2015
Jhony Alexander Sánchez Martinez
Mauricio Diusabá Rodríguez
Sergio David Cubillos Herrera
Universidad Distrital Francisco Jose de
Caldas Presentado a: Ing. Leidy Y López.
Automática DCS.
19-9-2015
PROCESO DE FABRICACIÓN DEL PAPEL
Universidad Distrital Francisco José de Caldas Ingeniería en Control. Automática DCS
Jhony Alexander Sánchez Martínez 20141383056 Mauricio Diusabá Rodríguez 20141383061 Sergio David Cubillos Herrera 20141383032
PROYECTO AUTOMATICA DCS
Metodología.
Realizar una investigación con el fin de encontrar un Proceso Industrial para realizar actividades de Ingeniería de detalle, diseño, automatización DCS, Instrumentación de procesos.
1. Hacer la investigación, utilizar un artículo donde se describa de forma adecuada, coherente y realista un proceso industrial.
2. Realizar la Identificación del proceso 3. Hacer el Diagrama General. 4. Hacer la identificación de los sensores y Actuadores que componen el proceso indicando
cada uno de los TAGs. 5. Hacer el Diagrama de flujo de proceso PFD (Utilizar Norma ISA 5.1). 6. Hacer el Diagrama de Tuberías e Instrumentación P&ID (Utilizar Norma ISA 5.3).
DESARROLLO PRIMERA ENTREGA
1. Descripción e Identificación del Proceso.
Después de realizar la investigación se escogió un documento el cual describe de una forma coherente y realista el proceso de fabricación del papel, con base en este documento se procedió a hacer el diagrama de flujo de Procesos PFD utilizando la herramienta computacional Visio de Microsoft.
PROCESO DE FABRICACION
DEL PAPEL
RECEPCIÓN MATERIA PRIMA
PRODUCTO FINAL
Figura 1. Diagrama general.
El diagrama general se observa en la Figura 1, este se compone de tres etapas, la primera es la recepción de la materia prima, el segundo muestra el proceso de fabricación del papel, este es realmente el que nos interesa para realizar todos los pasos de la metodología propuesta, el tercero es el producto final listo para comercializar.
El proceso industrial a desarrollar es la fabricación del papel, en donde se puede aplicar plenamente un control distribuido gracias a los subprocesos y operaciones que hacen parte de él, estos se describen a continuación.
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El primer subproceso es la preparación de la pasta que será tratada para obtener el papel, este subproceso a su vez se divide en varias operaciones que contribuirán en el proceso principal, como son:
La desintegración, donde se mezcla el papel reciclado y prensado con agua para deshacerlo, todo esto mediante un instrumento llamado Pùlper.
El Despastillado es un apoyo de la operación anterior ya que termina de desintegrar la materia de papel reciclado que no fue totalmente reducida, esto por medio de Despastilladores.
El Refinado en el cual se le brinda a la pasta características concretas con ayuda de fibras vegetales por ejemplo, con el fin de producir diferentes tipos de papel y este es realizado en un instrumento llamado Refino.
La mezcla de aditivos es un apoyo al refinado ya que con este no es suficiente para cambiar las propiedades que se esperan en cada tipo de papel esto mediante los aditivos y auxiliares.
La depuración es la operación donde de cierta manera se filtran los componentes deseado de los no deseados y se puede realizar en diferentes momentos del proceso.
El segundo subproceso es la formación de la hoja donde después de haber obtenido las propiedades necesarias en la pasta de papel, se transformara esta pasta en lamidas delgadas anchas y uniformes, todo por medio de una mesa de fabricación
El tercer subproceso es el prensado húmedo y va de la mano con el cuarto subproceso que es el secado en estos es donde el papel pierde el agua que contiene y que no se eliminó en el subproceso proceso anterior, por medio de rodillos cubiertos con fieltro para el prensado y emisión de calor para el secado.
EL quito subproceso es el estucado en donde se le da a la superficie del papel propiedades adecuadas para la impresión que no posee después de los procesos anteriores ya que tiene microporos, esto por medio de una estucadora la cual usa diferentes pigmentos, ligantes y aditivos auxiliares.
El sexto y último subproceso es el acabado del papel y este también se realiza mediante las siguientes operaciones:
El calandrado es la operación que va encaminada a los tipos de papel especiales que necesitan mejorar sus propiedades de impresión y brillo aún más de acuerdo a la aplicación que se le dará, esto por medio de una calandra que consta de unos rodillos que se encargan de modificar la superficie del papel.
El bobinado es la operación donde se transforma la “bobina grande” (rollo de papel muy grande con determinadas dimensiones) que se produce al final de los subproceso anteriores en bobinas más pequeñas que serán destinadas a ciertas aplicaciones, por medio de un dispositivo mecánico llamado bobinadora.
La última operación es la de cortado en la cual se corta el papel de las bobinas teniendo en cuenta las dimensiones esperadas por los clientes.
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2. Diagrama general del Proceso de Fabricación del Papel.
En la Figura 2 se observa el Diagrama General de la fabricación del papel, los procesos principales son los de color amarillo y los subprocesos aparecen en color verde, el documento que se utiliza como referencia bibliográfica es muy completo y explica adecuadamente cada uno de los procesos y subprocesos.
PREPARACION DE LA PULPA
O PASTA
FORMACIÓN DE LA HOJA
DESINTEGRACIÓN
(PULPER)
DESPASTILLADO
REFINO
MEZCLA DE DIFERENTES
ADITIVOS
DEPURACIÓNPrimaria y Secundaria
CAJA DE ENTRADA
MESA DE FABRICACIÓ
N
PRENSADO EN HUMEDO
FASE 1Compresión y saturación
de la hoja
FASE 2Compresión y saturación del Fieltro
FASE 3Expansión del Fieltro
FASE 4Expansión de
la Hoja
SECADO
SEQUERIAAplicación de
calor
ESTUCADO DEL PAPEL
SOPORTE
SALSA DE ESTUCADO
ESTUCADORA
CALANDRADO BOBINADO CORTADO
CALANDRADependiendo
el tipo de acabado
requerido
DESBOBINADO
CORTE EN DOS FASES
DETECCION DE DEFECTOS
TRANSPORTE
APILADOProducto listo para
entregar al cliente
BOBINADORA
De un tambor o dos
tambores
PROCESO DE FABRICACION
DEL PAPEL
RECEPCIÓN MATERIA PRIMA
PRODUCTO FINAL
DIAGRAMA GENERAL DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL PAPEL
Figura 2. Diagrama General del Proceso.
3. Diagrama de Flujo de Procesos PFD.
El documentó que hemos utilizado como base bibliográfica presenta un diagrama de flujo de
procesos y acorde a la descripción del proceso, en la Figura 3 de puede apreciar el diagrama
completo, con cada una de sus etapas.
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Figura 3. Diagrama de Flujo del Proceso PFD.
4. Diagrama de tuberías e instrumentación P&ID.
A continuación en la Figura 4 se muestra el Diagrama P&ID básico, este diagrama se debe
complementar a lo largo del desarrollo del proyecto propuesto para la materia de Automática DSC,
ya que el proceso de fabricación del papel es extenso tal como se puede observar en el diagrama
general y en el diagrama de procesos , se debe hacer un estudio más preciso aplicando métodos de
ingeniería de detalle por cuanto el documento base es bastante completo obvia características
detalladas de los equipos que intervienen en el proceso de fabricación del papel, tales como
temperaturas, capacidades, concentración, que son de mucha importancia para realizar
detalladamente el diagrama de instrumentos y tuberías.
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E-16
E-19
E-20
E-21
E-22
E-24
E-26
V-4
T
I-15
E-27 E-28
V-5
V-6
E-29
E-30
P-43
P-44
P-45
P-47
P-48
P-50
P-54P-55
P-56P-58 P-60
E-53
E-55
P-64
P-65
F
I-21
P-7
F
I-23
WE
QE QE
PLC
P-9
PLC
P-12
TE
FRT
FRT
QE QE
WE
WE
WE
LCV
PLC
P-17
PE TE
QE QE
LCV
AGUA CLORO
57%/43%
PLC PLC
P-18
P-19
TE
PLC PLC
P-20 P-21
ENTRADA
SALIDA
AGUA
RODILLOS
PULPADORA 1 CORTADORA
PULPADORA 2
RODILLOSECADO
BANDA 1
DIAGRAMA P&ID PROCESO DE FABRICACIÓN DEL DE PAPEL
PLC
P-22
P-23
PLC
PLC PLC PLC
Mezcla 65% PAPEL 35% AGUA
Papel reciclado
Rollo de papel
E-53
E-55
TE
P-24
LIT LIT
E-70
P-81
P-84
P-86
qe
I-69
P-40
BANDA2
V-24
P-57
I-84
P-58
Figura 4. Diagrama P&ID Proceso fabricación del papel.
5. Lista de sensores y actuadores TAGs
Lista de equipamiento Texto mostrado Descripción Material
E-16 BANDA TRANSPORTADORA 1(materia prima) -
E-19 PULPADORA 1(pulpa base) Acero inoxidable
E-20 CORTADORA(Pulpa base) Acero inoxidable
E-21 PULPADORA 2(pulpa pre procesada) Acero inoxidable
E-22 INTERCAMBIADOR DE CALOR(Agua pulpa base) Acero inoxidable
E-24 BOMBA(Pulpa base) -
E-26 TANQUE(Agua pulpa base) Plástico
E-27 TANQUE(Agua) Plástico
E-28 TANQUE(Cloro) Plástico
E-29 BOMBA(pulpa pre procesada) -
E-30 BRIQUETEADORA(pulpa pre procesada) Acero inoxidable
E-53 RODILLO SECADO(pulpa pre procesada) Acero inoxidable
E-54 TANQUE MEZCLA (Cloro-Agua) Plástico
E-55 RODILLO SECADO Acero inoxidable
E-70 BANDA TRANSPORTADORA 2 -
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Lista de instrumentos
Texto mostrado Descripción Tipo de conexión
FRT SENSOR TRANSMISOR DE FLUJO(pulpa base) ELECTRICA Y AL PROCESO
FRT SENSOR TRANSMISOR DE FLUJO(pulpa pre procesada) ELECTRICA Y AL PROCESO
LCV VALVULA DE CONTROL DE NIVEL(tanque agua pulpa base) ELECTRICA Y AL PROCESO
LCV VALVULA DE CONTROL DE NIVEL(tanque mezcla cloro-agua) ELECTRICA Y AL PROCESO
LIT SENSOR INDICADOR TRANSMISOR DE NIVEL(agua) ELECTRICA Y AL PROCESO
LIT SENSOR INDICADOR TRANSMISOR DE NIVEL(cloro) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Entrada materia prima a banda1) ELECTRICA Y AL PROCESO
PE SENSOR DE PRESION(Intercambiador) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Salida materia prima de banda 1) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Entrada materia prima a banda2) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Salida materia prima de banda 2) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Entrada plancha) ELECTRICA Y AL PROCESO
QE SENSOR INDUCTIVO(Salida plancha) ELECTRICA Y AL PROCESO
TE SENSOR DE TEMPERATURA(Agua pulpa base) ELECTRICA Y AL PROCESO
TE SENSOR DE TEMPERATURA(Intercambiador) ELECTRICA Y AL PROCESO
TE SENSOR DE TEMPERATURA(Rodillo de secado pulpa base) ELECTRICA Y AL PROCESO
TE SENSOR DE TEMPERATURA(Rodillo de secado papel) ELECTRICA Y AL PROCESO
WE SENSOR DE PESO(Entrada materia prima) ELECTRICA Y AL PROCESO
WE SENSOR DE PESO(Mezcladora 1) ELECTRICA Y AL PROCESO
WE SENSOR DE PESO(Mezcladora 2) ELECTRICA Y AL PROCESO
WE SENSOR DE PESO(salida producto) ELECTRICA Y AL PROCESO
PLC DISPOSITIVO LOGICO PROGRAMABLE ELECTRICA
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Lista de válvulas
Texto mostrado Descripción Tamaño de la
línea Clase de válvula
V-4 VALVULA(Suministro agua pulpa base) 2'' ELECTROVALVULA
V-5 VALVULA(Suministro agua pulpa pre procesada 2'' ELECTROVALVULA
V-6 VALVULA(suministro cloro) 2'' ELECTROVALVULA
V-7 VALVULA(suministro mezcla pulpa pre procesada) 2'' ELECTROVALVULA