INGENIERIA BASICA

1. Diagrama de Flujo de Procesos (DFP), Revisión.

Este sistema se basara en la medición y control de variables como Caudal y Nivel. A este sistema se le creara una piscina adicional a la piscina que ya existe en la Planta de Tratamiento de aguas Negras "Los Olivos". En la tuberia abierta principal se encontrara un medidor de flujo. A la piscina adicional se le instalara una valvula que se abrira según si hay o no hay un excedente de caudal en la tuberia principal. En la piscina principal se colocara un medidor de nivel que puede ver si el sistema esta estable de manera que se pueda retornar el flujo excedente para que luego ese flujo sea tratado. Todo sera controlado a traves de un PLC.

2. Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI o P&ID).

La propuesta se basa en la medición y control de variables como Caudal y Nivel. Para que este sistema pueda funcionar correctamente y tenga buenos resultados tanto de Operación, salubridad y economia es necesario primeramente la creación de una piscina adicional a la piscina que ya existe en la Planta de Tratamiento de aguas Negras "Los Olivos". En la tuberia abierta principal se encontrara un medidor de flujo de Canales Abiertos Modelo 872FM. Este medidor va a estar conectado a un PLC que tomara decisiones segun el caudal. Cuando se registre un caudal en el medidor mayor de 600 Litros/seg, entonces el PLC tomara la decision de abrir una valvula (esta valvula estara conectada a la piscina adicional). Todo el caudal excedente osea el caudal que hace que el sistema se desvie de su referencia ira a parar a esta piscina y estara alli hasta que el nivel de caudal de la piscina principal este estable, para ello se colocara un transmisores de Nivel Ultrasónicos en la piscina principal, una vez estabilizado el sistema ese excedente se devuelve a la piscina principal para ser tratada de la manera correcta y disminuir la contaminación de las aguas. Cuando el caudal en la tuberia abierta principal este estable se cierra la valvula. El controlador a usar sera un PLC SIMATIC S7.

3.Indice Preliminar de Instrumentos.

4.Criterios de Diseño.

Códigos, estándares y Normas:

• Normas de instrumentación Segun el estandar ANSI/ISA-S5.1-1984 (1992) ISA. “Sociedad americana de instrumentación”. Símbolos y diagramas usados en el control de procesos para indicar la aplicación en el proceso. Se utilizó esta norma para establecer una manera uniforme de designar instrumentos y sistemas de instrumentación usados para medición y control. Para ello, se presenta un sistema de designación que incluye códigos y símbolos de identificación.
• ANSI/ISA-S5.4-1991. Esta norma se utilizara para los diagramas de las conexiones eléctricas de cada uno de los instrumentos que se han de utilizar.
• ANSI/ISA-S5.5-1985. Esta norma se utilizara para los simbolos gráficos de los procesos.
  

Descripción del proyecto:

El proyecto se trata de realizar una expansión a la planta de tratamiento de aguas servidas para minimizar la contaminación del rió caroni a través de la implementación de una piscina almacenadora que permita retener temporalmente las aguas residuales y retornarlas luego a la planta para su procesamiento. El proyecto en sí consiste en colocar una serie de sensores que al arrojar la medida de la variable, un automata pueda decidir que hacer con las valvulas asociadas a las tuberias de flujo principal y la nueva tuberia conectada a la piscina o laguna de retencion.

Servicios disponibles:

Para este proyecto se contara con los siguientes servicios:

• Red de energía eléctrica.
• Agua potable y residuales.

Localización y características del sitio de la obra:

La Planta de Tratamiento de Aguas Residuales se encuentra ubicada en la avenida Sucre Figarella a orillas del Río Caroni en Puerto Ordaz. La posición geográfica de la planta es estratégica pues por su condición, es necesario que las aguas converjan de manera que sean recibidas por la tubería principal que alimenta la planta y es alli donde es necesario que se instale un sensor de nivel o de caudal.

Especificaciones Particulares:

• Sistema de unidades a usar:

Sistema metrico decimal:

Sistema Internacional de Unidades:

• Criterios Generales de Diseño:

Instrumentos Electronicos:

1. Se utilizara un Sensor de Caudal donde la ubicacion del sensor de caudal debe ser en el canal principal en el cual fluye el liquido que entra a la planta, posicionado a una altura de manera que no se vea afectado por escombros que no fueron filtrados. Es necesario que el sensor a instalar para llevar a cabo la medición sea de tipo ultrasónico. No es recomendable usar un sensor de caudal ordinario pues estos no han sido diseñados para estar en contacto con aguas contaminadas y corre el riesgo de dañarse.
2. Para el sensor de Nivel al igual que ocurre con el sensor de caudal, es importante que se utilice un sensor de tipo ultrasónico, de manera que puede medir niveles sin tener contacto con el liquido que en este caso es abrasivo y corrosivo.
3. El PLC debe estar estrategicamente colocado cerca de los actuadores y de las señales de entrada para evitar gasto en implementacion de cableado. No es necesario el uso de un plc bastante sofisticado, ya que el control que se va a realizar es muy básico y puede ser realizado con un plc.
4. Es necesario que sea acondicionada la señal que recibe el plc por parte de ambos sensores ( nivel- caudal)

Conductores

Las conexiones electricas se realizaran con conductores apantallado con funda de polietileno.

• Criterios para la selección de instrumentos:

1. Sensores. Para la eleccion de los sensores se necesitara sensores que tengan una salida de 4-20 mA, suministro de energia de 120 o 240 volt.
2. PLC al cual se le puedan hacer conexiones de red, y se pueda usar cables RS232 para conectar con los sensores.
3. Valvulas para la regulación de flujo que maneje hasta 325 litros/seg osea 12" de diametros.
4. Bomba para la piscina adicional que maneje hasta 5700 litros/seg, con conexiones de electricidad de 120 o 240 volt.

5.Especificación General de Instrumentos.

Tabla resumen de las Especificaciones de los equipos

• MEDIDOR DE FLUJOS DE CANALES ABIERTOS.

Entre los diferentes medidores de flujos existentes en el mercado, se escogió el medidor de flujo de canales abiertos modelo 872fm ideal para este tipo de aplicaciones.

El modelo 872FM es un dispositivo para la detección de nivel ultrasónico que se usan para transmitir el caudal de un líquido en un canal abierto.

La unidad se pone sobre la superficie de un líquido que es aguas arriba de un vertedero o flume de medición. Un serie los ondas de sonido de la frecuencia alta se generan durante la porción del ciclo “mandar”. Las ondas de sonido viajan a través del espacio de aire entre la cara del sensor y la superficie del líquido. Las ondas de sonido golpean la superficie del líquido, se reflejan, viajan tras al sensor, y ellas están detectados durante la porción del ciclo “recibir”. El tiempo que transcurre entre el “mandar” y el “recibir” se mide y está conectado para las variaciones en la velocidad de sonido deben a las variaciones de la temperatura ambiental, y está usado por el instrumento para calcular el nivel de la cresta. El instrumento entonces genera una señal 4-20 mA que está proporcional al caudal.

Caracteristica:
Sumergible hasta 30 metros, a prueba a gas.

Seguridad aumentada de personal para los lugares peligrosos como cloacales, fosas de bomba y lagunas cubiertas.

Configuración y calibración remota

Conveniente para la majoría de los flumes y vertederos. Tambien linealizaciones especiales para las tablas de los usarios.

Clasificación segura intrinsicamente aumenta la seguridad y reduce los costos de instalación y operación.

• MEDIDOR DE NIVEL ULTRASONICO 858

Los transmisores de nivel ultrasónicos de Delta Controls se usan extensamente en las industrias de procesos varias y en las facilidades públicas de agua y aguas negras para medir el niveles de los productos que son gomosos, abrasivos, suscios, viscosos y corrosivos. El sensor se monta sobre el producto a ser medido. Normalmente, no tiene contacto con él. En muchos casos un conexión de proceso existente puede ser usado así que el costo de instalación es mínimo. El mantenimiento rutinario no es requerido.
Un pulso de sonido de frecuencia alta se transmite a la superficie del producto a ser medido por el sensor. El pulso de sonido golpea la superficie del producto y se refleja atrás al sensor como un eco. El tiempo de transmisión a y de la superficie es medido y dividido por dos para producir la distancia real que el pulso de sonido ha viajado. La distancia es entonces restado de “cero” que es normalmente la altura del tanque u otro recipiente. El número que resulta es el nivel del producto. Un microprocesador controla los ciclos de transmitir y recibir y evalua cada eco para verificar su validez. También, el microprocesador monitorea las condiciones del tanque por los cambios de las condiciones que pueden requerir un ajuste de la energía, ganancia y cronometraje.

• CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE:

Se decidió usar un plc por ser una herramienta especial para remplazar sistemas de control, realizar diagnósticos de fallas, realizar autodiagnóstico del hardware, realizar manejo de información, monitoreo y supervisión de procesos y control de alarmas. además que los plc traen las siguientes ventajas:

• Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos ya que no es necesario dibujar esquemas, no es necesario simplificar (tiene mucha memoria) y disminuye considerablemente los materiales.



• Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni aparellaje.



• Menor espacio ocupado por el cuadro eléctrico.



• Menor costo en el montaje.



• Mantenimiento más barato.
  

Por toda estas ventajas se decidió usar el SIMATIC S7 que es el mismo controlador lógico programable que se usa actualmente en la UNEXPO en la Catedra de Controladores Lógicos Programables y de esta manera será mas sencillo su estudio y programación.

• VALVULAS:
  Las valvulas a usar seran unas valvulas de Control de Caudal marca Vamex de 12" de diametro, con una capacidad de 325 litros/seg.

• BOMBAS:

La Bomba a usar sera una Bomba marca ABS, esta bomba es especial para el manejo eficiente de aguas negras y servidas en plantas de tratamiento industriales y municipales. Desde 3 HP hasta 1600 HP. Volumenes desde 3 litros /seg hasta 5700 litros/seg.

6. Elaboración de las Hojas de Datos de Instrumentos.