SISTEMA AGUA DE REPUESTO AL CICLO OPCIÓN X …
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SISTEMA AGUA DE REPUESTO AL CICLO OPCIÓN X MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL PRESENTAN ADRIAN NAVARRO TAPIA Asesor M.C. MARCO AURELIO VAZQUEZ OLVERA
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SISTEMA AGUA DE REPUESTO AL CICLO
OPCIÓN X
MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL
PRESENTAN
ADRIAN NAVARRO TAPIA
Asesor
M.C. MARCO AURELIO VAZQUEZ OLVERA
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Contenido CAPÍTULO 1: ANTECEDENTES GENERALES .................................................................. 4
1.1 INTRODUCCION ................................................................................................................... 4
1.2 Antecedentes ............................................................................................................................ 6
1.3 Justificación ............................................................................................................................ 9
1.4 Objetivo. ............................................................................................................................. 9
1.5 Problemas a Resolver ............................................................................................................. 9
1.6 Alcances y Limitaciones ....................................................................................................... 10
1.6.1 Alcances ........................................................................................................................... 10
1.6.2 Limitación ...................................................................................................................... 10
Capítulo 2: Descripción General de la Empresa. ................................................................... 11
2.1 Características generales de la empresa. ............................................................................. 11
2.1.1 Tipos de servicios que se prestan. ................................................................................. 12
2.1.2 Estructura organizacional ............................................................................................. 13
2.1.3 Descripción del proceso. ................................................................................................ 16
2.2 Caracterización del área de trabajo. ................................................................................... 17
2.2.1 Función del departamento donde se realiza la residencia ........................................ 18
Capítulo 3: Marco Teórico. ................................................................................................... 20
3.1 Automatización ...................................................................................................................... 20
3.1.1 Sistema De Control Lazo Abierto ................................................................................ 21
3.1.2 Sistema De Control Lazo Cerrado ................................................................................ 22
3.1.3 Norma SAMA (Asociación Científica de Fabricantes de Aparatos) .......................... 23
3.1.4 Lazo Típico de Control .................................................................................................. 26
3.1.5 Norma ISA (sociedad de instrumentistas de américa) ................................................ 27
3.1.6 Lazo típico notación ISA: .............................................................................................. 30
3.2 instrumentación ..................................................................................................................... 31
3.2.1 Instrumentos Ciegos ....................................................................................................... 31
3.2.2 Instrumentos Indicadores ............................................................................................. 32
3.2.3 Instrumentos Registradores .......................................................................................... 33
3.2.4 Elementos Primarios (sensores) .................................................................................. 34
3.2.5 Transmisores................................................................................................................... 35
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3.2.6 Transductores ................................................................................................................. 36
3.2.7 Convertidores ................................................................................................................. 36
3.2.8 Receptores ....................................................................................................................... 37
3.2.9 Controladores ................................................................................................................. 37
3.2.10 Elementos Finales De Control ..................................................................................... 38
3.2.11 Controlador Lógico Programable (PLC) .................................................................. 39
Capítulo 4. Desarrollo Del Proyecto Propuesto ...................................................................... 41
4.1 Proceso Del Agua De Repuesto Al Ciclo ............................................................................. 41
4.1.1 Ciclos De La Planta ........................................................................................................ 41
4.1.2 Ciclo De Agua De Mar ................................................................................................... 42
4.1.3 Ciclo De Evaporación Y Purga De Salmuera .............................................................. 42
4.1.4 Ciclo De Vapor Producido Y Agua Destilada .............................................................. 42
4.1.5 Ciclo Del Vapor .............................................................................................................. 43
4.1.6 Ciclo De Venteo .............................................................................................................. 44
4.1.7 Ciclo De La Inyección Química ..................................................................................... 44
4.2 Nomenclaturas Y Simbología General de Elementos ...................................................... 45
Globo ........................................................................................................................................... 47
4.3 Diseño De Diagramas ........................................................................................................... 53
4.4 Programación de PLC con Decoresis ............................................................................... 59
4.5 Modelo De PLC Propuesto ................................................................................................... 61
4.6 Actividades Extras ................................................................................................................ 62
Capítulo 5. Resultados Obtenidos .......................................................................................... 64
6. CONCLUSION .................................................................................................................. 67
7. GLOSARIO ....................................................................................................................... 68
8. ANEXOS A ........................................................................................................................ 70
Condiciones Previas ................................................................................................................ 81
9. REFERENCIAS ................................................................................................................ 89
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CAPÍTULO 1: ANTECEDENTES GENERALES
1.1 INTRODUCCION
A través de los siglos el hombre se ha propuesto mejorar sus condiciones de vida,
facilitar sus labores cotidianas, mejorar los procesos de producción, ser competitivos y
generar mayor riqueza por medio de su trabajo, evitando actividades repetitivas e incluso,
tener que hacerlo por sí mismo.
A partir de la inventiva, experiencia y de más virtudes que el hombre posee, ha
podido generar miles de soluciones a sus problemas cotidianos, si unimos parte de estas
virtudes con la necesidad de mejorar, ser más competitivos, reducir su participación en los
trabajos pesados y generar para sí mismo mayores beneficios, encontramos soluciones tan
creativas y a la vez tan avanzadas que nos permiten eliminar por un instante los límites que
el hombre como ser racional posee.
En medio de su afán por mejorar sus producciones, conseguir mayores beneficios y
ser mejor cada día, el hombre de la mano de la tecnología, grandes investigaciones y una
infinidad de posibilidades ha logrado crear sistemas automáticos, que de una u otra manera
han hecho fácil y a la vez productiva la vida.
Estos sistemas, creados a partir de conceptos básicos de las diferentes ciencias y
ramas de la industria, han generado la necesidad de tener todo proceso de manera
automática, a partir de esta idea, se concibe la automatización como una serie de sistemas
que de manera automática o semiautomática logran realizar cualquier trabajo en menos
tiempo y con mayor calidad.
Hoy en día las empresas buscan invertir para ser más competitivas y eficientes; la
automatización industrial es una alternativa a ese requerimiento; y las nuevas tecnologías
existentes van acompañadas de la necesidad de tener un proceso mejor cada día.
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En este aspecto, es destacable que el nivel del avance es alto si hablamos de
tecnología, cuyo foco de atención son las grandes compañías, sin embrago en la pequeña y
mediana empresa existe una brecha en la incorporación de estas nuevas tecnologías.
CFE no es la exención día con día va mejorando sus procesos, introduciendo nuevas
tecnologías para tener una mejor calidad en todo su sistema. Así como también impulsar a
las nuevas generaciones de trabajadores a seguir actualizándose con las nuevas tecnologías.
Es por ello que se pretende implementar un sistema de control lazo cerrado, como
primera etapa implementara un control con un PLC, para quitar las señales digitales a los
controladores que activan las alarmas de la evaporadora, como segunda etapa se pretende
poner un módulo de expansión analógico al PLC de entradas y salidas, para controlar lo
elementos de finales que manipulan los controladores, con estas mejoras se eliminaran los
controladores y se unificara el control del tablero, ya que cada controlador que está
instalado es un control por separado, con esta automatización ayudara al trabajador a
detectar con mayor facilidad las fallas continuas localizadas en el sistema de agua de
repuesto al ciclo que registra el departamento de instrumentación y control.
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1.2 Antecedentes
Antes de su fundación, el suministro eléctrico era proporcionado por tres compañías
privadas, The Mexican Light and Power Company, en el centro; el consorcio The American
and Foreign Power Company, con tres sistemas interconectados en el norte y, la Compañía
Eléctrica de Chapala, en el occidente de México.
En 1937, México tenía 18.3 millones de habitantes; de los cuales, únicamente siete
millones (38%) contaban con servicio de energía eléctrica, proporcionado con serias
dificultades por tres empresas privadas. La oferta no satisfacía la demanda, las
interrupciones de luz eran constantes y las tarifas muy elevadas. Además, esas empresas
se enfocaban a los mercados urbanos más redituables, sin contemplar en sus planes de
expansión a las poblaciones rurales, donde habitaba más de 62% de la población.
Para dar respuesta a esas situaciones que no permitían el desarrollo económico del
país, el Gobierno federal decidió crear, el 14 de agosto de 1937, la Comisión Federal de
Electricidad, que en una primera etapa se dio a la tarea de construir plantas generadoras
para satisfacer la demanda, y con ello beneficiar a más mexicanos mediante el bombeo de
agua de riego, el arrastre y la molienda; pero sobre todo, con alumbrado público y para
casas habitación.
Los primeros proyectos de CFE se emprendieron en Teloloapan, Guerrero;
Pátzcuaro, Michoacán; Suchiate y Xía, en Oaxaca, y Ures y Altar, en Sonora. En 1938, la
empresa tenía apenas una capacidad de 64 kW, misma que, en ocho años, aumentó hasta
alcanzar 45,594 kW. Entonces, las compañías privadas dejaron de invertir y nuestra
empresa se vio obligada a generar energía para que éstas la revendieran.
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En 1960, de los 2,308 MW de capacidad instalada en el país, CFE aportaba 54%; la
Mexican Light, 25%; la American and Foreign, 12%, y el resto de las compañías, 9%. Sin
embargo, a pesar de los esfuerzos de generación y electrificación, para esas fechas
apenas 44% de la población contaba con electricidad. Tal situación del Sector Eléctrico
Mexicano motivó al entonces Presidente Adolfo López Mateos a nacionalizar la industria
eléctrica, el 27 de septiembre de 1960.
A partir de entonces, se comenzó a integrar el Sistema Eléctrico
Nacional, extendiendo la cobertura del suministro y acelerando la industrialización del país.
Para ello, el Estado mexicano adquirió los bienes e instalaciones de las compañías privadas,
mismas que operaban con serias deficiencias, por la falta de inversión y los problemas
laborales.
Para 1961, la capacidad total instalada en el país ascendía a 3,250 MW. CFE vendía
25% de la energía que producía y su participación en la propiedad de centrales generadoras
de electricidad pasó de cero a 54%. En poco más de 20 años, nuestra empresa había
cumplido uno de sus más importantes cometidos: ser la entidad rectora en la generación de
energía eléctrica. En esa década, la inversión pública se destinó en más de 50% a obras de
infraestructura. Con parte de estos recursos se construyeron importantes centros
generadores, entre ellos los de Infiernillo y Temascal. En esos años se instalaron plantas
generadoras por el equivalente a 1.4 veces lo hecho hasta entonces, alcanzando, en 1971,
una capacidad instalada de 7,874 MW.
Al finalizar los 70, se superó el reto de sostener el mismo ritmo de crecimiento, al
instalarse entre 1970 y 1980 centrales generadoras por el equivalente a 1.6 veces, para
llegar a una capacidad instalada de 17,360 MW. En la década de los 80, el crecimiento
Fue menos espectacular, principalmente por la disminución en la asignación de
recursos. No obstante, en 1991 la capacidad instalada ascendía a 26,797 MW.
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Actualmente, la capacidad instalada en el país es de 48,260 MW*, de los cuales
46.12% corresponde a generación termoeléctrica de CFE; 21.39% a
*productores independientes de energía (PIE); 22.11% a hidroelectricidad; 5.39% a
centrales carboeléctricas; 1.99% a geotérmica; 2.83% a nucleoeléctrica, y 0.18% a
eoloeléctrica.
El día de hoy, 128,446 localidades tienen electricidad y sus habitantes reciben una
atención más rápida y cómoda en las 951 oficinas de atención al público y los 1,980 cajeros
CFEmático, en los que se puede pagar el recibo de luz a cualquier hora, los 365 días del
año.
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1.3 Justificación
Por medio del proyecto “sistema de agua de repuesto al ciclo” se pretende
implementar un controlador lógico programable (PLC), en el área de la evaporadora que se
encuentra en la terminal termoeléctrica Manuel Álvarez Moreno, esta iniciativa de mejora
ayudara a detectar con facilidades señales y reducir espacio, costos de material, errores
por perdidas de señal, cambiar el cableado en mal estado, etc. actualmente se usan 7
controladores y cada uno de ellos es un sistema de control por separado, se pretende
unificar los sistemas con la instalación de un PLC, la manera en que funcionara es, el
sensor manda la señal al PLC, este a su vez envía la señal al cuarto de control, en caso de
exceder los límites programados dentro del PLC se activara una señal de alarma.
Hoy en día la tecnología ha avanzado y por ello me doy la tarea de hacer más
eficientes y seguros dichos procesos mediante la implementación de nuevas tecnologías.
1.4 Objetivo.
Propuesta de implementación de un sistema automático para monitorear y reducir
las fallas que pueda tener el proceso en el área del agua de repuesto al ciclo de la
evaporadora.
1.5 Problemas a Resolver
Los problemas reportados por el departamento de instrumentación son los siguientes:
- Fallas constantes por el mal estado de los componentes del tablero de control.
- Renovar el tablero de control.
-Perdida de señales por el cable en mal estado.
- Diagramas no actualizados.
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1.6 Alcances y Limitaciones
1.6.1 Alcances
Se realizará modificación física a 2 tableros de control, diagramas de conexión en
un software de diseño y programación de un PLC de prueba, se entregara al departamento
de instrumentación y control para solicitar su planeación y gestión.
1.6.2 Limitación
- Tiempo limitado para la realización del proyecto.
- Información sobre modificaciones al tablero de control no registradas.
- Diagramas eléctricos obsoletos y deteriorados.
-Desconocimiento del proceso de control.
-Programación de PLC con entradas y salidas analógicas.
- El acceso a la información del proceso de generación de energía es restringido y
confidencial.
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Capítulo 2: Descripción General de la Empresa.
2.1 Características generales de la empresa.
La Comisión Federal de Electricidad (CFE) es una empresa del gobierno mexicano
que genera, transmite, distribuye y comercializa energía eléctrica para más de 35.6 millones
de clientes, lo que representa a más de 100 millones de habitantes, e incorpora anualmente
más de un millón de clientes nuevos.
En la CFE se produce la energía eléctrica utilizando diferentes tecnologías y
diferentes fuentes de energético primario. Tiene centrales termoeléctricas, hidroeléctricas,
carboeléctricas, geotermoeléctricas, eoloeléctricas y una nucleoeléctrica.
Para conducir la electricidad desde las centrales de generación hasta el domicilio de
cada uno de sus clientes, la CFE tiene más de 760 mil kilómetros de líneas de transmisión,
y de distribución.
En cuanto al volumen de ventas totales, 99% lo constituyen las ventas directas al
público y el 0.5% restante se exporta.
La CFE es también la entidad del gobierno federal encargada de la planeación del
sistema eléctrico nacional, la cual es plasmada en el Programa de Obras e Inversiones del
Sector Eléctrico (POISE), que describe la evolución del mercado eléctrico, así como la
expansión de la capacidad de generación y transmisión para satisfacer la demanda en los
próximos diez años, y se actualiza anualmente.
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El compromiso de la empresa es ofrecer servicios de excelencia, garantizando altos
índices de calidad en todos sus procesos, al nivel de las mejores empresas eléctricas del
mundo.
CFE es un organismo público descentralizado, con personalidad jurídica y
patrimonio propio.
La misión es prestar el servicio público de energía eléctrica con criterios de
suficiencia, competitividad y sustentabilidad, comprometidos con la satisfacción de los
clientes, con el desarrollo del país y con la preservación del medio ambiente.
La visión es ser una empresa de energía, de las mejores en el sector eléctrico a nivel
mundial, con presencia internacional, fortaleza financiera e ingresos adicionales por
servicios relacionados con su capital intelectual e infraestructura física y comercial.
Una empresa reconocida por su atención al cliente, competitividad, transparencia,
calidad en el servicio, capacidad de su personal, vanguardia tecnológica y aplicación de
criterios de desarrollo sustentable.
2.1.1 Tipos de servicios que se prestan.
El principal servicio es generar energía eléctrica para satisfacer las necesidades del
usuario cumpliendo con los estándares de calidad de energía, teniendo una buena
planeación, operación y mantenimiento de los sistemas involucrados y así la Gerencia
Regional de Producción de Occidente cumpla con la entrega al Sistema Eléctrico Nacional.
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2.1.2 Estructura organizacional
Estructura general de Comisión Federal De Electricidad (CFE) en México, el
organigrama lo encabeza DR. Enrique Ochoa Reza, quien es el director general de
Comisión Federal De Electricidad a nivel nacional.
Figura 1. Estructura organizacional de comisión federal de electricidad
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La central termoeléctrica Manuel Álvarez moreno está dentro de la dirección de
operaciones, el ING Luis Carlos Hernández Ayala tiene esta dirección, la cual es la que
rige tanto a generación, transmisión y distribución, son las áreas con las que se logra que la
electricidad llegue a cada uno de los hogares de México.
Figura. 2 Dirección de Operaciones
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Dentro de la subdirección de generación esta un apartado llamado coordinación de
generación termoeléctrica, ahí es donde se encuentra todas las termoeléctricas del país,
En el apartado de gerencia de producción termoeléctricas esta la división de rangos
de la termoeléctrica Manuel Álvarez Moreno, el cual se explica en el subtema llamado
caracterización del área de trabajo.
Figura. 3 Coordinación De Generación Termoeléctrica.
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2.1.3 Descripción Del Proceso.
Para llevar a cabo la generación de energía eléctrica en cualquier central termoeléctrica de
gran capacidad como es CT Manzanillo II, es necesaria la interacción de diferentes sistemas que
hacen cumplir los requisitos necesarios para el ciclo de generación.
El tener el objetivo de generar 350 MW no es una meta muy sencilla, en este
proceso intervienen más de 35 sistemas diferentes entre los más importantes están; sistema
de condensado, agua de alimentación, agua vapor, aire gases, aceite lubricante a turbina
vapor principal, vapor auxiliar, aceite de sellos, control de quemadores, agua de
circulación, agua de sellos, agua de enfriamiento, aire comprimido entre muchos más.
La energía generada en la central termoeléctrica Manzanillo II es entregada al
sistema eléctrico nacional mediante la interconexión con la subestación Manzanillo II a
través de las líneas de transmisión de 400 KV a las subestaciones Tapeixtles y Carapan.
Por la ubicación de la Central, la dirección operación y supervisión así como la
seguridad de la red, corresponde al área de control de occidente CENACE (Centro
Nacional de Control de Energía) el manejo de esta planta.
En el campo de esta Central se cuenta con equipo considerado como equipos
principales y auxiliares, los equipos principales de esta planta son; Turbina, Generador de
vapor y Generador eléctrico. Los equipos auxiliares son; ventiladores, calentadores
regenerativos, bombas, motores, interruptores eléctricos de gran tamaño, extractores y
eyectores, incluso el condensador.
Los equipos que mencionamos son los encargados de estar cumpliendo con el
objetivo de esta planta que es generando 350 MW por unidad.
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2.2 Caracterización del área de trabajo.
El organigrama de la Central Termoeléctrica Manuel Álvarez Moreno cuenta con
una superintendencia, este puesto lo ocupa el ingeniero J. Isabel Reséndiz , después de este
pues sigue la secretaria, el jefe de seguridad e higiene, el superintendente de producción,
superintendente de mantenimiento, administración general y jefe de departamento de
trabajo, dentro de cada departamento mencionado se encuentran las jefaturas, la de
instrumentación y control está dentro del superintendente de mantenimiento, el ingeniero
Carlos Chávez Chávez está encargado de la jefatura de instrumentación y control, a su
cargo tiene al supervisor José Luis Hueso quien a la vez comanda a los técnicos superiores
y estos a los técnicos.
Figura. 4 organigrama interno de la planta Manuel Álvarez Moreno
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2.2.1 Función del departamento donde se realiza la residencia
La Central Termoeléctrica Manzanillo II de la región occidente de Manzanillo está
organizada de la siguiente manera, con un jefe de departamento para cada área
específica, son las siguientes:
Instrumentación
Operación
Eléctrico
Mecánico
Químico
Análisis y Resultados
Tecnologías de la Información
Programación
Civil
Capacitación
Seguridad
Administrativo
El personal que integra esta central es personal Técnico, Administrativo y de base,
dividido de acuerdo a su especialidad con el propósito de cubrir las diferentes áreas y
poder así tener una mejor operación y disponibilidad de la Central.
El departamento de instrumentación está encargado de supervisar y mantener el
correcto funcionamiento de todos los instrumentos que están controlando, censando,
monitoreando, transmitiendo el proceso de generación.
El departamento de Instrumentación y Control cuenta con un jefe de departamento
con línea de mando a 2 supervisores, encargados de la asignación y tareas a las 11 parejas
de Técnicos superiores y Técnicos instrumentistas.
Su capacitación es constante, para mejorar su conocimiento en la resolución de
situaciones de fallas que son comunes en los sistemas termoeléctricos.
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Existe un técnico analista dentro del departamento de instrumentación y control que
desarrolla las labores de control y captura de las órdenes de trabajo (OT’S), así como el
control de mantenimiento a los equipos tales como: transmisores, sensores, válvulas,
controladores, analizadores, etc.
En lo que respecta al personal sindicalizado en este departamento se cuenta con un
analista y un Técnico Superior que a su cargo tiene un Técnico.
Figura 5. Organigrama del Departamento de Instrumentación y
Control.
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Capítulo 3: Marco Teórico.
3.1 Automatización
Automatización Industrial es el uso de sistemas o elementos computarizados y
electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales (Piedrafita Moreno,
2003).
La automatización como una disciplina de la ingeniería que es más amplia que un
sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores, los
transmisores de campo, los sistemas de control , los sistemas de transmisión y recolección
de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar, controlar las
operaciones de plantas o procesos industriales.
Las principales ventajas de aplicar automatización a un proceso son:
Reemplazo de operadores humanos en tareas repetitivas o de alto riesgo.
Reemplazo de operador humano en tareas que están fuera del alcance de sus
capacidades como levantar cargas pesadas, trabajos en ambientes extremos o tareas
que necesiten manejo de una alta precisión
Incremento de la producción. Al mantener la línea de producción automatizada, las
demoras del proceso son mínimas, no hay agotamiento o desconcentración en las
tareas repetitivas, el tiempo de ejecución se disminuye considerablemente según el
proceso.
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3.1.1 Sistema De Control Lazo Abierto
Sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado
una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera (Fridman,
2006). Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda
ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada
para el controlador.
Estos sistemas se caracterizan por:
Ser sencillos y de fácil concepto.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
La salida no se compara con la entrada.
Ser afectado por las perturbaciones.
La precisión depende de la previa calibración del sistema.
Figura 6. Sistema de Control Lazo Cerrado
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3.1.2 Sistema De Control Lazo Cerrado
Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de
salida. (Fridman, 2006)
Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final
para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es
imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias:
- Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.
- Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de
manejar.
- Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que
el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos
que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.
Sus características son:
Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros.
La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema.
Su propiedad de retroalimentación.
Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.
Figura. 7. Sistema de Control Lazo Abierto.
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3.1.3 Norma SAMA (Asociación Científica de Fabricantes de Aparatos)
El método SAMA (Asociación Científica de Fabricantes de Aparatos) de diagramas
funcionales que emplean para las funciones block y las designaciones de funciones. Para
ayudar en procesos industriales donde la simbología binaria es extremadamente útil
aparecen nuevos símbolos binarios en líneas.
El propósito de esta norma es establecer un medio uniforme de designación los
instrumentos y los sistemas de la instrumentación usados para la medición y control. Con
este fin, el sistema de designación incluye los símbolos y presenta un código de
identificación.
SAMA ha desarrollado tal notación y esto se utiliza comúnmente para definir
estrategias de control.
Figura. 8. Notación SAMA.
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La notación SAMA consiste en cuatro formas, una serie de letras para la
información de la etiqueta y varios algoritmos matemáticos de control. Estos componentes,
demostrados en las tablas abajo, se combinan para describir completamente la lógica de
control compleja.
Figura. 9. Nomenclatura SAMA.
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Figura. 10. Señales SAMA.
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3.1.4 Lazo Típico de Control
El diagrama a continuación ilustra un lazo típico de control en notación SAMA
para dar un ejemplo del método:
Figura. 11. Lazo de Control SAMA.
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3.1.5 Norma ISA (sociedad de instrumentistas de américa)
Los símbolos y diagramas son usados en el control de procesos para indicar la
aplicación en el proceso, el tipo de señales empleadas, la secuencia de componentes
interconectadas y de alguna manera, la instrumentación empleada. ISA (Sociedad de
Instrumentistas de América) publica normas para símbolos, términos y diagramas que son
generalmente reconocidos en la industria
Identificación del Instrumento
Los instrumentos son generalmente identificados por números en una etiqueta. El
número de la etiqueta identifica (1) la función en el proceso y (2) el lazo de control en el
cual está localizado. La figura 2–1 indica cómo las letras y los números son seleccionados y
agrupados para lograr una rápida identificación.
Figura. 12. Nomenclatura ISA.
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La función o variable de proceso puede ser fácilmente asociada con el tipo de
medición hecha en el proceso. Así, el FRC (controlador registrador de flujo) mostrado en la
figura. Las letras del alfabeto son utilizadas para formar la combinación de estos nombres.
Figura. 13. Ejemplo de nomenclatura ISA.
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Un sistema de identificación de instrumentos podría incluir los siguientes
Componentes:
1. Etiqueta con números para definir la función en el proceso y la localización del
instrumento.
2. Símbolos para identificar las señales del control de procesos neumáticas, hidráulicas,
capilares, electrónicas, sónicas o radiactivas.
3. Símbolos para representar dispositivos de control primarios y finales que gobiernan el
flujo, nivel, presión y temperatura.
Figura. 14. Simbología ISA.
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3.1.6 Lazo típico notación ISA:
Figura. 15. Lazo de Control ISA.
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3.2 instrumentación
Es el grupo de elementos que sirve para medir, controlar o registrar variables de un
proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en este. Con esta podemos
monitorear lo que está sucediendo en un determinado proceso, lo cual sirve para verificar
si el mismo va encaminado hacia donde deseamos, y de no ser así, podremos usar la
instrumentación para actuar sobre algunos parámetros del sistema y proceder de forma
correctiva.
3.2.1 Instrumentos Ciegos
Son aquellos que no tienen indicación visible de la variable, tales como presos tatos y
termostatos (interruptores de presión y temperatura respectivamente) que poseen una escala
exterior con un índice de selección de la variable.
Son también instrumentos ciegos, los transmisores de caudal, presión, nivel y
temperatura sin indicación.
Figura. 16. Válvula de control y medidor de flujo.
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3.2.2 Instrumentos Indicadores
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 con dígitos.
Figura. 17. Instrumentos indicadores.
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3.2.3 Instrumentos Registradores
Registran con trazo continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares o de
gráfico rectangular o alargado según sea la forma de gráfico.
Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 revolución en 24
horas mientras que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico es de unos
20 mm/hora.
Figura. 18. Pirómetros.
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3.2.4 Elementos Primarios (sensores)
Están en contacto 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.
Figura. 19. Sensores.
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3.2.5 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.
La señal neumática de 3 a 15 psi equivale a 0,206 - 1,033 bar (0,21 - 1,05 kg/cm por
lo cual, también se emplea la señal en unidades SI 0,2 a 1 bar Así mismo, se emplean
señales electrónicas de 1 a 5 mA de 10 a 50 mA y de 0 a 20 mA, si bien la señal
normalizada es de 4-20 mA.
Figura. 20. Trasmisor.
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3.2.6 Transductores
Recibe 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.
3.2.7 Convertidores
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.
Ejemplo: un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida
electrónica, un convertidor I/P (señal de entrada eléctrica a señal de salida neumática).
Figura. 21. Transductor.
Figura. 22. Convertidores.
CFE
37
3.2.8 Receptores
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
3 -15 psi en señal neumática, 4 -20 mA en señal electrónica, que actúan sobre el elemento
final de control.
3.2.9 Controladores
Comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura, flujo) 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
transmisor.
Figura. 23. Receptores.
Figura. 24. Controladores.
CFE
38
3.2.10 Elementos Finales De Control
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 anteriores son accionados a través de un convertidor
de corriente a presión (I/P) o señal digital a presión que convierte la señal electrónica de 4 a
20 mA o digital a neumática 3 -15 psi. En el control eléctrico el elemento suele ser una
válvula motorizada que efectúa su carrera completa accionada por un servomotor eléctrico.
Figura. 25. Válvula Neumática.
CFE
39
3.2.11 Controlador Lógico Programable (PLC)
Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de
la industria automotriz norteamericana por el ingeniero estadunidense DICK MORLEY. El
control, las secuenciación y la lógica de manufactura de automóviles eran realizados
utilizando relés, contadores y controladores.
Un autómata programable es un sistema electrónico programable diseñado para ser
usado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable para el
almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para implantar soluciones
específicas tales como, funciones lógicas, secuencia, temporización recuentos y funciones
aritméticas con el fin de controlar mediante entradas y salidas digitales y análogas diversos
tipos de máquinas o procesos
Clasificación:
Compactos:
En un solo bloque se encuentran la CPU, la fuente de alimentación, la sección de
entradas y salidas, y el puerto de comunicación, este tipo de PLC se utiliza cuando nuestro
proceso a controlar no es demasiado complejo y no requerimos de un gran número de
entradas y/o salidas o de algún módulo especial.
Figura. 26. PLC.
CFE
40
Modular:
Se separan los módulos de entrada/salida digitales, como los módulos de entradas/salidas
analógicas, fuentes de alimentación, CPU, etc.
Figura. 27. PLC Modular.
En la selección de un PLC se debe de tomar en cuenta los siguientes aspectos:
- Capacidad de entradas y salidas
- Módulos funcionales (análogos, digitales, comunicación,..)
- Cantidad de programas que puede ejecutar al mismo tiempo (multitarea).
- Cantidad de contadores, temporizadores, banderas y registros.
- Lenguajes de programación.
- Capacidad de realizar conexión en red de varios PLC.
- Respaldo de la compañía fabricante del PLC, servicio y repuestos.
- Compatibilidad con equipos de otras gamas.
-Nivel de voltaje de entrada.
-Marcas de PLC que la empresa tiene instalado en sus procesos.
-Capacitación del personal.
CFE
41
Capítulo 4. Desarrollo Del Proyecto Propuesto
Se realizaron los diagramas de conexión de cada una de los controladores, dichos
diagramas se muestran en el inciso 4.3, también se hiso la propuesta de instalar un PLC de
prueba en el tablero de control de agua de repuesto al ciclo, Como primera etapa es quitarla
las señales digitales a los controladores y mandarlas al PLC, dichas señales activan las
alarmas del tablero, este está compuesto por 7 controladores que censan la presión, nivel,
temperatura y flujo, cada control es independiente, todas se van a mandar al cuarto de
control, esta programación se visualiza en el inciso 4.4.
Por políticas de la empresa está prohibido usar el logotipo de CFE, información de
su proceso, fotografías, diagramas, etc.; si se llega a romper alguna de sus políticas el
castigo es al sustentación definitiva, es por eso que el desarrollo del proyecto se llevara
apegado a las policitas de CFE.
4.1 Proceso Del Agua De Repuesto Al Ciclo
Para entender el proceso se recomienda revisar los conceptos usados dentro del
ciclo en el apartado de glosario de términos.
Descripción general de la planta purificadora de agua de mar:
4.1.1 Ciclos De La Planta
El evaporador está constituido por ocho etapas. El agua de mar pasa primeramente
por la zona de condensación entrando por la última etapa y sale por la primera, después de
esto entra al calentador en donde se le eleva la temperatura al valor requerido, del
calentador pasa a la primera etapa pero ahora a la zona de evaporación.
La evaporación ocurre en cada etapa de la evaporadora (de la primera a la última), la
salmuera remanente la última etapa es descargada por la bomba de agua de purga. El vapor
producido es condensado por el flujo de alimentación en la zona de condensación.
CFE
42
El destilado de la primera etapa fluye a la segunda, el de la segunda junto con la
primera, fluye a la tercera, y así sucesivamente. El destilado de todas las etapas es
finalmente colectado en la última, y extraído por la bomba.
El proceso continuo es, descargar salmuera, consumir vapor, alimentando agua de
mar y produciendo destilado.
4.1.2 Ciclo De Agua De Mar
El agua de mar filtrada es bombeada al evaporador y su flujo es controlado. El agua
se alimenta a través de los tubos situados en la zona de condensación, en donde adsorbe el
calor del vapor generado en la zona de evaporación.
Saliendo de la zona de condensación entra al calentador de salmuera en donde se le
incrementa la temperatura hasta el valor operativo prefijado.
La temperatura es controlada mediante la admisión de vapor al calentador. Del
calentador, el flujo continúa por la zona de evaporación del evaporador entrando por la
primera y continuando sucesivamente hasta la octava, en donde el agua residual es extraída.
El agua de mar aguas arriba del evaporador es bifurcado y usado como agua de
enfriamiento del condensador de eyectores.
4.1.3 Ciclo De Evaporación Y Purga De Salmuera
Después de efectuarse la evaporación en todas las cámaras, el flujo en la última
etapa contiene una alta concentración de sales, este residual es descargado mediante una
bomba. El nivel de salmuera en la última etapa es controlado automáticamente por la
válvula controladora de nivel situada en la línea de descarga de la bomba de purga.
4.1.4 Ciclo De Vapor Producido Y Agua Destilada
El vapor liberado en la zona de evaporación pasa a través de los separadores de
niebla, y luego entra a la zona de condensación. El vapor cede calor latente al agua de
alimentación y se condensa en el exterior de os tubos.
CFE
43
El destilado colectado en las charolas fluye a través de las comunicaciones entre
ellas de una etapa a otra, en donde se evapora una parte debido a la diferencia de presión.
El mismo fenómeno ocurre en todas las etapas y el destilado es finalmente colectado
en la última etapa del evaporador. El destilado es extraído en la última etapa por la bomba
Correspondiente, el nivel es controlado automáticamente mediante una válvula de
control situada en la línea de descarga de la bomba.
Un detector de conductividad verifica la pureza del destilado y cuando la
conductividad se eleva se drena automáticamente.
4.1.5 Ciclo Del Vapor
4.1.5.1 Ciclo Del Vapor De Calentamiento
Vapor de extracción del turbogenerador es usado como fuente de calor para el
calentador de salmuera a condiciones normales de operación.
El vapor auxiliar es usado como fuente de calentamiento del calentador de agua
cuando por alguna causa no se disponga de vapor de extracción. La presión del vapor
auxiliar es reducida a niveles convencionales para la válvula de control de temperatura la
cual controla el flujo adecuado de vapor al calentador para mantener constante la
temperatura prefijada del agua de mar.
El vapor antes de la válvula de control de temperatura es sobrecalentado, por lo que
es necesario inyectarle condensado después de la válvula para reducir la temperatura del
vapor a niveles cercanos a la condensación de acuerdo a las condiciones del calentador.
El vapor que entra al calentador se condensa en el exterior de os tubos del mismo,
luego es recolectado en un depósito del cual lo succiona las bombas de condensado y lo
regresan al ciclo principal, excepto pequeñas cantidades que se usan como agua de
atemperación.
CFE
44
El nivel de condensado en el depósito del calentador es controlado automáticamente
mediante una válvula de control colocada en la línea de descarga de la bomba. Un detector
de conductividad analiza la pureza del condensado y en caso de detectar alto valor manda
señal para drenar el condensado.
4.1.5.2 Ciclo De Vapor De Eyectores
El vapor auxiliar es utilizado para la alimentar a los eyectores los cuales extraen los
gases no condensables del evaporador y del calentador. El vapor que sale de los eyectores
es conducido al condensador de eyectores, y los gases no condensables son descargados a
la atmosfera.
4.1.6 Ciclo De Venteo
El sistema de venteo es usado para remover los gases no condensables del
evaporador y del calentador. El sistema de venteo está constituido de un condensador de
eyectores (inter y pos condensador) y de dos etapas de eyectores.
La primera cámara es venteada separadamente al intercondensador. El calentador es
venteado al intercondensador vía la primera cámara del evaporador. Las demás cámaras
tienen un arreglo de cascada y ventean por el eyector primario de la última cámara del
evaporador.
El flujo de vapor y gases no condensables es descargado a la atmosfera a través del
pos condensador.
4.1.7 Ciclo De La Inyección Química
Las sustancias químicas son impulsadas por la bomba de dosificación e inyectadas
al agua que se alimenta antes de entrar al evaporador.
La inyección es regulada manualmente mediante ajuste de la carrera de la bomba.
CFE
45
4.2 Nomenclaturas Y Simbología General de Elementos
El paso siguiente fue estudiar las nomenclaturas de CFE para cada uno de sus
instrumentos, el fin de esto es familiarizarse y así poder entender y comprender cada sigla
que contiene los elementos.
Fue un poco complicad al principio porque son muchos instrumentos los que tiene
la planta para su proceso pero con la ayuda de los técnicos del departamento de
instrumentación y control fue fácil comprender cada uno de ellos.
Figura. 28. Nomenclatura.
CFE
46
Los elementos más utilizados son el transmisor de nivel (LT), transmisor de
temperatura (TT), transmisor de flujo (FT), entre algunos otros;
Algunos dispositivos de control que actualmente fueron instalados en la
evaporadora son los controladores, con estos dispositivos el proceso es más visible y fácil
de controlar debido a que en los controladores el operador puede verificar y modificar
datos según le convengan; la función de los controladores es recibir una señal de un
transmisor, esta señal se compara con los datos que tiene programados para así tomar
decisiones como abrir cierto porcentaje alguna válvula o viceversa, activar alguna alarma y
mandar datos al cuarto de control, etc.
Figura. 29. Nomenclatura.
CFE
47
El siguiente paso fue identificar la simbología utilizada y así comprender más fácil
los diagramas de instalación, por mencionar algunas compuertas más vistas en campo es: la
de mariposa, compuerta, chek y cilindro neumático sencillo, etc. Las señales están
plasmadas en los diagramas de conexión de cada elemento instalado.
P
Señal Neumática
Señal Eléctrica
Señal Hidráulica
Señal Electrostática
Conexión a Proceso
Diafragma de Presión Balanceada
Diafragma Metálico
Con Motor Eléctrico
Cilindro Neumático Efecto Sencillo
Cilindro Neumático Doble Efecto
Compuerta
Globo
Angulo
Bola
Retención
ó Check
Mariposa
Figura. 30. Simbología de señales.
CFE
48
Se sugiere las siguientes abreviaturas para representar el tipo de alimentación:
AS alimentación de aire.
ES alimentación eléctrica.
GS alimentación de gas.
HS alimentación hidráulica.
NS alimentación de nitrógeno.
SS alimentación de vapor.
WS alimentación de agua.
Símbolos para válvulas de control.
Figura. 31. Símbolos de válvulas de control.
CFE
49
Elementos primarios de temperatura:
Elementos finales de presión:
Figura. 32. Diagramas de temperatura.
Figura. 33. Diagramas de presión.
CFE
50
Elementos primarios de flujo:
Elementos primarios de nivel:
Figura. 34. Diagramas de flujo.
Figura. 35. Diagramas de nivel.
CFE
51
Diversos tipos de símbolos:
Simbología de actuadores:
Figura. 36. Diversos símbolos.
Figura. 37. Actuadores.
CFE
52
Figura. 38. Actuadores
CFE
53
4.3 Diseño De Diagramas
Por último paso fue revisar los diagramas eléctricos de la evaporadora, ahí viene
como estaba conformado el control del proceso a sus inicios el cual ha tenido
modificaciones las cuales no están identificadas y algunas de ellas no están documentadas;
una de las dificultades como residente fue analizar y documentar las actualizaciones de los
controladores, ya que solo tiene dibujos a mano sin medidas exactas y sin todas las señales.
Además fue difícil interpretar algunos diagramas porque ya tiene 30 años que fueron
realizados, muchos de ellos están obsoletos y en mal estado debido al uso que le dan los técnicos.
Como se puede observar en la imagen 40 los diagramas ya están deteriorados y algunos
otros están muy pocos visibles, ese es lo que hace complicado seguir las líneas de instalación en el
tablero de control físicamente.
Figura. 39. Diagrama eléctrico de CFE.
CFE
54
Este control esta hecho de relé, timer, contactares los cuales la mayoría de ellos ya
no están en función, fueron sustituidos por los controladores y se pretende con la
instalación del PLC eliminaran todo esos componentes deterioraros e introducir
componentes actuales con materiales no corrosivos y que no ocasiones algún corto circuito
por ejemplo los relé de carcasa de plástico, y algunos otros dispositivos como
convertidores, registradores, transmisores se tiene la idea de cambiarlos por componentes
con tecnología actual.
Una vez comprendido las nomenclaturas, simbología diagramas y proceso de la
planta, lo que prosigue es identificar las señales que servirán de entrada para el PLC, dichas
señales las arroja los controladores, pero primero es cambiar los cables eléctricos porque
están en mal estado y pueden ocasionar perdidas de señales, es ahí donde surgió la
necesidad de instalar un PLC para captar directamente la señal del controlador sin que pase
por algún otro dispositivo ose pierda una señal.
Figura. 40. Diagrama eléctrico.
CFE
55
Los controladores tienen salidas de 24 voltios, estas salidas van a un relevador y de
ahí a una alarma, los cables que se usan en cada una de esas salidas tiene su nombre de
identificación al igual que cada relevador y cada controlador, las leyendas son las
siguientes:
CONTROLADOR RELEVADOR CABLE
TIC 766 TS301X 8E
TIC 762 TS103X 3B
FIC762 FS101AX 8B
LIC769 LS101AX
LS101BX
9 A
9B
PIC765 PS311X 3K
LIC770 LS 201AX
LS 201BX
9C
9D
LIC767 LS202AX
LS202BX
10 A
10B
Figura. 41. Leyendas de los controladores instalados en el tablero de control.
CFE
56
Como se puede observar se realizó el diseño de cada controlador, esto fue porque
cada controlador es un sistema independiente dentro del control general.
Figura. 43.controlador de temperatura 762.
Figura. 42. Controlador de temperatura 766
Figura. 44. Controlador de flujo 762. Figura. 45. Controlador de nivel 769.
CFE
57
Estos controladores su manera de operar, recibe la señal del sensor la procesa y la
compara con los valores predeterminados introducidos por el operador, por ejemplo en el
controlador de temperatura se introduce una temperatura deseada 50 grados, pero a la vez
introduces una temperatura alta 80 grados y una temperatura baja 30 grados dentro de esos
rangos, la salida del transmisor es de 4 a 20 ma, entonces el controlador siempre opera en
50 +/-, si de casualidad llega a temperatura de 80 grados se debe de activar la alarma de
temperatura alta y si llega a 30 grados se activa la alarma de la temperatura baja y así es
como trabaja el controlador.
Figura. 47. Controlador de Nivel 767. Figura. 46. Controlador de nivel 770.
CFE
58
El Ingeniero Carlos Chávez Chávez que es el jefe del departamento de
instrumentación y control, pidió que se realizan diagramas de la vista externa del tablero
de control, ya que con las modificaciones que se le hicieron últimamente, no se tiene
registro de los nuevos componentes del tablero.
Figura. 48. Representación del tablero de control.
Figura. 50. Tablero de control. Figura. 49. Registrador.
CFE
59
También se realizaron diagramas de la conexión de los controladores al PLC. En
estos diagramas se tomaron de referencia la salida de cada controlador por ejemplo, del
controlador TIC 766 su cable de salida es el 8E y va aun relevador nombrado TS301X y
de la salida del relevador va a una alarma; al instalar un PLC se eliminaran todos los
relevadores y las salidas de los controladores son a 24 volt al igual que la entrada de PLC
propuesto, así se eliminaran componentes y a la vez se ahorra en componentes, se ahorra
espacio, costos y se automatizara otra parte del proceso. En el diagrama está plasmada la
conexión de cada controlador y su alarma.
Figura. 51. Diagramas de entradas y salidas del PLC.
CFE
60
4.4 Programación de PLC con Decoresis
Una vez obtenida las señales y sus leyendas de cada elemento, se inició el programa
del PLC, el software usa fue Decoresis es un software de programación de PLC universal
esto quiere decir que para este software la marca de PLC que conectes debe de cargar el
programa que se desee, dentro de él se encuentra lenguajes como diagramas de escalera,
lista de instrucciones, bloques etc. tiene un entorno muy amigable y visual.
El jefe del departamento pidió que se realizará el programa en el software ya antes
mencionado por que se impartió un curso para todo el personal del departamento con ese
software, el PLC que se propuso fue un Mitsubishi por económico, amigable, de fácil
interacción con algunos sistemas operativos y tiene varios módulos de expansión de
entradas y salidas tanto digitales como analógicas, además la licencia del software tiene un
precio muy accesible y solamente se paga una vez cuando compras el equipo, también es
muy amigable para usarse.
En el programa se hacen llamar las entradas con el nombre del controlador y la
salida con el nombre de la alarma, dentro del software puedes hacer tu propia interfaz sin
necesidad de recurrir algún otro programa. En los anexos está plasmado como usar
Decoresis.
Figura. 52. Software Decoresis.
CFE
61
4.5 Modelo De PLC Propuesto
Se propuso un PLC marca Mitsubishi, debido a que es un PLC amigable con
su entorno de programación, el precio es muy accesible, el software solamente se paga una
vez y es muy económico, en comparación con el ALLEN-BRADLEY el cual su software
es muy costoso y cada año se debe de renovar licencia.
Mitsubishi tiene una gran variedad de PLC, por ejemplo modulares y
compactos, la novedad de esta marca es que tiene un modelo que es compacto pero con
expansiones de entradas y salidas.
Características:
- Sistema flexible en un tamaño compacto .
-El MELSEC -F serie PLC incorpora fuente de alimentación , CPU y E / S en una sola
unidad compacta.
-Cumple con las necesidades de una gran variedad de aplicaciones de usuario con opciones
de E / S, analógico.
Figura 53. Controlador lógico programable
CFE
62
4.6 Actividades Extras
CFE tiene un plan de mantenimiento preventivo es por eso que en la planta tienen
elementos como sensores con 30 años de vida y siguen funcionando, el personal es muy
cuidadoso con esos mantenimientos es por eso que la planta tiene tantos años funcionando.
Dentro de las actividades realizadas fue dar manteamiento a algunas válvulas
hidráulicas, en los anexos viene como realizar esos manteniendo, también cambiar
transmisores de temperatura, así como calibrarlos, también se realizó el cambio de gabinete
de ubicado en el cuarto de control.
El 80 % de las actividades extras realizadas fueron a válvulas, algunas fueron muy
fáciles pero otras fueron difícil por la altura debido a que se encuentran en el domo de la
caldera.
Por último se practicaron 3 simulacros por algún atentado de tsunami y se tomaron
pláticas de seguridad, por ejemplo si existiera algún incendio, temblor, un corto en alguna
estación de la plata, etc.
- Desmontaje de válvulas
- Desmontaje de trasmisores.
- Cambio de válvulas.
- mantenimiento de válvulas y trasmisores.
- curso de válvulas impartido por el técnico superior José Luis Ramírez.
-curso de PLC.
CFE
63
El ingeniero Carlos Chávez Chávez dejo muy en claro lo celoso que es CFE con su
información y no accedió a que documentara todas las actividades así como la toma de
imágenes también fue restringido por el tipo de empresa que es CFE.
Los manteamientos de válvulas mencionados en los anexos, se obtuvo el permiso de
documentarlos porque el técnico superior José Luis Rodríguez impartió curso de este tipo
de trabajo, para que los residentes pudieran entrar a planta. Creo que es importante
mencionar que de junio a diciembre del 2013 solo se reclutaron 5 residentes dentro del
departamento de instrumentación y control y yo fui el único que se le permitió realizar
trabajos en campo con los técnicos, en lo personal es muy satisfactorio y estoy muy
agradecido con el jefe del departamento por brindarme dicha oportunidad.
CFE CAPITULO 5
Capítulo 5. Resultados Obtenidos
Se hiso la propuesta de instalar un PLC para unificar el control de la evaporadora de
agua, con esta mejora se reducirá espacio, costos de material y se podrá monitorear en todo
momento dicha estación, esto fue el objetivo del proyecto el cual se logró documentar y se
validó por el supervisor del área; dentro de los alcances propuestos se hicieron diagramas
del exterior del tablero al igual de la conexión de algunos elementos como son los
controladores, cabe mencionar que a pesar de que los controladores se eliminaran el
supervisor pidió los diagramas para su documentación, también se realizó la programación
del PLC, todo esto fue enviado a la superintendencia para su validación; hubo algunas
limitación importantes, los tableros fueron modificados y alterados solo existe unos dibujos
hecho con lápiz a grandes rasgos de la conexión eléctrica de cada controlador, la falta de
capacitación para nuevas tecnologías de los técnicos y sobre todo el miedo al cambio, a
nuevas propuestas, nuevas ideas, nuevas formas de trabajo, etc .
Como futuro Ingeniero Mecatronico creo que CFE es una gran oportunidad para
aplicar los conocimientos, de control, programación de PLC, Hidráulica, Neumática,
electrónica e instrumentación, estas ramas son las requeridas para el trabajo propuesto
mencionado en el objetivo, aparte de aplicar el conocimiento aprendido dentro del aula de
clases el aprendizaje en campo es sumamente importante para el crecimiento personal,
además de la experiencia y respaldo que brinda CFE para un desempeño laboral en otras
empresas.
CFE
65
1.- Se logró entender y comprender la señalización de los elementos de la evaporadora.
2.- Se logró el diseño exterior del tablero de control con todos sus elementos
(controladores, registrador, etiquetas, alarmas, botonera, etc.).
CFE
66
3.- Se aprendió un nuevo software para a programación de PLC llamado Decoresis.
4.- Se realizó los diagramas de conexión de los controladores.
La realización del presente proyecto ha permitido la concientización dentro del
departamento, la importancia que implica la actualización e introducción de nuevas
tecnologías.
Se logró el respaldado del proyecto por parte del departamento de instrumentación y
control para la correspondiente propuesta formal a la superintendencia.
CFE CONCLUSION
6. CONCLUSION En conclusión encuentro que el haber realizado mis residencia profesionales dentro
de la empresa de CFE CT Manzanillo II, ha sido de grata satisfacción ya que se hiso uso
de conocimientos teóricos para dar soluciones en las actividades de mantenimiento que se
me presentaron, encontrando que el plan de estudios de la carrera es eficiente para lo que se
ve en la industria.
Dentro del tiempo prestado en esta empresa también se aprendió la importancia de
la seguridad en el campo laboral respetando las normas de seguridad ya establecidas por las
normas de seguridad NMX-SAST-001 así como observe el cumplimiento de la ISO 9001 la
certificación de calidad de la empresa al saber que el proceso de generación cumple con los
requisitos que le demanda el Sistema Eléctrico Nacional, la ISO 14001 haciendo cumplir
con el cuidado ambiental ya que en el proceso de la generación hay factores que se cuidan
mucho que implican la generación de residuos y emanaciones de gases que están
controladas y cumplen con dicha certificación.
El Mantenimiento Preventivo y Correctivo que se da a los distintos instrumentos es
una actividad básica del departamento, así como el restablecimiento de los sistemas para
que no afecte en la generación de la Central y así cumplir con el objetivo de generación.
El nuevo software de programación de PLC es de mucha ayuda para el campo
laboral debido amplia eficiencia en la programación de diferentes marcas así como su
diversidad de lenguajes y su facilidad para programar, visualizar y sobre todo aprender
nuevas formas de programar PLC.
Respecto al objetivo se logró la aceptación de instalar un PLC con el cual se
reducirá espacio del tablero, se eliminaran algunos elementos eléctricos y sobre todo se va a
monitorear todas las fallas que puedan ocurrir en el sistema.
CFE
68
7. GLOSARIO
Dosificación química: Método de prevención de incrustaciones alcalinas que consiste en
adicionar sustancias químicas al agua de repuesto.
Salmuera: Cualquier flujo del evaporador con un contenido de solidos mayor que el
contenido de solidos disueltos en el agua.
Purga salmuera: Es la salmuera que sale de la evaporadora después de que una parte del
contenido de agua ha sido extraída por evaporación.
Razón de concentración: En la relación entre los sólidos disueltos contenidos en la
salmuera con respecto a los que trae el agua de mar.
Condensado: Es el vapor de calentamiento condensado en los tubos del calentador de
salmuera.
Conductividad: Es una medida indirecta de la cantidad de sólidos y gases disueltos en una
muestra de agua.
Eliminadores de niebla: Son capas de mallas de acero inoxidable que sirven para
interceptar los arrastres de sales que se producen cuando se genera la evaporación.
Atemperador: Boquilla atomizadora instalada a la entrada de la línea de vapor al
calentador de salmuera, con el propósito de bajarle la temperatura al vapor de
calentamiento.
Destilado: Vapor condensado, acumulado en los tubos trasferencia de calor del evaporador
en la zona de condensación. Es el producto de la evaporadora.
CFE
69
Agua de alimentación: Agua de mar que entra en la zona de condensación de la
evaporadora. Esta se alimenta a la primera cámara de la zona de evaporación después de
haber recibido el calentamiento requerido.
Charolas de destilado: Son recipientes para colectar el destilado de cada etapa de la
evaporadora.
Cámara de evaporación: Parte interna del evaporador que comprende una zona de
evaporación, eliminadores de niebla, zona de condensación y charolas de destilado.
Zona de evaporación: Parte inferior del evaporador donde se produce la evaporación, el
flujo que pasa por esta parte es agua de mar.
Zona de condensado: Parte superior interna del evaporador donde se condensa el vapor
producido en la zona de evaporación, esta zona maneja vapor y destilado.
Gases no condensables: Son gases tales como el dióxido de carbono y otros
constituyentes del aire, los cuales no condensan bajo las condiciones de operación presentes
en el sistema. Estos gases deben de ser removidos para prevenir la formación de capas de
impidan la transferencia de calor.
Razón de producción: Es la proporción de destilado producido con respecto al vapor
consumido en el calentador de salmuera.
Incrustación: Son sales depositadas firmemente en la superficie de transferencia de calor,
las cuales retardan la razón de trasferencia de calor. Estas sales pueden clasificarse como
alcalinas, tales como el carbonato de calcio e hidróxido de magnesio o no alcalinas, tales
como el sulfato de calcio.
Etapa: Cada cámara individual del evaporador.
CFE ANEXOS
70
8. ANEXOS A
1. Ejecutar dentro de Programas —> Festo Software —> Codesys V3 by Festo —>
CodesysV3.5
2. Primero generaremos un proyecto para luego descargarlo al controlador.
Seleccionar “File” del menú y seleccionar “New”. O seleccionarlo directamente desde la
barra de herramientas.
Aparecerá la siguiente ventana
CFE ANEXOS
71
3. Seleccionamos en ella el Controlador con el que iremos a trabajar. El mismo es el
CECC. Adicionalmente le damos un nombre al proyecto e indicamos en que carpeta será
guardado.
Seleccionar “OK”. Aparecerá la siguiente ventana: En la misma seleccionaremos el
modelo de controlador CECC-D y el lenguaje de nuestra rutina principal. Por el momento
seleccionaremos el lenguaje Ladder Logic Diagram (LD).
CFE ANEXOS
72
Antes de comenzar a programar debemos configurar nuestro sistema y definir el
controlador activo.
5. Ir a la ventana de configuración del proyecto y hacer doble click sobre “Device”.
Aparecerá la siguiente ventana
CFE ANEXOS
73
En la solapa “Communications Settings” nos posicionamos sobre “Gateway-1” y
presionamos el botón “Scan network”.
Nos aparecerá nuestro controlador. Hacemos doble click sobre el controlador para
seleccionarlo como ‘Activo’
6. Luego seleccionaremos en las propiedades de la aplicación para que nos genere la
aplicación de booteo “Boot Application” automáticamente.
Para ello nos posicionamos en el árbol del proyecto sobre “Application” y
presionamos botón derecho del mouse y seleccionamos “Properties”
CFE ANEXOS
74
Aparecerá una ventana donde iremos a la solapa “Boot application” y marcaremos
la casilla “Create implicit boot application on download”.
Ahora pasaremos a realizar una rutina sencilla para mostrar la implementación de
código.
7. Volver al árbol de nuestro proyecto y hacer doble click sobre nuestro programa
PLC _PRG(PRG).
Aparecerá desplegada la ventana del programa:
CFE ANEXOS
75
8. Desde la barra de objetos agregar un contacto normal abierto a la primera línea de
código.
9. Del mismo modo agregar una Bobina de salida. Ahora pasaremos a direccionar
las variables para ejecutar nuestra lógica.
CFE ANEXOS
76
En el árbol del proyecto hacemos doble click en “Digital Inputs” y luego
seleccionamos solapa “Digital Inputs I/O Mapping”.
El primer byte de entrada en nuestro ejemplo es el %IB0 que se direcciona bit a bit
de la dirección %IX0.0 hasta la %IX0.7. Si seleccionamos en el árbol del proyecto
“Digital Outputs” y luego la solapa “Digital Outputs I/O Mapping”, veremos el mapeo de
las salidas. El byte de salida es el %QB0 direccionado bit a bit desde la dirección %QX0.0
a la %QX0.7.
Si deseamos que las entradas y salidas físicas que no estamos utilizando en el
programa sean actualizadas y poder escribir las mismas, debemos cliquear en el casillero
“Always update variables”.
CFE ANEXOS
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11. Nuevamente en nuestro programa principal direccionamos nuestro código de la
siguiente manera. Hacer doble click en los signos de pregunta arriba de nuestro contacto
normal abierto. Escribir la dirección %IX0.0.
12. Realizar el mismo procedimiento con la bobina de salida e ingresar la dirección
%QX0.0. El código quedará de la siguiente manera:
Ahora pasaremos a descargar el proyecto al controlador.
13. Dentro del menú ir a “Online” y seleccionar Login.
El CoDeSys compilará el proyecto y de no haber errores lo descargara al Controlador.
CFE ANEXOS
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14. Es probable que aparezca el siguiente pedido de confirmación. Seleccionar “Yes”
15. Ahora solo falta en el mismo menú pasar al Controlador a modo RUN (Menu “Debug”
– “Start”)
Po ultimo probar que al energizar la entrada prenda la salida
CFE ANEXOS
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Anexo B:
Mantenimiento de válvula check o válvula de retención
DEFINICIONES Y PRINCIPIO DE OPERACIÓN
Definición: Es aquella válvula que permite el paso de flujo en un solo sentido.
Principio de operación.- la presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del
mecanismo de retención y cualquier inversión del flujo cierran la válvula. Este tipo de
válvulas se utilizan como medio de seguridad para evitar que el flujo se regrese como es
unidireccional solamente permite el paso del flujo hacia un sentido de la línea y bloquea el
otro. Se usan en forma horizontal y vertical su selección depende de la temperatura, caída
de presión que produce el tipo de fluido.
Pueden estar hechas de una amplia gama de materiales como pueden ser de bronce, hierro,
acero forjado, acero inoxidable, etc. Los extremos pueden ser roscados, con brida y soldados.
CFE ANEXOS
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1.2.- PARTES PRINCIPALES DE LA VÁLVULA
Se compone principalmente:
Tapa: parte superior de la válvula que aísla el fluido del medio ambiente.
Empaque de la tapa: sirve para obtener la hermeticidad entre la tapa y el cuerpo de la
válvula.
Pasador: sirve para unir la bisagra con el cuerpo de la válvula.
Bola o clapeta: Pieza metálica o diferente material que con un movimiento pendular nos
permite abrir o cerrar la válvula. Realiza las funciones del tapón.
Anillo del asiento: es una pieza metálica o material diferente de forma circular que se introduce en
el cuerpo de la válvula para formar el puerto de salida de flujo y con la bola o clapeta forman el
sello.
Cuerpo: es un envolvente que contiene las partes internas de la válvula y las conexiones de entrada
y salida del flujo de proceso
CFE ANEXOS
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1.3.-CONDICIONES PREVIAS Y MANTENIMIENTO.
Condiciones Previas
1. Utilizar el equipo de protección personal adecuado al riesgo, el cual
invariablemente deberá incluir como mínimo: protección auditiva, calzado
dieléctrico, guantes, faja y gafas de seguridad.
2. Hacer inspección de pre-uso y utilizar el equipo de maniobra y
herramientas adecuadas al trabajo a desarrollar. 3. Confirmar con el supervisor se encuentre otorgada la libranza correspondiente.
4. tuberías de proceso drenadas,
Mantenimiento
1. Desmontar la tapa de la válvula, sujetar la bola o clapeta realizando la maniobra
necesaria según el tamaño de la válvula, se extrae la bola o clapeta.
2. Se realiza inspección visual de la bola o clapeta y el asiento de sello revisando que no
se encuentre rayados o cavitados.
3. Se realizan pruebas de contacto para observar el porcentaje del área de sello, si requiere
efectuar lapeado del asiento y tapón, utilizar grasa esmeril de acuerdo al daño
encontrado.
4. Se realiza inspección del cuerpo de la válvula, en caso de tener duda de algún daño del
cuerpo, aplique algún líquido revelador de fracturas. En caso de algún daño tomar
acción correctiva.
5. Lapeado de asiento y bola.
Se coloca grasa esmeril a la superficie de sello de la bola y se golpea en contra del
anillo del asiento hasta que crea conveniente con un solvente adecuado se limpia la
bola y el asiento. Se revisa que la superficie no tenga daño se realiza la prueba de
contacto y se obtiene un sello adecuado se dá por terminado el lapeado. Si no repita
la operación hasta obtener los resultados satisfactorios.
En una superficie plana preferentemente cristal se coloca una lija del grado
requerido dependiendo del daño de la bola. Se lapéa en forma de ocho hasta
obtener una superficie plana y sin daño. Con un cristal o algún material plano del
tamaño del asiento se fija una lija del grado requerido al daño encontrado al anillo
del asiento, se une con movimientos circulares se empieza a lijar hasta obtener un
acabado satisfactorio. Se realiza prueba de contacto y si se obtiene un sello
adecuado se dá por terminado el lapeado, si no ,repita la operación hasta obtener un
sello satisfactorio.
6. Limpieza:
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Efectuar limpieza con cepillo de alambre al cuerpo de la válvula y los birlos. Retirar residuos de
empaques anteriores. Aplicar grasa anterrante a los virlos.
7. Armado de la válvula: Limpiar con solvente adecuado el sello y la bola, introduzca la bola al interior del cuerpo de la
válvula, coloque el pasador revisando que entre libremente y apretándola, se quita la maniobra,
se coloca el empaque de la tapa y se coloca la tapa se efectúa el apriete de birlos en forma
cruzada.
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Anexo C:
Válvula de compuerta
CFE ANEXOS
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2.1.- DEFINICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA VÁLVULA.
Válvula de compuerta:
Dispositivo mecánico que sirve para retener o dar paso a cualquier fluido. Este tipo de
válvulas se utiliza totalmente abierta o cerradas ya que en una posición intermedia el
asiento es erosionado por el fluido.
Estructura de la válvula:
Las válvulas de compuerta se usan principalmente donde se necesita una acción de inicio
para de un flujo; la válvula consta de 2 partes principales el actuador manual y el cuerpo de
la válvula.
2.2.- PARTES PRINCIPALES DE LA VÁLVULA
Actuador Manual: Se inicia con el muy conocido volante o llave e incluye muchas
variaciones que operan las válvulas de la manera más fácil y seguro para el usuario. Las
partes del actuador son:
Llave o Volante: Nos permite abrir o cerrar la válvula.
Tuerca del vástago: Es la parte del actuador que nos permite al conjunto volante
vástago girar libremente para obtener el movimiento ascendente o descendente
necesario para la apertura o cierre de la válvula.
Horqueta: Es el soporte del actuador que se une al casquete y los cuales en
conjunto forman el actuador.
Casquete de prensa estopa: Nos permite comprimir una cierta longitud los
empaques para evitar que exista fuga en nuestra válvula.
Vástago: Es la parte de la válvula que tiene un movimiento tanto ascendente como
descend Empaque: Nos sirve para aislar el fluido del proceso con el medio
ambiente
Caja de estopa: Es la parte del actuador en donde van alojados los empaques
Casquetes: Es la parte del actuador que sirve como soporte y en el van localizados
la caja de prensa estopas. Junto con la orqueta forman el soporte del actuador.
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Cojinete del collar: Sirve para guiar el vástago y forma el fondo de la caja de
estopas.
Asiento posterior: Es una restricción que empalma con una parte que ensancha del
vástago para parar el flujo a través del vástago
Empaquetadura del casquete: Tiene la función de eliminar escapes o filtraciones
entre la caja y el casquete
El cuerpo de la válvula:
Cuerpo de la caja: Es la parte que entra en contacto con el fluido del proceso, en
ella se localiza el asiento de la válvula
Asiento: Es una restricción por la cual pasa el fluido del proceso, junto con el tapón
obstruyen el paso del fluido
Tapón o disco: Es la parte móvil que permite el paro o paso del fluido junto con el
asiento, generalmente de distinto material que el asiento.
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2.3 MANTENIMIENTO DE LA VÁLVULA DE COMPUERTA
Condiciones Previas: Es necesario dar mantenimiento a la válvula cuando:
1. Fuga por el casquillo de prensa estopa y no se puede corregir apretando el
casquillo.
2. Fuga por la empaquetadura del casquete.
3. La válvula pasa y no se está logrando el sello requerido entre el asiento y el tapón.
4. La válvula tiene fisuras y ponga en peligro al personal, instalaciones o proceso.
Antes de darle mantenimiento a la válvula es necesario tener las siguientes
consideraciones:
Avisar al departamento de operación
Aislar la válvula del proceso o fuera de servicio
Si es posible acordonar el área de trabajo
Desmontaje
1. Se realiza la limpieza de la válvula para evitar la entrada de suciedad al cuerpo, se
marca con un punto de golpe la caja del casquete para que al armarla quede en la
misma posición. Se cierre la válvula al 100% y se mide el vástago o se cuentan las
cuerdas, se lleva el vástago a un 50% de su carrera, esto se realiza con el fin de
evitar golpear el asiento con el tapón para no causar daños en los mismos.
2. Se aflojan los tornillos del casquete en forma cruzada para evitar daños al casquete
y caja; se levanta el casquete en forma vertical, si es necesario realizar maniobras
de levantamiento, teniendo cuidado en no golpear tanto el tapón como el vástago.
3. Se coloca el casquete en un lugar limpio y plano para no dañar el asiento, se tapa
el cuerpo de la válvula y se procede a dar mantenimiento al bonete en el sitio o en
taller de acuerdo a sus necesidades.
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Mantenimiento del actuador
1. Se quita la tuerca y desacopla el volante, se aflojan tornillos del prensa estopas y se
quitan, se sacan los empaques del estopero, los seguros del tapón o disco y se retira el
tapón; se realiza inspección visual observando las condiciones del tapón.
2. Se desacopla el vástago y se checa que no esté chueco o tenga un desgaste,
cavitaciones. En una superficie plana, preferentemente un vidrio, se realiza prueba de
contacto al tapón bajo utilizando azul de Prusia y observando el sello. En caso de ser
necesario asentar utilizando la lija del grado que se crea conveniente, observando los
daños del tapón o disco.
3. En una superficie plana se fija la lija y se procede a asentar con movimientos en forma
de ocho, se realizan pruebas de contacto hasta tener un contacto 100% satisfactorio y
sin ralladuras en el disco.
Mantenimiento al cuerpo de la válvula
Se limpia el cuerpo y se quitan residuos de empaque, en el casquete se realiza inspección
visual, revisando el cuerpo y el asiento que no tengan daños. Se realiza prueba de contacto
al asiento en una superficie plana y lija del grado que sea necesario según el daño del
asiento hasta obtener una superficie de contacto al 100%. Después de obtener el asiento
deseado se tapa y se procede a armar el bonete.
Empaquetado
Se ensambla el vástago en el casquete, se une el tapón o disco con el vástago teniendo cuidado con
el tapón, se procede a empacar teniendo en cuenta que cada unión de empaque debe quedar a 180º
del otro, en forma cruzada y sin apretar el casquillo prensa estopa.
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Prueba de contacto y armado del conjunto actuador-cuerpo de la válvula.
Prueba de contacto
Se procede a colocar la llave o volante y se aprieta, se lleva al actuador al sitio donde va
a montarse, se lleva el vástago al 50% de su recorrido y se pone azul de prusia u otra
pintura en el tapón y se arma el conjunto del actuador válvula, se colocan los tornillos
del casquete llevando estos al tope, se cierra la válvula al 100%, se lleva el vástago al
50% de su carrera, se quitan los tornillos del casquete y se desacopla el conjunto del
actuador y cuerpo de válvula.
Se checa el tapón y el asiento para verificar el sello entre ambos, sí el sello es
satisfactorio procedemos al armado.
Armado
Se limpia la superficie del tapón y asiento dejándolos libres de tinta. Se coloca la
empaquetadura del casquillo y se monta el actuador, teniendo cuidado de alinear las
marcas en el cuerpo de la válvula y el actuador.
Se aprietan los tornillos en forma cruzada, se aprietan los tornillos del prensa estopa
teniendo cuidado en que el vástago suba y baje libremente.
2.4 PUESTA EN SERVICIO Y ACTIVIDADES FINALES
a) Se informa al departamento de operación de que se termina de darle mantenimiento al
equipo.
b) corregir en caso de anomalía.
c) Disponer en los recipientes adecuados los desechos de materiales utilizados durante la
actividad; Poniendo especial atención en los residuos peligrosos que tienen un impacto
ambiental negativo.
d) Llenar formato de orden de trabajo y registro correspondiente
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8. REFERENCIAS
Prontuario de Datos Técnicos, CFE, Gerencia Regional de Producción Occidente
Instrumentación Control y Automatización, CFE, CT Manzanillo II
Reglamento de Seguridad e Higiene Capitulo 200
Familiarización con la Operación de Centrales Térmicas, CFE, Centro de Adiestramiento
de Operadores
Carlos Bordons Alba, departamento de ingeniería de sistemas y automática septiembre
2000
Johnson, C.: “Process Control Instrumentation Technology”, Prentice Hall, NJ, 2005.
Fridman, D. L. (2006). Introducción a los sistemas de control. Mexico D.F.
Piedrafita Moreno, R. (2003). Ingeniería de la automatización industrial. Ra-Ma.
Esta es la página de Intranet de misma CFE
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