Resumen de capitulo "Aplicaciones en la industria". libro: Instrumentacion Industrial. Antonio Creus Sole

1. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA.
ESQUEMAS TIPICOS DE CONTROL.
En este capítulo se pretende mostrar la variedad de aplicaciones típicas que
existen en la industria, y presentar las múltiples aplicaciones de los instrumentos y
el papel que cumplen dentro de cada proceso. No hablaremos de todos los
procesos existentes, más bien nos limitaremos a estudiar algunos procesos y de
forma simple, debido a que un estudio exhaustivo y a fondo requeriría de mayor
análisis a fondo en cada proceso lo cual sería muy extenso.
Debido a lo anteriormente mencionado haremos breve descripción a cerca de los
siguientes procesos:
- Calderas de vapor
- Secaderos y evaporadores
- Hornos de empuje
- Columnas de destilación
- Intercambiadores de calor
- Control del reactor en una central nuclear
 Calderas de vapor:
“Las calderas de vapor se utilizan en la mayoría de industrias debido a que
muchos procesos emplean grandes cantidades de vapor. La caldera se
caracteriza por una capacidad nominal de producción de vapor en
Toneladas/Hora a una presión especificada y con una capacidad adicional
de caudal en puntas de consumo de la fábrica. Estas debe mantener una
presión constante de trabajo por lo tanto debe cumplir con ciertos
estándares dpara obtener una buena producción.”

2. - Control de combustión: “la regulación de la combustión se basa en
mantener constante la presión de vapor en la caldera, tomándose sus
variaciones como una medida de la diferencia entre el calor tomado de
la caldera como vapor y el calor suministrado.”
En la regulación de la combustión puede darse preferencia en el mando
al combustible o al aire que la operación de la caldera corresponda a un
sistema determinado de variadas características de seguridad, tales
son:
Caudal fuel - caudal aire en serie: este controlador de presión ajusta el
punto de consigna de controlador de caudal de fuel y esta variable actúa
a traes del relé de relación fuel-aire, como punto de consigna del
controlador de aire.
Caudal aire – caudal fuel en serie: “este sistema es más seguro que el
anterior ya que elimina la posibilidad de formación de una mezcla
explosiva cuando falla la señal de aire de combustión.”

3. Presion de vapor – caudal fuel en serie/caudal vapor – caudal aire en
serie: “este sistema se caracteriza por mantener con mas seguridad la
relacion correcta aire – fuel aunque el fuel no sea medido
correctamente.”
Caudal aire – caudal fuel en paralelo: “la ventaja principal de este
sistema, es su control directo en el fuel y en el aire. De hecho, para
mantener una relacion correcta fuel-aire conviene incorporar al sistema
un relé de relacion manual.”
- Control de nivel: la regulacion del agua de alimentacion que establece
el nivel de caldera depende de multiples factores como son: el tipo de
caldera, de la carga, del tipo de bomba y del control del agua de
alimentacion. Para controlar y mantener un nivel constante de agua en
la caldera, se utiliza un control de nivel, el cual le da una señal al
controlador para prender/apagar la bomba de alimentacion de agua.
Tambien son esenciales los dispositivos de seguridad de nivel, así como
el nivel bajo y alto de cortar los sistemas y generar alarmas.

4. Control de nivel On/off: con alarmas sencillas de nivel bajo y alto En
muchos países se permite alargar los intervalos de comprobación si
montan alarmas de nivel bajo de alta seguridad con autocomprobación
en el cuerpo de la caldera. La caldera puede ser operada sin una
vigilancia profesional constante.
Control de nivel modulante con alarmas sencillas: Para un control de
nivel modulante se usa una sonda capacitiva y una primera alarma de
nivel bajo, con una sonda conductiva para segunda alarma de nivel bajo
y alarma de nivel alto. El control modulante puede seguir más
estrechamente las variaciones de carga de vapor que una de todo/nada
(on/off), minimizando los ciclos de producción de vapor. Ésta disposición
es bastante común en salas de caldera con supervisión donde se llevan
a cabo pruebas diarias.
Control con dos elementos: la señal de un medidor de caudal de vaporr
se usa para ajustar la señal proveniente de un controlador de nivel y
trasladar el punto de consigna. Esto permite al sistema manejar las
típicas grandes y repentinas variaciones en la carga de vapor que se
encuentran en lavanderías o cervecerías.
Control de tres elementos: Útil para los sistemas de calderas múltiples y
para calderas acuatubulares con grandes cargas. Similar al control con
dos elementos, pero también usa la señal de entrada de un medidor de
caudal de agua en la línea de agua de alimentación.

5. - Seguridad de llama: “la detección de la llama en la industria es muy
importante desde el punto de vista de seguridad. Los quemadores de
gas fuel-oíl, utilizados en los hornos o en las calderas de vapor,
necesitan, para que su funcionamiento sea correcto, que la llama
producida por el combustible sea estable, de calidad y que se mantenga
en estas condiciones mientras el quemador estén en marcha. Ante un
fallo en la llama, el sistema de protección debe actuar inmediatamente
excitando el circuito eléctrico de enclavamiento previsto en la instalación
para que el conjunto se active en seguridad, y así evitar la entrada de
combustible sin quemar, eliminando así el peligro de su eventual
encendido y explosión consecuente.”
 Secaderos y evaporadores
“Los secaderos tienen por objeto obtener el producto solido con poca humedad,
mientras que los evaporadores concentran el producto en forma líquida al
evaporar el agua. Entre los diversos modelos de secaderos se encuentra el
secadero continuo de evaporación rápida (flash) que transporta el producto en una
corriente de aire caliente y, en muy poco tiempo, disminuye su humedad hasta el
valor final. Como es difícil medir directamente la humedad del producto de forma
continua se controla, en su lugar, la temperatura variable que depende
indirectamente de la humedad.
Este secadero cuenta con los instrumentos de control correspondientes. El
producto, en forma de polvo húmedo, entra en el circuito después del horno y se
seca durante el recorrido por el tubo vertical.

6. “En el evaporador de simple efecto se establece un caudal fijo de vapor
a la calandria, se controla el nivel del evaporador variando la entrada del
producto y se regula la concentración midiendo la elevación del punto de
ebullición, es decir, la diferencia de temperaturas entre el liquido en
ebullición en el evaporador y el condensado a la misma presión
absoluta, y actuando sobre la salida del producto.”
“A continuación se puede ver la regulación de un triple efecto. Excepto
el primer efecto, los otros dos se calientan con el vapor del producto
generado en el efecto anterior. Debido a su gran capacidad y a la
lentitud con que se establecen nuevas condiciones en el proceso, el
sistema de control se escoge de modo que se mantengan condiciones
fijas y se disminuyan al mínimo de los efectos de cambios de carga
exteriores al proceso.”

7.  Horno túnel
“los instrumentos de regulación y control forman parte integral de los equipos de
proceso de la industria cerámica y, en particular, constituyen una necesidad en el
proceso de cocción de los productos cerámicos realizado en un horno túnel.”
 Columnas de destilación: “La operación de destilación consiste en
separar una mezcla por diferencia de composición entre un líquido y su
vapor. Esta operación se realiza en forma continua en las denominadas
columnas o torres de destilación donde por un lado asciende el vapor del
líquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro va
descendiendo el líquido hasta llegar a la base. En estos pasos tiene lugar
una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse
extracciones a distintos niveles de la columna para obtener productos más
o menos pesados.”

8.  Intercambiadores de calor: Un intercambiador de calor es un dispositivo
diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por
una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los
dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire,
producción de energía y procesamiento químico. Un intercambiador típico
es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido caloportador,
calentado por la acción del motor, se enfría por la corriente de aire que fluye
sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en
el interior del mismo.
“Esquema de control simple que con un controlador de temperatura actúa
directamente sobre la válvula de vapor.”
“Sistema de control en cascada, entre el controlador de temperatura como
primario y un controlador de presión de vapor como secundario. De este modo, las
variaciones de presión del vapor de la línea de alimentación son corregidas
inmediatamente por el controlador de presión secundario y el controlador de
temperatura primario se encarga de compensar las variaciones de temperatura por
otras causas.”

9.  Control del reactor en una central nuclear: “En una central térmica
convencional se utiliza una caldera de vapor con un quemador fuel-oíl o
gas. El calor generado se transfiere al agua de la caldera a través del haz
de tubos dispuestos en el interior de la cámara de combustión. El agua se
transforma en vapor que, sobrecalentado, pasa a la turbina, que a su vez
mueve los generadores correspondientes. En la central nuclear, la función
realizada por la caldera es sustituida por el reactor nuclear combinado con
un sistema primario de refrigeración y generadores de vapor.”
“Los criterios establecidos para la seguridad de la central nuclear se basan en la
confiabilidad y en la redundancia de los instrumentos. Se han redactado normas
que establecen métodos para ensayar los contadores de radiactividad, los
materiales eléctricos, los motores, los requerimientos de inspección, de instalación
y ensayo de los instrumentos, la calificación sísmica y resistencia al calor de los
mismos, en particular en el interior de la contención, los ensayos para la

10. comprobación de fallos con el reactor en marcha mediante los sistemas
redundancia de instrumentos, etc. El dispositivo de seguridad es excitado
principalmente ante un fallo de alimentación de los instrumentos, una temperatura
alta en la refrigeración, un nivel de potencia de salida excesivo o un flujo elevado
de neutrones.”
 Conclusiones:
- Es un tema demasiado interesante pues da una noción acerca de la
gran cantidad de procesos que hay en las industrias.
- Es importante saber el funcionamiento de cada elemento o símbolo,
para así poder interpretar de manera eficaz un diagrama.
- Son pocos los temas a tratar en este capítulo, pero se explica de
manera detallada y veraz la información suministrada por el mismo.
 Bibliografía:
- Libro: Instrumentación industrial, Antonio Creus Sole