DimensionamientoFoundation Fieldbus

Nombre: Pablo Tapia RocaSeccin: 451 Profesor Evaluador: Paulo Toro Olivos

Antofagasta, julio de 2014

INDICE

I. INTRODUCCIN3II. OBJETIVOS4III. TRABAJO A REALIZAR4IV. PROCEDIMIENTO6V. CONCLUSIN21

INTRODUCCIN.

Atraves del siguiente trabajo se desarrollara de manera practica el dimensionamiento Foundation Fielbus, a travez de mtodos aprendidos en clases. Se hara uso de autocad para denotar la ubicacin de los instrumentos de la planta a travs de un plano P&ID, con los cuales obtendremos los segmentos, longitudes y la atenuacin de estos.A continuacin se adjuntan los planos, y clculos realizados para la obtencin del trabajo de manera de hacer mas fcil al lector la comprensin del proceso.

TRABAJO A REALIZAR

Disear los segmentos Fieldbus necesarios basndose en el plano de localizacin y los esquemas P&ID suministrados. Considere los siguientes factores en el diseo de sus segmentos: 1. Localizacin de los instrumentos. 2. Funcin de los instrumentos. 3. Requerimientos de alimentacin (consumo). 4. Requerimientos de voltaje. Asuma los siguientes valores de consumos de corriente en los dispositivos para el diseo: - Vlvulas de control = 30mA - Transmisores = 20 mA - Variadores de frecuencia = 25 mA Utilice cable tipo A para el diseo. Se requieren la siguiente informacin sobre el diseo en forma de informe de cada segmento: 1. Longitud total del segmento. 2. Longitud de cada uno de los spurs. 3. Consumo total de cada instrumento y la fuente a utilizar. 4. Voltaje estimado en cada dispositivo. 5. Localizacin de terminadores en el segmento. 6. Topologa y mtodo de cableado a ser usado. 7. Normativas aplicables para que este diseo sea utilizado en Chile. 8. Diseo finalizado.

DRIAGRAMA P&D

PROCEDIMIENTO

Disearemos varios segmentos Fieldbus basndonos en el plano de localizacin y los esquemas P&ID suministrado por el docente, para ello.

Asumiremos los siguientes valores de consumos de corriente en los dispositivos para el diseo:

Vlvulas de control = 30mA

Transmisores = 20 mA

Variadores de frecuencia = 25 mA

Utilizaremos Cable Tipo A . Por ello tendremos en cuenta los siguientes datos:

Resistividad : 22 ohmios por km

Atenuacin troncal: 3dB por km

Capacitancia tipo A : 0,15nF por metro

Atenuacin por capacitacin: 0,035 decibeles sobre Nano faradio

Calibre 18 AWG

Cable tipo STP( par trenzado apantallado)

Mxima longitud 1900m

Donde se determin utilizar una fuente tpica de 24vccLa cual nos permitir un voltaje disponible de 24v-9v =15vRespecto a la corriente:Tenemos un consumo de:11 transmisores de 20 mA c/u

4 variadores de frecuencia de 25 mA c/u

6 vlvulas de control de 30 mA c/u

Por lo tanto hay un consumo de 530 mA .A la cual se le sumara la corriente de transmisin de 10 mA, por ello:

530mA +10 mA = 540mA

Adems de sumarle el 20% de la corriente obtenida anteriormente:

La fuente debe ser sobredimensionada sobre el valor de la corriente totalCorriente total 648mACorriente sobre dimensionada 1A

Corriente disponible 15v/(2*22)=340mASe le resta la corriente de transmisin por ello queda en 330 mA

Donde podemos obtener las cantidades de dispositivos por segmentos:

N de dispositivos=( corriente disponible)/( corriente individual)= 16 transmisores Por segmento,

Con los datos anteriores, procederemos a hacer un anlisis por segmento obteniendo:

Longitud total del segmento. Longitud de cada uno de los spurs. Consumo total de cada instrumento y la fuente a utilizar. Voltaje estimado en cada dispositivo. Localizacin de terminadores en el segmento.

Topologa y mtodo de cableado.:La topologa utilizada en la red diseada es la conocido como Tree (rbol). Donde los dispositivos (spur) estn conectados a un solo punto.

El mtodo de cableado, consiste en una topologa de conexin tipo rbol, utilizando un cable Foundation Fieldbus, tipo A , de cable par trenzado apantallado (STP).El mtodo de cableado se realizara a travs de canaletas.Adems se adjunta el plano con sus mediciones de spur y troncal, para su anlisis.

Normativa utilizada:la normativa aplicada en el diseo del dimensionamiento F.F. es la ISA en chile, conjugado con la normativa ANSI.

DIAGRAMA P&ID REALIZADO

Localizacin de instrumentos, cada de tensin del segmento.

C.D.D-1

Distancia: 159.9 m =0,1599km

Consumo: 530 mA =0,53A

Cada de tensin: 24v-(2*22 ohm/km *0,53 A * 0,1599)

V(C.D.D-1) = 20,271131

C.D.D-1.1

Distancia: 181.33 m =0,18133km

Consumo: 210 mA =0,21A

Cada de tensin: 20,271131v-(2*22 ohm/km *0,21 A * 0,18133)

V(C.D.D-1.1) = 18,5956V

SEGMENTO N1

JB-1.1.1

Distancia: 137.15m = 0,13715km

Consumo: 105mA = 0,105A

Cada de tensin: 18,5956V (2*22ohm/km*0,105A *0,06165km)

V(JB-1.1.1) =18,3108

JB-1.1.2

Distancia:188.69m = 0,18869km

Consumo:105mA = 0,105 A

Cada de tensin: 18,5956V (2*22ohm/km*0,105A *0,18869km)

V(JB-02) =17,7238V

Cada de tensin ramificacin JB-1.1.1DISPOSITIVODISTANCIACONSUMOCAIDA DE TENSIN

LT-01109.24m20mA18,21467v

LCV-01-185,95m30mA18,19735v

SIC-0162,92m25mA18,24159v

LCV-01-244,8930mA18,25155v

El Terminador debe colocarse en LCV-01-1

Cada de tensin ramificacin JB-1.1.2DISPOSITIVODISTANCIACONSUMOCAIDA DE TENSIN

LT-0292,97m20mA17,64199v

LCV-02-165,98m30mA17,63671v

SIC-0246,18m25mA17,67300v

LCV-02-230.46m30mA17,68359v

El Terminador debe colocarse en LCV-02-1

SEGMENTO N2

C.D.D-2

Distancia:58,22m = 0,05822km

Consumo:235mA = 0,235A

Cada de tensin: V(C.D.D-1)(2*22ohm/km*0,235mA*0,126251km)

V(C.D.D-2) = 18,96569

J.B-2.1 TerminadorTVC-03-1

Distancia:29,29m = 0,02929km

Consumo:110mA = 0,11 A

Cada de tensin: V(C.D.D-2) (2*22ohm/km*0,110mA*0,126251km

V(JB-2.1) =18,3546V

Cada de tensin ramificacin JB-03

InstrumentoConsumo Distancia Cada de tensin

LT-0320mA 0,01936km18,3376V

FIT-0320mA0,01936km18,3376V

PIT-0320 mA0,01936km18,3376V

TVC-0330 mA0,01936km18,3290V

TIT-0320 mA0,01936km18,3376V

El Terminador debe colocarse en TCV-03

SEGMENTO N3

C.D.D-1.2

Distancia:137,45 = 0,13745km

Consumo:85mA = 0,085A

Cada de tensin: V(C.D.D-1)(2*22ohm/km*0,085mA*0,13745km)

V(C.D.D-1.2) = 19,757068V

JB-1.2.1

Distancia:149,32m = 0,14932km

Consumo:60mA = 0,060 A

Cada de tensin: V(C.D.D-1.2)(2*22ohm/km*0,060mA*0,14932km)

V(JB-1.2.1) =19,3629

JB-1.2.2

Distancia: 111,37m = 0,11137km

Consumo:25mA = 0,025 A

Cada de tensin: V(C.D.D-1.2)(2*22ohm/km*0,025mA*0,11137km)

V(JB-1.2.1) =19,6346

Cada de tensin ramificacin JB-1.2.1 Y JB-1.2.2InstrumentoConsumo Distancia Cada de tensin

FIT-0420mA39,87m19,3278v

LT-0420ma45,69m19,3227v

AIT-0420mA89,3719,2842v

SC-0425Ma41,27m19,5892v

Terminador en AIT-04 y SC-04 respectivamente

SEGMENTO N4

C.D.D-2.1

Distancia:164.03 = 0,16403km

Consumo:125mA = 0,0125A

Cada de tensin: V(C.D.D-2)(2*22ohm/km*0,0125mA*0,16403km)

V(C.D.D-2.1) = 18,8755

JB-2.1.1

Distancia: 85,48m = 0,08548km

Consumo:75mA = 0,075 A

Cada de tensin: V(C.D.D-2.1)(2*22ohm/km*0,075mA*0,08548km)

V(JB-2.1.1) =18,5934

JB-2.1.2

Distancia: 83.99m = 0,08399km

Consumo:50mA = 0,050 A

Cada de tensin: V(C.D.D-2.1)(2*22ohm/km*0,050mA*0,08399km)

V(JB-2.1.2) =18,6907

Cada de tensin ramificacin JB-2.1.1

LT-05-120 mA39,11m 18,55898v

SC-0525 mA39,11m18.55038v

LCV-05-130 mA39,11m18,54178v

Terminador SC-05

Cada de tensin ramificacin JB-2.1.2InstrumentoConsumo Distancia Cada de tensin

LCV-05-230mA 37m18,64186v

LT-05-220mA37m18,65814v

Terminador LT-05-2

FUNCIN DE INSTRUMENTOS:

LT:Transmisor de nivel

FIT: Transmisor indicador de flujo

PIT: Transmisor indicador de presin

TIT: Transmisor indicador de temperatura

TVC: vlvula de control de temperatura

AIT: alarma indicador de temperatura

SC: Controlador de velocidad o frecuencia

LCV:vlvula de control de nivel

SIC: Controlador indicador de velocidad o frecuencia

LE: Sensor de nivel

ATENUACIONES:

Atenuacin ramificada:Dnde : Distancia de ramas * capacitancia por metro* atenuacin por capacitancia

C.D.D-1: (159,9m * * ) =0.83948dB

C.D.D-1.1: (181,33m * * ) =0,95198dB

JB-1.1.1: (137,15m * * ) =0,72004dB

JB-1.1.2: (188,69m * * ) =0,99062dB

C.D.D-2: (58,22m * * ) =0.30566dB

C.D.D-1.2: (137,45m * * ) =0,72161dB

JB-2.1: (29,29m * * ) =0,15377dB

JB-1.2.1: (85,48m* * ) =0,44877dB

JB-1.2.2: (83.99m* * ) =0,44095dB

C.D.D-2.1: (164,03m * * ) =0,86116dB

JB-2.1.1: (111,37m * * ) =0,58469dB

Total atenuacin ramificacin = 7,0187dBAtenuacin Troncal: 1,3369km*3dB/km =4,01dBAtenuacin total : 11,029dB.En conclusin como la atenuacin total de la red es menor a 14 dB, el diseo se puede instalar correctamente.

CONCLUSION:

Atraves del trabajo realizo se logr determinar y aprender ms sobre la importancia que tiene la longitud del cable a utilizar, ya que puede ocasionar perdidas de seales producto de la resistencia, que va aumentando a medida que la distancia aumenta. Gracias a esto se logra comprender que la distribucin del cable ayuda a reducir la vulnerabilidad de este de los instrumentos conectados a este.

22