura del agua de refrigeración. A continuación se especifican los equipos que requieren de este servicio: Tabla 7.3. Equipos que utilizan agua del grupo de frío. Equipos Agua consumida (kg/h) CT-502-a/b 779724 HE-502-a/b 945360 HE-601-a/b 7664 V-701 a V-707 28872 TOTAL 1761620 1-52 compresores) y teniendo calculado la potencia total necesaria de las áreas de todo el proceso (área 200 a 600 se trata de una potencia de 1318kW) se ha estimado que se gasta un 5% de la potencia del proceso. Potencia total = 65,9 kW Área 200 Equipo Potencia unidad (kW) Potencia total (kW) P-201-A/B 1,62 3,24 CO-201-A/B 185,04 370,08 Alumbrado general - 13 Todas las bombas y compresores se encuentran doblados, nada más se utiliza una bomba durante la operación de la planta. La nomenclatura A/B hace referencia a la línea en que esta ubicada la bomba. En la segunda columna de la tabla se representa la potencia requerida por unidad y en la segunda columna la potencia total, la cual representa la potencia requerida por las bombas en ambas líneas. Potencia total = 386,3 kW Área 300 Equipo Potencia unidad (kW) Potencia total (kW) P-301A/B 3,78 7,56 Alumbrado general - 13 Potencia total = 20,5 kW Área 400 Equipo Potencia unidad (Kw.) Potencia total (Kw.) P-401A/B 0,44 0,88 P-402A/B 33,18 66,36 CO-401A/B 182,12 364,24 Alumbrado general - 13 Potencia total = 444,5 kW 1-53 Área 500 Equipo Potencia unidad (Kw.) Potencia total (Kw.) P-501A/B 6,06 12,12 P-502A/B 20,83 41,66 P-503A/B 3,24 6,48 P-504A/B 0,76 1,52 P-505A/B 9,67 19,34 CO-501A/B 95,24 190,48 CO-502A/B 97,66 195,32 Alumbrado general - 13 Potencia total = 466,9 Kw. Área 600 En esta área del proceso no hay ningun equipo que requiere de electricidad. Por lo tanto sólo se le tiene en cuenta el alumbrado general. Potencia total = 13 Kw. Área 700 Como en el caso del área 100 se ha vuelto a estimar el consumo de potencia al 5% de la potencia del proceso. Potencia total = 65,9 Kw. Área 800 En esta área el consumo de la potencia se ha vuelto a estimar debido a no tener diseñadas las bombas y los compresores. Como en esta área se utilizan bombas y compresores el consumo de electricidad sube un poco más en comparación a las zonas de almacenaje (sólo requieren de bombas). Se ha estimado la potencia a un 10% de la potencia del proceso. Potencia total = 131,8 kW 1-54 Área 900 Equipo Potencia unidad (kW) Potencia total (kW) MB-901 - 42 Agitador R-901 15,5 15,5 Agitador V-901 15,5 15,5 Agitador V-902 15,5 15,5 Agitador V-903 15,5 15,5 CF-901 15 15 CF-902 5,5 5,5 Alumbrado general - 13 Bombas y compresores - 263,65 La potencia de las bombas y los compresores se ha estimado porque no se tiene el diseño de los equipos de impulsión. Se ha estimado un 20% de la potencia del proceso debido a tener mucho más espacio que en el área 800. Potencia total = 401,2 Kw. Área 1000 Equipo Potencia unidad (Kw.) Potencia total (Kw.) TR-1001 a 1005 60 240 CH-1001 a 1008 505 3535 Alumbrado general - 13 Bombas y compresores - 263,65 La potencia de las bombas y los compresores ha vuelto a estar estimada. Se trata del 20% de la potencia del proceso. Potencia total = 4051,6 Kw. Área 1100 Se estima una potencia de 25 Kw. Área 1200 Se estima una potencia de 17,5 Kw. 1-55 Área 1300 Se estima una potencia de 17,5 Kw Dimensionamiento de los cables Los cálculos realizados para determinar la sección del cable que llega a cada área desde la estación transformadora se encuentran detallados en el manual de cálculo. Se ha tenido en cuenta también la simultaneidad del requerimiento de energía, es decir, se ha previsto la cantidad máxima de energía que se requerirá en el momento en que coincidan el máximo número de equipos funcionando a la vez. El coeficiente de simultaneidad sólo se ha tomado del 70% en el caso de los laboratorios, las oficinas y el comedor ya que el resto de áreas funcionan las 24 horas. Tabla 7.5. Cables para cada área de la planta Área Potencia (Kw.) Intensidad (A) Caída de Tensión (%) Longitud (m) e Sección calculada (mm2) Sección Real (mm2) D (mm) 100 65,9 204,02 6,5 183,5 24,7 39,85 50 7,98 200 386,3 1195,98 6,5 64,5 24,7 82,11 95 11,00 300 20,5 63,47 6,5 64,5 24,7 4,36 6 2,76 400 444,5 1376,16 6,5 64,5 24,7 94,48 95 11,00 500 466,9 1445,51 6,5 64,5 24,7 99,24 120 12,36 600 13 40,25 6,5 64,5 24,7 2,76 4 2,26 700 65,9 204,02 6,5 200 24,7 43,43 50 7,98 800 131,8 408,05 6,5 13,3 24,7 5,78 6 2,76 900 401,2 1242,11 6,5 88,2 24,7 116,61 120 12,36 1000 4051,6 12543,65 6,5 92 24,7 1228,31 1500 43,71 Laboratorios 17,5 54,18 4,5 193 17,1 16,08 25 5,64 Oficinas 12,3 38,08 4,5 95,3 17,1 5,58 6 2,76 Comedor 12,3 38,08 4,5 132,4 17,1 7,75 10 3,57 1-56 1.8. PROGRAMACIÓN TEMPORAL Y MONTAJE DE LA PLANTA A continuación se presenta un modelo esquemático de planificación temporal y montaje de la planta de acetaldehído proyectada. Para ello se definen las diferentes tareas y apartados de toda la obra, su duración y el orden de ejecución. El diagrama de Gantt que también se muestra a continuación tiene como objetivo posicionar cada tarea a lo largo de una línea temporal de manera que se puedan identificar las relaciones y dependencias que hay entre ellos. Éste método permite visualizar los plazos de ejecución de la obra. El tiempo total de la obra son dos años. Se demandan las licencias el 1 de enero de 2011 y el montaje de la planta acabaría el 31 de diciembre de 2012. 1-57 Licencia de obras 4 meses Licencia de actividades 6 meses Urbanización  Limpieza terrenos 1 mes  Excavaciones y acondicionamiento 2 meses  Instalación de suministros 1 mes  Viales y aceras 1 mes Edificación de oficinas y aparcamientos  Soportes, escaleras, plataformas y barandillas 2 meses  Edificio de oficinas 5 meses  Aparcamiento 2 meses Instalación equipos  Área almacenamiento 2 meses  Área reacción 1 mes  Área regeneración 1 mes  Área purificación 1 mes  Área servicios 1 mes  Área tratamiento líquidos 1 mes  Área tratamiento gases 1 mes Instalación tuberías  Instalación de tuberías del proceso 1 mes  Conexión tuberías proceso 1 mes  Instalación de tuberías de servicio 1 mes  Conexión tuberías de servicio 1 mes Instrumentación  Instalación instrumentación 1 mes  Conexión instrumentos-equipos 1 mes Aislamientos  Aislamiento equipos 1 mes  Aislamiento tuberías 1 mes Acabados  Pintura 1 mes  Limpieza 1 mes 1-58 59 2 EQUIPOS 2.1. LISTADO DE EQUIPOS………………………………………..2-1 2.2. ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS……………………2-5 Área 100………………………………………………………………..…..2-6 Área 200………………………………………………………………..…..2-8 Área 300…………………………………………………………………....2-12 Área 400………………………………………………………………..…..2-16 Área 500………………………………………………………………..…..2-25 Área 600………………………………………………………………..…..2-37 Área 700………………………………………………………………..…..2-39 Área 800………………………………………………………………..…..2-41 Área 900………………………………………………………………..…..2-48 Área 1000…………………………………………….………………...…..2-65 2-1 2.1. Listado de equipos esAAcle LISTADO EQUIPOS Planta: Producción Acetaldehído ÁREA 100 Ubicación: Castellbisbal ITEM Denominación Parámetro de diseño Valor y unidades parámetro de diseño Potencia (kW) Material de construcción V-101/110 Tanque almacenamiento Etileno Volumen 100 m3 - AISI 304/ A106 esAAcle LISTADO EQUIPOS Planta: Producción Acetaldehído ÁREA 200 Ubicación: Castellbisbal ITEM Denominación Parámetro de diseño Valor y unidades parámetro de diseño Potencia (kW) Material de construcción R-201-a/b Reactor gas-líquido Volumen 121,46 m3 - AISI 304/Ti HE-201-a/b Intercambiador de calor Ancho Largo 0,355 m 2 m - esAAcle LISTADO EQUIPOS Planta: Producción Acetaldehído ÁREA 300 Ubicación: Castellbisbal ITEM Denominación Parámetro de diseño Valor y unidades parámetro de diseño Potencia (kW) Material de construcción S-301-a/b Separador de fases Volumen 4,71 m3 - AISI 304 CT-301-a/b Condensador total Ancho Largo 0,408 m 2 m - AISI 304 2-8 AREA 200 2-9 REACTOR REV. 0 AREA 200 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item R-201-a/b Cantidad 2 2Denominación Reactor de burbujeo 3Productos manipulados Mezcla reactante 4Volumen 121,43 m3 5 Diametro 3,612 m Altura total 13,2 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 14223 kg En operación: 228574 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 3,04 5 135 150 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 / NiPTFE mm 17 Fondo superior INOX-304 / NiPTFE mm 18 Fondo inferior INOX-304 / NiPTFE mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín mm 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 9,6 m 25 Densidad 2160 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-400 Espesor 340 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 16'' Entrada reactivos 35 B 1 4'' Entrada recirculación 36 C 1 2,5'' Salida 37 D 1 40'' Boca de hombre 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 R201 3.69 12.00 0.60 0.60 A B C D 2-10 REV. 0 200 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-201-A/B CANTIDAD 2 2 Intercambiador de calor 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 115 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)4,46 35 Número de tubos 38 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 25 38 39 40 Entrada a carcasa de agua de refrigeración 41 42 42 43 44 45 53,54 0,6315 942 32 INTERCAMBIADOR CALOR D 1 A 1 3,46E-02 1,5'' 1,5'' Peso equipo operación (kg) 60,07 CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño Denominación 258,06 Salida de tubos del oxígeno 6'' Entrada a tubos del oxígeno C 1 Salida de carcasa de agua de refrigeración 6'' B 1 2 1,95 7 Espacio pantallas(mm) 284 ninguno DTML(ºC) 132,31 Peso equipo vacío (kg) DATOS DE CONSTRUCCION 2 5 85 220 AISI 304 AISI 304 355/2 20\1 Calor latente 0,6182 3,94E-02 1,25 12,31 57,84 15 4224 4227 962,8 18 18 32 1 8 0,13 0,04 3,27 996 1 4 1004 3,82 7,97E-04 6,51E-04 2,98E-05 40 135 2,67E-05 204 Salida Agua de refrigeración Líquido 1,36 0,88 Oxígeno 30 DATOS DE DISEÑO Gas CARCASA TUBOS 0,88 Entrada Salida Entrada 1,36 1,36 Posición Horizontal AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item Denominación 2-11 REV. 0 200 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-201-a/b CANTIDAD 2 2 Intercambiador de calor 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Unidades Metros AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN INTERCAMBIADOR CALOR Item Denominación HE201 2 0,355 A D C B 2-12 AREA 300 2-13 SEPARADOR REV. 0 AREA 300 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item S-301-a/b Cantidad 2 2Denominación Separador de fases 3Productos manipulados Fluidos proceso 4Volumen 8,5 m3 5 Diametro 1,51 m Altura total 5,46 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 776 kg En operación: 2132 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 3,04 4 41,3 50 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 4 mm 17 Fondo superior INOX-304 6 mm 18 Fondo inferior INOX-304 6 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 0,35 m 25 Densidad 2160 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-40 Espesor 340 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 2,5'' Entrada corriente 35 B 1 3'' Salida líquido 36 C 1 28'' Salida gas 37 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 S301 4.70 0.37 1.51 A B C 2-14 REV. 0 300 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-301-A/B CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1467 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)4,48 35 Número de tubos 20 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 50 38 39 40 41 42 42 43 44 13,13 13,13 86,45 958,2 946,9 CONDENSADOR TOTAL 1 Entrada a tubos de fluido de proceso 3'' Salida de tubos de fluido de proceso A 1 Entrada a carcasa de vapor de agua 4'' 2'' 0,75'' C 1 B Salida de carcasa de condensados D Peso equipo vacío (kg) Peso equipo operación (kg) CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño Denominación 1 422,92 32 Espacio pantallas(mm) 61,1 DTML(ºC) 156,89 0,069 2 1,95 149,34 140 AISI 304 AISI 304 742,4 4,78 DATOS DE CONSTRUCCION 21 10 0,6796 9,5 3,9 Calor latente 1833 3,44E-02 0,654 1 18 18 18,14 0,6721 6 18,14 3463 4576 4170 4176 20 9 9,031 839,6 1,60E-05 1,20E-04 2,44E-04 1,91E-04 213 Líquido Fluido de proceso 0,405 13,13 Gas 0,405 Horizontal TUBOS Entrada Salida Entrada Salida CARCASA 0,148 263 BX-Spintex 613-40 / 300 408/6 40\2 213 100 Vapor de agua AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN DATOS DE DISEÑO Item 2 Denominación Posición 2-15 REV. 0 300 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-301-a/b CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Unidades Metros PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Denominación CONDENSADOR TOTAL Item 2 AREA CT301 B C D A 2 0,408 2-16 AREA 400 2-17 TORRE ABSORCIÓN REV. 0 AREA 400 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item SA-401-a/b Cantidad 2 2Denominación Torre de absorción 3Productos manipulados Fluidos proceso 4Volumen 25,77 m3 5 Diametro 1,68 m Altura total 11,99 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 3960 kg En operación: 20039 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 50 50 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 3 mm 17 Fondo superior INOX-304 4 mm 18 Fondo inferior INOX-304 4 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 6,57 m 25 Densidad 1104 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-40 Espesor 50 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 Relleno Pall Rings 1 1/2'' Metal Peso 2393 kg 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 8'' Entrada agua de red 35 B 1 18'' Entrada alimento 36 C 1 20'' Salida gases 37 D 1 8'' Salida líquido 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 SA401 11.82 0.28 1.68 A BD C 2-24 REV. 0 400 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 KR-401-a/b CANTIDAD 2 Evaporador 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Unidades Metros KETTLE-REBOILER AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item 2 Denominación KR401 B D A C 8 1,67 2-25 AREA 500 2-26 TORRE DESTILACIÓN REV. 0 AREA 500 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item TD-501-a/b Cantidad 2 2Denominación Torre de destilación de válvulas 3Productos manipulados Fluidos proceso 4Volumen 32,03 m3 5 Diametro 1,836 m Altura total 12,88 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 2691 kg En operación: 20153 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 100 100 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 3 mm 17 Fondo superior INOX-304 4 mm 18 Fondo inferior INOX-304 4 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 7 m 25 Densidad 955 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-40 Espesor 200 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 Relleno Válvulas Peso 803 kg 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 10'' Entrada alimento 35 B 1 8'' Salida líquido 36 C 1 8'' Entrada vapor de agua 37 D 1 6'' Salida lateral 38 E 1 2'' Entrada reflujo 39 F 1 1 1/2'' Salida gases 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 TD501 1.83 0.31 12.88 0.31 A F D C B E 2-27 TORRE DESTILACIÓN REV. 0 AREA 500 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item DE-501-a/b Cantidad 2 2Denominación Torre destilación extractiva de válvulas 3Productos manipulados Fluidos proceso 4Volumen 32,23 m3 5 Diametro 1,835 m Altura total 12,19 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 2419 kg En operación: 16049 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 70 70 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 3 mm 17 Fondo superior INOX-304 4 mm 18 Fondo inferior INOX-304 4 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 5,6 m 25 Densidad 917 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-40 Espesor 110 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 Relleno Válvulas Peso 615 kg 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 4'' Entrada agua de red 35 B 1 3'' Entrada alimento 36 C 1 5'' Entrada vapor de agua 37 D 1 10'' Salida líquido 38 E 1 5'' Salida gases 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 DE501 0.31 1.83 0.31 12.19 A B D C E 2-28 TANQUE PULMÓN REV. 0 AREA 500 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item V-501-a/b Cantidad 2 2Denominación Tanque pulmón zona separación 3Productos manipulados Fluidos proceso 4Volumen 20 m3 5 Diametro 2,576 m Altura total 4,18 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 1087 kg En operación: 16416 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,49 2 41,3 50 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 3 mm 17 Fondo superior INOX-304 5 mm 18 Fondo inferior INOX-304 5 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 3 m 25 Densidad 985 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento SI Espesor 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 8'' Entrada corriente 35 B 1 24'' Boca de hombre 36 C 1 8'' Venteo 37 D 1 8'' Salida corriente 38 E 1 8'' Drenaje 39 F 1 8'' Disco de ruptura 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 V501 3.860.43 2.57 C D E B A F 2-29 REV. 0 500 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-501-A/B CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1075 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)47,96 35 Número de tubos 174 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 37,5 38 39 40 41 42 42 43 44 45 Salida tubos del fluido de proceso A 1 3'' Entrada carcasa del vapor de agua 8'' Salida carcasa del vapor de agua B CONDENSADOR TOTAL Entrada tubos del fluido de proceso C 1 Entrada Salida DTML(ºC) 156,89 Peso equipo vacío (kg) Peso equipo operación (kg) 814,67 2083,02 1 D 4'' 3'' 1 CONEXIONES Marca Cantidad Denominación Tamaño 3 2,95 7 Espacio pantallas(mm) 423 BX-Spintex 613-40 / 300 705/9 30\1 DATOS DE CONSTRUCCION 21 2 263 105 0,6483 0,654 AISI 304 AISI 304 24,26 0,196 0,111 7450,84 7,51 4143 4123 Calor latente 1,20E-04 1833 3463 1,60E-05 4576 5,48E-04 3,18E-04 18 18 18,51 18,51 3,72 1 6 3,44E-02 0,6202 20 1 9,031 985,3 917,5 839,6 62,88 62,88 213 70 213 62,88 41,33 Posición Horizontal fluido proceso vapor agua Entrada Salida Líquido 2 Gas 3,94 3,94 DATOS DE DISEÑO CARCASA TUBOS Item Denominación AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN 2-30 REV. 0 500 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-501-a/b CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Denominación Unidades Metros Item 2 CONDENSADOR TOTAL AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN CT501 3 0,705 B C D A 2-31 REV. 0 500 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-502-A/B CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1007 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)440,42 35 Número de tubos 1416 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 25 38 39 40 41 42 42 43 44 45 216,59 216,59 Salida Entrada Salida 7,57 216,59 1017 18 4166 5,90E-01 1,23E-03 Peso equipo vacío (kg) Peso equipo operación (kg) CONEXIONES C 1 Salida de carcasa de fluido de proceso D 1 Salida de tubos de agua de chiller 2'' 2'' A 1 Entrada a carcasa de fluido de proceso B 1 Entrada a tubos de agua de chiller 5'' 2'' Marca Cantidad Tamaño Denominación 3777,43 9739,43 2 1120/2 20\1 5 4,95 70 60 2 DTML(ºC) 10,29 AISI 304 AISI 304 22 Espacio pantallas(mm) 224 ninguno 2,1 DATOS DE CONSTRUCCION 1 6 0,176 0,422 4489 1,42E-03 9,031 1021 16,69 3,53 4125 3463 4576 3,44E-02 0,654 5,81E-01 20 20 1 7 12 18 1 1,61E-05 1,26E-04 Calor latente 593 43,9 43,9 Gas 7,57 839,6 Líquido TUBOS Fluido de proceso Agua de chiller LOCALIZACIÓN DATOS DE DISEÑO Denominación Posición Horizontal Entrada CARCASA CONDENSADOR TOTAL Item 2 AREA PLANTA CLIENTE 2-32 REV. 0 500 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-502-a/b CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Item 2 Denominación Unidades Metros CLIENTE LOCALIZACIÓN CONDENSADOR TOTAL AREA PLANTA CT502 5 1,12 B C D A 2-33 REV. 0 500 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-501-A/B CANTIDAD 2 2 Intercambiador de calor 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1582 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)81,92 35 Número de tubos 222 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 37,5 38 39 40 Entrada a carcasa de agua de refrigeración 41 42 42 43 44 45 Salida de tubos de fluido de proceso 8'' INTERCAMBIADOR CALOR 133 DTML(ºC) 46,38 Peso equipo vacío (kg) AISI 304 AISI 304 DATOS DE CONSTRUCCION 2 2 60 776/2 30\1 Marca Cantidad CONEXIONES Peso equipo operación (kg) 792,92 B 1 C 1 D 1 3240 Salida de carcasa de agua de refrigeración 8'' Tamaño Denominación 22'' 22' Entrada a tubos de fluido de proceso A 4 3,95 5 Espacio pantallas(mm) 776 ninguno 1 0,038 5586,11 5,46 1,09 1,15 1 4 0,32 0,6182 6,87E-01 6,58E-01 Calor latente 0,6315 6,51E-04 18 18,04 18,04 18 4224 4227 4193 4200 100 7,97E-04 2,79E-04 4,30E-04 1 1 1004 947,9 976,4 996 TUBOS Agua de refrigeración Líquido 132,2 132,2 38 38 40 30 Salida Horizontal Fluido de proceso 132,2 65 DATOS DE DISEÑO CARCASA AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN 38 Gas Entrada Entrada Salida Item Denominación Posición 2-40 TANQUE ACETALDEHIDO REV. 0 AREA 700 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item V-701/707 Cantidad 7 2Denominación Tanque almacenamiento acetadehido 3Productos manipulados Acetaldehido 4Volumen 150 m3 5 Diametro 5,04 m Altura total 9,2 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 5683 kg En operación: 114180 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 12 12 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 5 mm 17 Fondo superior INOX-304 8 mm 18 Fondo inferior INOX-304 8 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 7 m 25 Densidad 780 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento No Espesor 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 1 1/2'' Entrada acetaldehido 35 B 1 40'' Boca de hombre 36 C 1 1 1/2'' Venteo 37 D 1 1 1/2'' Salida acetaldehido 38 E 1 1 1/2'' Entrada nitrogeno 39 F 1 - Drenaje 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 V701 7.54 0.49 0.84 A BC D 5.03 F E 2-41 AREA 800 2-42 TORRE ABSORCIÓN REV. 0 AREA 800 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item SA-801 Cantidad 1 2Denominación Torre absorción gases residuales 3Productos manipulados Gases proceso 4Volumen 14,59 m3 5 Diametro 1,52 m Altura total 8,51 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 1906 kg En operación: 9862 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 40 40 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 2 mm 17 Fondo superior INOX-304 3 mm 18 Fondo inferior INOX-304 3 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido - m 25 Densidad 1 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento No Espesor 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 Relleno Pall Rings 1 1/2'' Metal Peso 1267 kg 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 6'' Entrada agua de red 35 B 1 28'' Salida gases 36 C 1 28'' Entrada alimentación 37 D 1 6'' Salida líquido 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 SA801 1,52 8 AB CD 0,25 2-43 CAMARA COMBUSTIÓN REV. 0 AREA 800 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item CC-801 Cantidad 1 2Denominación Camara combustión para tratamiento de gases 3Productos manipulados Residuo gaseoso 4Volumen 39 m3 5 Diametro 3 m Longitud 12 m 6 Posición Horizontal 7 Peso equipo Vacío: 136061 kg En operación: 150029 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 1281 1281 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 5 mm 17 Revestimiento Cerámico - SiC 6 mm 18 mm 19 mm 20 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido - m 25 Densidad 0,388 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento SI Espesor 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 28'' Entrada aire 35 B 1 28'' Entrada combustible 36 C 1 44'' Salida gases 37 D 1 6'' Entrada gases 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 12 3 AB C D CC801 2-44 REV. 0 800 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 KR-801-A/B CANTIDAD 2 Evaporador 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 136 Altura líquido (mm) 34 Área de intercambio(m2)535,36 35 Número de tubos 382 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 62,5 38 39 40 41 42 42 43 44 45 LOCALIZACIÓN Item 2 Denominación Gas Entrada Salida CARCASA TUBOS Salida Horizontal DATOS DE DISEÑO KETTLE-REBOILER AREA PLANTA CLIENTE Posición Entrada 7,48 Vapor condensados Gases de tratamiento 5,25 7,48 7,48 0,7217 1,20E-04 1,60E-05 3,49E-05 2,52E-05 Líquido 5,25 839,6 9,031 0,2717 1 213 1281 213 214 20 18 18 28,79 28,79 4576 3463 1316 1096 Calor latente 1833 0,65 3,44E-02 263 898 9 25,4 1 2 DATOS DE CONSTRUCCION 21 2 9625 5,41E-02 3,74E-02 0,16 0,102 9 DTML(ºC) 153 AISI 304 AISI 304 2290/24 50\1 10 9,95 BX-Spintex 613-40 / 300 Marca Cantidad Tamaño Denominación 1827 Altura haz de tubos (mm) 1527 CONEXIONES Peso equipo vacío (kg) 17999 Peso equipo operación (kg) 18651 A 1 3'' Entrada a carcasa de vapor condensado B 1 44'' Entrada a tubos de gases de tratamiento 34'' Salida de tubos de gases de tratamiento C 1 8'' Salida de carcasa de vapor D 1 2-45 REV. 0 800 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 KR-801-a/b CANTIDAD 2 Evaporador 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Denominación Unidades Metros Item 2 KETTLE-REBOILER AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN KR801 10 2,29 B D A C 2-46 REV. 0 800 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-801-A/B CANTIDAD 2 2 Intercambiador de calor 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 7,48 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 106,2 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)240,45 35 Número de tubos 258 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 62,5 38 39 40 Entrada a carcasa de agua de red 41 42 42 43 44 45 Entrada Salida Entrada INTERCAMBIADOR CALOR Entrada a tubos de gas de tramiento C 1 6'' Salida de carcasa de agua de red D 1 28'' Salida de tubos de gas de tratamiento A 1 6'' B 1 34' CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño Denominación Peso equipo vacío (kg) 2476,37 Peso equipo operación (kg) 5523,12 Espacio pantallas(mm) 294 DTML(ºC) 59,03 6 5,95 ninguno 20 AISI 304 AISI 304 1470/3 50\1 DATOS DE CONSTRUCCION 2 2 60 177,5 0,14 0,02 1394 6,2 0,38 32 1 2 0,6182 3,74E-02 2,64E-02 0,6315 Calor latente 4224 4227 1096 1054 18 18 28,79 28,79 7,97E-04 6,51E-04 2,52E-05 1,86E-05 1 1 1004 0,7217 1,086 996 40 41 Líquido 33 33 30 214 Gas 7,48 Item Denominación Posición Horizontal 7,48 AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Salida DATOS DE DISEÑO CARCASA TUBOS Agua de red Gases de tratamiento 33 2-47 REV. 0 800 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-801-a/b CANTIDAD 2 2 Intercambiador de calor 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item Denominación Unidades Metros INTERCAMBIADOR CALOR AREA HE801 6 1,47 A D C B 2-48 AREA 900 2-49 REACTOR REV. 0 AREA 900 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item R-901 Cantidad 1 2Denominación Reactor - Tanque de oxidación 3Productos manipulados Fluidos proceso, H2O2, FeSO4, H2SO4 4Volumen 60 m3 5 Diametro 3,71 m Altura total 6,79 m 6 Posición Vertical 7 Peso equipo Vacío: 2465,36 kg En operación: 53578 kg 8 9 PRESIÓN (bar) TEMPERATURA (ºC) 10 Operación Diseño Operación Diseño 11 Cuerpo 1,01 2 40 45 12 Chaqueta 13 Serpentín 14 15 MATERIAL ESPESOR 16 Cuerpo INOX-304 4 mm 17 Fondo superior INOX-304 7 mm 18 Fondo inferior INOX-304 7 mm 19 Chaqueta mm 20 Serpentín 21 22 Tipo fondo Superior: Toriesférico Inferior: Toriesférico 23 Código ASME VIII Div.1 24 Altura líquido 5 m 25 Densidad 940 kg/m3 26 Sobreespesor corrosión 1 mm 27 Aislamiento BX SPINTEX 613-40 Espesor 340 mm 28 Eficácia soldadura Parcial 29 Radiografiado 0.85 30 Agitador : Diámetro 1,22 m Potencia 15,5 kW 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 A 1 6'' Entrada corriente 35 B 1 - Entrada H2O2 36 C 1 - Entrada FeSO4 37 D 1 - Entrada H2SO4 38 E 1 6'' Salida corriente 39 F 1 6'' Venteo 40 G 1 20'' Boca de hombre 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 F R901 5,56 3.7 A BCD E 0,62 G 2-56 EXTRACTOR CENTRÍFUGO REV. 0 AREA 900 FECHA Abril'10 PLANTA Producción Acetaldehido POR O-1 CLIENTE - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisball REV. 1Item CF-902 Cantidad 1 2Denominación Extractor centrífugo 3Productos manipulados Fluidos proceso, lodos 4Posición Horizontal 5 Modelo Baby 1 6 Marca Pierálisi 7 8 9 10 Potencia 5,5 kW 11 Rotación máxima 5200 rev/min 12 Fuerza centrífuga máx 3500 rev 13 Relación de esbeltez 2,48 L/D 14 Diámetro tambor 232 mm 15 Caudal hidráulico 2500 l/h 16 Longitud total 1700 mm 17 Ancho total 785 mm 18 Altura total 1090 mm 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 CONEXIONES 33 Marca Cantidad Tamaño Denominación 34 35 36 37 38 39 40 41 42 NOTAS 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 CARACTERÍSTICAS EQUIPO 2-57 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-901 CANTIDAD 1 2 Intercambiador de calor 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1590 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)154,29 35 Número de tubos 624 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 25 38 39 40 Entrada a carcasa de agua de refrigeración 41 42 42 43 44 45 CARCASA TUBOS Entrada Salida Entrada Salida 153,4 Horizontal Item INTERCAMBIADOR CALOR Denominación Posición AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN 26,59 DATOS DE DISEÑO Gas Agua de refrigeración Agua a tratar Líquido 153,4 153,4 26,59 26,59 30 99 40 41 1 1 1004 996 948,8 995,4 7,97E-04 6,51E-04 1,80E-04 5,80E-04 18 18 18,5 18,5 0,6315 0,68 Calor latente 6,2 DATOS DE CONSTRUCCION 1,17 1,03 0,024 6481 4224 4227 4188 4218 0,6182 4 3,95 0,6303 AISI 304 AISI 304 1 6 0,29 Espacio pantallas(mm) 808 28,57 4134,33 2 2 60 120 808/2 20\1 1 24'' ninguno 4 Cantidad Tamaño Denominación DTML(ºC) 1346,44 Salida de tubos del agua a tratar 24'' Salida de carcasa del agua de refrigeración CONEXIONES Peso equipo vacío (kg) Marca C 1 B 1 A 1 D 6'' Peso equipo operación (kg) Entrada a tubos de agua a tratar 6'' 2-58 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-901 CANTIDAD 1 2 Intercambiador de calor 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Unidades Metros AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item Denominación INTERCAMBIADOR CALOR HE901 A 4 0,8 D C B 2-59 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-902 CANTIDAD 1 2 Intercambiador de calor 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1561,5 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)87,52 35 Número de tubos 360 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 25 38 39 40 Entrada a carcasa de agua de refrigeración 41 42 42 43 44 45 Salida Entrada DATOS DE DISEÑO Gas Agua de refrigeración CARCASA TUBOS Entrada Salida INTERCAMBIADOR CALOR AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Denominación Posición Horizontal Item Agua a tratar Líquido 87,95 87,95 14,97 14,97 100 87,95 14,97 30 40 41 1 1 1004 996 947,9 995,4 5,80E-04 18 18 18,5 18,5 7,97E-04 6,51E-04 2,79E-04 Calor latente 4227 4197 4218 3716 0,027 4224 4,1 0,6182 0,6315 0,68 0,6303 1,03 1,02 1 6 0,24 ninguno 6 DATOS DE CONSTRUCCION 2 2 60 120 AISI 304 AISI 304 650/2 20\1 4 3,95 Denominación Espacio pantallas(mm) 650,6 DTML(ºC) 28,88 Peso equipo vacío (kg) 799,85 B 1 4'' C 1 24'' Salida de carcasa del agua de refrigeración D 1 4'' Salida de tubos del agua a tratar Entrada a tubos del agua a tratar Peso equipo operación (kg) 2539,04 CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño A 1 24'' 2-60 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 HE-902 CANTIDAD 1 2 Intercambiador de calor 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Unidades Metros AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item Denominación INTERCAMBIADOR CALOR HE902 4 0,65 A D C B 2-61 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 KR-901 CANTIDAD 2 Evaporador 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1635 Altura líquido (mm) 34 Área de intercambio(m2)11,25 35 Número de tubos 42 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 37,5 38 39 40 41 42 42 43 44 45 Entrada Salida DATOS DE DISEÑO Gas Agua a tratar AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item Denominación Posición Horizontal KETTLE-REBOILER 1 Líquido 0,834 Vapor de agua 0,834 1,025 1,025 CARCASA TUBOS Entrada Salida 1 20 100 213 100 213 947,9 1,60E-05 1,20E-04 18,2 18,2 18 18 0,589 9,031 839,6 2,79E-04 1,21E-05 4193 2124 0,68 2,44E-02 Calor latente 2254 10,5 7,4 0,045 0,11 3463 4576 1833 0,654 3,44E-02 2 21 150 263 DATOS DE CONSTRUCCION 1 6 1879 9 Peso equipo operación (kg) 457,59 3 2,95 BX-Spintex 613-40 / 80 380 Altura haz de tubos (mm) 330 DTML(ºC) 112,4 Peso equipo vacío (kg) 170,78 AISI 304 AISI 304 495/2 30\2 CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño Denominación A 1 2'' Entrada a carcasa del agua a tratar B 1 8'' Entrada a tubos de vapor da agua C 1 2'' Salida de carcasa del agua a tratar D 1 6'' Salida de tubos del vapor de agua 2-62 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 KR-901 CANTIDAD 2 Evaporador 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 Denominación Unidades Metros AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN Item 1 KETTLE-REBOILER KR901 33 0,495 B D A C 2-63 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-901 CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5Distribución intercambiador Unidades 6 7Fluido 8Caudal total kg/s 9 10 11 Evaporado o condensado 12 Temperatura entrada operación °C 13 Temperatura salida operación °C 14 Presión operación atm 15 Densidad kg/m3 16 Viscosidad kg/m·s 17 Peso molecular g/mol 18 Calor específico J/kg·ºC 19 kJ/kg 20 Conductividad térmica W/m·ºK 21 Velocidad m/s 22 Número de pasos 23 Pérdida de carga atm 24 Calor intercambiado kW 25 Sobredimensionamiento % 26 27 Presión diseño atm 28 Temperatura diseño °C 29 Material 30 Diámetro interno/espesor mm 31 Longitud m 32 Tipo de aislamiento/espesor mm 33 Coeficiente global (W/m2·ºC) 1329 Número de pantallas 34 Área de intercambio(m2)81,92 35 Número de tubos 222 36 Disposición triangular 37 Espaciado (mm) 37,5 38 39 40 41 42 42 43 44 45 Entrada Salida Salida D 1 10'' Salida det ubos del agua de refrigeración CONDENSADOR TOTAL B 1 10'' Entrada a tubos de agua de refrigearción 776 Peso equipo vacío (kg) Peso equipo operación (kg) Entrada C 1 2'' Salida de carcasa del agua a tratar A 1 2'' Entrada a carcasa de agua a tratar 3240,09 CONEXIONES Marca Cantidad Tamaño Denominación 792,92 706/2 50\1 3 2,95 BX-Spintex 613-40 / 70 5 Espacio pantallas(mm) 423 DTML(ºC) 263 105 AISI 304 AISI 304 1846 6,32 DATOS DE CONSTRUCCION 2 2 1 6 0,196 0,053 0,6182 10,21 2,68 Calor latente 1833 3,44E-02 0,654 0,6315 3463 4576 4224 4227 18 18 18 18 1,60E-05 1,20E-04 7,97E-04 6,51E-04 43,7 43,7 9,031 839,6 1004 996 40 1 1 95 30 Agua de refrigeración 0,832 43,7 agua a tratar AREA PLANTA CLIENTE LOCALIZACIÓN 95 Horizontal DATOS DE DISEÑO CARCASA TUBOS Item 1 Denominación Posición Gas 0,832 Líquido 2-64 REV. 0 900 FECHA Abril'10 Producción Acetaldehido POR O-1 - APPR'V Castellbisball REV. 1 CT-901 CANTIDAD 2 Condensador total 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 41 42 43 44 CLIENTE LOCALIZACIÓN Item 1 Denominación Unidades Metros PLANTA CONDENSADOR TOTAL AREA CT901 3 0,706 B C D A 2-65 AREA 1000 3-2 3.1.2. TIPOS DE SISTEMA DE CONTROL INDUSTRIAL En el campo del control industrial se diferencian dos tipos de sistemas: Sistema de Monitorización Tiene como objetivo capturar las señales para disponer de información del estado del proceso. No se controla el proceso, es decir, no existe actuación para modificar las condiciones. Se utilizan principalmente entradas, lectura de variables y alarmas. El tipo de señales que se capturan son: Encendido o apagador de una bomba, medición de caudal, temperatura y presión. Las salidas que tiene un sistema de monitorización son: alarmas, indicadores de caudal o cualquier otra variable medida, es decir corresponden a señales informativas y no de actuación. A continuación se presenta un diagrama típico de monitorización de un proceso industrial: Figura 3-1. Esquema de monitorización de un proceso Sistema de Control Se capturan las señales con objeto de controlar el proceso, es decir, mantener las variables dentro de los valores de consigna. Requiere de tres partes: variables, algoritmo de control y salida de señales de actuación hacia las variables de control. 3-3 Figura 3-2. Esquema de control de un proceso 3.1.3. OBJETIVOS DEL SISTEMA DE CONTROL La implementación del sistema de control para el proceso busca conseguir los siguientes objetivos generales, los cuales se consiguen mediante una serie de objetivos específicos. a) Reducción significativa de costes económicos Reducción significativa de los costes de operación, debido a la optimización de las diferentes operaciones unitarias que comprenden el proceso. Reducción de inversión de mano de obra en tareas no especializadas, debido a la alta automatización de los diferentes elementos de la estructura de control. Reducción significativa de los costes de energía o potencia en los diferentes equipos que llevan a cabo la regulación de las operaciones unitarias. Reducción significativa de los costes asociados a la construcción de los equipos de las diferentes operaciones unitarias. 3-4 b) Cumplimiento de la legislación medioambiental de vertidos líquidos y gaseosos Minimización del impacto ambiental, debido a la instrumentación especifica dentro de las zonas de tratamientos de líquidos y gases que permiten conocer con exactitud la cantidad y condiciones de los vertidos realizados. c) Conseguir una óptima gestión de la calidad y de la producción Mejora en la calidad de los productos obtenidos, ya que se obtiene con un mayor grado de certeza y fiabilidad el producto especificado. d) Mantener la integridad física de los trabajadores y de la planta. Mediante la implementación de diferentes accesorios que permitan informar al personal de una situación peligrosa, para que realicen una acción ya sea esta de prevención de un siniestro o de evacuación. Manteniendo dentro de los diferentes límites de especificación a las diferentes del proceso, asegurando así la integridad y óptimo funcionamiento del proceso. En conclusión, mediante la implementación del sistema de control se busca obtener una alta productividad en el proceso químico. Consiguiendo esta alta productividad y una buena gestión de la producción tienen como objetivo el de construir una planta de acetaldehído que sea rentable y atractiva para una posible inversión en ella. 3.1.4. GESTIÓN Y CONTROL DE CALIDAD El producto obtenido al final del proceso requiere cumplir una serie de especificaciones para cumplir ciertos requisitos de calidad. Según el organismo internacional de estandarización (International Standards Organization), “La calidad es aquel conjunto de propiedades y 3-5 características de un producto o servicio que le confieren la aptitud de satisfacer unos requerimientos de un usuario o destinatario final” Mediante la implementación del sistema de control es posible realizar un conjunto de actividades que, encadenadas secuencialmente, dan lugar a un producto de gran valor agregado, es decir mediante un proceso se obtienen unos “outputs” a partir de “inputs”, dichos “output” son de gran valor añadido. Para conseguir la calidad del producto deseada es necesario que la planta posea una serie de directrices en los diferentes ámbitos de la planta. Además de realizar un control en el proceso, lo cuál ayuda ya de manera notable a la calidad del producto final, es necesario aplicar una estrategia específica de gestión de la calidad. Para ello se utiliza como método de la gestión de la calidad, la gestión total de la calidad (TQM). Dicha técnica difiere del resto (control de calidad y la inspección de la calidad) en que la gestión total de la calidad posee un enfoque con mayor orientación al cliente que nada más a las características dichas del producto. La gestión total de la calidad tiene como prioridad obtener un proceso de calidad y no solo un proceso que presente unos resultados satisfactorios a bajo coste, la TQM se basa en la prevención de posibles errores que puedan ocurrir en la planta, en vez una detección y posterior corrección, además la calidad es gestionada por cada uno de los miembros de la planta, de esta manera se obtiene un trabajo en continuo y en equipo, ayudando a obtener una estructura organizativa horizontal con un flujo de información en tiempo real y flexible. La toma de decisiones es realizada por el totalidad del equipo de trabajo y cada integrante del equipo se mantiene motivado en la realización de sus tareas ya que la TQM plantea una dirección participativa en la organización del trabajo y no una organización Taylorista, en donde cada operario esta especializado en una labor y nada más realiza dicha labor. El único aspecto en donde la TQM no se ve aplicada en nuestra planta de producción de 3-6 acetaldehído es en la gestión del inventario, ya que debido al tipo de proceso, es necesario tener un stock elevado de materias primas para asegurar la producción. Además la planta posee un laboratorio manejada por un equipo multidisciplinario de profesionales, que siguiendo una serie de procedimientos normalizados de trabajo, realizan ensayos e investigan para mantener las diferentes etapas del proceso actualizadas. 3.2. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL 3.2.1. TIPO DE CONTROL A continuación se describen las diferentes estrategias de control implementadas en los diferentes lazos de control: Control feedback ON/OFF El control ON/OFF se caracteriza por asignar a la señal de control uno de dos posibles valores correspondientes al estado ON y OFF. Para ello es necesario utilizar una actuador que permita dos valores posibles de actuación. Dicha estrategia de control resulta bastante intuitiva, es el tipo de control que un operario efectuará de forma manual (controlar el nivel de un deposito, actuando sobre una válvula ON/OFF que regula el caudal de salida del líquido). El control ON/OFF permite un seguimiento preciso de la referencia, pero debido a un gran esfuerzo sobre el actuador, por lo que no es recomendado colocarlo en procesos en que el actuador actúe continuamente para evitar el desgaste de este. Control feed-back El control retroalimentado se basa en la medición de una variable controlada para realizar una posterior comparación con la consigna, determinando así el error entre ambas, obteniendo así la pertinente acción de control a aplicar sobre la variable manipulada. El control feed-back reduce los efectos del desconocimiento del proceso real (error proceso real-modelo o desconocimiento de la dinámica del sistema), además reduce el efecto de 3-7 perturbaciones externas desconocidas. Existen diferentes tipos de actuación sobre la variable manipulada, acción proporcional (P), acción integral (I) y acción derivativa (D). Acción Proporcional (P) La descripción intuitiva es: “Cuanto más grande sea el error más grande ha de ser la acción de control, de forma proporcional” La acción proporcional es descrita mediante la constante Kc o ganancia del sistema que describe la magnitud del efecto de los cambios en la señal de control sobre la salida controlada. No depende de la magnitud del incremente ni del punto de partida. Este tipo de control no elimina el error en el estado estacionario aunque se puede reducir para un Kc alta obteniendo así una velocidad de respuesta elevada y un mayor riesgo de inestabilidad. Acción Integral (I) De forma intuitiva: “Cuanto mas grande es el error acumulado, más grande ha de ser la acción de control, de forma proporcional”. Este tipo de control anula el error en el estado estacionario, siempre que el esquema en lazo cerrado sea estable. El parámetro Ti establece el tiempo que tarda el controlador en aumentar el valor de la señal de control en Kc unidades (repeticiones) , frente a una entrada (señal de error) constante de valor 1. En controladores industriales este tipo de parámetro se expresa habitualmente en minutos por repetición. Mientras más pequeña sea Ti, más acción integral se implica dentro de la acción de control, obteniendo además una velocidad de respuesta más elevada, lo cual conlleva un riesgo de inestabilidad elevado, aunque se anula de manera más rápidamente el Offset. Acción Derivativa (D) Intuitivamente: “Cuando más rápido crece el error, más grande ha de ser la acción de control a aplicar, de forma proporcional”. Dicha acción de control actúa nada más en el transitorio y no es posible utilizarlo como controlador independiente, es decir debe de ir asociado a un control P o I. La acción de control es conservadora, al actuar sobre la derivada del error y no sobre el valor del error, aunque el error sea grande, si este no crece tan de prisa, la 3-8 acción de control no será tan fuerte. Este tipo de control tiene como principal objetivo suavizar la forma de la respuesta del sistema: efecto estabilizador. Control feed-foward El control anticipativo, se basa anticiparse a las perturbaciones que afectan directamente al proceso. Se aplica en los casos en que las perturbaciones que actúan sobre una variable son medibles, pero no controlar directamente mediante los actuadores de la planta. La implementación de esta estrategia de control implica la incorporación de un sensor en la variable que provoca la perturbación y además el diseño de un nuevo controlador que asimile la dinámica del proceso y la forma en que la perturbación afecta a la salida del proceso. Este tipo de estrategia de control no se puede implementar siempre debido a que no todas las perturbaciones se pueden medir en origen, además la calidad del control depende altamente del modelo realizado de la planta. Control ratio El control ratio es utilizado para asegurar que dos o más variables del proceso como dos flujos de materia mantienen la misma proporción, aunque su valor este cambiando. Figura 3-3. Ejemplo de control ratio 3-9 En la figura anterior se muestra un ejemplo del control ratio, en donde se muestran dos tipos de flujos, uno llamado “wild flow” o flujo libre y otro llamado “controlled flow” o flujo controlado. El flujo libre debe de estar controlado mediante otro lazo y el flujo controlado mediante una consigna que es igual al valor del flujo libre multiplicado por algún valor pre-determinado. De las estrategias descritas anteriormente, el control ON/OFF se utiliza mayoritariamente en procesos donde la frecuencia de la actuación del actuador no es tan elevada, evitando así el desgaste del actuador. Específicamente es aplicado para controlar el nivel de los tanques de almacenamiento de etileno, en donde se utilizan sensores de nivel alto y de nivel bajo, siendo estas dos las posiciones que activan la actuación de la válvula de control. El control feed-back es el que se encuentra con mayor frecuencia, a diferencia de el control feed-foward que se encuentra menos implementado debido a que requiere un mayor conocimiento de la dinámica del proceso y de la perturbación. El tipo de actuación del controlador feed-foward viene dado en función del tipo de proceso que se desea controlar: Controlador P Implementada para procesos en donde el error en el estado estacionario es permitido o para procesos que sean integradores puros. Controlador PI Implementada para procesos que requieran una acción de control rápida y que no tengan un error en el estado estacionario, mayormente utilizada para el control del caudal, presión de un gas o control de nivel. Industrialmente es el tipo de control más implementado, un 75%, debido a que el controlador PI elimina el efecto indeseable de la acción derivativa, en presencia de ruido de alta frecuencia. 3-10 Controlador PID El controlador PID le da una robusteza y velocidad en lazo cerrado. Es un tipo de control recomendado para el control de temperatura y de composición. 3.2.2. AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL A partir de las necesidades crecientes de los procesos continuos (problemas de regulación) y de procesos discontinuos (Secuencialización de las operaciones y problemas de regulación) surge la necesidad de la automatización de los procesos industriales. Como automatización industrial se entiende al uso de técnicas y equipos para el gobierno de un proceso industrial de forma que este funcione de forma autónoma con poca o ninguna intervención humana. Por lo tanto, mediante la introducción de un automatismo es posible operar el proceso o la planta completa en modo automático. Figura 3-4. Ejemplo de operación en automático y operación manual Para lograr la automatización del proceso o planta es necesario dividirlo en tres partes: Actuadores, proceso y sensores. Que en la siguiente figura se muestra la forma de cómo interactúan entre ellos. Figura 3-5. Interacción entre los diferentes elementos de un lazo de control En la figura anterior, se observa como mediante los sensores ubicados en el proceso es enviada una señal al controlador, previa discretización de la señal analógica. Dicho controlador genera una señal de control digital, que es 3-11 enviada al elemento final de control, previa transformación de la señal digital a analógica, ya que en este caso se trata de un controlador digital. Esto se puede ver ejemplificado en el siguiente esquema general de un sistema de control. Figura 3-6. Diagrama general de un esquema de control En el esquema anterior aparte de la planta o proceso es posible identificar: Controlador: es quien decide las operaciones a realizar en base a la información que obtiene desde el proceso. Tanto la información que recibe y las decisiones que toma son señales. Sensores/Accionadores: realizan la conversión de las magnitudes físicas en señales, ya sean desde o hacia el proceso. Por lo tanto, para definir el tipo de señales con las que opera el sistema de control, es importante definir previamente el tipo de controlador a utilizar. En nuestro caso, se utiliza un controlador basado en tecnología digital. A continuación se presenta un lazo de control por retroalimentación con un controlador digital: 3-114 ESPECIFICACIONES DEL LAZO DE CONTROL Lazo: L-CH1001-1 Área: 1000 Proyecto no: 1 Planta: Producción de acetaldehído Preparado por: esAAcle Fecha: 17/06/10 Ubicación: Castellbisbal Hoja: 1/1 LAZOS ANALOGOS L-CH1002-1 a L-CH-1007-1 COMPONENTES DEL LAZO LC-CH1001-1 Controlador de nivel LT-CH1001-1 Transmisor de nivel LE-CH1001-1 Medidor de nivel LCV-CH1001-1 Válvula de control de nivel LAH-CH1001-1 Alarma de nivel alto LAL-CH1001-1 Alarma de nivel bajo LSH-CH1001-1 Switch de nivel alto LAL-CH1001-1 Switch de nivel bajo CAMPO PROCESO CH1001 LSH L-CH1001-1 LSL L-CH1001-1 LE L-CH1001-1 20 psig LCV L-CH1001-1 LT L-CH1001-1 LAH L-CH1001-1 LAL L-CH1001-1 LC L-CH1001-1 24 V 24 V 24 V 24 V 4-20 mA 4-20 mA 4-20 mA UNIDAD DE CONTROL CONEXIIONES CAMPO-PANEL PANEL INTERIOR FRONTAL 3-115 Lazo T-V1001-1: Control de temperatura de V-1001 Objetivo: Mantener la temperatura de la corriente de salida de las torres de refrigeración Para ello se utiliza un control feed-back. Se mide la temperatura de salida de las torres de refrigeración y se transmite a un controlador que regula una válvula situada a la salida del V-1001. El V-1001 es un tanque de almacenamiento de agua de red, agua que está fría Si se necesita agua de refrigeración más fría se abre dicha válvula Caracterización del lazo: Ítem: V1001 Variable controlada: Temperatura de la corriente fría. Variable manipulada: Caudal de salida del tanque. Set-point: Máximos y mínimos establecidos en el proceso Método de control : feed-back Lazos Análogos: T-V1002-1 3-116 ESPECIFICACIONES DEL LAZO DE CONTROL Lazo: L-T101-1 Área: 100 Proyecto no: Planta: Producción de acetaldehído Preparado por : esAAcle Fecha: 17/06/10 Ubicación: Castellbisbal Hoja: LAZOS ANALOGOS T-V1002-1 COMPONENTES DEL LAZO: TE-V1001-1 Medidor de temperatura TT-V1001-1 Transmisor de temperatura TC-V1001-1 Controlador de temperatura TCV-V1001-1 Válvula de control de temperatura CAMPO PROCESO V1001 20 psig TCV T-V1001-2 TE T-V1001-2 TT T-V1001-2 TC T-V1001-2 24 V 24 V 4-20 mA 4-20 mA UNIDAD DE CONTROL CONEXIIONES CAMPO-PANEL PANEL INTERIOR FRONTAL 3-117 Lazo L-V1001-2: Control de nivel a V-1001 Objetivo: Mantener el nivel del tanque de almacenamiento situado anteriormente a las torres de refrigeración dentro de los rangos de nivel máximo y nivel mínimo. Para ello se utiliza un control ON/OFF, que consiste en cerrar la válvula de alimentación cuando éste alcance el nivel máximo, dejando así de llenarlo y viceversa. La alarma de nivel mínima se utiliza para indicar a la sala de control que las torres de refrigeración se encuentran bajo mínimos y se deben llenar. Lo contrario ocurre con la alarma de nivel máximo. Caracterización del lazo: Ítem: V1001 Variable controlada: Nivel de líquido en el tanque de almacenamiento. Variable manipulada: Caudal de entrada al tanque de almacenamiento. Set-point: Máximos y mínimos establecidos en la torre. Método de control : ON-OFF Lazos Análogos: - 3-118 ESPECIFICACIONES DEL LAZO DE CONTROL Lazo: L-V1001-2 Área: 1000 Proyecto no: 1 Planta: Producción de acetaldehído Preparado por: esAAcle Fecha: 17/06/10 Ubicación: Castellbisbal Hoja: 1/1 LAZOS ANALOGOS COMPONENTES DEL LAZO LE-V1001-1 Medidor de nivel LT-V1001-1 Transmisor de nivel LC-V1001-1 Controlador de nivel LCV-V1001-1 Válvula de control de nivel LAH-V1001-1 Alarma de nivel alto LAL-V1001-1 Alarma de nivel bajo LSH-V1001-1 Switch de nivel alto LSL-V1001-1 Switch de nivel bajo CAMPO PROCESO V1001 20 psig LCV L-V1001-1 LSL L-V1001-1 LE L-V1001-1 LSH L-V1001-1 LT L-V1001-1 LAH L-V1001-1 LAL L-V1001-1 LC L-V1001-1 24 V 24 V 24 V 24 V 4-20 mA 4-20 mA 4-20 mA 4-20 mA UNIDAD DE CONTROL CONEXIIONES CAMPO-PANEL PANEL INTERIOR FRONTAL 3-119 3.4. INSTRUMENTACIÓN 3.4.1. CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL Los instrumentos a utilizar dentro del sistema de control se pueden clasifica de acuerdo a la función que realizan, a su tipo de arquitectura. A continuación se presentan las diferentes clasificaciones. De acuerdo a su función son: a) Instrumentos ciegos Son aquellos que no tienen indicación visible de la variable. Dentro de esta clasificación se tienen las alarmas, interruptores de presión y temperatura que poseen una escala exterior con un índice de selección de la variable, ya que sólo ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al cruzar la variable el valor seleccionado. Son también instrumentos ciegos, los transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin indicación. b) Instrumentos indicadores Estos disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la escala se dividen en indicadores concéntricos y excéntricos. Existen también indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica. c) Instrumentos registradores Dan los valores de lectura sobre papel. De acuerdo a su arquitectura los instrumentos se clasifican como: a) Instrumentos primarios o sensores Ellos están en contacto directo con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada. El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida eléctrica, etc. Por ejemplo: en los elementos primarios de temperatura de termopar el efecto es la variación de fuerza electromotriz. 3-120 b) Transmisores: Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua, en nuestro sistema de control se realiza de forma electrónica. La señal neumática emplea la señal en unidades métricas 0,2 a 1 bar (0,2 a 1 Kg. /cm2). La señal digital más utilizada en algunos transmisores inteligentes es apta directamente para ordenador, estros instrumentos engloban: sensor, transductor y el convertidor. c) Transductores. Estos reciben una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida. Son transductores, un relé, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática), etc. e) Convertidores Estos son aparatos que reciben una señal de entrada neumática (3-15 psi) o electrónica (4-20 mA) procedente de un instrumento y después de modificarla envían la resultante en forma de señal de salida estándar. Por ejemplo un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida electrónica, un convertidor I/P (celan de entrada eléctrica a una señal de salida neumática). Este término es general y no se debe de aplicar a un aparato que convierta una señal de instrumentos. f) Receptores Estos reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran. Los receptores controladores envían otra señal de salida normalizada a los valores ya indicados de señal neumática o en señal electrónica, que actúan sobre el elemento final de control. 3-121 g) Controladores Estos comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un trasmisor. h) Elemento final de control Este recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. En el control neumático, el elemento suele ser una válvula neumática o un servomotor neumático que efectúan su carrera completa de 3 a 15 psi (0,2 -1 bar). En el control electrónico la válvula o el servomotor son accionados a través de un convertidor de intensidad a presión (I/P) o señal digital a presión que convierte la señal electrónica de 4 a 20 mA. En el control eléctrico el elemento suele ser una válvula motorizada que efectúa su carrera completa accionada por un servomotor eléctrico. Las señales neumáticas y electrónicas permiten el intercambio entre instrumentos de la planta. No ocurre así en los instrumentos de salida digital donde las señales son propias de cada suministrador. A continuación se muestra una representación de los diversos instrumentos que se han mencionado. 3-122 Figura 3-14. Esquema ilustrativo de la instrumentación utilizada Las características básicas de los elementos de medida y transmisión son las siguientes: Campo de medida (rango): Conjunto de valores que pueda leer el instrumento. Viene definido por los valores extremos. Amplitud (span) Diferencia entre el extremo superior e inferior del campo de medida. Error: Diferencia entre el valor que proporciona el instrumento y el valor real de la magnitud. Existen tres tipos de errores: Error estático: Se obtiene con el proceso en estado estacionario Error dinámico: Se obtiene con el proceso en estado de cambio Error medio: Media aritmética de valores crecientes y decrecientes de la variable medida. Zona muerta: Rango de valores de la magnitud que no provocan variación en la salida del instrumento, es un porcentaje del span. Sensibilidad: Relación entre un incremento en la salida del instrumento y el incremente de la variable que lo provoca, es medido en el estado estacionario, es un porcentaje del span y es inherente al instrumento de medida) Precisión: Definida por los límites de los errores cometidos por el instrumento de medida. Es un porcentaje del span o en unidades de la variable de medida). 3-123 Resolución: Mínimo incremente de la lectura del instrumento, es un porcentaje del span. Repetibilidad: Capacidad del instrumento de medida de repetir la medida para valores idénticos de la variable, obtenidos en el mismo sentido de variación y en las mismas condiciones de funcionamiento, es un porcentaje del span. Histéresis: Diferencia máxima entre los valores de lectura. Deriva: Variación de la señal de salida del instrumento durante un tiempo cuando la variable medida es constante, debida a causas internas o externas. Fiabilidad: Probabilidad que el comportamiento del instrumento este dentro de los límites de error especificados. Ruido: Cualquier perturbación eléctrica que modifique la lectura. Temperatura de servicio: Rango de temperatura donde el comportamiento del instrumento esta dentro de los márgenes de error especificado. 3.4.2. ELEMENTOS PRIMARIOS Y ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN Las variables que se miden y controlan en el sistema de control son cuatro: Presión, Temperatura, nivel y caudal. Estas variables están vinculadas a las condiciones del proceso. A veces también es necesario medir ciertas características físicas (densidad, viscosidad, etc.) y químicas (composición, conductividad, pH, etc.). Dichas variables son realizadas por los elementos primarios de control, que posteriormente es transmitida por un elemento secundario. La definición de estos tipos de elementos es la siguiente: Elemento primario: es el elemento que capta la variable a medir y produce cambios en propiedades físicas que luego puede transformarse en una señal. 3-130 hasta las 137,9 bar y el rango de temperaturas en que es capaz trabajar es de -200 a 850 ºC. En el caso de las conducciones de un diámetro inferior a las 4 pulgadas se utilizará un orificio para calcular la pérdida de presión que tiene el fluido por este accidente y posteriormente el caudal. En el caso en que se tenga que medir el caudal de un gas se utilizará un medidor másico y no volumétrico. El instrumento mayormente utilizado para medir gases es el anemómetro. El anemómetro más común es un contador de revoluciones adaptado a un pequeño molinillo movido por la corriente de gas, el anemómetro mide el número de revoluciones y tomando medidas de tiempo, se puede determinar, de acuerdo con la siguiente ecuación la velocidad de flujo del gas. 0 m VV Ecuación 3-1. Donde V es la velocidad de flujo del gas, Vm es la velocidad medida en el anemómetro, ρ1 es la densidad del gas que se está midiendo y ρ0 es la densidad del gas de calibración. Este tipo de anemómetros es útil para velocidades de flujo entre 0.3 y 45 m/s, no obstante, son sensibles al impacto y a la corrosión, por lo que no son recomendables para gases corrosivos, ni que carguen con cierta cantidad de sólidos en suspensión. El equipo seleccionado para realizar la medición del caudal másico en los gases de nuestro proceso es el caudalímetro Rosemount 3095MFA ProBar. d) Sensor de presión: Los elementos primarios para la medida de la presión son dispositivos que traducen la presión en un movimiento mecánico que posteriormente se convierte en señal eléctrica o neumática. Son elementos situados junto al proceso que se deforman o se desplazan como consecuencia de la diferencia 3-131 entre la presión que se quiere medir y una de referencia, que generalmente es la atmosférica. El campo de aplicación de los medidores de presión es amplio y abarca desde valores muy bajos (vacío) hasta presiones de miles de bar. Para nuestro sistema de control se utilizaran los sensores de presión Rosemount modelo 3051T capaces de medir presiones entre 10,3 mbar hasta 689 bar. e) Medidor de composición: Dentro de nuestra planta es necesario tener medidas de composiciones, ya sea por motivos medioambientales para no superar la concentración que indica la legislación o por motivos de calidad, para cumplir con la especificación de nuestro producto. Debido a ello es necesario especificar dos tipos diferentes de medidores de composición, uno para gases y otro para líquidos El medidor de la composición de gases de ABB perteneciente a la serie EL 300 modelo Magnos206, basado en el principio de medida magneto mecánico. Gracias a su corto tiempo de respuesta, es muy apropiado para medir variaciones de concentración muy rápidas en la muestra de gas. La calibración de cero se realiza sólo una vez al mes con aire o nitrógeno. Es apropiado para medir la pureza del oxigeno, plantas de fraccionamiento de aire, monitorización de biogas y sobre todo gases de proceso y monitorización de emisiones, lo que lo hace adecuado para nuestro sistema de control. El medidor de concentración utilizado es un refractómetro de la marca Maselli Measurements modelo UR20. Este tipo de instrumento es instalado sobre la tubería donde es necesario o requerido conocer la concentración del flujo y da una medida online, también es posible instalarlo en un tanque de almacenamiento de líquidos. 3-132 3.4.3. LISTADO DE ELEMENTOS PRIMARIOS A continuación se presenta una lista de los elementos primarios utilizados en el sistema de control, clasificados según el área en que se encuentran presentes. 3-133 INSTRUMENTOS ÁREA 100 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-101 L-T101-1 LE-T101-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-101 L-T101-1 LT-T101-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-101 L-T101-1 LSH-T101-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-101 L-T101-1 LAH-T101-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-102 L-T102-1 LE-T102-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-102 L-T102-1 LT-T102-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-102 L-T102-1 LSH-T102-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-102 L-T102-1 LAH-T102-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-103 L-T103-1 LE-T103-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-103 L-T103-1 LT-T103-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-103 L-T103-1 LSH-T103-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-103 L-T103-1 LAH-T103-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-104 L-T104-1 LE-T104-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-104 L-T104-1 LT-T104-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-104 L-T104-1 LSH-T104-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-104 L-T104-1 LAH-T104-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica 3-134 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-105 L-T105-1 LE-T105-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-105 L-T105-1 LT-T105-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-105 L-T105-1 LSH-T105-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-105 L-T105-1 LAH-T105-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-106 L-T106-1 LE-T106-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-106 L-T106-1 LT-T106-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-106 L-T106-1 LSH-T106-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-106 L-T106-1 LAH-T106-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-107 L-T106-1 LE-T106-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-107 L-T107-1 LT-T107-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-107 L-T107-1 LSH-T107-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-107 L-T107-1 LAH-T107-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-108 L-T108-1 LE-T108-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-108 L-T108-1 LT-T108-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-108 L-T108-1 LSH-T108-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-108 L-T108-1 LAH-T108-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica 3-135 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-109 L-T109-1 LE-T109-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-109 L-T109-1 LT-T109-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-109 L-T109-1 LSH-T109-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-109 L-T109-1 LAH-T109-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-110 L-T110-1 LE-T110-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-110 L-T110-1 LT-T110-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-110 L-T110-1 LSH-T110-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica T-110 L-T110-1 LAH-T110-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica T-101 L-T101-2 LE-T101-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-101 L-T101-2 LT-T101-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-101 L-T101-2 LSL-T101-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-101 L-T101-2 LAL-T101-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-102 L-T102-2 LE-T102-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-102 L-T102-2 LT-T102-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-102 L-T102-2 LSL-T102-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-102 L-T102-2 LAL-T102-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica 3-136 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-103 L-T103-2 LE-T103-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-103 L-T103-2 LT-T103-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-103 L-T103-2 LSL-T103-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-103 L-T103-2 LAL-T103-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-104 L-T104-2 LE-T104-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-104 L-T104-2 LT-T104-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-104 L-T104-2 LSL-T104-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-104 L-T104-2 LAL-T104-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-105 L-T105-2 LE-T105-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-105 L-T105-2 LT-T105-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-105 L-T105-2 LSL-T105-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-105 L-T105-2 LAL-T105-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-106 L-T106-2 LE-T106-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-106 L-T106-2 LT-T106-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-106 L-T106-2 LSL-T106-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-106 L-T106-2 LAL-T106-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica 3-137 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-107 L-T107-2 LE-T107-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-107 L-T107-2 LT-T107-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-107 L-T107-2 LSL-T107-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-107 L-T107-2 LAL-T107-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-108 L-T108-2 LE-T108-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-108 L-T108-2 LT-T108-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-108 L-T108-2 LSL-T108-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-108 L-T108-2 LAL-T108-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-109 L-T109-2 LE-T109-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-109 L-T109-2 LT-T109-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-109 L-T109-2 LSL-T109-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-109 L-T109-2 LAL-T109-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica T-110 L-T110-2 LE-T110-2 Medidor de nivel Campo Eléctrica T-110 L-T110-2 LT-T110-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica T-110 L-T110-2 LSL-T110-2 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica T-110 L-T110-2 LAL-T110-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica 3-138 INSTRUMENTOS ÁREA 200 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación KR-401-A/B L-KR-401-1 PE-KR401-1 Sensor de presión Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 PT-KR401-1 Transmisor de presión Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 LT-KR401-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 LAH-KR401-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 LSH-KR401-1 Sensor de nivel alto Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 LSL-KR401-1 Sensor de nivel bajo Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 LAL-KR401-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica KR-401-A/B L-KR-401-1 TE-KR401-1 Sensor de temperatura Campo Eléctrica KR-401-A/B T-KR401-2 TT-KR401-2 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica KR-401-A/B T-KR401-2 TE-KR401-2 Sensor de temperatura Campo Eléctrica CO-201A/B F-CO201A/B-1 FT-CO201A/B-1 Transmisor de flujo Campo Eléctrica CO-201A/B F-CO201A/B-1 FY-CO201A/B-1 Relé de flujo Campo Eléctrica CO-201A/B F-CO201A/B-1 ST-CO201A/B-1 Transmisor de velocidad Campo Eléctrica CO-201A/B F-CO201A/B-1 PE-CO201A/B-1 Sensor de presión Campo Eléctrica HE-201 T-HE201-1 TT-HE201-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica HE-201 T-HE201-1 TE-HE201-1 Sensor de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B L-R201-1 TE-R201-1 Sensor de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B L-R201-1 LT-R201-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B T-R201-2 TI-R201-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B T-R201-2 TE-R201-2 Sensor de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B F-R201-3 FIT-R201-3 Transmisor indicador de temperatura Campo Eléctrica 3-139 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación R-201-A/B F-R201-3 FIT-R201-3 Transmisor indicador de temperatura Campo Eléctrica R-201-A/B F-R201-3 FF-R201-3 Transmisor de control de proporciones Campo Eléctrica INSTRUMENTOS ÁREA 300 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación S301-A/B L-S301-1 LE-S301-1 Medidor de nivel Campo Eléctrica P-201A/B F-P201A/B-1 LT-S301-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica P-201A/B F-P201A/B-1 FT-P201A/B-1 Transmisor de flujo Campo Eléctrica P-201A/B F-P201A/B-1 ST-P201A/B-1 Transmisor de velocidad Campo Eléctrica P-201A/B F-P201A/B-1 PE-P201A/B-1 Sensor de presión Campo Eléctrica CT-301-A/B T-CT301-1 TE-CT301A/B-1 Medidor de temperatura Campo Eléctrica CT-301-A/B T-CT301-1 TT-CT301A/B-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica 3-146 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación V-704 F-V704-3 PT-V704-3 Transmisor de presión Campo Eléctrica V-705 F-V705-3 PE-V705-3 Medidor de presión Campo Eléctrica V-705 F-V705-3 PT-V705-3 Transmisor de presión Campo Eléctrica V-706 F-V706-3 PE-V706-3 Medidor de presión Campo Eléctrica V-706 F-V706-3 PT-V706-3 Transmisor de presión Campo Eléctrica V-707 F-V707-3 PE-V707-3 Medidor de presión Campo Eléctrica V-707 F-V707-3 PT-V707-3 Transmisor de presión Campo Eléctrica INSTRUMENTOS ÁREA 800 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación T-CC801-1 CC-801 TE-CC801-1 Medidor de temperatura Campo Eléctrica T-CC801-1 CC-801 TT-CC801-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 PE-KR801-1 Sensor de presión Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 PT-KR801-1 Transmisor de presión Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 LT-KR801-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 LAH-KR801-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 LSH-KR801-1 Sensor de nivel alto Campo Eléctrica KR-801 L-KR801-1 LSL-KR801-1 Sensor de nivel bajo Campo Eléctrica HE-801 T-HE801-1 TE-HE801-1 Medidor de temperatura Campo Eléctrica HE-801 T-HE801-1 TT-HE801-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica SA-801 L-SA801-2 LT-SA801-2 Transmisor de nivel Campo Eléctrica 3-147 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación SA-801 L-SA801-2 LSL-SA801-2 Sensor de nivel bajo Campo Eléctrica SA-801 L-SA801-2 LAL-SA801-2 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica SA-801 L-SA801-2 LSH-SA801-2 Sensor de nivel alto Campo Eléctrica SA-801 L-SA801-2 LAH-SA801-2 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica INSTRUMENTOS ÁREA 900 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación KR-901 L-KR901-1 LT-KR901-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica KR-901 L-KR901-1 LAH-KR901-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica KR-901 L-KR901-1 LSH-KR901-1 Sensor de nivel alto Campo Eléctrica KR-901 L-KR901-1 LSL-KR901-1 Sensor de nivel bajo Campo Eléctrica KR-901 L-KR901-1 LAL-KR901-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CP-901 T-CP901-1 TT-CP901-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica CP-901 T-CP901-1 TE-CP901-1 Medidor de temperatura Campo Eléctrica HE-902 T-HE902-1 TE-HE902-1 Medidor de temperatura Campo Eléctrica HE-902 T-HE902-1 TT-HE902-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica 3-148 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación R-901 A-R901-1 AE-R901-1 Medidor de concentración Campo Eléctrica R-901 A-R901-1 AT-R901-1 Transmisor de concentración Campo Eléctrica R-901 H-R901-2 HE-R901-1 Medidor de pH Campo Eléctrica R-901 H-R901-2 HT-R901-1 Transmisor de pH Campo Eléctrica R-901 V-R901-3 HT-R901-1 Transmisor de pH Campo Eléctrica R-901 V-R901-3 VT-R901-1 Transmisor de pH Campo Eléctrica RB-901 A-RB901-2 AE-RB901-1 Medidor de concentración Campo Eléctrica RB-901 A-RB901-2 ST-RB901-1 Transmisor de velocidad Campo Eléctrica RB-901 A-RB901-2 AT-RB901-1 Transmisor de concentración Campo Eléctrica 3-149 INSTRUMENTOS ÁREA 1000 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación TR-1001 L-TR1001-1 LT-TR1001-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica TR-1001 L-TR1001-1 LAH-TR1001-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica TR-1001 L-TR1001-1 LAL-TR1001-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1001 L-TR1001-1 LSH-TR-1001-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica TR-1001 L-TR1001-1 LSL-TR-1001-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1002 L-TR1002-1 LT-TR1002-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica TR-1002 L-TR1002-1 LAH-TR1002-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica TR-1002 L-TR1002-1 LAL-TR1002-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1002 L-TR1002-1 LSH-TR-1002-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica TR-1002 L-TR1002-1 LSL-TR-1002-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1003 L-TR1003-1 LT-TR1003-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica TR-1003 L-TR1003-1 LAH-TR1003-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica TR-1003 L-TR1003-1 LAL-TR1003-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1003 L-TR1003-1 LSH-TR-1003-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica TR-1003 L-TR1003-1 LSL-TR-1003-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica 3-150 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación TR-1004 L-TR1004-1 LT-TR1003-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica TR-1004 L-TR1004-1 LAH-TR1003-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica TR-1004 L-TR1004-1 LAL-TR1003-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica TR-1004 L-TR1004-1 LSH-TR-1003-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica TR-1004 L-TR1004-1 LSL-TR-1003-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1001 L-CH1001-1 LT-CH1001-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1001 L-CH1001-1 LAH-CH1001-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1001 L-CH1001-1 LAL-CH1001-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1001 L-CH1001-1 LSH-CH1001-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1001 L-CH1001-1 LAL-CH1001-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1002 L-CH1002-1 LT-CH1002-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1002 L-CH1002-1 LAH-CH1002-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1002 L-CH1002-1 LAL-CH1002-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1002 L-CH1002-1 LSH-CH1002-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1002 L-CH1002-1 LAL-CH1002-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1003 L-CH1003-1 LT-CH1003-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica 3-151 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación CH-1003 L-CH1003-1 LAH-CH1003-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1003 L-CH1003-1 LAL-CH1003-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1003 L-CH1003-1 LSH-CH1003-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1003 L-CH1003-1 LAL-CH1003-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1004 L-CH1004-1 LT-CH1004-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1004 L-CH1004-1 LAH-CH1004-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1004 L-CH1004-1 LAL-CH1004-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1004 L-CH1004-1 LSH-CH1004-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1004 L-CH1004-1 LAL-CH1004-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1005 L-CH1005-1 LT-CH1004-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1005 L-CH1005-1 LAH-CH1004-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1005 L-CH1005-1 LAL-CH1004-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1005 L-CH1005-1 LSH-CH1004-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1005 L-CH1005-1 LAL-CH1004-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1006 L-CH1006-1 LT-CH1006-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1006 L-CH1006-1 LAH-CH1006-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica 3-152 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Situación Actuación CH-1006 L-CH1006-1 LSH-CH1006-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1006 L-CH1006-1 LAL-CH1006-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1006 L-CH1006-1 LAL-CH1006-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1007 L-CH1007-1 LT-CH1007-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica CH-1007 L-CH1007-1 LAH-CH1007-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica CH-1007 L-CH1007-1 LAL-CH1007-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica CH-1007 L-CH1007-1 LSH-CH1007-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica CH-1007 L-CH1007-1 LAL-CH1007-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica V-1001 T-V1001-1 TI-V1001-1 Indicador de temperatura Campo Eléctrica V-1001 T-V1001-1 TT-V1001-1 Transmisor de temperatura Campo Eléctrica V-1002 L-V1002 LT-V1001-1 Transmisor de nivel Campo Eléctrica V-1002 L-V1002 LAH-V1001-1 Alarma de nivel alto Campo Eléctrica V-1002 L-V1002 LAL-V1001-1 Alarma de nivel bajo Campo Eléctrica V-1002 L-V1002 LSH-V1001-1 Switch de nivel alto Campo Eléctrica V-1002 L-V1002 LSL-V1001-1 Switch de nivel bajo Campo Eléctrica 3-153 3.4.4. FICHAS DE ESPECIFICACIÓN DE ELEMENTOS PRIMARIOS A continuación se presentan las fichas de especificación de los elementos primarios de control utilizados. Las fichas de especificación intentan reunir las características fundamentales que describen a un elemento primario de control. Nada más se describirán los elementos más importantes presentes dentro de la planta. Este es el listado de las fichas de especificación de los elementos primarios de control que se presentan en este apartado: Sensor de temperatura serie ABB TSP321 Sensor de nivel ON/OFF Rosemount series 2130 Sensor de nivel diferencial Rosemount modelo 3150S_L Sensor de Caudal de líquidos Rosemount modelo 3051SMV Sensor de Caudal para gases Rosemount 3095 MFA Sensor de Presión Rosemount 3051 T Medidor de composición de gases ABB MAGNOS 206 Sensor de CO2 disuelto In Pro 5000 y transmisor 51000 Medidor de composición de líquidos UR20 Sonda Redox de ABB modelo SS/AP301-E Sensor de pH CLR modelo 101GELxxxx0xx 3-154 Sensor de : Item Nº: TT-KR401-1 Área: Temperatura Proyecto no: 1 200 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control T-KR401-2 Denominación Sensor de temperatura del KR-401-A/B Señal enviada a : TIC-KR401-2 Controlador indicador de temperatura DATOS DE SERVICIO Fluido: Acetaldehído, agua, ácido acético, crotonaldehido, oxígeno, etileno… Estado: Líquido Unidades Valor Presión de operación Bar 3 Temperatura de operación ºC 117,8 Densidad Kg./m3 1150 DATOS DE OPERACIÓN Elemento de medida Termómetro de resistencia. Alimentación 24 V Señal de salida Señal del sensor, 4-20 mA, HART, PROFIBUS Variable medida Temperatura Tiempo de respuesta 90 18 segundos Sensibilidad 0,3 º C Indicador en campo Si Span -50 a 400 º C Calibrado Si DATOS DE CONSTRUCCIÓN Elemento sensor Pt-100 Material tubo SS 316 L Conexión al proceso Rosca para atornillar Tipo y norma DIN 43772 -3G Temperatura máxima 600 Presión máxima: 700 bar Dimensiones L = 530 mm Peso 1.5 a 5 Kg. D = 12 mm DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN: Instalación para DN pequeño Temperatura ambiente Máxima: 130 Mínima: 40 Distancia al controlador - Subministrador Modelo TSP321 3-155 Sensor de : Ítem Nº: LSH-V101-1 Área: Nivel ON/OFF Proyecto no: 1 100 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control L-V101-1 Denominación Sensor de nivel on/off para el control de nivel del V-101 Señal enviada a : LIC-V101-1 Controlador indicador de nivel DATOS DE SERVICIO Fluido : Etileno Estado: Líquido Unidades Valor Presión de operación Bar 8 Temperatura de operación ºC -15 Densidad Kg./m3 568 DATOS DE OPERACIÓN Método de medida Tecnología de horquillas vibradoras cortas Alimentación Cable estándar de doble núcleo con cualquier fuente de alimentación de 20 a 60 V Señal de salida 4-20 mA (digital), directamente conectable a PLC Variable medida Frecuencia de vibración Retraso del switch (seleccionable): 0.3, 1, 10 y 30 s. Frecuencia 1300 Hz. Indicador en campo Si Span - Calibrado No DATOS DE CONSTRUCCIÓN Elemento sensor Horquillas Material SS 316 L Conexión al proceso Rosca o brida Norma 1.4401/1.4404 Rango de temperatura -70 a 260 ºC Presión máxima: 100 bar g Dimensiones L = 450 mm Peso - D = 13 mm DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN Temperatura ambiente Máxima: - Mínima: - Distancia al controlador - Subministrador Modelo 2130 3-162 Sensor de : Ítem Nº: - Área: Composición de líquidos Proyecto no: 1 900 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control Monitorización Denominación Sensor de composición de líquidos para monitorizar el cumplimiento de los límites de vertido Señal enviada a : - DATOS DE SERVICIO Fluido : Agua depurada Estado: Líquido Unidades Valor Presión Bar 1 Temperatura ºC 40 Densidad Kg./m3 1000 DATOS DE OPERACIÓN Método de medida Refractometría Alimentación 24 V Señal de salida 4-20 mA Variable medida Concentración Tiempo de respuesta 90 4 s Resolución 0.05 % Brix Calibrado Si Span 0-95 Brix Calibrado con Nitrógeno, oxígeno DATOS DE CONSTRUCCIÓN Elemento sensor Sensor óptimo CCD de alta resolución Rango de temperatura -5 a 105 ºC Rango de medida mínimo: 0-2 % Vol. O2 Material cámara en contacto con la muestra SS 316 L Rango de medida máximo 100% Vol. O2 Presión : 110 bar a 20 ºC 1-8 bar a 100 ºC Dimensiones L = 530 mm Peso 3.3 a 5 Kg. D = 12 mm DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN: Temperatura ambiente Máxima: - Mínima: - Distancia al controlador - Subministrador Modelo UR20 ST 3-163 Sensor : Ítem Nº: VE-R901-1 Área: Combinado pH/Redox Proyecto no: 1 900 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control V-R901-3 Denominación Sensor de pH y Redox para el reactor R-901 Señal enviada a : VC-R901-1 Controlador de pH/Redox DATOS DE SERVICIO Fluido :Agua Estado: Líquido Unidades Valor Presión Bar 1 Temperatura ºC 40 Densidad Kg./m3 948 DATOS DE OPERACIÓN Método de medida Potenciometría Alimentación máxima 18 V Señal de salida 4-20 mA Variable medida Concentración iones H+ y potencial redox Velocidad de adquisición 3 s Unión de referencia PTFE poroso Compensador de temperatura Pt 100 Span (pH) 0-14 Span(Redox) -2000-2000 mV DATOS DE CONSTRUCCIÓN Cable de conexión 9 m Material Electrodo redox platino Conexión al proceso Rosca Material electrodo pH vidrio Rango de temperaturas 0 a 105 ºC Sistema de referencia Ag/AgCl 3,5 M KCl en matriz en forma de gel Dimensiones D=26,7 mm Presión : 6 bar a 25 ºC L=276,9 mm DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN: Temperatura almacenamiento Máxima: - Mínima: - Distancia al controlador - Subministrador Modelo SS/AP301-E 3-164 Sensor de : Ítem Nº: HE-R901-1 Área: pH Proyecto no: 1 900 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control H-R901-2 Denominación Sensor de pH para el reactor R-901 Señal enviada a : HC-R901-1 Controlador de pH DATOS DE SERVICIO Fluido : Agua a depurar Estado: Líquido Unidades Valor Presión Bar 1 Temperatura ºC 40 Densidad Kg./m3 948 DATOS DE OPERACIÓN Tipo de electrodo Electrodo de membrana Alimentación máxima 18 V Señal de salida 4-20 mA Variable medida Concentración iones H+ Indicador LED rojo de 5 dígitos Resolución - Mantenimiento 1 hora en solución tampón pH=7 Span 0-14 Calibrado Soluciones tampón pH=4 y pH=7 DATOS DE CONSTRUCCIÓN Electrolito de referencia KCl 3,3 M gel saturado con Agul Material cuerpo de la membrana Cristal Conexión al proceso Brida Resistencia membrana 150 MW a 25°C Rango de temperaturas 5-60 ºC Tipo de diafragma Cerámico poroso Dimensiones D=12 mm Presión : 1 bar L=120 mm DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN: Temperatura almacenamiento Máxima: 60 ºC Mínima: 0 ºC Distancia al controlador - Subministrador Modelo 1010GELxxxx0x 3-165 3.5. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL 3-166 3.5.1. LISTADO DE ELEMENTOS FINALES DE CONTROL A continuación se presenta el listado de elementos final de control utilizados en la planta en función del área en que se encuentran. 3-167 Listado de elementos finales de control del área 100 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación T-101 L-T101-1 LVH-T101-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-102 L-T102-1 LVH-T102-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-103 L-T103-1 LVH-T103-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-104 L-T104-1 LVH-T104-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-105 L-T105-1 LVH-T105-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Si (A/C) Neumática T-106 L-T106-1 LVH-T106-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-107 L-T107-1 LVH-T107-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-108 L-T108-1 LVH-T108-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-109 L-T109-1 LVH-T109-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática T-1010 L-T1010-1 LVH-T1010-1 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática KR-401-A/B L-KR401-1 PCV-KR401-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática KR-401-A/B T-KR401-2 FCV-KR401-2 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática 3-168 Listado de elementos finales de control del área 200 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación HE-201-A/B T-HE201-1 TCV-HE201-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática KR-401-A/B L-KR401-1 PCV-KR401-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática KR-401-A/B T-KR401-2 TCV-KR401-2 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática R201-A/B L-R201-1 LHV-R201-1 Válvula todo o nada Abierta Si (A/C) Campo Neumática R201-A/B T-R201-2 TCV-R201-2 Válvula de regulación Cerrada Si (A/C) Campo Neumática R201-A/B F-R201-3 FCV-R201-3 a Válvula de regulación Abierta Si (A/C) Campo Neumática R201-A/B F-R201-3 FCV-R201-3 b Válvula de regulación Abierta Si (A/C) Campo Neumática Listado de elementos finales de control del área 300 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación S-301-A/B L-S301-1 LCV-S301-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática CT-301-A/B T-CT301-1 TCV-CT301A/B-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática 3-169 Listado de elementos finales de control del área 400 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación CP-402-A/B T-CP402-1 TCV-CP402-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática SA-401-A/B F-SA401-1 FCV-SA401-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática SA-401-A/B L-SA401-2 LHV-SA401-2 Válvula de regulación Cerrada Si (A/C) Campo Neumática SA-401-A/B P-SA401-3 PCV-SA401-3 Válvula de regulación Campo Neumática V-401-A/B L-V401-1 LCV-SA401-1 Válvula de regulación Campo Neumática Listado de elementos finales de control del área 500 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación CT-502-A/B T-CT502-1 TCV-CT502-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática DE-501-A/B L-DE501-1 FCV-DE501-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática DE-501-A/B P-DE501-2 PCV-DE501-2 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática TD501-A/B F-TD501-1 FCV-TD501-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática CT-501-A/B T-CT501-1 TCV-CT501-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-501-A/B L-V502-1 LCV-V502-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática HE-501-A/B T-HE501-1 TCV-HE501-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-501-1 L-V501-1 LCV-V501-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática 3-170 Listado de elementos finales de control del área 600 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación HE-601-A/B T-HE601-1 TCV-HE601-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática Listado de elementos finales de control del área 700 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación V-701 L-V701-1 LCV-V701-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-702 L-V702-1 LCV-V702-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-703 L-V703-1 LCV-V703-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-704 L-V704-1 LCV-V704-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-705 L-V705-1 LCV-V705-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-706 L-V706-1 LCV-V706-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-707 L-V707-2 LCV-V707-2 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-701 T-V701-2 TZV-V701-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-702 T-V702-2 TZV-V702-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-703 T-V703-2 TZV-V703-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-704 T-V704-2 TZV-V704-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-705 T-V705-2 TZV-V705-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-706 T-V706-2 TZV-V706-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática 3-171 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación V-707 T-V707-2 TZV-V707-2 Válvula de regulación de tres vías Abierta No Campo Neumática V-701 F-V701-3 PCV-V701-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-702 F-V702-3 PCV-V702-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-703 F-V703-3 PCV-V703-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-704 F-V704-3 PCV-V704-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-705 F-V705-3 PCV-V705-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-706 F-V706-3 PCV-V706-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática V-707 F-V707-3 PCV-V707-3 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática Listado de elementos finales de control del área 800 Equipo Nº de Lazo Ítem Descripción Posición en fallo de aire Final de carrera Situación Actuación CC-801 T-CC801-1 TCV-CC801-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática KR-801 L-KR801-1 PCV-KR801-1 Válvula de regulación Abierta Si (A/C) Campo Neumática HE-801 T-HE801-1 TCV-HE801-1 Válvula de regulación Abierta No Campo Neumática SA-801 L-SA801-2 LHV-SA801 Válvula todo o nada Cerrada Si (A/C) Campo Neumática 3-178 Válvulas de Control REV. 0 FECHA 6.06.2010 TRABAJO Producción acetaldehído POR O-1 AREA 500 - APPR'V LOCALIZACIÓN Castellbisbal CÓDIGO ESTADO DN ρ (Kg./m3) W(Kg./h) Q (m3/h) v(m/s) ev (m) ∆P (bar) Calculado Catalogo Modelo VÁLVULA TUBERÍA FLUIDO Kvs Cvs Kvs Cvs TCV-CT502-1 2''-R-44-MF-502 MF L 2 772,84 4166,40 5,39 0,74 0,28 0,02 32,53 37,82 40 46,51 Serie 240 3241-7 FCV-DE501-1 3''-R-44-RW-415 ML L 3 917,53 113213,78 123,38 7,52 28,79 2,61 73,19 85,11 80 93,02 Serie 240 3241-8 PCV-DE501-2 5''-R-44-GPD-501 GPD G 5 1,5092 487,42 322,96 7,08 25,56 0,00 139,71 162,45 160 186,05 Serie 240 3241-9 FCV-TD501-1 6''-R-44-SL-504 SL L 6 948,14 46874,92 49,43 0,75 0,29 0,03 292,81 340,47 360 418,60 Serie 240 3241-10 TCV-CT501-1 5''-R-40-VA-518 VA G 5 9,0314 4574,80 506,54 11,11 62,89 0,06 119,86 139,37 160 186,05 Serie 240 3241-11 LCV-V502-1 2''-R-44-MF-502 MF L 2 772,84 4166,40 5,39 0,74 0,28 0,02 32,53 37,82 40 46,51 Serie 240 3241-12 TCV-HE501-1 16''-PV-42-AR-522 AR L 16 1004 475920,00 474,02 1,33 1,16 0,12 1397,94 1625,51 1500 1744,19 Serie 240 3241-13 LCV-V501-1 8''-PV-42-RW-509 RW L 8 1003,5 68460,61 68,22 0,58 0,17 0,02 520,47 605,20 630 732,56 Serie 240 3241-14 TCV-R201-2 4''-R-44-SCR-303 SCR L 4 948,58 25281,28 26,65 0,91 0,42 0,04 130,12 151,30 160 186,05 Serie 240 3241-15 LCV-S301-1 3''-R-44-ML-207 ML L 3 1000,7 11450,02 11,44 0,70 0,25 0,02 73,20 85,12 80 93,02 Serie 240 3241-16 3-179 3.5.3. FICHAS DE ELEMENTOS FINALES DE CONTROL 3-180 Tipo de Válvula Ítem Nº: LVH-V101-1 Área: Todo o nada Proyecto no: 1 100 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control L-V101-1 Denominación Válvula de control todo o nada para la carga de los tanques V-101 Señal recibida desde: LIC-V101-1 Controlador indicador de nivel DATOS DE SERVICIO Fluido : Etileno Estado: Líquido Unidades Valor Presión bar 8 Temperatura ºC -15 Densidad Kg./m3 568 Caudal másico Kg./h 3041,68 CARACTERÍSTICAS DE LA VÁLVULA Característica inherente Todo o nada Presión máxima de alimentación 6 bar Actuador Neumático Posición en fallo de la señal Cerrada Final de carrera Si Aumento señal de entrada - Transductor Si Operable manualmente Si DATOS DE CONSTRUCCIÓN Diámetro 2’’ Presión nominal PN-40 Forma del cuerpo Asiento Material cuerpo Acero inoxidable Área del actuador 60 cm 2 Material obturador Acero inoxidable Tipo de actuador 3510 Carrera 7,5 mm Temperatura de trabajo -200 a 450 ºC. Caudal de fuga tipo VI DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN Temperatura ambiente Máxima: 90 ºC Mínima: 10 ºC Actuador respecto a la válvula Vertical Subministrador Modelo Serie 250 Tipo 3310 -1 3-181 Tipo de Válvula Ítem Nº: PCV-KR401-1 Área: Regulación Proyecto no: 1 400 Ubicación: Preparado por Hoja Castellbisbal esAAcle 1/1 IDENTIFICACIÓN Lazo de control L-KR401-1 Denominación Válvula de control de presión para el KR-401-A/B Señal recibida desde: PC-KR401-1 Controlador de presión DATOS DE SERVICIO Fluido : Etileno Estado: Líquido Unidades Valor Presión bar 4 Temperatura ºC -15 Densidad Kg./m3 568 Caudal másico Kg./h 3041,68 CARACTERÍSTICAS DE LA VÁLVULA Kg./h Característica inherente Lineal Alimentación 4 bar Actuador Neumático Posición en fallo de la señal Cerrada Final de carrera No DN disponibles 15 a 150 Transductor Si Operable manualmente No DATOS DE CONSTRUCCIÓN Diámetro 2’’ Presión nominal PN-40 Forma del cuerpo Globo Material cuerpo SS 316 L Área del obturador en función del Kvs y DN 120/240/350/700/1400/2 800 y 2800x2 cm2 Material obturador SS 316 L Tipo de actuador 3277 Carrera 15/30/60/120 mm Temperatura de trabajo - 10 a 220 ºC Hermeticidad VI DATOS DE INSTALACIÓN IMAGEN Temperatura ambiente Máxima: Mínima: Actuador respecto a la válvula Vertical Subministrador Modelo Serie 240 Modelo 3241-7 DWA 3-182 3.5.4. ESTACIONES REMOTAS DE CONTROL. En las estaciones remotas se recolecta la información proveniente de un área determinada de la planta Siguiendo el modelo de arquitectura distribuida para el sistema de control, en cada área de la planta habrá una estación remota en donde se realiza la recolección de señales desde el proceso. En la estación remota de control se encontrará un conjunto de PLC’s o bloque de controladores que establecerán las relaciones entre los elementos de los lazos pertenecientes al mismo sector. Este bloque de PLC’s o bloque de controladores serán los encargados de comunicarse con las el nivel superior dentro de la escala jerárquica de la distribución de las redes industriales mostrado en el aparatado 3.2.4., correspondiente al Nivel de control, en donde se encuentran PC’s,PLC’s, terminales de visualización y sistemas SCADA. Según la constitución de la planta, habrá 10 estaciones remotas de control, una para cada área de la planta. Para realizar el dimensionamiento de una estación remota de control es necesario realizar el recuento de las señales que llegarán a la estación remota de control. 3.5.5. DIMENSIONAMIENTO DE LAS ESTACIONES REMOTAS DE CONTROL El dimensionamiento requiere caracterizar las señales de entrada y salida de la estación remota de control, es decir para cada elemento de los lazos de control identificar si es una entrada analógica o entada digital o si es una salida analógica o digital. 3-183 A continuación se presenta un listado de los diferentes elementos considerados en el recuento de señales para el dimensionamiento de las estaciones remotas de control. a) Válvulas de control todo o nada: Las válvulas toda o nada son elementos finales de control que tiene asociada 2 entradas digitales, correspondientes a la selección del modo de operación manual o automático. Además si tienen un sensor de final de carrera para la posición de abierto y cerrado aporta con 2 entradas digitales más al controlador. Respecto a las salidas, tienen 2 salidas digitales según el modo de operación escogido y otra para enviar la acción de control. Por lo tanto resumiendo las válvulas de control todo o nada tienen asociadas un máximo de 4 entradas digitales, y 2 salidas digitales. b) Válvulas de control de regulación (válvula de asiento y de tres vías): Al igual que las válvulas todo o nada las válvulas de regulación tienen 2 entradas digitales asociadas a la elección del modo de operación manual o automático. Las salidas que tiene son 2 salidas 1 digital para la confirmación del modo de operación y una analógica para enviar la señal de control. Resumiendo las válvulas de regulación tienen asociadas: 2 entradas digitales, una salida analógica y una salida digital. c) Sensores de temperatura, nivel y caudal continuo: Dichos elementos realizan una medición continua dentro del equipo o conducción en donde están instalados por lo tanto tienen asociada una entrada analógica al controlador. d) Sensores de nivel alto y nivel bajo, alarmas de nivel alto y nivel bajo: Envían señales discretas, por lo tanto cada elemento representa una entrada digital al controlador e) Bombas y compresores: De igual manera que las válvulas, las bombas tienen asociada una serie de entradas digitales al controlador en función del modo de operación manual (M) y automático (A), otra entrada digital de avería (Av. )y un sensor el cuál es opcional para la confirmación de marcha (CM) . Por lo tanto las bombas de nuestra planta tienen asociadas 4 entradas digitales, una salida digital para la asignación del modo de operación y una salida analógica 3-184 con la señal de control. Las letras entre paréntesis es la nomenclatura utilizada para indicar las entadas y salidas digitales de las bombas. 3.5.6 RECUENTO DE SEÑALES POR ÁREAS. Recuento de señales del área 100 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD De L-V101-1 A L-V110-1 LT-V101-1 a LT-V110-1 10 LAH-V101-1 a LAH-V110-1 10 LHV-V101-1 a LHV-V110-1 40 20 LSH-V101-1 a LSH-V110-1 10 De L-V101-2 A L-V110-2 LT-V101-2 a LT-V110-2 10 LAL-V101-2 a LAL-V110-2 10 LHV-T101-2 a LHV-T110-2 22 10 LSL-V101-2 10 Válvulas automáticas ZHV-T-1-ZHV-T-8 16 24 Total 20 118 0 54 Recuento de señales del área 200 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD L-KR401-1 PT-KR401-1 1 LT-KR401-1 1 PCV-KR401-1 2 1 1 LAH-KR401-1 1 LSH-KR401-1 1 LSL-KR401-1 1 LAL-KR401-1 1 T-KR401-2 PT-KR401-2 1 TCV-KR401-2 2 1 1 3-185 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD F-CO201A/B-1 FT-CO201A/B-1 2 ST-CO201A/B-1 2 FY-CO201A/B-1 2 M/A/Av./CM 4 1 T-HE201-1 TT-HE201-1 1 TCV-HE201-1 2 1 1 L-R201-1 LT-R201-1 1 LHV-R201-1 2 1 1 T-R201-2 TI-R201-2 1 TCV-R201-2 2 1 1 F-R201-3 FIT-R201-3a 1 FIT-R201-3b 1 FF-R201-3 1 FCV-R201-3a 2 1 1 FCV-R201-3b 2 1 1 Total 13 24 9 8 3-186 Recuento de señales del área 300 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD L-S301-1 LT-S301-1 1 LCV-S301-1 2 1 1 F-P201A/B-1 FT-P201A/B-1 2 ST-P201A/B-1 2 FY-P201A/B-1 2 M/A/Av./CM 4 1 T-CT301-1 TT-CT301A/B-1 1 TCV-CT301A/B-1 2 1 1 F-P301A/B-1 FT-P201A/B-1 2 ST-P301A/B-1 2 FY-P301A/B-1 2 M/A/Av./CM 4 1 Total 10 14 6 4 Recuento de señales del área 400 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD T-CP401-1 TT-CP401-1 1 TCV-CP401-1 2 1 1 F-P401A/B-1 FT-P401A/B-1 2 FY-P401A/B-1 2 ST-P401A/B-1 2 T-CP402-A/B TT-CP402-1 1 TCV-CP402-1 2 1 1 3-187 Nº de lazo Elemento EA ED SA SD F-CO401A/B-1 FT-CO401A/B-1 2 FY-CO401A/B-1 2 ST-CO401A/B-1 2 M/A/Av./CM 4 1 F-SA401-1 FT-SA401-1 1 FCV-SA401-1 2 1 1 L-SA401-2 LT-SA401-2 1 LSL-SA401-2 1 LAL-SA401-2 1 LSH-SA401-2 1 LAH-SA401-2 1 LHV-SA401-2 4 1 P-SA401-3 PT-SA401-3 1 PCV-SA401-3 2 1 1 L-V401-1 LSH-V401-1 1 LT-V401-1 1 LAH-V401-1 1 LCV-V401-1 2 1 1 F-P402A/B-1 FT-P402A/B-1 2 FY-P402A/B-1 2 ST-P402A/B-1 2 M/A/Av./CM 4 1 Total 18 28 11 8