control avanzado de procesos

5/24/2018 Control Avanzado de Procesos

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Control avanzado de procesos

PROCESO DE DESTILACION DEL PETROLEO

Con los casi dos millones de toneladas de asfalto producido anualmente porRepsol se podran fabricar ms de 40 millones de toneladas de mezcla asflticay acondicionar una carretera de siete metros de ancho con un recorrido de msde 15,000 kilmetros.En Repsol producimos asfaltos en Espaa, Per y Portugal. Este asfaltodestinado mayormente a carreteras, llega a lugares como Francia, Inglaterra,Bolivia, Paraguay, Islas Azores, Madeira y las regiones como el norte de frica.Adems, implementamos nuevas tcnicas respetuosas con el medio ambiente

que permiten la utilizacin de materiales y buscan disminuir el impacto queestos puedan tener con el entorno.


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La necesidad de fabricar asfaltos cada vez ms seguros y de mayor calidad hallevado a Repsol a investigar e innovar en este sentido, logrando ser una de lasempresas lderes en tecnologa de pavimentacin asfltica.

Qu ES UN CONTROL DE PROCESOS?

El control de procesos persigue mantener las variables de proceso lo ms cercaposible a un valor de operacin determinado (temperaturas, caudales, presiones ycomposiciones). Sin embargo, los procesos experimentan continuamenteperturbaciones que, de no tomarse las acciones correctoras oportunas, conducen aque las variables crticas aquellas relacionadas con la seguridad, la calidad y laproduccin no alcancen los valores especificados o se desven de un modo nodeseado, produciendo en muchos casos, consumos energticos ms elevados y/ocondiciones no seguras.

El sistema de control de cualquier unidad de proceso tiene, por tanto, tres objetivos

fundamentales: Proporcionar condiciones estables y seguras para la operacin minimizando el

impacto en el entorno que la rodea. Mantener las condiciones de operacin que aseguren que los productos

alcanzan en todo momento la especificacin requerida y que se producen lascantidades demandadas.

Alcanzar los objetivos anteriores de la manera ms eficiente posible reduciendolos consumos energticos (y, por tanto, las emisiones de CO2 asociadas).

Desde el Centro de Tecnologa Repsol se proporciona soporte tcnicoespecializado a los equipos de control avanzado de las refineras por medio deldesarrollo de modelos y clculos que permiten:

Mejorar el control de variables de operacin o calidad de producto en lnea yminimizar las desviaciones que se producen respecto a la operacin ptima(cumplimiento de especificaciones de producto con mxima seguridad y mnimocoste operativo).

Recomendar las mejores estrategias de control utilizando para ello modelos desimulacin de proceso.


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En el Per, Repsol produce cementos asflticos y asfaltos lquidos en

Refinera La Pampilla, ubicada en el distrito de Ventanilla, Callao, Lima.

OBTENCIO DE ASFALTOS

Ejemplo de lazo de control

LAZO DE CONTROL, ELEMENTOS QUE LO CONFORMAN

Controlador: la persona

Variable Controlada: TI-3 (Temperatura salida ducha). SP

Variables Manipuladas: caudal agua caliente y caudal agua fra.

Variables de Perturbacin:


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Temp. Ambiente (Temp. Entrada)

Calor aportado (n. Quemadores, tipo de gas usado)

Variacin o Cada presin apertura o cierre de la 2 ducha.

Caudal de la bomba

Ejemplo II: estado estacionario

En la refinera se miden unas 30000 variables, de las que se controlan aproximadamente el 10%.

Sistema de control integrado


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HERRAMIENTAS

El controlador ms ampliamente utilizado en la industria es el denominado PID, que ejecuta el

siguiente algoritmo de control:

HERRAMIENTA PID

Para cada variable que queramos controlar con un PID

necesitamos una vlvula.

El PID dispone de tres parmetros de ajuste para acomodar el

controlador a la dinmica del proceso que quiere regularse

No requiere mucho conocimiento del proceso

Siempre acta a toro pasado, tiene que detectar que existe un


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error para tomar acciones de control a posteriori

Es muy simple y robusto. Por esto continua siendo la base sobre la que se cimienta toda la

arquitectura del sistema de control

HERRAMIENTO SCD?

El sistema de control distribuido SCD est basado en un gran

nmero de microprocesadores con tareas especficas.

Consta de tres elementos fundamentales:

Interfase con el proceso (controladores e indicaciones)

Interfase con el operador (consolas)

Va de datos

HERRAMIENTA SCD


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Herramientas: APCs

Los sistemas de control distribuido proporcionan la plataforma

para desarrollar aplicaciones de control avanzado (APCs)

En su origen (aos 70) se denomin Control Avanzado a

cualquier estrategia de control que fuera ms complicada que

un PID

Actualmente llamamos Control Avanzado a un conjunto de

clculos (inferencias, reflujo interno, calor aportado) y tcnicas

(control feedforward, control override, cascadas mltiples, etc)

que permiten mejorar el control al tener en cuenta ms

informacin.

Los actuales sistemas de control distribuido disponen de

diferentes mdulos y algoritmos que facilitan el desarrollo de

este tipo de aplicaciones

Herramientas: DMC (Control basado en modelos)

A finales de los aos 80 apareci la tecnologa de Control

Multivariable Predictivo Basado en Modelos

Se basa en la utilizacin de un modelo dinmico del proceso

Se desarroll especficamente para solucionar problemas de

control multivariable (interacciones)

Tiene cierta capacidad de optimizacin local (utiliza criterios

econmicos) teniendo en cuenta todas las restricciones tanto

en las variables manipuladas como en las controladas

Desde 1995 disponemos de una licencia corporativa para


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utilizar el software DMC para desarrollar controladores

multivariables

HERRAMIENTA DMC

RESULTADOS

Puesto que el objetivo del control de procesos es mantener

ciertas variables tan cerca como sea posible de determinados

valores, existe un criterio objetivo para medir la bondad del


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control: la desviacin estndar respecto del punto de consigna

Haciendo bien nuestro trabajo facilitamos el trabajo de otros

Como resultado final, contribuimos al margen:

Aumentando la capacidad de produccin

dimiento

Minimizando el consumo energtico

Aportando mayor estabilidad y seguridad en la operacin


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RETOS A FUTURO

CONSOLIDADES:

Estamos en una fase de meseta tecnolgica en la que debe

hacerse un gran esfuerzo de asimilacin por parte de los

operadores

Debemos evitar que la fascinacin ante las posibilidades de

las nuevas tecnologas nos haga olvidar o abandonar el

imprescindible y necesario mantenimiento de los niveles

bsicos de control

A la vista de los recursos disponibles, el esfuerzo en nuevos

desarrollos tendr que estar modulado por la capacidad de

mantenimiento de los controladores multivariables ya

existentes y por la mejora continua de los niveles bsicos

Integracin:

Frontera difusa entre las distintas reas implicadas en el

control de la planta: (Operacin, Procesos, Instrumentacin ,

Control Avanzado y Sistemas de Informacin)

Segn se van incluyendo en las estrategias de control

objetivos econmicos y estrategias de gestin se incrementa

el conocimiento requerido para desarrollar adecuadamente

dichas estrategias (Gestin, Planificacin, Operacin,


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Procesos y Control Avanzado)

La responsabilidad de la mejora continua de la operacin de

las plantas es compartida, o, al menos, distribuida entre

Planificacin, Operacin, SSTT y Control Avanzado

Aumento de posibilidades:

Aumento de sinergias entre los sistemas de informacin y los

sistemas de control

Disponibilidad de instrumentacin inteligente, dispositivos

wireless, sensores virtuales.

Optimizacin en tiempo real

Disponemos de la tecnologa necesaria. Las mejoras vendrn

a travs del conocimiento, de manera que habr que cuidar a

los especialistas en control de proceso


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CONCLUIONES:

El Control Avanzado es el conjunto de herramientas que

permiten:

Ahorro energtico

Aumento de capacidad

Mejora de rendimientos

Ensanchamiento de cuellos de botella

Reduccin de incidentes

Optimizacin de recursos

El Control Avanzado es el conjunto de herramientas que

permiten:


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Ahorro energtico

Aumento de capacidad

Mejora de rendimientos

Ensanchamiento decuellos de botella

Reduccin de incidentes

Optimizacin de recursos

El presente reporte tiene como objetivo realizar una revisin de las tecnologas existentes en los

sistemas de control avanzado de REPSOL

La complejidad en la operacin en una planta de REPSOL hizo que se implemente con un Sistema deControl Avanzado y la Optimizacin en Lnea. En la produccin con hornos de craqueo de altatemperatura, seguido por columnas de destilacin primaria, secundaria y de vaco que separan losproductos del petrleo. Los hornos operan a alta temperatura, adicionalmente los hornos gradualmentevan perdiendo su capacidad de transferencia de energa y requieren de paros peridicos para serlimpiados. Esta caracterstica de operacin semi continua evita que la planta pueda alcanzar unaoperacin estable.Un Sistema de Control permite operar en una condicin que nunca alcanza el estado estacionario, conequipo sensible, y de manera correcta, esto de acuerdo a la alimentacin de cada da y con la limitacinque va marcando la operacin de los hornos. Considerando tambin las penalidades que podemos tenerpor una incorrecta operacin y unensuciamiento prematuro de los hornos, as como una reduccin en el rendimiento de las oleofinas. Silogramos mejorar elprimer reto el segundo es maximizar la produccin y recuperacin de productos, teniendo en cuenta queel proceso tiene

un comportamiento altamente no lineal y dinmico, esto forzosamente requiere de la implementacin deun sistema de control

avanzado y optimizacin en lnea


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1. Objetivos del Control Avanzado

1. Control de Craqueo en los Hornos: El control de severidad en los hornos deber de ser preciso paraevitar un sobre o bajo craqueo. Un sobre craqueo acelera el ensuciamiento y un bajo craqueo generaperdidas en la produccin.

2. Control de Columnas de Destilacin: El principal objetivo es maximizar la recuperacin de Oleofinas.Un incorrectocontrol de las columnas resulta en perdidas de etileno y propileno y en el reciclamiento ahornos, lo cual adems de incrementar los costos de produccin tambin acelera el ensuciamiento de loshornos.

3. Control de Restricciones: Aqu la consigna debe de ser incrementar la produccin y conversin a limitesde operacin del equipo. Las limitaciones se pueden generar en cualquier parte del proceso, hornos,compresin, refrigeracin, fraccionamiento o hidrulico. La localizacin de los cuellos de botella varan deacuerdo a la alimentacin, numero de hornos en operacin, practicas de operacin y seguridad del

proceso, entre otros.

4. Optimizacin Econmica: El objetivo ser maximizar las utilidades de la planta. Esto involucra nonicamente la seccin de alimentacin, tambin un control de severidad en la reaccin y la recuperacinde productos de acuerdo a las restricciones de los equipos.

Palabra clave: SEGURIDAD

Palabra clave: CONTROL

control avanzado de procesos

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