Control de Procesos

Conceptos Bsicos

Qu es Control de Procesos?

Es el conjunto de sistemas o mecanismos, para lograr mantener ciertas variables de los procesos de transformacin, dentro de determinados rangos de valores que garantizan los mejores resultados. Estudia el comportamiento de los procesos cuando se escapan del estado estacionario deseado. El Control de procesos permite entonces minimizar o eliminar las variaciones en el tiempo de las variables que lo determinan.

Un buen control de procesos industriales, exige tener un conocimiento profundo de los fenmenos de transformacin que los determinan, as como de las variables y sus interrelaciones, de modo que se obtenga la seleccin ms adecuada de sensores, controladores y actuadores y el diseo del tipo de control que mejor funcione para cada caso.

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL:

Son representaciones graficas utilizadas para expresar a travs de bloques las conexiones funcionales de los elementos del sistema de control.

Flechas: representan las variables controladas y no controladas (Seales).

Bloques: representan los elementos de control (medidores, controladores, proceso y dems dispositivos.

Comparadores: compara las seales del sistema, dando como resultado la adicin o diferencia de seales. Tambin se les dice puntos de suma o

diferencia.

Los elementos utilizados para construir los diagramas de bloques son:

Error Es la diferencia entre la variable medida y el setpoint. Puede ser + -. Est compuesto por: Magnitud Duracin Velocidad de variacin

SP

X

Duracin

Magnitud Variacin

ENTRADA: Seal que efecta el cambio en el proceso

PERTURBACIN: Son seales no controladas que provocan cambios en la seal de salida

SALIDA: Seal regulada o Valor Real, indica el valor actual que tiene la seal que se est controlando.

BLOQUES REGULADOR: Dispositivo mecnico, electrnico o computacional que despus de recibir la seal de comparacin aumenta o disminuye la seal de regulacin.

UNIDAD DE REGULACIN: Dispositivo que ejecuta la accin de regulacin. Se le llama ACTUADOR

PROCESO: Objeto a regular. Recibe modificaciones adecuadas entre las seales de entrada y salida.

UNIDAD DE MEDICIN: Sensa la variable a medir y adeca la seal de salida.

Combinacin de componentes que actan interconectados, para cumplir un determinado objetivo.

Se representa como un rectngulo o caja negra y variables que actan sobre el sistema.

QU ES UN SISTEMA EN CONTROL DE PROCESOS?

u, excitaciones o entradas y, variables producidas por el sistema o salidas

Anlisis y tipos de Variables

Variable manipulable: Vara para mantener constante la variable medida

Setpoint: Valor al que se desea mantener una variable de inters

Variable Controlable (respuesta): Es aquella que se desea mantener estable

VARIABLES DE ENTRADA VARIABLES

DE SALIDA

Perturbaciones: Todas las dems variables

Criterios para identificar las Variables respuesta o controlables de un proceso dado.

Criterio de Calidad: Variables que determinan directamente la calidad del producto.

Conectividad de Variables: las variables cuya influencia en el sistema es alta sea por estar muy conectada con un buen nmero de otras variables son usualmente elegidas para ser controladas.

Criterio de Seguridad: Variables que al no estar controladas pueden provocar accidentes o deterioro de los equipos o instrumentos.

Criterio Ambiental: variables que contaminan el ambiente y que estn sujetas a monitoreo por entidades especializadas.

Criterio de Seguimiento para fines de mejoramiento o investigacin: variables de inters para un estudio concreto.

Criterio tcnico: variables que pueden ser medidas con instrumentos adecuados al sistema de control.

Criterio econmico: el costo de controlar una au otra variable puede determinar la decisin de control.

Uno de los enfoques de modelado ms tiles para propsitos de control es el Modelado Externo o entrada / salida. Este tipo de modelo describe la relacin estmulo - respuesta del proceso y conduce a la llamada Funcin Transferencia del proceso.

Modelado de Sistemas

Elementos del Lazo de Control

(1) Medida

(2) Comparacin

(3) Ajuste

Control de realimentacin manual

Otros Conceptos Offset Es una variacin constante de la variable de proceso, respecto del setpoint. Variacin de carga Es un cambio no deseado en algn factor que pueda afectar la variable de proceso. Algoritmo de control Es la expresin matemtica de una funcin de control.

Lazo abierto y lazo cerrado Lazo cerrado existe cuando la variable de proceso es medida, comparada con el

set point y se genera una accin tendiente a corregir cualquier desviacin respecto del mismo.

Lazo abierto, la variable de proceso no es comparada y se genera una accin independientemente de las condiciones de la misma.

A medida que el nivel del tanque se eleva, el flotador es accionado para reducir el caudal entrante

LAZO ABIERTO DE CONTROL

LAZO CERRADO DE CONTROL

CONTROL DE LAZO ABIERTO Y CERRADO

CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN CONTROL : Funcin:

Controlador: ejecuta algoritmos de control Transmisor: mide y transmite variables en forma de seales

Vlvulas: ejecutan acciones sobre los procesos Elementos finales: ejecutan acciones. Rels, bombas.

Convertidores I/P: convierten seales de presin a corriente Sensores: detectan una condicin del proceso

Energa: Electrnico: funciona con corriente, voltaje.

Neumtico: funciona con presin de aire Hidrulico: funciona con presin de aceite

Seal: Analgica: funciones continuas. Rango de valores.

(Presin, temperatura, tiempo, etc.) Digital: funciones binarias. Dos estados (ON/FF)

SIMBOLOGIA PARA DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS :

CONEXIN AL PROCESO

O ENLACE MECANICO

CONEXIN SEAL

NEUMATICA

(PRESIN AIRE)

-

CONEXIN SEAL

HIDRAULICA

(PRESIN ACEITE)

CONEXIN SEAL

ELECTRICA

(ELECTRONICO)

CONEXIN SEAL ELECTROMAGNETICA

( INALAMBRICO)

XXYY

ZZ-NN

SIMBOLO

INSTRUMENTO

(TRANSMISOR, CONTROLADOR, ETC)

V-1V-2

V-3

V-4

E-1

Vlvula Manual

Vlvula Control Neumtica

Vlvula Control Motorizada

Vlvula Solenoide Bomba Elctrica

s

Seal analgica (n infinito de valores) y que tiene una variacin continua en el tiempo.

Seal digital (n finito de valores) y que tiene una variacin discreta de valores en el tiempo.

Seal digital binaria (dos valores concretos, 1 y 0) la seal elctrica slo puede adoptar dos niveles de tensin.

TIPOS DE SEALES ELCTRICAS

Resulta muy sencillo procesarlas mediante circuitos electrnicos, que son tanto econmicos como fiables.

Pueden transmitirse sin dificultad a largas distancias.

Pueden almacenarse para ser posteriormente reproducidas.

VENTAJAS DE USAR SEALES ELCTRICAS

CONTROLADORES ON/OFF

CONTROLADORES

CONTROLADOR PROPORCIONAL CONTROLADOR INTEGRAL CONTROLADOR DERIVATIVO