martes, 17 de julio de 2007

INGENIERIA DE DETALLE

1.Diagrama de Tuberías e Instrumentación.


Una vez realizada las observaciones preliminares en el DTI se hicieron unas pequeñas modificaciones al diagrama obteniendo como resultado lo siguiente:




2.-Índice de instrumentos.



3.-Planos de Ubicación de Instrumentos.



4.-Planos de Canalizaciones de Instrumentos.

5.-Diagrama de Interconexión de Instrumentos.




6.-Esquemáticos de Control.



7.-Diagramas de Lazo de Medición y Control.
8.-Detalles de Instalaciones Mecánicas de Instrumentos.
9.-Detalles de Instalaciones Eléctricas de Instrumentos.


10.-Listado de Cables y Conduits de Instrumentos.




11.-Lista de Materiales (Equipos, Instrumentos, Materiales Mecánicos y Eléctricos).




12.-Listado de Señales.



13.-Lista de Verificacion de Documentos.

14.-Requisiciones de Materiales.



15.-Cómputos Métricos.
16.-Alcance, Medición y Forma de Pago (Descripcion de Partidas de Construcción).
17.-Especificaciones Generales de Construcción.

lunes, 16 de julio de 2007

Laboratorio # 3 Medición de nivel por empuje de líquido.

Introducción.

La medida de nivel es junto con la presión, volumen, velocidad y caudal de gran importancia en hidrografía, hidráulica y en los procesos industriales. Aplicaciones frecuentes son las medidas de los niveles de los estanques y recipientes de todo tipo, en canales, pozos, exclusas, vertederos, etc. Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques para accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de la altura de la lámina en los vertederos de medidas, etc. En la industria química la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar en un proceso de mezcla, etc.

El conocimiento del nivel de un líquido dentro de un recipiente puede necesitarse simplemente para comprobar la cantidad de material en existencia, para determinar la cantidad de líquido que se suministra a un proceso, o bien puede ser la medición primaria en un sistema de regulación destinado a mantener el nivel en un recipiente que forma parte de un proceso continuo. Este laboratorio trabajamos con un flotador que es menos común en la industria en general, pero se emplea muy frecuentemente en el campo del tratamiento de aguas potables y de desechos.


Objetivo general:

  • Medición de nivel por empuje de líquido.

Objetivos específicos:

  • Realizar medición de nivel utilizando el método de empuje del líquido.
  • Evaluar la relación derivada del sensor potenciometrico en función del nivel del tanque.

Fundamentos teóricos:


Los instrumentos de medida directa son aquellos que trabajan midiendo directamente la altura de un líquido sobre una línea de referencia. Los principales instrumentos de medida directa son el medidor de sonda, nivel de cristal e instrumentos de flotador. La medida directa con flotador y transmisión por cadena a un disco graduado es muy utilizada en vertederos, exclusas, prensas, etc.





Medidor de flotador: consiste en un flotador ubicado en el seno del líquido y conectado al exterior del estanque indicando directamente el nivel sobre una escala graduada. Es el modelo más antiguo y el más utilizado en estanques de gran capacidad tales como los de petróleo y gasolina. Tiene el inconveniente de que las partes móviles están expuestas al fluido y pueden romperse, además el flotador debe mantenerse limpio.







Los instrumentos de flotador tienen una precisión de 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en estanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, y son independientes del peso específico del líquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo guía por un eventual depósito de los sólidos o cristales que el líquido pueda contener y además los tubos guía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del
Líquido en el estanque.

Medidor de nivel de tipo desplazamiento: consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente al estanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al estanque. El tubo de torsión se caracteriza fundamentalmente porque el ángulo de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

Al aumentar el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre el flotador igual al volumen de la parte sumergida multiplicada por la densidad del líquido, tendiendo a neutralizar su peso propio, así que el esfuerzo medido por el tubo de torsión será muy pequeño.

Por el contrario, al bajar el nivel, menor parte del flotador queda sumergida, y la fuerza de empuje hacia arriba disminuye, resultando una mayor torsión. La precisión es del orden de ± 0,5 % a ± 1 % y el intervalo de medida puede variar de 0-300 a 0-2000 mm c.





Recíprocamente, cuando hay que regular el nivel de un líquido, quizá sea conveniente tener un recipiente de gran sección transversal horizontal, ya que esto proporcionará capacidad de regulación al sistema. Evidentemente, la forma del recipiente no sólo influirá sobre la sensibilidad del instrumento medidor del nivel del líquido en las cuantificaciones de volúmenes, sino también habrá de tenerse en cuenta en la elección del tipo de instrumento más conveniente para el caso.

Procedimiento experimental:

  1. Realizamos el montaje indicado.
  2. Calibramos el puente para que el valor de cero corresponda con el estado de voltaje de salida cero.
  3. Fijamos el nivel del tanque al valor de cero.
  4. Energizamos el circuito y tomamos lectura de el valor inicial.
  5. Tomamos 6 lecturas alcanzando el nivel máximo. Anotamos el nivel y la salida del circuito de la maqueta #1.
  6. Realice el montaje de la maqueta #2.
  7. Calibramos para que el nivel coincida con el de cero tensión a la salida del circuito.

Mediciones directas:

Montaje # 1.
Valores iniciales: Vo = 0v.
R3 = 788(W).
Sensor = 775(W).



Montaje # 2.
Valores iniciales: Vo = 0v.
Pot. = 750(W).
Sensor = 862(W).





Cálculos realizados:

1) utilizando la ecuación eléctrica de ambos circuitos, calcular los valores teóricos de los respectivos niveles:

Montaje # 1.

V01 = (vcc*R3)/(R1+R3)

V02 = (vcc*S)/(R2+S)

V0 = Vo2 –Vo1.

V0 = [100k*S – 100k*R3] ÷ (100k +S)* (100k +R3).

Montaje # 2.


Vo0= Vo1 +Vo2

V0 = (-S/R)*5v + {(R+S)*(5v*pot) / (R2 +R*pot)}


Cálculos de los valores teóricos:

Para estos se debió hacer variaciones del sensor; dichos valores se introducirán en las formulas teóricas de cada maqueta para luego ser comparadas con las salidas experimentales tomadas en el laboratorio.

Montaje # 1.

V0 = [ 100k*S – 100k*R3]÷ (100k +S)* (100k +R3).

V0 = 7,61mv (con un sensor de 943 Ω)
V0= 12,21mv (con un sensor 1,037 k Ω)
V0= 17,85mv (con un sensor 1,152 k Ω)
V0 = 22,0 mv (con un sensor 1,239 k Ω)
V0 = 26,15 mv (con un sensor 1,323k Ω)
V0 = 30,65 mv (con un sensor 1,415k Ω)




Grafica: nivel Vs voltaje teórico (maqueta # 1.)



Montaje # 2.

V0 = (-S/R)*5v + {(R+S)*(5v*pot) / (R2 +R*pot)}

V0 = - 207,04 mv (con un sensor de 976 Ω)
V0= -286,01 mv (con un sensor de 1,065k Ω)
V0= 372,54 mv (con un sensor de 1,157k Ω)
V0=458,04 mv (con un sensor de 1,256k Ω)
V0=517,94 mv (con un sensor de 1,325k Ω)
V0=605,5 mv (con un sensor de 1,410k Ω)



Grafica: nivel Vs voltaje teórico (maqueta # 2.)





Comportamientos en ambos casos:

El voltaje más lineal es el arrojado por el puente, ya que sus valores fueron muy aproximados y positivos del experimental. En cuanto al amplificador fueron relativamente aproximados al valor experimental pero negativos, lo cual la grafica no lineal.

Calculo de errores:


Error relativo (Montaje #1.)



Grafica: V0 teórico Vs Vs experimental.



Error relativo (Montaje #2.):




Grafica: voltaje teórico Vs voltaje experimental. (maqueta #2.)

Aquí la grafica no se logro debido a que el voltaje teórico tendió a negativo y esto influyo en el error y su grafica.


Análisis de resultados:


Se pudo apreciar que la primera grafica experimental del puente fue relativamente lineal y se aproximo a la teórica calculada a través de la variación del sensor. El error se mantuvo pequeño y su grafica arrojada tendió a ser lineal.

Con respecto al amplificador su grafica experimental fue aproximadamente lineal pero no coincidió con la teórica por los valores negativos arrojados por la formula debido a la variación del sensor.


Conclusiones:

Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio líquido contenido en el tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas del líquido. En esta práctica trabajamos con el medidor de empuje de líquido o de desplazamientos el cual puede utilizarse en estanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, tiene una buena sensibilidad pero presenta el inconveniente del riesgo de depósitos de sólidos o de crecimiento de cristales en el flotador que afectan a la precisión de la medida y es apto sólo para la medida de pequeñas diferencias de nivel (2000 mm máximo estándar).

Recomendaciones:

  • Manejar los equipos correctamente tanto el flotador como el tanque para tener un proceso.
  • Tener una buena escala de referencia para obtener buenos resultados.
  • Tener una mejor variación del sensor para tener un aproximado en las graficas.

Bibliografía:

Colegio Salesiano de Concepción
Escuela Industrial “San José “
Departamento de Electrónica
Preparado por: Cristhian Beltrán Provoste. Guías de Medición de nivel.
www.Google.com.