trabajo final automatización - control columna despropanizadora

Facultad de Ciencias Aplicadas a la

Industria – UNCuyo

Automatización y Control

Trabajo Final

“Control de una columna

despropanizadora”

Integrantes:

� Emiliano Andrés Valverde

� Cristian Fabián González

� Manuel González Vital

Universidad Nacional de Cuyo

Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria

Alumnos: Cristian González, Emiliano Valverde, Manuel González Vital

Automatización y Control - 2010

1

Tabla de contenido

Memoria descriptiva del proceso .............................................................................................. 2

Fundamentos del control de una columna de destilación ........................................................... 4

Grados de libertad de control ..................................................................................................... 4

Variables manipuladas fundamentales ....................................................................................... 5

Esquemas de control típicos ....................................................................................................... 6

Criterio para la elección del mejor plato de control de temperatura ........................................... 9

Identificación de las variables a controlar ................................................................................ 10

Selección de la estructura de control ....................................................................................... 11

Diagrama de proceso e instrumentación ................................................................................. 12

Selección del plato de control ................................................................................................. 13

Selección de los elementos de control ..................................................................................... 14

Sensores .................................................................................................................................. 15

Válvulas de control ................................................................................................................... 15

Procedimiento de dimensionamiento y selección de válvulas de control .............................. 15

Selección del controlador ......................................................................................................... 17

Esquema del controlador ......................................................................................................... 19

Parametrización de las variables .............................................................................................. 21

Bibliografía ............................................................................................................................. 22

Anexos ................................................................................................................................... 23





2

Memoria descriptiva del proceso

Una despropanizadora es una columna de destilación diseñada para separar propano de

isobutano y otros componentes más pesados. Es ampliamente utilizada en plantas de tratamiento

y procesamiento de gas natural y en refinerías para separar los componentes de los gases licuados

de petróleo (GLP), que son el propano y los butanos. De esta manera se logra la purificación de

dichos componentes.

A continuación se describe el proceso de separación tomando como referencia datos

típicos del proceso que serán utilizados posteriormente para diseñar el control de la columna.

La corriente de alimentación consiste en una mezcla de propano (30% molar), isobutano

(40% molar) y n-butano (30% molar). El flujo de la misma es de 2000 lbmol/h a 90ºF y 223 psia.

Antes de introducirla a la columna se la hace pasar por una válvula que le provoca una caída de

presión de 20 psia. Esta corriente ingresa en el plato Nº 15 de la columna.

Alimento Salida_V1

Destilado

Fondos

Al Condensador

Reflujo

Al Reboiler

Revaporizado

V1

Condensador

Reboiler

Columna

Despropanizadora

La columna de destilación, de 64 pies de altura y 1,5 pies de diámetro, cuenta con 30

platos perforados para alcanzar las composiciones deseadas. Por la cabeza de la torre, sale una

corriente de vapor a 106,5ºF (41,4ºC) que se condensa totalmente en un condensador horizontal

Fig.1 Esquema general de la despropanizadora





3

que opera a 200 psia (13,6 atm). Del mismo egresa una corriente líquida de pureza 98% molar de

propano que es dividida para ser enviada nuevamente a la columna como reflujo y por otra parte

como destilado de salida. La corriente de fondo de la despropanizadora, a 186,8ºF (86ºC), pasa a

un rehervidor tipo kettle que operando a 202,6 psia (13,8 atm) revaporiza parte de la corriente

que vuelve a la columna. El líquido que desborda en el reboiler sale como corriente de fondo con

una composición de 1% molar de propano.

Las corrientes de servicios son: agua de enfriamiento a 77ºF (25ºC) en el condensador y

vapor a 80 psig.

A continuación se detallan los datos de las corrientes y las características de los equipos

del proceso.

Corriente Agua Entrada Agua Salida Vapor Condensado

Temperatura (ºF) 77 100 324 324

Presión (psig) 0 0 80 80

Flujo másico (lb/h) 696.900 696.900 24.210 24.210

Número de platos 30

Plato de alimentación 15

Sección 1

Platos 1 al 14

Diámetro de la columna (pies) 6,5

Sección 2

Platos 15 al 30

Diámetro de la columna (pies) 9

Altura de la columna (pies) 60

Distancia entre platos (pies) 2

Tipos de platos Perforados

Ca

ract

erí

stic

as

Equipo: Columna despropanizadora

Corriente Alimento Salida_V1 Al Condensador Reflujo Destilado Al reboiler Revaporizado Fondos

Temperatura (ºF) 90,0 90,0 106,5 105,4 105,4 186,8 188,2 188,2

Presión (psia) 223,0 203,0 200,0 200,0 200,0 202,6 202,6 202,6

Flujo molar (lbmol/h) 2.000 2.000 2.723 2.125 598 4.724 3.322 1.402

Flujo másico (lb/h) 107.800 107.800 120.850 94.310 26.540 273.500 192.200 81.300

Composición (%molar)

C3 30 30 98 98 98 1,6 1,86 1

i-C4 40 40 1,95 1,95 1,95 59,02 60,21 56,23

n-C4 30 30 0,05 0,05 0,05 39,38 37,93 42,77

Total 100 100 100 100 100 100 100 100





4

Tipo TEMA BXM

Diámetro de carcasa (pulg) 56

Diámetro de tubos (pulg) 0,75

Número de tubos 2977

Distancia entre tubos (pulg) 0,9375

Largo de tubos (pie) 20

Número de pasos 2

Área total (pie2

) 11691

Flujo de calor (MM Btu/h) 15,2

Equipo: Condensador

Ca

ract

erí

stic

as

Tipo TEMA BKU

Diámetro de marmita (pulg) 91,7

Diámetro de carcasa (pulg) 56

Diámetro de tubos (pulg) 1

Número de tubos 1452

Distancia entre tubos (pulg) 1,3

Largo de tubos (pie) 20

Número de pasos 2

Área total (pie2

) 8183

Flujo de calor (MM Btu/h) 22,2

Equipo: Reboiler

Ca

ract

erí

stic

as

Fundamentos del control de una columna de destilación

Antes de determinar las variables a controlar es importante mencionar algunos

fundamentos del control de columnas de destilación.

Grados de libertad de control

En una columna de destilación básica existen 6 válvulas de control asociadas (ver Fig.2) por

lo tanto existe 6 grados de libertad de control. Las válvulas son: válvula de alimentación, válvula de

vapor, válvula de reflujo, válvula de destilado, válvula de fondos y válvula de agua de enfriamiento.





5

Uno de esos grados de libertad es utilizado para fijar la tasa de producción de la columna.

Esto se logra típicamente con la válvula de alimentación, pero en algunas columnas pueden

emplearse las válvulas de producto. Algunas veces, la válvula de agua de enfriamiento fija el

rendimiento (si la capacidad está limitada por condiciones de máximo enfriamiento o máxima

presión) o por la válvula de vapor del reboiler (si la capacidad está limitada por la entrada de calor

o la inundación de la columna).

Dos de los otros grados de libertad deben ser ocupados para controlar el nivel de los dos

líquidos de proceso: el nivel del acumulador de reflujo y el nivel de fondo de la columna. El nivel

del acumulador de reflujo puede fijarse cambiando el caudal de destilado, reflujo, revaporizado,

enfriamiento en el condensador, o de alimentación (en caso de que la alimentación se encuentre

parcialmente vaporizada). La selección más común es usar el destilado para controlar el nivel del

acumulador de cabeza, excepto en columnas de alto reflujo (>4) donde es mejor emplear la

válvula de reflujo para dicho propósito.

El nivel de fondo de la columna (o nivel del reboiler cuando se utiliza un reboiler tipo

kettle) se fija mediante el caudal de los fondos, de revaporizado, o de alimentación (si la

alimentación está parcialmente líquida y la zona de stripping no contiene demasiados platos).

Un cuarto grado de libertad se consume para el control de presión de la columna. Las

válvulas disponibles son la de enfriamiento del condensador (por lejos la más utilizada), la de

vapor del reboiler, y la de alimentación (si la alimentación está parcialmente vaporizada).

Finalmente nos quedan dos grados de libertad para controlar otras dos variables, por

ejemplo, dos composiciones, dos temperaturas, un caudal y una temperatura. Debido a que el

propósito de toda columna es provocar una buena separación entre el componente clave liviano y

el componente clave pesado, se prefiere controlar las composiciones de destilado y fondos. Sin

embargo, las medidas de la composición directas son muy raras debido a su costo. Por lo tanto,

muchas columnas operan empleando temperaturas para inferir las composiciones.

Variables manipuladas fundamentales

Sin importar que válvulas empleemos para el control de la composición o cómo las

usemos, existen fundamentalmente dos cosas que podemos manipular: el fraccionamiento y la

división de la alimentación.

El fraccionamiento representa la cantidad de energía y el número de etapas utilizadas para

lograr la separación. Para una columna con un número fijo de platos, el fraccionamiento es

reflejado por la relación de reflujo o el ingreso de calor en el reboiler. El fraccionamiento puede

Fig.2 Válvulas de control en una columna





6

ser fijado directamente y explícitamente utilizando el ingreso de calor del reboiler o la relación de

reflujo para controlar una composición (o temperatura). O puede ser fijado indirectamente e

implícitamente, por ejemplo, empleando el revaporizado para mantener el nivel de base de la

columna y manipular los productos de fondos y así controlar una composición (o temperatura).

La división de la alimentación representa la fracción de la alimentación que sale en una

corriente de producto, por ej., la relación D/F. La división de la alimentación puede ser fijada

directamente utilizando D o B para controlar una composición. O puede ser fijada indirectamente

utilizando el reflujo o el revaporizado para controlar una composición y remover D o B para

mantener el nivel del acumulador o el fondo de la columna.

La división de la alimentación es la variable más importante de control; debe estar bien

para alcanzar altas purezas tanto en la cabeza como en el fondo de la columna. Mientras que el

fraccionamiento debe ser lo suficientemente grande para obtener la pureza deseada y sólo se

emplea para un control fino de la composición. Cuando se selecciona una variable a manipular

para controlar la composición es importante asegurarse que sea capaz de ajustar la división de la

alimentación.

Esquemas de control típicos

Existe un gran número de alternativas para el control de columnas de destilación. Aquí se

presentan algunas de ellas y sus características.

El control simultáneo de dos composiciones o temperaturas se conoce como control de

composición dual. Esto es lo ideal ya que provee la separación requerida con el mínimo consumo

de energía. Sin embargo, algunas columnas de destilación operan con un único control de

composición. Se denomina control de un único extremo de composición.

Esto se debe a varias razones. Los controles duales requieren dos controladores que

interactúen entre sí, haciendo más difícil su afinación. Frecuentemente la diferencia de consumo

de energía entre los dos sistemas de control es pequeña y no vale la pena la complejidad adicional.

Quizás la razón más importante por la cual la mayoría de las columnas operan con un control de

único extremo es que la temperatura de un único plato es una variable dominante del

comportamiento de la columna. La temperatura dominante usualmente ocurre en la zona de

stripping o en la de rectificación donde hay un quiebre significativo del perfil de temperatura. Al

controlar esta única variable se tiene un control parcial de ambas composiciones de productos.

A continuación se mencionan estructuras de control típicas:

1. R-V: se refiere a un sistema de control en cual el reflujo y el vapor se emplean para

controlar dos composiciones (o temperaturas). El caudal de reflujo controla la

composición de destilado. La tasa de calor controla la composición de fondos. Por





7

defecto, se usa el caudal de destilado para mantener el nivel del acumulador de

cabeza y el caudal de fondos para mantener el nivel de fondo. Esta estructura de

control (en su versión de único extremo) es la más usada. Una de las principales

fortalezas de este sistema es que maneja muy bien los cambios en la composición

de alimentación.

2. D-V: (Destilado-Vapor) Si la columna opera a alto reflujo (>4), debe utilizarse esta

estructura porque el caudal de destilado es demasiado pequeño como para

controlar el nivel del acumulador de cabeza. Pequeños cambios en el vapor del

condensador requerirían grandes cambios en el caudal de destilado para controlar

el nivel. Cuando se utiliza la estructura D-V, la afinación del nivel de acumulador

de cabeza deber ser muy fina para que cambios en el caudal de destilado resulten

en cambios inmediatos en el caudal de reflujo.

Fig.3 Estructura de control R-V





8

3. RR-V: La relación de reflujo se emplea para controlar la composición del destilado

y el flujo de calor controla la composición de fondos.

4. R-B: Cuando la relación de revaporizado (V/B) es alta, el flujo de fondos debe ser

controlado utilizado para controlar la composición de fondos y el flujo de calor

para controlar el nivel de fondo. Sin embargo, en algunas columnas una respuesta

inversa potencial puede crear problemas en el control de nivel de fondo con

revaporizado.

Fig.4 Estructura de control D-V

Fig.5 Estructura de control RR-V





9

5. RR-BR: La relación de reflujo controla la composición de destilado y la relación de

revaporizado controla la composición de fondos.

Criterio para la elección del mejor plato de control de temperatura

En vez de emplear analizadores de composición directamente, frecuentemente es posible

Fig.6 Estructura de control R-B

Fig.7 Estructura de control RR-BR





10

alcanzar una muy buena calidad de producto controlando la temperatura en algún plato de la

columna y manteniendo una variable manipulada constante. Casi siempre la mejor alternativa es

mantener fijo el caudal de reflujo, pero otras posibilidades incluyen mantener constante el flujo de

calor o la relación de reflujo.

El procedimiento típico para seleccionar el plato de control es mirar el perfil de

temperatura en estado estacionario de la columna. Se busca la localización donde exista el mayor

salto de temperatura de plato a plato. Este método funciona bien siempre y cuando los efectos de

variables que afectan la temperatura, como presión y otros componentes, sean pequeños

comparados con los efectos de las composiciones de los componentes claves.

Otro criterio es entrar el plato de control que sea más sensible a la variable manipulada.

Por ejemplo se varía el flujo de calor y se observa cómo se modifica el perfil de temperatura. El

plato que represente el mayor cambio de temperatura para las distintas condiciones es el elegido.

Un tercer criterio es encontrar el plato de control donde las respuestas de estado

estacionario sean similares para cambios positivos y negativos de la variable manipulada. Este

procedimiento tiende a evitar problemas de no idealidad.

Como cuarto criterio se emplea encontrar la localización del plato que alcance el objetivo

fundamental de controlar las composiciones de producto. Por ejemplo puede observarse como

responden las composiciones de destilado y fondo cuando se varían las composiciones de

alimentación manteniendo la temperatura de un plato específico constante. Aquél que muestre

mejores respuestas de control se elige.

Existe un método final para seleccionar un plato de control de temperatura que utiliza

técnicas SVD. Este enfoque fue presentado por Downs and Moore y resumido en p. 458 de Luyben

y Luyben (1997). Por su complejidad no se explicará aquí.

Identificación de las variables a controlar

Por tratarse de una columna de destilación simple existen entonces 6 variables a

controlar:

• Producción de la columna.

• Nivel de líquido en el acumulador de reflujo.

• Nivel de líquido en la salida del reboiler.

• Presión en la cabeza de la columna.

• Composición de propano en destilado.

• Composición de propano en fondos.





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Selección de la estructura de control

Para determinar la estructura de control a emplear se utilizaran las reglas que se dan en el

paper de Fruehauf y Mahoney, “Distillation Column Control Design Using Steady State Models:

Usefulness and Limitations”.

1. Se determina primero cuál de las tres corrientes, alimentación, fondos o destilado,

será la corriente que controle la producción. En nuestro caso será la corriente de

alimentación mediante la válvula allí instalada.

2. Se determina cómo se controlarán los niveles de líquido del acumulador y del fondo de

la columna. Esto se hace comparando la relación entre el caudal de reflujo y el de

destilado, y por otro lado el de revaporizado con el de fondo. Si dicha relación es

mayor o igual a 10, debe controlarse el caudal de la corriente más grande.

Para nuestro caso: �� 2125598 � 3,55

�� 33221402 � 2,37

Por lo que se concluye que las corrientes a manipular para controlar los niveles son la

de destilado y la de fondos.

3. Se determina el método de control de las composiciones. Ya se mencionó que lo más

común es inferir las composiciones por medio de temperaturas. Por su simplicidad y

por las características del perfil de temperatura de nuestra columna se elige utilizar un

esquema de control de extremo único, es decir, medir una única temperatura y con

esta variar el caudal de vapor del reboiler mientras se mantiene constante el caudal de

reflujo.

Por lo tanto la estructura de control utilizada será del tipo R-V en su variante de

extremo único.

4. Finalmente se adopta como sistema de control de presión el más habitual de todos

que es mediante el manipuleo del caudal de agua de enfriamiento.

Finalmente las variables a controlar son:

� Caudal de alimentación.

� Nivel de líquido en el acumulador de reflujo.

� Nivel de líquido en la salida del reboiler.

� Presión en la cabeza de la columna.

� Temperatura de plato.

� Caudal de reflujo.





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Diagrama de proceso e instrumentación

A continuación se muestra el diagrama de proceso con los lazos de control que resultan

del esquema de control elegido.

R-101

V-102 V-103

V-105

V-101

V-106

FC

FC

TT TC

LT

LC

LT

LC

PT

PC

V-104

T-101

P-102

D-101

E-101

P-101

P-103

Fig.8 P&ID Columna despropanizadora





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Selección del plato de control

Para seleccionar el plato donde debe instalarse el sensor de temperatura es necesario

observar el perfil de temperaturas dentro de la torre de destilación. A continuación se muestra

uno obtenido mediante el software Aspen HYSYS® v7.2.

Aquí se utilizará el criterio más sencillo de selección, es decir, se buscará la localización

donde exista el mayor salto de temperatura de plato a plato. Para ello, emplearemos una tabla

con los datos del perfil térmico brindada por Aspen HYSYS® y calcularemos la variación de

temperatura plato a plato.

Etapa T (ºF) ΔT (ºF)

Condensador 105,4

Plato 1 106,5 1,1

Plato 2 108,2 1,7

Plato 3 110,6 2,4

Plato 4 113,9 3,3

Plato 5 118,2 4,2

Plato 6 123,2 5,0

Plato 7 128,5 5,4

Plato 8 133,8 5,2

Fig.9 Perfil de temperatura dentro de la columna





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Plato 9 138,5 4,7

Plato 10 142,4 4,0

Plato 11 145,7 3,2

Plato 12 148,3 2,6

Plato 13 150,4 2,1

Plato 14 152,2 1,8

Plato 15 153,8 1,6

Plato 16 155,6 1,8

Plato 17 157,6 2,1

Plato 18 160,0 2,4

Plato 19 162,7 2,6

Plato 20 165,5 2,8

Plato 21 168,4 2,9

Plato 22 171,3 2,9

Plato 23 174,0 2,7

Plato 24 176,5 2,5

Plato 25 178,7 2,2

Plato 26 180,7 2,0

Plato 27 182,5 1,7

Plato 28 184,0 1,5

Plato 29 185,4 1,4

Plato 30 186,8 1,4

Reboiler 188,2 1,4

Obsérvese que sin duda el plato elegido debe ser el plato 7, ya que en su entorno existen

los saltos de temperatura más grandes de toda la columna (5,4 y 5,2). Por lo tanto, se supone que

la temperatura de dicho plato será la más representativa de los cambios de composición de los

componentes claves. La temperatura de estado estacionario de dicho plato es de 128,5 ºF.

Selección de los elementos de control

Para la selección de los elementos de control se tomó como referencia un artículo

publicado en la revista Chemical Engineering en su edición de Marzo 2008 por Ruth R. Sands

titulado “Column Instrumentation Basics”, donde se mencionan los elementos típicos. Se

consultaron diversos sitios web de fabricantes de elementos de automatización y control y se

seleccionaron los acordes a esta aplicación.





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A continuación se presenta una tabla resumen con las características de cada uno de ellos:

Sensores

Variable Marca Modelo

Presión de

proceso

Temperatura

de proceso

Señal de

salida

Tensión de

trabajo

Nivel de líquido Vega

Vegapuls 66

-14.5 - 2320 psia -76 - 752ºF 4-20 mA 20-72 V DC

Presión absoluta Vega

Vegabar 52

-14.5 - 1045 psia 104 - 212ºF 4-20 mA 12-36 V DC

Temperatura Spirax Sarco

RTD Pt100 32 - 482ºF 4-20 mA 12-45 V DC

Caudal Siemens Sitrans FX300

14.5 - 1450 psia -40 - 454ºF 4-20 mA 24 V DC

Válvulas de control

Debido a que los componentes involucrados en el proceso son inflamables y explosivos se

seleccionaron válvulas con actuadores de tipo neumático, las cuales deberán instalarse con sus

respectivos transductores I/P para convertir señales de tipo eléctricas en neumáticas y así poder

accionar los actuadores de las mismas.

El tipo de válvula que se cree más conveniente es la tipo globo ya que es apta para

regulación de caudal. Con respecto al tipo de control de la válvula se emplearán las de igual

porcentaje para las válvulas V-104 y V-105, por ser óptimas para lazos de control de presión y

temperatura, en cambio, para los lazos de control de nivel y caudal (V-101, V-102, V-103, V-106),

se emplearan las de control lineal.

Procedimiento de dimensionamiento y selección de válvulas de control

A continuación se ejemplifica el procedimiento empleado para la selección de válvulas de

control, tomando como referencia el procedimiento presentado en

http://www.cheresources.com/valvezz.shtml y las reglas prácticas presentes en el artículo “Easy

Way to estimate realistic control valve pressure drops” de Frank C. Yu publicado en Agosto del

2000 en la revista Hydrocarbon Processing.

Como ejemplo se toma el dimensionamiento y la selección de la válvula V-103.

1) Definir el sistema

Por esta válvula circulará la corriente de destilado, que consiste principalmente de





16

propano líquido a 105,4 ºF. El caudal normal de operación es de 113,25 gpm (galones

por minuto). Como regla práctica suele considerarse en sistemas de control con

fluctuaciones importantes (como en control de nivel) que el caudal máximo es un 20%

más que el caudal normal. Entonces: ��á� � 1,20��

��á� � 1,20.113,25�� 136��

La gravedad específica de la corriente es:

� � �� !"#�$%&

� � 29,21'(/�*+,61,95'(/�*+, � 0,47

2) Definir la caída de presión máxima admisible en la válvula de control

Existen diversos métodos para estimar la caída de presión máxima admisible. Entre

ellos: la ecuación de Cornell y otras reglas prácticas que consideran 10-15% de la caída

de presión total en el sistema. Nosotros tomaremos el que propone Yu, que es 10-15

psi considerando caudal máximo en el límite superior de apertura de válvula de 80%.

3) Calcular la constante característica de la válvula

-� � �. �∆0

Entonces,

-� � 136.0,4715 � 24,1

4) Selección preliminar de la válvula

Ahora empleando las tablas de selección que proveen los fabricantes de válvulas

vamos a seleccionar una con control lineal, cuyo CV se corresponda con el calculado

para una apertura del 80% aproximadamente.

Utilizando el catálogo de válvulas de control globo de Valtek Sudamericana se elige

una válvula de 1,5” de diámetro nominal con tamaño nominal de internos de 32 mm

cuyo CV para 80% es 29.

5) Chequear el CV y el porcentaje de apertura con caudal normal y mínimo.





17

Se debe verificar que el porcentaje de apertura con los caudales mínimo y normal

caiga dentro del rango óptimo que se considera entre 20-80% para un buen control.

Para el caudal normal,

-� � 113,25.0,4715 � 20

Que en la válvula elegida corresponde a un porcentaje de abertura del 50%.

No tenemos especificado el caudal mínimo pero como aproximación vamos a suponer

un 20% menos que el caudal normal.

-� � 90,6.0,4715 � 16

Lo que corresponde a alrededor de 30%, por lo que podemos decir que la válvula va a

regular bien dentro de dichos caudales.

De la misma manera se procede con las demás válvulas. Como resumen se muestra

una tabla con las selecciones realizadas.

Válvula Tipo Control Marca Modelo

DN

(pulg)

Internos

(mm) Clase Actuador

V-101 Globo Lineal Valtek GLs 4 57 300 Neumático

50


50

V-103 Globo Lineal Valtek GLs 1,5 32 300 Neumático

25

V-104 Globo Igual

Porcentaje Valtek GLs 8 159 300 Neumático

100

V-105 Globo Igual

Porcentaje Valtek GLs 6 127 150 Neumático

50


50

Selección del controlador

Se optó por un controlador lógico programable de la marca Siemens, específicamente el





18

Simatic S7-400. Este PLC modular es recomendado por Siemens para la industria de procesos y

dentro de esta para la industria química y petroquímica.

La CPU elegida fue la 416 por ser bastante potente y adecuada para aplicaciones de alto

rendimiento.

Para seleccionar el tipo y número de módulos a utilizar es importante considerar:

• Número de señales de entradas.

• Tipo de señales de entrada.

• Número de señales de salida.

• Tipo de señales de salida.

Relevamiento de señales:

Entradas

Señal Tipo Cantidad

Pulsador arranque Digital 3

Pulsador parada Digital 3

Relé térmico Digital 3

Caudalímetro Analógica 2

Indicador Presión Analógica 1

Fig.10 Siemens Simatic S7-400





19

Indicador Nivel Analógica 2

Pt-100 Analógica 1

Salidas

Señal Tipo Cantidad

Contactora Digital 3

Alarma RT Digital 3

Transductores I/P Analógica 6

En total se tienen 9 entradas digitales, 6 entradas analógicas, 6 salidas digitales y 6 salidas

analógicas.

El Simatic S7-400 presenta un módulo funcional de regulación PID continua, el FM 455C.

Consiste de un módulo de control de lazo cerrado universal para control de temperatura, presión,

caudal y nivel, donde los sensores y actuadores pueden conectarse directamente. Tiene 16

entradas y salidas analógicas.

Como este último no tiene salidas digitales, se deben utilizar otros dos módulos: uno de

entradas digitales y otro de salidas digitales. Para dicho fin se eligieron los módulos: SM 421 de 16

entradas digitales y SM 422 de 16 salidas digitales.

Finalmente, se seleccionó la fuente de alimentación para el PLC, se optó por la fuente: PS

407.

A modo de resumen se muestra una tabla con el controlador elegido:

Marca Modelo CPU Módulos Fuente

Siemens

S7-400

416

SM 421 SM 422

FM 455C

PS 407

Esquema del controlador

En la siguiente página se muestra un esquema con los distintos módulos del PLC elegido

para la automatización de la columna despropanizadora. Los dibujos se obtuvieron del sitio web

de Siemens.





20





21

Parametrización de las variables

Módulo SM 421

Parámetro Detalle

I0.0 Pulsador de arranque bomba P-101 (NA)

I0.1 Pulsador de parada bomba P-101 (NC)

I0.2 Contacto auxiliar relé térmico de la bomba P-101 (NC)







Módulo SM 422

Parámetro Detalle

Q0.0 Contactor bomba P-101 (K1)

Q0.1 Alarma luminosa RT bomba P-101 (L1)





Módulo FM 455 C

Parámetro Detalle

I1 Caudalímetro Sitrans FX300 - Alimentación

I2 Caudalímetro Sitrans FX300 - Reflujo

I3 Indicador de presión Vegabar 52

I4 Indicador de nivel Vegapuls 66 - Acumulador de reflujo

I5 Indicador de nivel Vegapuls 66 - Reboiler

I6 RTD Pt 100 Spirax Sarco - Plato Nº 7

Q1 Transductor I/P - Válvula V-101










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Anexos

trabajo final automatización - control columna despropanizadora

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