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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.
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