cenidet Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Departamento de Mecatrónica TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS

Transcripción

1 cenidet Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico Departamento de Mecatrónica TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS Automatización de una Columna de Destilación presentada por: Juan José Espinoza Amaro Ing. en Sistemas Computacionales por el I. T. de Zacatepec Octavio Pérez Álvarez Ing. Mecánico por el I. T. de Mexicali como requisito para la obtención del grado de: Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecatrónica Directores de tesis: Dra. Ma. Guadalupe López López Dr. Víctor Manuel Alvarado Martínez Jurado: Dr. Jorge Hugo Calleja Gjumlich Presidente Dr. Gerardo Reyes Salgado Secretario Dr. Víctor Manuel Alvarado Martínez Vocal Dra. Ma. Guadalupe López López Vocal Suplente Cuernavaca, Morelos, México Enero 2009

2

3 M10

4

5 M11

6

7 A mi madre Vicky y a toda la familia por su apoyo incondicional JuanJo

8

9 a mis padres por apoyarme incondicionalmente al perseguir mis sueños ser el mejor ejemplo en mi vida y mis mejores amigos a quienes ya no están presentes pero dejaron mi alma llena de enseñanzas y recuerdos a mi familia por ser como somos :P a Dios por cuidar mi caminar t_a_v_o

10

11 AGRADECIMIENTOS Agradecemos a nuestros maestros, quienes nos brindaron parte de sus conocimientos, experiencias y nos enseñaran a dar siempre más de nosotros mismos. Agradecemos a los amigos con los que recorrimos este viaje, por compartir desvelos, experiencias, discusiones, conocimientos y ánimos en los momentos difíciles. Agradecemos a nuestros directores de tesis, Dra. Ma. Guadalupe López y Dr. Víctor Alvarado por guiarnos en la culminación de esta experiencia. Agradecemos a nuestros revisores, Dr. Hugo Calleja y Dr. Gerardo Reyes por sus acertados comentarios que enriquecieran este trabajo. Agradecemos al M.C. José Luís González-Rubio por ser maestro y amigo. Agradecemos al Ing. David Chávez por su disposición y todas las facilidades proporcionadas en el laboratorio de mecatrónica. Agradecemos a COSNET y SEP por apoyarnos económicamente durante nuestra estancia. Agradecemos al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico por brindarnos la oportunidad de avanzar un peldaño más en nuestra formación profesional.

12

13 RESUMEN En este trabajo de tesis se diseña, construye e implementa un sistema de control asistido por computadora, basado en software libre y en un diseño de hardware propio para la planta piloto de destilación del cenidet, sustituyendo a los controladores de fábrica. Se realiza un diseño de forma modular tanto en la parte hardware como software, lo que brinda una mayor flexibilidad a la totalidad del sistema, permitiendo adaptarlo con facilidad a otro tipo de sistemas o aplicaciones. En la parte electrónica se emplean componentes de fácil adquisición para facilitar el sustituir, reparar o modificar alguno de sus elementos. Se desarrolla una interfaz gráfica de supervisión y control más completa, amigable y flexible en comparación con la que acompaña a los controladores originales. En vez de utilizar software propietario como Matlab/Simulink y LabView, se emplea Scilab/Sicos para diseñar y aplicar nuevos controladores. De esta forma se aumenta el potencial de uso de la columna de destilación eliminando las restricciones del equipo original y añadiendo las ventajas que un sistema CACSD (Computer Aided Control System Design) conlleva. Además se incursiona en el uso de software libre y el sistema operativo Linux para aplicaciones de control, situación que no se ha presentado en la institución.

14

15 ABSTRACT In this work, the original controllers of the distillation column of cenidet are replaced by a Computer Aided Control System Design (CACSD), based on free software and own hardware design. Modular design of the system is made for hardware and software parts to offer larger flexibility, making easer its implementation over a wide range of applications. The simple and accessible elements used to construct the electronic modules assure a straightforward way to substitute any element, to repair or to re-design the modules. Compared with the originals controllers of the distillation column, a more complete, friendly and flexible graphic users interface for monitoring and control works has been developed. Rather than proprietary software like Matlab/Simulink & LabView, the Scilab/Scicos capacities were profited to apply and design new controllers. The present work increased the column distillation potential, eliminating original equipment restrictions and adding CACSD advantages. Thus, institution incursion on the use of free software and Linux operating system shows the viability to develop control applications with theses utilities.

16

17 ÍNDICE LISTA DE FIGURAS... V LISTA DE TABLAS... VII NOTACIÓN... IX 1 INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA PROPUESTA DE SOLUCIÓN JUSTIFICACIÓN MOTIVACIÓN SOFTWARE LIBRE OBJETIVOS ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESPECIFICACIONES FUNCIONALES METODOLOGÍA DE SOLUCIÓN APORTACIONES DEL TRABAJO ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO PLANTA PILOTO DE DESTILACIÓN INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CARACTERÍSTICAS Y COMPONENTES DE LA PLANTA PILOTO DE DESTILACIÓN EN CENIDET ESTADO DEL ARTE CONCEPTOS BÁSICOS DE AUTOMATIZACIÓN AUTOMATIZACIÓN SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL DIRECTO SISTEMAS DE CONTROL EN TIEMPO REAL SISTEMAS DE CONTROL ASISTIDO POR COMPUTADORA AUTOMATIZACIÓN DE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN... 37

18 4 INTERFAZ ELECTRÓNICA FUNCIONES DE LOS CONTROLADORES DIGITRIC DESCRIPCIÓN DE MÓDULOS DE LA INTERFAZ ELECTRÓNICA PLACA-COLUMNA PLACA-DAQ INTERFAZ DE ENLACE E INTERFAZ DE USUARIO INTERFAZ DE ENLACE INTERFAZ DE USUARIO SISTEMA DE CONTROL ASISTIDO POR COMPUTADORA PARA LA PPD REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE SCILAB/SCICOS RTAI NI-DAQMX BASE INTERFAZ CON SCILAB/SCICOS CONTROLADOR PID EN SCILAB/SCICOS CONSTRUCCIÓN DE UNA APLICACIÓN DE CONTROL PARA LA PPD EN TIEMPO REAL IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN PRUEBAS OPERACIONALES DESEMPEÑO DE LA INTERFAZ DE USUARIO CONTROL PID VALIDACIÓN CONTROL DEL FLUJO DE AGUA AL CONDENSADOR CONTROL DE TEMPERATURA DE ALIMENTACIÓN COMPARACIÓN CON LOS CONTROLADORES DIGITRIC CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES COMPARACIÓN DEL SISTEMA DESARROLLADO Y EL ORIGINAL CONCLUSIONES GENERALES TRABAJOS FUTUROS PROPUESTOS REFERENCIAS ii

19 APÉNDICE A INTERFAZ HARDWARE A.1 MÓDULO A A.2 MÓDULO B A.3 MÓDULO C A.4 MÓDULO D A.5 MÓDULO E A.6 MÓDULO F A.7 PLACA-DAQ A.8 PLACA-COLUMNA ANEXOS MANUAL DE INSTALACIÓN MANUAL DE USUARIO MANUAL DE PROGRAMACIÓN iii

20

21 LISTA DE FIGURAS FIGURA 2-1 COLUMNA DE DESTILACIÓN FIGURA 2-2 COMPOSICIÓN DE EQUILIBRIO LÍQUIDO/VAPOR EN FUNCIÓN DE LA VOLATILIDAD RELATIVA FIGURA 2-3 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO METANOL-ETANOL FIGURA 2-4 FLUJO DE VAPOR Y LÍQUIDO EN EL PROCESO DE DESTILACIÓN FIGURA 2-5 FOTOGRAFÍA DE LA PLANTA PILOTO DE DESTILACIÓN DE CENIDET FIGURA 2-6 ESQUEMA GENERAL DE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUS LAZOS DE CONTROL FIGURA 3-1. SISTEMA DE TIEMPO REAL INTEGRADO EN UN SISTEMA DE CONTROL FIGURA 3-2. DEFINICIÓN DE LATENCIA Y FLUCTUACIÓN EN UNA TAREA PERIÓDICA FIGURA 3-3 NIVELES E INTERRELACIÓN DE LAS INTERFASES DE AUTOMATIZACIÓN FIGURA 4-1 ESQUEMA GENERAL DE LA INTERFAZ ELECTRÓNICA MODULAR FIGURA 4-2 FOTOGRAFÍA DE LA PARTE POSTERIOR DE LOS CONTROLADORES DIGITRIC FIGURA 4-3 SEÑALES MANEJADAS POR EL CONTROLADOR DIGITRIC 500 REG FIGURA 4-4 SEÑALES MANEJADAS POR EL CONTROLADOR DIGITRIC 500 REG FIGURA 4-5 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO A FIGURA 4-6 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO B FIGURA 4-7 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO C FIGURA 4-8 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO D FIGURA 4-9 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO E FIGURA 4-10 DIAGRAMA A BLOQUES DEL MODULO F FIGURA 4-11 PLACA-COLUMNA FIGURA 4-12 PLACA-DAQ FIGURA 5-1 INTERFAZ DE USUARIO FIGURA 5-2 VENTANA PARA DEFINIR UN NUEVO DIAGRAMA HISTÓRICO FIGURA 5-3 EJEMPLO DE UN DIAGRAMA HISTÓRICO FIGURA 5-4 VENTANA LAZOS DE CONTROL FIGURA 5-5 VENTANA DE PROGRAMACIÓN DE EV FIGURA 5-6 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA SECUENCIA DE PROCESOS DE CONTROL Y ACTUALIZACIÓN DE LA INTERFAZ DE USUARIO FIGURA 5-7 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL CONTROL DE CADA LAZO FIGURA 5-8 DIAGRAMA DE FLUJO DEL CONTROL DE APERTURA Y CIERRE DE EV FIGURA 6-1. DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DINÁMICO Y RESULTADOS DE SIMULACIÓN EN SCICOS v

22 FIGURA 6-2. XRTAILAB FIGURA 6-3 BLOQUES QUE FORMAN LA INTERFAZ CON SCICOS FIGURA 6-4 PROCESO PARA CREAR UNA APLICACIÓN A PARTIR DE UN DIAGRAMA DE BLOQUES EN SCICOS FIGURA 6-5 DIAGRAMA DE BLOQUES EN SCICOS PARA EL CONTROL DE FLUJO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO FIGURA 6-6 CONTROLADOR PID EMPLEANDO FUNCIONES DE TRANSFERENCIA FIGURA 6-7 APLICACIÓN DESARROLLADA EN SCICOS PARA OPERAR LA COLUMNA DE DESTILACIÓN FIGURA 7-1 A) CONEXIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN A LA INTERFAZ ELECTRÓNICA. B) CONEXIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN A LOS CONTROLADORES DIGITRIC FIGURA 7-2 MUESTRAS (CÍRCULOS) Y APROXIMACIÓN LINEAL (LÍNEA CONTINUA) DE ALGUNOS SENSORES FIGURA 7-3 HISTOGRAMA DE LATENCIA FIGURA 7-4 HISTOGRAMA DE FLUCTUACIONES FIGURA 7-5 CONTROL PI-D CON SEGUIMIENTO INTEGRAL FIGURA 7-6 CONTROLADOR PI-D DIGITAL FIGURA 7-7 CONTROLADOR I-PD DIGITAL FIGURA 8-1 LAZO DE CONTROL DEL FLUJO DE AGUA AL CONDENSADOR FIGURA 8-2 PUESTA EN MARCHA DEL LAZO DE CONTROL # FIGURA 8-3 A) RESPUESTA DEL CONTROL PI (LÍNEA SÓLIDA) Y PID (LÍNEA DISCONTINUA) AL LAZO #1. B) SEÑALES DE ERROR FIGURA 8-4 CONTROLADOR DIGITAL PROTOTIPO IMPLEMENTADO EN SCILAB FIGURA 8-5 A) RESPUESTA ANTE UNA ENTRADA EN ESCALÓN, B) SEÑAL DE ERROR Y C) SEÑAL DE CONTROL FIGURA 8-6 DIAGRAMA DE BLOQUES PARA GENERAR LA APLICACIÓN DE CONTROL EN TIEMPO REAL FIGURA 8-7 PRUEBA DE LA APLICACIÓN DE CONTROL DEL LAZO #1 DESDE LA INTERFAZ GRÁFICA XRTAI-LAB FIGURA 8-8 CURVA DE REACCIÓN DEL LAZO # FIGURA 8-9 A) RESPUESTA ANTE UNA ENTRADA EN ESCALÓN DEL LAZO #2. B) SEÑAL DE CONTROL FIGURA 8-10 A) RESPUESTA OBTENIDA DE LA PRUEBA NO.1 MEDIANTE LA INTERFAZ CONSTRUIDA. B) SEÑAL DE CONTROL PARA ACTUADORES FIGURA 8-11 A) RESPUESTA OBTENIDA DE LA PRUEBA NO. 1 EMPLEANDO LA APLICACIÓN SPPD(CONTROLADORES DIGITRIC). B) SEÑAL DE CONTROL PARA ACTUADORES FIGURA 8-12 COMPARACIÓN DE LAS TEMPERATURAS REGISTRADAS EN LA PRIMERA PRUEBA FIGURA 8-13 A) RESPUESTAS DE TEMPERATURAS OBTENIDAS DE LA PRUEBA NO.2 MEDIANTE LA INTERFAZ CONSTRUIDA. B) NIVEL DE DESTILADO OBTENIDO FIGURA 8-14 CAMBIO EN LAS TEMPERATURAS PARA LA PRUEBA #2 EMPLEANDO LOS CONTROLADORES DIGITRIC FIGURA 8-15 COMPARACIÓN DEL NIVEL DEL DESTILADO Y DE LAS TEMPERATURAS REGISTRADAS EN LA SEGUNDA PRUEBA vi

23 LISTA DE TABLAS TABLA 2-1 CARACTERÍSTICAS METANOL-ETANOL TABLA 4-1 DESCRIPCIÓN DE LA FUNCIÓN DE LOS MÓDULOS EN LA INTERFAZ ELECTRÓNICA TABLA 5-1 CAMPOS DE LA ESTRUCTURA EMPLEADA PARA COMUNICACIÓN ENTRE LA INTERFAZ DE ENLACE Y OTRAS APLICACIONES TABLA 7-1 MUESTRAS PARA LA TEMPERATURA DE ALIMENTACIÓN TABLA 7-2 CARACTERÍSTICAS DE LOS ACONDICIONADORES DE SEÑAL TABLA 8-1 PARÁMETROS DE DESEMPEÑO DE LOS CONTROLADORES PI Y PID vii

24

25 NOTACIÓN EV1 J1 J2 G1 T t c Letras mayúsculas Electroválvula de reflujo Termoresistencia eléctrica de precalentamiento de la alimentación (W) Termoresistencia eléctrica de calentamiento del hervidor (W) Bomba de alimentación (l/h) Periodo de muestreo (segundos) Tiempo de cálculo (segundos) cenidet FSF GNOME GNU GPL GUI RTAI Siglas Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (Free Software Foundation) Fundación de Software Libre (GNU Network Object Model Environment) Entorno de Trabajo en Red Orientado a Objetos. (GNU is Not Unix) GNU No es Unix (General Public Licence) Licencia pública general (Graphics User Interface ) Interfaz gráfica de usuario. (Real Time Application Interface) Interfaz de aplicaciones en tiempo real CACSD DAQ PC PID PPD RTD Abreviaturas (Computer Aided Control System Design) Sistema de control asistido por computadora (Data Adquisiton Card(Q)) Tarjeta de adquisición de datos (Personal Computer) Computadora personal Algoritmo de control proporcional, integral y derivativo Planta piloto de destilación (Resistive Temperatura Detector) Detector de temperatura resistivo ix

26

27 1 Introducción 1.1 Antecedentes La destilación es el método de separación de sustancias químicas más antiguo e importante que se conoce. Este proceso es uno de los más empleados en la industria química, alimenticia, petroquímica y farmacéutica. La necesidad de supervisión y control en un proceso industrial, como lo es la destilación, requiere la implementación de un sistema de automatización. Estos sistemas están formados básicamente por una computadora, un software de aplicación, hardware especializado para la captura de señales (por ejemplo: tarjetas de adquisición de datos), acondicionadores de señales, sensores y actuadores. Los sistemas de automatización conformados por estos elementos apoyan tareas de monitoreo y control del proceso. Actualmente el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (cenidet) cuenta con una planta piloto de destilación continua. En resumen, la planta piloto cuenta con 12 sensores de temperatura (RTD pt100), sensores de presión, de nivel y de flujo; como actuadores se tienen dos electroválvulas, dos resistencias de calentamiento, dos bombas (alimentación y vacío), regulador de flujo y de presión. Esta instrumentación está conectada a dos controladores Digitric 500, los cuales ya incluyen acondicionadores para los RTDs, recepción y generación de señales de 4 a 20 ma, relevadores internos y regulación Proporcional-Integral-Derivativa (PID). La columna posee la instrumentación necesaria para operar con un control en versión automatizado o computarizado. El sistema de control en versión automatizado es un PID, aplicable únicamente en lazos preestablecidos. Las operaciones se hacen directamente con los botones en los controladores Digitric y no requiere enlace con PC. En la versión computarizada se cuenta con un software de supervisión que puede emplearse en computadoras IBM compatibles. El software permite a través del protocolo RS-485 de los controladores Digitric manipular la planta, visualizar las magnitudes en forma numérica,

28 Automatización de una columna de destilación modificar los parámetros PID de regulación y el encendido/apagado de los actuadores [EV98]. En la institución se han realizado diversas tesis sobre la planta piloto; por ejemplo el diseño de observadores en columnas de destilación [Tor05], el diseño de un controlador de tipo predictivo para la columna [Val06]. La tesis de [Riv06] en términos generales aprovecha la interfaz serie de los controladores actuales con la finalidad de sustituir el programa original de la columna por uno propio creado en LabView. Su programa monitorea las variables y controla la columna con las mismas limitantes de los controladores existentes con lazos PID preestablecidos y no hay capacidad de agregar o modificar la instrumentación actual. Por lo tanto, es un sistema no flexible. 1.2 Descripción del problema La configuración actual de la columna de destilación limita su potencial como equipo educativo y de investigación aplicada. Los usuarios de la columna de destilación del cenidet no pueden utilizar la planta para probar diferentes esquemas de control o cambiar los lazos de control debido a que sólo cuenta lazos fijos de control tipo PID. Tampoco es posible, por la configuración cerrada del equipo, adicionar instrumentos para el monitoreo y control de las variables involucradas en procesos que lo requieran, ya que los controladores actuales tienen las entradas y salidas limitadas a su configuración original. Como ya se hizo mención, un primer intento por mejorar la automatización de la planta piloto tuvo como objetivo mejorar solamente el software, aprovechando la instrumentación original. Ésta fue una alternativa rápida pero costosa, ya que requirió la licencia de software propietario, al igual que el sistema operativo correspondiente. Por otro lado, el trabajar con los controladores comerciales equipados en la planta es una situación poco realista a nivel industrial, pues su costo es demasiado elevado respecto a lo que podemos encontrar comúnmente operando en la industria. 2

29 1 Introducción 1.3 Propuesta de solución Con la finalidad de mejorar el sistema de automatización de la planta piloto de destilación del cenidet, se propone remplazar los controladores Digitric 500 actuales por un sistema de control asistido por computadora basado en software gratuito y en un diseño de hardware propio. Se propone diseñar, construir e implementar módulos electrónicos de acondicionamiento para las señales de los sensores de la planta. Dichas señales se pasarán a la PC empleando una tarjeta de adquisición de datos de bajo costo. Este trabajo contempla también el desarrollo del software necesario para interactuar con la tarjeta de adquisición de datos, el monitoreo del estado de cada sensor y la generación de las señales para los actuadores mediante un algoritmo de control diseñado por el usuario o por PIDs preconfigurados. El desarrollo por módulos del sistema de automatización propuesto permitirá cierta flexibilidad de cada una de sus partes, por ejemplo, será posible cambiar el algoritmo de control, emplear tarjetas de adquisición compatibles, realizar ajustes en la interfaz de usuario y añadir o modificar la instrumentación actual. Con respecto al hardware, resulta importante la reducción de costos. Con la configuración de automatización original, los dos controladores Digitric son indispensables para la automatización de la planta piloto, y de existir algún problema con alguno de ellos, se vuelve necesario enviarlo a reprogramar, reparar, o en el peor caso, requerir un nuevo ejemplar. Al hacer la parte electrónica segmentada en módulos con componentes de fácil adquisición, habrá mayor facilidad para sustituir alguno de sus elementos o modificar los módulos. Por la parte software, existen en el mercado paquetes con licencias de pago que resultan en un costo extra en la implementación de un sistema de control asistido por computadora. Emplear paquetes como MatLab/Simulink para el procesamiento numérico y LabView para configurar una interfaz grafica en ambiente Windows tienen como ventaja facilitar mucho las tareas, pero con las desventajas que el software propietario conlleva: alto costo e incompatibilidad con nuevas versiones del mismo paquete o del sistema operativo. 3

30 Automatización de una columna de destilación Como solución a esto y aunado a las ventajas de utilizar el software libre y reducir los costos de estos prácticamente a cero, se pretende dar un paso en este ámbito al sustituir el uso de MatLab/Simulink por Scilab/Sicos y desarrollar la interfaz grafica a partir de las librerías GTK utilizando un sistema operativo Linux modificado para trabajar en tiempo real. 1.4 Justificación El desarrollo de este trabajo de tesis permitirá que la planta piloto de destilación pueda ser empleada como un equipo flexible. Esto significa que tendrá capacidad para cambiar el tipo de control aplicado gracias a la integración del software Scilab/Scicos y RTAI; Tener la posibilidad de agregar o modificar la instrumentación y adaptar la interfaz de usuario a futuros proyectos de investigación. La planta de destilación automatizada podrá usarse como material didáctico de laboratorio para prácticas o como apoyo en la realización de tesis de mecatrónica u otros grupos de investigación de la institución. Se contará con una interfaz de usuario amigable y más flexible en comparación con la que proporciona el controlador actual. El elaborar la interfaz en un lenguaje de programación de alto nivel y contar con su código fuente permitirá que éste sea modificable para nuevos requerimientos. 1.5 Motivación Actualmente los paquetes de diseño de sistemas de control por computadora (CACSD) son indispensables para desarrollar sistemas de control, tanto en el área industrial como en la educación e investigación. Dos herramientas para el diseño de sistemas de control son MatLab y Scilab. MatLab en un producto comercial, por su parte, Scilab es un programa de código abierto que se encuentra disponible en Internet de forma gratuita. Para programar aplicaciones de control en tiempo real se encuentra ampliamente extendido el uso de las aplicaciones comerciales LabView y MatLab. LabView es un entorno de programación gráfico para crear programas de adquisición de datos y control de instrumentación en forma de diagramas de bloques. Similarmente, MatLab cuenta con 4

31 1 Introducción Simulink y el Real-Time Workshop, un generador de código en C, para el desarrollo de aplicaciones en tiempo real. Scilab incluye el paquete Scicos, semejante a Simulink, pero no incluye un generador de código, sin embargo, se puede integrar con el paquete RTAI para generar aplicaciones en tiempo real. RTAI, al igual que Scilab, se encuentra disponible de forma gratuita en Internet y es de código abierto. El conjunto Scilab-RTAI se ha aplicado en el control de sistemas lineales y no lineales, incluso cuando la planta a controlar se considera inestable. Algunos trabajos que usan estas herramientas son [Buc03], [DM03], y [Jug]. El área de mecatrónica de cenidet no cuenta con un proyecto desarrollado empleando estas herramientas, por lo que este trabajo pretende ser un primer paso para la integración del software libre en el desarrollo de proyectos de investigación en dicha institución educativa. 1.6 Software libre El software libre da a los usuarios la libertad de ejecutar, copiar, distribuir y modificar el software. Por lo tanto, debe venir acompañado del código fuente. La definición de software libre propuesta por la Free Software Foundation (FSF) se basa en cuatro libertades básicas que cualquier programa considerado libre debe proporcionar: Libertad 0: libertad para ejecutar el programa sea cual sea nuestro propósito Libertad 1: libertad para estudiar el funcionamiento del programa Libertad 2: libertad de redistribuir el programa Libertad 3: libertad para mejorar el programa y publicar las mejoras La FSF es la principal organización que patrocina el uso y desarrollo de software libre a través del proyecto GNU. GNU es un acrónimo recursivo que significa GNU No es Unix (GNU is Not Unix). El proyecto GNU fue iniciado por Richard Stallman con el objetivo de crear un sistema operativo tipo Unix bajo la filosofía del software libre. La licencia GNU GPL (General Public License o licencia pública general), creada por la FSF, protege al software impidiendo que alguien incluya algún tipo de restricción a las libertades del software, garantizando que al modificarse seguirá siendo software libre, ya que las modificaciones realizadas no pueden ser publicadas con una licencia diferente. Su propósito es declarar que el software cubierto por esta licencia es software libre y protegerlo de 5

32 Automatización de una columna de destilación intentos de apropiación. Con ésta licencia, los autores permiten utilizar, modificar y redistribuir sus programas, pero siguen manteniendo sus derechos y reconocimiento como autores de la obra. El término Open Source se emplea para evitar dar la percepción de que el software libre es un recurso gratuito y para enfatizar el hecho de que el código fuente está disponible. Su filosofía centra su atención en la premisa de que al compartir el código y ser modificado, el programa resultante tiende a ser de calidad superior al software propietario Ventajas y desventajas del software libre El costo del software es un factor importante y en ocasiones determinante en la elección del sistema informático que se usará durante la realización de un proyecto de investigación. El software libre generalmente no tiene un costo asociado al pago de licencias por uso, resultando en un bajo costo de adquisición. El software libre es confiable, ya que al distribuirse junto con su código fuente, está en un proceso de revisión pública y corrección de errores por parte de los usuarios. Uno de los grandes problemas en la industria del software propietario es la dependencia que se crea entre el fabricante y el cliente, ya que el cliente queda en espera de cualquier corrección o mejora por parte del proveedor. Por el contrario, si el software libre tiene limitaciones o no es adecuado para una tarea, se puede adaptar para satisfacer necesidades específicas, proporcionando independencia tecnológica. Otra ventaja del software libre es el soporte y la compatibilidad a largo plazo ya que se basa en formatos y estándares abiertos. Los formatos libres garantizan la libertad de los usuarios para intercambiar información independientemente de la aplicación que utilicen. Si el programa usa un formato de almacenamiento estándar, la información que genere se pude acceder desde una nueva versión u otro programa que use el mismo formato, incluso en un programa desarrollado por el usuario. Como desventaja, se encuentra la falta de aplicaciones para necesidades específicas o que las existentes no sean tan confiables y completas como las aplicaciones de propietario. Por otra parte, únicamente cuentan con un buen soporte los proyectos más importantes y de propósito general. La curva de aprendizaje de las aplicaciones de software 6

33 1 Introducción libre es mayor debido a la falta de bibliografía y de publicaciones acerca de su uso, en comparación con las publicaciones ampliamente difundidas que documentan y facilitan el uso de las tecnologías de compañías con software propietario. Los planes de estudio de la mayoría de las universidades de México tienen un marcado enfoque al uso de herramientas propietarias, las compañías fabricantes ofrecen a las universidades planes educativos de descuento muy atractivos. En [CGT06] se puede encontrar una comparación exhaustiva entre el software libre y el software propietario así como cuestiones legislativas del uso de ambos. 1.7 Objetivos Objetivo general Automatizar la planta piloto de destilación ElettronicaVeneta con que cuenta actualmente el cenidet, diseñando e implementando una plataforma flexible en la que puedan aplicarse diferentes esquemas de control Objetivos específicos Diseñar y construir el sistema de acondicionamiento de señales necesario para la adquisición de datos y el control de los actuadores de la planta Configurar un sistema de control asistido por computadora, adaptándolo para programar diferentes esquemas de control aplicables a la columna de destilación Diseñar y programar una interfaz grafica de monitoreo y control Elaborar la documentación necesaria para que terceros modifiquen o cambien el sistema de automatización de la planta Elaborar una manual de usuario Validar el esquema de control PID del controlador actual contra el desarrollado 7

34 Automatización de una columna de destilación 1.8 Especificaciones de diseño 1. La interfaz electrónica estará conformada por módulos que puedan ser utilizados independientemente 2. Se realizará el acondicionamiento de señales de los sensores existentes 3. Se generarán señales de control para manipular los actuadores existentes 4. El sistema se caracterizará por su flexibilidad para agregar indicadores de temperaturas o sensores adicionales 5. El sistema permitirá manipular actuadores de señales analógicas de corriente y de tipo digital 6. Igualmente será posible agregar más actuadores o equipo con señal tipo digital 7. El diseño de un control PID permitirá corroborar que la interfaz es operable y que funciona correctamente 1.9 Especificaciones funcionales Se podrá seleccionar en ventanas independientes las variables que se deseen visualizar Un controlador PID es incluido como predefinido en la interfaz El control de la planta puede realizarse de forma manual o automáticamente usando el controlador PID incluido en la interfaz o usando un controlador que se haya diseñado en un CACSD Metodología de solución Como primer esfuerzo para mejorar la columna de destilación, es importante comprender el funcionamiento del proceso, por lo tanto la primera etapa de este trabajo consistió en una revisión bibliográfica sobre la destilación. Una etapa subsecuente fue la búsqueda de software libre que se adecuara a los propósitos del proyecto. Es importante hacer un listado de la instrumentación con que se cuenta en la columna, cantidad de sensores y actuadores, su tipo de señal empleada y/o acondicionamiento requerido. Es necesario planear los requerimientos de software, que 8

35 1 Introducción incluyen desde el enlace de la tarjeta de adquisición, hasta el enlace y comunicación entre distintos programas requeridos y la forma de integrarlos en el diseño de una interfaz de usuario amigable. Para realizar el diseño de hardware entre los instrumentos de la columna y la computadora personal, es necesario tener presente la cantidad y tipo de entradas y salidas con que cuenta la tarjeta de adquisición de datos. Es importante analizar posibles alternativas de diseño por ejemplo, la necesidad de seleccionar señales que requieran ser multiplexadas, la cantidad de módulos o secciones en las que la interfaz estará constituida, los elementos necesarios para acondicionar las señales y la cantidad de señales requeridas para el manejo de los elementos analógicos y digitales. Cuando ya se tiene el diseño apropiado, la siguiente acción consiste en buscar y comprar componentes para probar su funcionamiento. En una primera fase se realizan pruebas en proto-board, incluyendo algún elemento de instrumentación real, como los encontrados en los bancos de pruebas del laboratorio de electrónica. Al concluir con las pruebas, se diseñan las pistas de los circuitos impresos y se fabrican. Cuando cada impreso está listo se trata en lo posible de ir probando parcialmente el correcto funcionamiento de los distintos elementos mientras se realiza el montaje. Cuando el sistema operativo es funcional en tiempo real, se requiere programar las rutinas de los diversos módulos que servirán para capturar información y generar señales. De igual forma se requiere introducir una serie de señales por los puertos de la tarjeta de adquisición para revisar su correcto enlace con la interfaz grafica que se construye. Al llegar al punto de haber probado la interfaz del software, conectada con la interfaz de hardware, y después de haber realizado pruebas en los bancos de regulación en el laboratorio de electrónica, es necesario trasladar todos los elementos al lugar donde se encuentra la columna de destilación para realizar las pruebas de operación sobre el equipo. Para validar la nueva interfaz, se propone realizar experimentos con la columna y capturar las variables que indican el desempeño del equipo (temperatura, flujo de enfriamiento). Los experimentos deberán implementarse usando la interfaz original y siguiendo el mismo procedimiento usando la nueva interfaz. 9

36 Automatización de una columna de destilación 1.11 Aportaciones del trabajo Con este proyecto se pretende apoyar fundamentalmente a los diferentes grupos del cenidet interesados en desarrollar temas de investigación que tengan implementación práctica en la columna de destilación, así como contribuir concretamente en el área de control de procesos aprovechando la infraestructura con que ya cuenta la institución. Al terminar el trabajo de tesis, la columna de destilación contará con: Un sistema de control flexible y programable. Un sistema de acondicionamiento de señales de los sensores actuales. Las funciones necesarias para adquirir las señales proporcionadas por los sensores de la columna. Las funciones y el hardware necesario para la manipulación de los actuadores. Capacidad para agregar nuevos sensores y actuadores. Una interfaz gráfica que muestre el estado de las variables del proceso de destilación y que permita al usuario invocar las funciones de manipulación de los actuadores. Un manual de usuario que describa el uso de la interfaz gráfica. Un manual de implementación que describa el diseño de los módulos que conforman la plataforma elaborada Organización del documento La tesis está conformada por nueve capítulos que a continuación se describen: En el capitulo 1 se abordan los antecedentes, el planteamiento del problema, la propuesta de solución y la metodología a seguir. En el capítulo 2 se describe el proceso de destilación, los principios básicos sobre columnas de destilación y las características de la columna de destilación de cenidet sobre la cual se monta el proyecto. El capitulo 3 proporciona los conceptos básicos de automatización, de sistemas de control por computadora y de sistemas de control en tiempo real. Se describe el plan para automatizar la PPD y las características de la tarjeta de adquisición de datos utilizada. 10

37 1 Introducción En el capítulo 4 se describe la organización y funcionalidad de los módulos y componentes que conforman la interfaz electrónica. El capítulo 5 presenta el diseño y la programación de la interfaz de usuario, sus características y funcionamiento. El capítulo 6 describe los paquetes de software necesarios para tener un sistema de control asistido por computadora para la PPD. En el capítulo 7 se explica la puesta en marcha del equipo con la interfaz de usuario y el CACSD configurado. Se presenta una introducción a los controladores PID digitales y se realizan la calibración y pruebas en la instrumentación. En el capítulo 8 se presentan los resultados de las pruebas experimentales que se realizaron para comparar el funcionamiento de la columna con los controladores originales y con el sistema desarrollado. El desarrollo del documento de tesis culmina en el capítulo 9, en donde se presentan las conclusiones del proyecto, se describen las ventajas y desventajas encontradas con la nueva interfaz en comparación con la actual, y se hacen algunas recomendaciones para futuros desarrollos. 11

38

39 2 Planta piloto de destilación 2.1 Introducción La destilación es un proceso que separa los componentes de una mezcla con base en sus diferentes puntos de ebullición. Las aplicaciones de la destilación van desde productos petroquímicos hasta la separación del aire en nitrógeno y oxigeno [SF98]. El equipo utilizado para éste propósito se le denomina columna de destilación, ver Figura 2-1. Entre las ventajas más importantes de las columnas de destilación binarias están las siguientes: su funcionamiento es simple, requieren una baja inversión inicial en relación a otros procesos de separación como la absorción, sublimación, filtrado, evaporación o en ocasiones la extracción, se considera un proceso de bajo riesgo. En componentes con volatilidad relativa de 1.2 ó más, el proceso de destilación resulta difícil de vencer ante los métodos de separación antes mencionados. Como desventajas se mencionan las siguientes: el proceso de destilación tiene una baja eficiencia energética y requiere estabilidad térmica de los componentes en sus puntos de ebullición. No es eficiente tratar de separar componentes con alto punto de ebullición que estén presentes con bajas concentraciones en portadores de gran volumen.[hk97] Breve descripción de la operación de la columna de destilación Enfocados en la planta piloto de cenidet, a continuación se presenta una breve descripción del proceso. La planta de destilación (ver Figura 2-1) consta básicamente de una columna, un rehervidor con resistencia eléctrica en la parte inferior, una bomba de vacío, una bomba que alimenta la mezcla, un condensador en la parte superior y una válvula de donde se extrae el producto destilado.

40 Automatización de una columna de destilación Figura 2-1 Columna de destilación Parte de la mezcla se carga en la caldera situada en la parte inferior y se pone a calentar, cuando la mezcla se haya evaporado y este vapor esté condensando (es decir cuando estén presentes las dos fases de la mezcla liquido-vapor), se comienza a tomar el destilado en forma periódica mientras en la misma proporción con la bomba de alimentación se agrega mas mezcla precalentada (con otra resistencia) dentro de la columna con la finalidad de mantener dentro un flujo constante de la mezcla. 2.2 Conceptos básicos Por los platos de la columna fluyen en sentido contrario el vapor y el líquido de la mezcla, estos platos se diseñan para maximizar el contacto entre estas fases. El plato contiene un conductoo por donde la fase liquida baja y pequeños agujeros por donde el flujo de vapor 14

41 2 Planta piloto de destilación sube (Figura 2-1), este flujo a contra corriente permite un contacto intimo entre la fase liquida y la de vapor. La concentración del componente más volátil se incrementa en el vapor con cada plato que sube y de forma similar, la concentración del componente menos volátil se incrementa en cada plato mientras se desciende en la columna. El vapor en la parte superior de la columna es condensado para obtener el producto destilado, parte del destilado se extrae de la columna (D), mientras que otra parte se regresa a la columna desde la parte superior como reflujo (Lo), con el fin de mejorar el desempeño del proceso. La relación de reflujo (R) se define como la relación entre el flujo de reflujo (Lo) y el flujo de producto destilado (D) que se substrae de la columna. El líquido que sale de la parte inferior de la columna entra a un hervidor donde es parcialmente vaporizado. El vapor del hervidor se envía nuevamente al plato inferior de la columna y la parte liquida del hervidor sale de la columna como producto inferior (B). En lo que resta de la sección 2.2 se dan a conocer conceptos y leyes fundamentales necesarias para modelar el proceso de destilación. La información está enfocada a procesos con mezclas binarias con comportamiento ideal. Recordando que la finalidad del proyecto no consiste en un detallado análisis del proceso de destilación en las columnas, se presenta sólo la información que se considera relevante para comprender lo que ocurre durante el proceso de destilado y la idea general de cómo se calcula la concentración final del componente separado. Para obtener información más detallada respecto a teoría sobre el proceso de destilación se recomiendan las referencias [HK97], [SF98] y [EV98] Equilibrio de fases aplicado a la destilación binaria de mezclas ideales En el siguiente apartado se presentan conceptos básicos que rigen las relaciones entre las composiciones de una mezcla, y ecuaciones necesarias para comprender el equilibrio de fases del sistema, indispensable para el cálculo de las concentraciones presentes dentro de la columna de destilación. 15

42 Automatización de una columna de destilación Relación de equilibrio En equilibrio, la concentración de cualquier componente presente en la mezcla en fase liquida se relaciona con su concentración en la mezcla en fase vapor por la relación o constante de equilibrio K. Donde: K i = yi x i K i y i x i = constante de equilibrio = fracción molar del componente i en la fase vapor = fracción molar del componente i en la fase liquida El componente más volátil en una mezcla es el que tendrá un valor K i mayor Volatilidad relativa Este concepto es muy importante en el proceso de destilación, es la relación de la clase de equilibrio en los componentes de las mezclas. Conforme el valor de la volatilidad relativa se incrementa, mayor es la facilidad para separar los componentes por destilación. Ésta se define como: Donde: K α ij = K i j α = volatilidad relativa (componente i relativo al componente j) ij Leyes que dictan el comportamiento de sistemas ideales En un sistema ideal la ley de Dalton relaciona la concentración de un componente presente en una mezcla ideal de gas o vapor con su presión parcial. Donde: p i = Py i p i = es la presión parcial del componente i en la mezcla de vapor 16

43 2 Planta piloto de destilación P y i = presión total = fracción molar del componente i en la fase vapor La ley de Raoult relaciona la presión parcial de un componente en la fase vapor con su concentración en la fase liquida de la siguiente forma. Donde: p i p = Px i i i = es la presión parcial del componente i en la mezcla de vapor P i = presión de vapor del componente puro i a la temperatura del sistema x i = fracción molar del componente i en la fase liquida Combinando ecuaciones 1.3 y 1.4 se llega a la relación: α P i ij = Pj Esta ecuación muestra que para un sistema ideal α es independiente de la presión ij total y de la composición. La presión de vapor depende de la temperatura. La ecuación de Antoine es una de las ecuaciones más comunes que definen esta funcionalidad. i ln P B i = A i C T i + Donde: P i = presión de vapor del componente puro i a la temperatura del sistema Ai, BC= i, i constantes de Antoine (que dependen de las unidades de presión y temperatura) T = temperatura absoluta, K Dado que la presión de vapor del componente depende de la temperatura, los radios de equilibrio están en función de la temperatura. Debido a que α ij es proporcional a la relación de presión de vapores, y la presión de vapor se incrementa con la temperatura, α ij es menos sensible a cambios es la temperatura que las relaciones de equilibrios K i o K. j 17

44 Automatización de una columna de destilación Conforme la temperatura se incrementa, la presión de vapor del componente más volátil tiende a incrementarse a una relación más lenta que la del componente menos volátil. α comúnmente disminuye con el incremento en la temperatura y aumenta con el ij decremento de ésta. De acuerdo con la ley de Raoult, para un sistema binario, la volatilidad relativa de dos componentes (i y j) está dado por: Ki yi(1 xi) αij = = Kj xi(1 yi) y Despejando i αij xi yi = 1 + ( αij 1) xi Esta ecuación expresa la concentración de un componente en el vapor como una función de su concentración en el líquido y su volatilidad relativa. En la Figura 2-2 se muestra el efecto de la volatilidad relativa, se observa que conforme la volatilidad relativa se incrementa, la concentración del componente más volátil en el vapor se incrementa para una composición molar en el líquido fija. Fracción molar en vapor Fracción molar en líquido Figura 2-2 Composición de equilibrio líquido/vapor en función de la volatilidad relativa Es decir, cuando la volatilidad relativa es 5, un líquido que contiene 50% de un componente más volátil está en equilibrio con un vapor que contiene 83% de éste componente. Cuando la volatilidad relativa es igual a uno, la concentración del componente mas volátil en la fase liquida y vapor es la misma, entonces una separación vapor/liquido no es realizable. 18

45 2 Planta piloto de destilación Predicción del punto de burbuja y de rocío El punto de burbuja es la temperatura a la cual se forma la primera burbuja de vapor en un material líquido. El punto de rocío es la temperatura a la que comienza la condensación del vapor y se forma la primera gota de líquido. Conocer estos parámetros de la mezcla nos permite a una presión dada, el construir una curva que relaciona la cantidad de fracciones molares de ambos componentes en un intervalo de temperatura. El punto de burbuja o punto de ebullición inicial de una mezcla puede ser calculado por: Donde: n i= 1 Kx = 1.0 n = número de componentes presentes en la mezcla i i El punto de rocío o punto de condensación de una mezcla se calcula considerando: n yi = 1.0 i= 1 Ki Al realizar estos cálculos se obtiene la gráfica que se muestra a continuación: Figura 2-3 Diagrama de equilibrio Metanol-Etanol 19

46 Automatización de una columna de destilación Modelado de columnas de destilación binaria Método McCabe-Thiele Este método se utiliza para análisis en destilaciones binarias. Se basa en el hecho de que cada etapa de equilibrio se determinada por las fracciones molares de uno de los dos componentes. El método se emplea para encontrar el número de platos requeridos en una columna para obtener una concentración deseada, y para localizar el plato de alimentación óptimo. Realizando un balance de masas, en este método se considera un flujo constante entre las fases liquidas y de vapor a través de la columna entre la alimentación y el plato superior y entre la alimentación y el plato inferior de la columna. En la Figura 2-4 se muestra un esquema de la columna con sus relaciones de flujos. 20

47 2 Planta piloto de destilación Figura 2-4 Flujo de vapor y líquido en el proceso de destilación Balances de masa Sección de enriquecimiento La parte de la columna en la parte superior de la alimentación es llamada sección de rectificación o enriquecimiento, la parte inferior de la sección de alimentación se denomina sección de empobrecimiento. Un balance general de materia en la columna esta dado por: F = D + B Donde: F = flujo de alimentación, mol/tiempo 21

48 Automatización de una columna de destilación D B = flujo de producto destilado, mol/tiempo = flujo de residuo, mol/tiempo Donde: x F Un balance de materia del componente más volátil esta dado por FxF = DxD+ BxB = concentración del componente más volátil en alimentación, fracción de mol x D = concentración del componente más volátil en el producto superior, fracción de mol x B = concentración del componente más volátil en el residuo, fracción de mol El vapor en el plato superior tiene una composición y 1. Como el vapor es condensado, el reflujo ( L 0 ) y el destilado deben de tener la misma composición ( y 1 = x D ), entonces como se asume igual flujo molar entonces L1= L2 = Ln y V1= V2 = Vn = V n + 1. Donde: Haciendo un balance de masa en la sección de rectificación de la columna V = n 1 L + + n D Realizando el balance para el componente más volátil en la sección de rectificación V y = + + L x + Dx n 1 n 1 n n D y n + 1 x n x D = composición de vapor en la etapa n+1, fracción mol = composición de liquido en la etapa n, fracción mol = composición de liquido en el producto destilado, fracción mol Resolviendo la ecuación anterior para y n + 1 considerando que V = n 1 L + + n D y haciendo Ln/ Vn+ 1 = R/( R+ 1) la ecuación resulta 22

49 2 Planta piloto de destilación R xd y = n+ 1 xn R+ 1 + R+ 1 Donde R es la relación de reflujo, que esta definida por Donde: R = relación de reflujo L 0 D L 0 R = D = cantidad de reflujo superior hacia la columna = cantidad de producto destilado Sección de empobrecimiento Realizando un balance total de materia en esta sección tenemos Donde: V L B = m+ 1 m V m + 1 L m = relación de flujo de vapor de la etapa m+1, mol/tiempo = relación de flujo liquido en la etapa m, mol/tiempo Realizando el balance para el componente más volátil en la sección de empobrecimiento Donde: V y = + + L x Bx m 1 m 1 m m B y m + 1 x m = concentración del componente más volátil en el vapor de etapa m+1, fracc. mol = concentración del componente más volátil en el liquido en etapa m y Resolviendo para m + 1: y m+ 1 L Bx = x V m B m m+ 1 Vm+ 1 L Dado que se asumió igual flujo molar, m = Ln = ctte V V ctte y = = m+ 1 n 23

50 Automatización de una columna de destilación Variación en la condición térmica de la alimentación Esta condición se define como la relación entre el número de moles de líquido saturado producido en el plato de alimentación, y el número de moles de alimentación. En términos de calor de vaporización esto puede ser expresado como: calor requerido para vaporizar 1 mol de alimentacion q = calor de vaporización de 1 mol del liquido alimentado Los posibles valores de q para varias condiciones son: q=1 la alimentación entra como liquido en punto de ebullición q=0 la alimentación entra como vapor en el punto de rocío q>1 la alimentación entra como liquido sub enfriado q<0 la alimentación entra como vapor recalentado 0<q<1 la alimentación entra con parte liquida y parte vapor De la definición de q, se presentan las siguientes relaciones L = L + qf m V = V + (1 q) F n Características de mezcla Metanol-Etanol La Tabla 2-1 muestra las propiedades de la mezcla con la cual se realizaron las pruebas.[tor05] m Tabla 2-1 Características Metanol-Etanol Especificación Metanol Etanol Unidades Densidad g/cm 3 Temperatura de ebullición C Masa molar g/mol Constantes Antoine n A adimensional B adimensional C adimensional 24

51 2 Plantaa piloto de destilación 2.3 Características y componentes de la plantaa piloto destilación en cenidet de Figura 2-5 Fotografía de la planta piloto de destilación de cenidet. En la figura 2.5 se muestra una fotografía de la planta piloto. En los siguientes apartados se indican los principales componentes de la columna de destilación junto con sus características de importancia relevante al tema de tesis, en la Figura 2-6 se puede ver el diagrama de instrumentación y la ubicación de los componentes que a continuación se mencionan. 25

52 Automatización de una columna de destilación Columna Columna de destilación de vidrio borosilicato, con 10 platos perforados Caldera de cola de la columna con capacidad 6 l Resistencia eléctrica de calentamiento con revestimiento en cuarzo, P=2500 W Resistencia eléctrica de precalentamiento con revestimiento en cuarzo, P=500 W Condensador de cabeza con superficie de intercambio de 0.5 m 2 Depósito de alimentación con capacidad de 15 l, sigla D1 Depósito graduado de recogida de destilado con capacidad de 1 l, sigla D3 Intercambiado de calor para enfriamiento del producto destilado, sigla E3 Depósito de recogida del producto de cola de la columna con capacidad de 4 l, sigla D2 Intercambiador de calor tipo tubo-tubo para enfriamiento del producto de cola, sigla E2 12 indicadores electrónicos de temperatura con un rango de medición entre 0 y 199 C 2 temporizadores para la regulación de la razón de reflujo y para la regulación de la toma del destilado Sensores 12 termoresistencias de platino Pt100 dobles Medidor electrónico de caudal con un rango de medición entre 100 y 1000 l/h, equivalente a una señal de salida entre 4 y 20 ma Medidor electrónico de nivel con un rango de medición entre 0 y 500 mm H2O, equivalente a una señal de salida entre 4 y 20 ma Medidor electrónico de presión residual con un rango de medición entre 0 y 1000 mbar, equivalente a una señal de salida entre 4 y 20 ma Medidor electrónico de presión diferencial con un rango de medición entre 0 y 500 mbar, equivalente a una señal de salida entre 4 y 20 ma 26