Proyecto: Diseño de un Tanque Mezclador de Formalina

El proyecto se desarrollo en conjunto con la empresa DISAICA y consistió en desarrollar la ingeniería conceptual, básica y de detalles de un tanque de formalina a una concentración de 48% y capacidad de 200 m³. Por otra parte, se realizó toda la ingeniería para realizar las interconexiones de los flujos que llegan y salen al tanque. Las documentaciones entregadas una vez culminado el diseño fueron:

   - Memorias descriptivas.

   - Memorias de cálculos.

   - Cómputos Métricos.

   - Listas de Materiales.

   - Planos de montaje, arreglo general y detalles del tanque.

   - Planos de planta e isométricos de las interconexiones de tubería.

Los aspectos civil, eléctricos y de control fueron desarrollados por otra empresa (DISAICA).

Descripción General del Sistema.

El tanque (208A) será utilizado para almacenar formalina a una concentración de 48%, para luego ser enviada al tanque E-208, quien se encargará de preparar la formalina diluida requerida en el proceso de la planta Oxinova. El tanque 208A tendrá un circuito para suministro de vapor a 6 bar y una temperatura de saturación de 164 °C; por otra parte, al tanque le llegará la formalina concentrada desde la planta UFC y agua de proceso, los dos fluidos requeridos para preparar la formalina concentrada a 48%.

Figura 1. Diagrama P&I del tanque de formalina E-208A.

Para el suministro de la formalina concentrada al 48% desde el tanque E-208A al tanque E-208 se utilizará la bomba de respaldo que actualmente dispone la planta para el tanque E-208, así mismo se creará un circuito hidráulico que permita seguir usando la bomba como respaldo del tanque E-208.

El tanque tendrá un serpentín para garantizar que la formalina concentrada se mantenga a 63 °C, usando vapor a 6 bar, y un agitador vertical para conservar una mezcla y temperatura del fluido uniforme.

Muestra de Algunos Planos Entregados.

La Figura 2 muestra el  de arreglo general del tanque, la Figura 3 la planta de conexión de tubería y la Figura 4 un isomético.

Figura 2. Plano de arreglo general del tanque de formalina E-208A.

Figura 3. Planta de tubería de conexión al tanque de formalina E-208A.

Figura 4. Muestra de un plano isométrico que conecta al tanque.

Proyecto: Diseño de un Sistema de Transporte de Pulpa de Mineral de Finos de Hierro,

Proyecto consistió en realizar la ingeniería para un sistema de transporte de pulpa con finos de mineral de hierro mediante un sistema de bombeo desde dos lagunas de retenciones, hasta la planta de concentración de mineral de hierro de Ferrominera Orinoco, ubicada en Palúa, Estado Bolívar, Venezuela. La ingeniería contempló el diseño de los sistema de tubería, selección de las bombas, diseño de los tanques de rebombeo, Potón o barcazas que se utilizarán para dragar las lagunas, soportes de las tubería, sistema eléctrico de alimentación de las bombas y sistemas de control.

La documentación entregada y que contempla la ingeniería fueron:

- Memorias de cálculo de cada sub-sistema.

- Especificaciones técnicas de los diferentes sub-sistemas y equipos.

- Cómputos Métricos de cada sub-sistema, según las partidas establecidas. 

- Listas de materiales.

- Planos de arreglos generales y de detalles.

Descripción General del Sistema.

El sistema de bombeo de pulpa de finos de hierro desde la Laguna de Acapulco hasta la planta de concentración, está formado por cinco (5) bombas conectadas en series (Figura 1), donde la bomba B4 fungirá como draga y se colocará mediante una barza (o pontón) en la Laguna Acapulco del sector A o el sector B, según sea la que se esté explotando.

El sistema funcionará de dos maneras, según el sector de la laguna que se esté explotando (Figura 2). Cuando se explota la Laguna Acapulco sector B, la bomba B4 (alimentada mediante un generador Diesel) hace un dragado de la misma y envía la pulpa al tanque donde está la Bomba B5, la cual a su vez lleva la pulpa hasta el tanque donde está la bomba B1 y así sucesivamente hasta los tanques de las bombas B2 y B3. La bomba B3 será la encargada de llevar la pulpa, desde este último tanque, hasta la planta justo al tanque de concentración, pasando previamente por un grupo de hidrociclones encargados de extraer el agua a la pulpa.

Figura 2. Esquema de bombeo de pulpa hasta la planta de concentración.

La otra forma de operar el sistema es cuando se explota la Laguna Acapulco del sector A, donde el pontón, la bomba B4 y generador deben ser trasladado en éste sector. Al igual que el caso anterior, la bomba B4 fungirá de draga, la cual bombeará la pulpa hasta el tanque donde está la bomba B1, que a su vez llevará la pulpa hasta el tanque donde está la bomba B2, y el proceso continúa igual al descrito cuando se explota la Laguna de Cola del sector B. Cabe destacar que si la planta interrumpe su funcionamiento, la pulpa se direcciona a una laguna de retención que servirá de almacén de material que posteriormente puede ser manipulado de igual forma como se opera actualmente, es decir, se deja secar el mineral y se extrae con maquinaria hasta llevarlo a la corea trasportadora.

En cada tanque se ha colocado un sistema de recirculación a fin de garantizar la agitación del fluido en caso de que se detenga el sistema en algún punto; además, en caso de que se detengan las bombas por falla eléctrica u otro inconveniente, las tubería podrán drenarse por gravedad para evitar que la pulpa precipite en ellas.

El sistema se diseña para manejar un flujo mínimo de pulpa de 100 m³/h (máximo 166,55 m³/h), con una concentración máxima de 60% y una densidad media de 2300 kg/m³ usando tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE) y mangueras flexibles en la zona de dragado.

Herramientas de Diseño Utilizadas.

Para el diseño del pontón, tanques de re-bombeo, sistema de soporte de las tuberías, entre otros, se utilizaron herramientas de elementos finitos para verificar mediante simulación mecánica el estado de esfuerzo a que son sometidos los diferentes componentes del sistema, así mismo se verificaron sus modos de vibración mediante análisis modal. La Figura 3 y 4 muestran ejemplo de algunos resultados obtenidos en la simulación del pontón y tanques de re-bombeo, respectivamente.

Figura 3. Muestra de lo que fue el análisis de esfuerzo bajo la condición de carga de arrufo.

Figura 4. Muestra del análisis de esfuerzo bajo una de las condiciones de cargas de diseño.

Los sistemas no mecánicos, como son: la ingeniería civil, electricidad y control; fueron desarrollados por un grupo de trabajo de gran experiencia.

Proyectos: Elaboración de Planos de Fabricación y Montaje de Estructuras Metálicas.

En este campo se han desarrolla varios proyectos de fabricación y montaje a partir de la ingeniería básica, donde a continuación se presentan los dos más recientes e importantes.

Planos de Fabricación y  Montaje del Galpón de Taller Central y Almacén General de la Siderúrgica Nacional. Puerto Ordaz, Venezuela.

Es una estructura compleja forma por dos galpones con un área total de construcción de acero estructural de 4116 m^2 (98x42). Los galpones se elaboraron en inventor, pieza por pieza, las cuales se ensamblaron tal cual como se construiría y se ensamblaría en campo. La Figura 1, muestra la vista tridimensional de los dos galpones, donde el de color rojo es el taller central y el de color azul, el Almacén General.

Figura 1. Vista 3D de los galpones del Taller Central y Almacén General del Proyecto SN.

El proyecto contempla los planos de montaje en campo de los galpones (Figura 2), planos general de ensamblajes de piezas en el taller (Figura 3) y planos de taller para corte y fabricación de piezas (Figura 4).

Figura 2. Ejemplo de uno de los planos de montaje en campo, el cual corresponde al pórtico A del Taller Central.

Figura 3. Ejemplo de los planos de ensamblaje de piezas en el taller (cerchas y columnas).

Figura 4. Ejemplos de los planos de taller para fabricación de piezas.

Planos de Fabricación y  Montaje del Hotel 286, Módulo 3.  Puerto Ordaz, Venezuela.

Esta estructura es un edificio de cuatro (4) plantas construido en acero estructura de 252 m^2 (8x31,5) en la base (Figura 5). Al igual que el caso anterior se realizaron los planos de montaje en campo de los galpones (Figura 6), planos general de ensamblajes de piezas en el taller (Figura 7) y planos de taller para corte y fabricación de piezas (Figura 8).

Figura 5. Vista 3D de la estructura de acero del Hotel 286.

Figura 6. Ejemplo de los planos de montaje en campo del Hotel 286.

Figura 7. Ejemplo de los planos de ensamblaje de piezas en el taller (columnas).

Figura 8. Ejemplos de los planos de taller para fabricación de piezas.

Proyecto de Intercambiadores de Calor

Proyectos de Simulación TermoFluidodinámica

Los proyectos se pueden realizar en grupos de dos personas. Se deben seleccionar uno e informar al profesor al email: edgar010170@gmail.com, a fin de verificar de que no se haya asignado a otro grupo. Antes de iniciar a resolver el problema debe esperar la respuesta de que el problema esta disponible.

Se debe entregar un informe con Planteamiento del Problema, Modelo con las Condiciones de Borde, Solución y Análisis de Resultados.

Redes Hidráulicas de Tuberías

Contenido:

Tema 1. Introducción.
Tema 2. Diseño de Tuberías Simples.
Tema 3. Bombas en Sistema de Tubería.
Tema 4. Análisis de Redes Complejas de Tuberías.
Tema 4. Ejemplo de Aplicación.

Anexo 1. Velocidades de Transporte de Fluidos.
Anexo 2. Capacidades de Diseño.
Anexo 3. Pérdidas en Accesorios.
Problemas 1.
Problemas 2.

Todo el Material

Proyecto Final:
El enunciado del proyecto esta en la carpeta que contiene el material del curso (Todo el Material) y el nombre del archivo es: ProyectoPropuesto.pdf.

Se debe entregar un informe de máximo cuatro páginas donde se presente el resumen de proceso utilizado para realizar la simulación y la(s) conclusión(es) del mismo. Se beden enviar los archivos de matlab (*.m) utilizados. El plazo de entrega es el 12/08/2011, y el resumen lo pueden enviar por email pero en formato pdf o entregarlo en físico a mi persona en mi oficina.

Instrumentación y Control

Objetivos Generales.
Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de:
· Conocer los sistemas de control realimentados.
· Realizar modelados de sistemas físicos.
· Conocer técnicas convencionales para analizar y diseñar sistemas de control.
· Conocer técnicas de espacios de estados para analizar y diseñar sistemas de control.
· Comprender y diseñar sistemas hidráulicos que operan de forma automática
· Comprender y diseñar sistemas neumáticos que operan de forma automática.

Contenido.
1. Introducción a los sistemas de control.
1.1. Introducción al curso.
1.2. Conceptos de control automático,
1.3. Análisis de sistemas de lazo abierto y lazo cerrado.
1.4. Servomecanismos.
1.5. Principios básicos del diseño de sistemas de control y aplicaciones.
1.6. Introducción a las Variables complejas.
1.7. Instroducción de la transformada de Laplace y transformada inversa de Laplace.

2. Modelos matemáticos de los sistemas de control.
2.1. Estudio y modelado de los sistemas dinámicos. Variables de estados. Diagramas de bloque. Funciones de Transferencia. Graficos de señales de flujo. Lugar geométricso de las raices.
2.2. Estudio de las señales de entrada típicas.
2.3. Análisis de sistemas de primer orden.
2.4. Análisis de sistemas de segundo orden.
2.5. Análisis de sistemas de orden superior.
2.6. Linealización de modelos matemáticos no lineales.
2.7. Funciones del tiempo y ubicaciones de las raíces en el plano complejo.
2.8. Análisis de la estabilidad de Routh.
2.9. Análisis de error de estados estacionadio.
2.10. Solución de la ecuación de estados invariantes en el tiempo.
2.11. Solución por computadoras de la ecuacione de estado.

3. Acciones básicas de control y controladores automáticos industriales.
3.1. Acciones básicas de control. Controladores de dos posiciones (o intermitentes), proporcional, integral, proporcional-integral, proporcional-derivativo, proporcional-integral-derivativo.
3.1. Sistemas de control neumáticos: Introducción, características, elementos de sistemas, simbología e interpretación de planos neumáticos, circuitos de control.
3.2. Sistemas de control hidráulicos: Introducción, características, elementos de sistemas, simbología e interpretación de planos neumáticos, circuitos de control..
3.3. Efectos de las acciones de control integral y derivativo en el comportamiento de un sistema.
3.4. Reducción de la variación de los parámetros mediante la retroalimentación.

4. Análisis y diseño de sistemas de control por métodos convencionales métodos de espacios de estados.
4.1. Análisis del lugar de las raices.
4.2. Análisis de respuesta en frecuencia.
4.3. Técnicas de diseño y compensación.
4.4. Análisis de sistemas de control no lineal con funciones descriptivas.
4.5. Métodos de espacios de estados.

5. Instrumentación.
5.1. Introducción a la instrumentación: Definicion, importancia, campo de aplicación, instrumentos de medición y controlm clasificación.
5.2. Características estáticas y dinámicas de los instrumentos: Rango, Amplitud, reproducibilidad, sensibilidad, desvío, zona muesta, instrumentos de primer y segundo orden, fidelidad, velocidad de respuesta, error dinámico, calibración, patrones, cadenas de trazabilidad, normas ISO de medición, retardo.
5.3. Elementos de medición de presión.
5.4. Elementos de medición de temperatura.
5.5. Elementos de medición de nivel.
5.6. Elementos de medición de flujo.
5.7. Controladores.
5.8. Válvulas de Control.

Bibliografías.
1- Katsuhiko Ogata, Ingeniería de Control Moderna, Prentice Hall.
2- Kuo Benjamín, Sistemas de Control Automático, USA, Addison-Wesley.
3- G.H. Hostetter, C.J. Savant, R.T. Stefani, Sistemas de Control, California State University, Long Beach.
4- Smith Corripio, Control Automático de Procesos, Limusa.
5- Antonio Creus, Simulación y Control de Procesos por Ordenador, Barcelona España.
6- John J. D’Azzo and Constantine Houpis, Linear Control System Análisis and Disegn, McGraw-Hill, Inc, México.
7- Katsuhiko Ogata, Solving Control Engineering Problems with MatLab, Prentice Hal, New Jerseyl.
8- Antonio Creus, Instrumentación Industrial, Barcelona España.
9- Manual de REXROTH, Equipos e Instalaciones Hidráulicas.
10- Manual de la FESTO, Neumática Básica.

Material de Clase.

Planificacion: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Planificacion%20de%20Inst%20y%20Control%20%5E_Prosecucion%5E_.pdf

Unidad 1: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/1-INTRODUCCION%20A%20LOS%20SISTEMAS%20DE%20CONTROL.pdf

- Tabla de transformada: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Tablas%20Transformadas.pdf

Unidad 2: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/2-MODELOS%20MATEMATICOS%20DE%20SISTEMAS%20FISICO.pdf

Unidad 2: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/3-ANALISIS%20DE%20LA%20RESPUESTA%20TRANSITORIA.pdf

Unidad 3: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/4-ACCIONES%20BASICAS%20DE%20CONTROL.pdf

Unidad 4: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/5-AN%c3%81LISIS%20DEL%20LUGAR%20GEOM%c3%89TRICOS%20DE%20LAS%20RA%c3%8dCES.pdf

Unidad 4: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/6-ANALISIS%20DE%20LA%20RESPUESTA%20EN%20FRECUENCIA.pdf

Simbología de Intrumentación: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/ANEXO%201-Simbolo%20de%20Planos.pdf

Simbolgía Neumática: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Simbologia%20Neumatica.pdf

Hidráulica: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Hidr%c3%a1ulica.pdf

Neumática: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Curso%20de%20Neum%c3%a1tica.pdf

Nota: El material suministrado sobre los temas de la unidad 1 a la unidad 4, es cortesía de profesor Jesus Ferrer, Ing. MSc.

Laboratorios de MatLab-Simulink.

1.- Uso de la herramienta simulink de MatLab para simular los sistemas de control. Los modelos de simulación son los siguientes.

1.1.- Modelos varios: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Ejemplo%20de%20modelacion.pdf

1.2.- Modelo del puente de ánodos de una celda Hall-Heroult: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Ejemplo-Puente%20de%20anodo.pdf

Laboratio de Hidráulica.

- Guia: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Guia%20Laboratorio-Hidraulica.pdf

- Otros circuitos: http://cid-95f3f71d8161d4f9.skydrive.live.com/self.aspx/Instumentacion%20y%20Control/Laboratorio%20Hidraulica-JFerrer.pdf

Laboratorio de Neumática.

- Guia: