control de procesos industriales

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

MANUAL DE APRENDIZAJE

Tcnico de Nivel Operativo

MDULO FORMATIVO:

CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

OCUPACIN:

CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TCNICO DEL SENATI

N de Pgina70 Firma .. Nombre: Jorge Saavedra Gamn Fecha: 04.09.14.

MATERIAL DIDCTICO ESCRITO

FAMILIA OCUPACIONAL ELECTROTECNIA OCUPACIN CONTROLISTA DE MQUINAS

Y PROCESOS INDUSTRIALES NIVEL TCNICO OPERATIVO Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formacin y capacitacin en la ocupacin de CONTROLISTA DE MQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualizacin permanente, se autoriza la APLICACIN Y DIFUSIN de material didctico escrito referido a CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES. Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusin y aplicacin oportuna. Registro de derecho de autor:

AUTORIZACIN Y DIFUSIN

INDICE

1. Presentacin

2. Tarea 1

< Instalacion de un Sistema de Control Automatico de Procesos

3. Tarea 2

< Operacin de un Sistema de Control Automatico de Procesos

4. Hoja de Trabajo

5. Medio Ambiente

6. Bibliografa

2

3 - 30

31 - 63

64 - 65

66 - 67

68



PRESENTACION

Elaborado en la Zonal

Ao

Instructor

: Lambayeque Cajamarca Norte

: 2004

: Jorge Villanueva Zapata

El presente Manual de Aprendizaje corresponde al Modulo Formativo 04-

04-05-03 CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.

El Modulo Formativo CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES es

de aplicacin en la ocupacin de Controlista de Mquinas y Procesos

Industriales.

El presente Manual est estructurado por las siguientes tareas

1. Instalacin de un Sistema de Control Automtico de Procesos.

2. Operacin de un Sistema de Control Automtico de Procesos.

Tambin comprende la tecnologa relacionada a aspectos de

seguridad Medio ambiente y la bibliografa empleada.

2CONTROLISTA DE MAQUINAS Y PROCESOS INDUSTRIALES


TAREA 1TAREA 1TAREA 1TAREA 1



INSTALACIN DE UN

SISTEMA DE CONTROL

AUTOMTICO DE PROCESOS

7 Instalar Elemento Elemento Primario

7 Instalar Transmisor

7 Instalar Registrador

7 Instalar Controlador

7 Instalar Elemento Final de Control

7 Identificar Proceso

01

02

03

04

05

7 01 Transmisor

7 01 Registrador

7 01 Controlador

7 01 Regulador de Potencia (EFC)

7 01 Sensor de Temperatura (RTD)

7 01 Proceso (Tanque con entrada y salida)

7 Cables de Conexion


OPERACIONESN

PZA. CANT.

TIEMPO:

ESCALA:

HT

DENOMINACIN - NORMA / DIMENSIONES

HOJA:

OBSERVACIONES

2004

MATERIALES / INSTRUMENTOS

MATERIAL

Instalacin de un Sistema de Control Automtico de Procesos REF.

1/1

01 01

01

4

SELFSELF TUNETUNE PLUSPLUS MADE IN USAMADE IN USA

INDEXINDEX ENTERENTER

LOVELOVE CONTROL CORPCONTROL CORP

ALAL

SPSP 11

SPSP 22OO FFOOCC

PVPV

SVSV

POWERPOWER

ZEROZERO

SPANSPAN

CONTROLADOR

TRANSMISOR

CONTROLADOR

TERMOCUPLA

ELEMENTO FINALDE CONTROL

RESISTENCIACALEFACTORA

LARMLARM

ACKACK STOPFEEDSTOPFEED

ENTERENTER EXITEXIT

NONO

PRINTPRINT

YESYES

DISPDISP PROGPROG FUNCFUNC

11 22 33 44 55 66 77 88

LOVE CONTROLLOVE CONTROL



5

OPERACIN :

INSTALAR ELEMENTO PRIMARIO.

Se emplea como elemento una RTD ( Resistencia dependiente de la Temperatura) elemento que sensa la temperatura como resultado del cambio en la resistencia que ocurre cuando cambia la temperatura.

El platino es el material usado en la mayora de RTD , es altamente resistivo a la contaminacin y tiene una variacin de resistencia dependiente de la variacin de la temperatura.

Los RTD tienen una gran precisin tpicamente 0,10% de la lectura. Los RTD son usados en todo tipo de aplicaciones, pueden medir un gran rango de

temperatura y son ofrecidos en una gran variedad de configuraciones.

Paso 1 : Instalar el sensor en el tanque como muestra la figura

++--

ALGUNOS SENSORES DE TEMPERATURAFifura 1



OPERACION:

INSTALAR TRANSMISOR.

Los transmisores aislan y retransmiten todos los tipos de seales de los procesos. La entrada puede ser termocuplas, RTD, voltaje ( 0 - 10 vdc ) y corriente ( 0 - 20 mA ) la salida puede ser seleccionada en corriente ( 9 - 20 mA ) o voltaje ( 0 - 10 vdc ).

Paso 1 : Instalar Transmisor en el riel DIN como muestra en la figura 3

Figura 2

VALVULA DE ENTRADA

VALVULA DE SALIDASENSOR



POWER

ZERO

SPAN

Figura 3

Paso 2 : Conectar el RTD en los bornes del TRANSMISOR

B CA

A LOS BORNESDEL TRANSMISOR

3/16 ODStainlessSteel Tubing

Fiberglass InsulatedWire with StainlessSteel Overbraid

LugTerminals



OPERACION:

INSTALAR REGISTRADOR.

Los registradores son instrumentos que pueden leer, medir y grabar variables de un proceso.

Los hay de diferentes tipos; pueden ser de Carta Circular, de Carta lineal o digital.

Paso 1 : Conectar la salida de la RTD a la entrada del registrador.

Este modelo es un registrador de carta lineal y recibe entre 4 y 15 entradas directas.

Las entradas pueden ser de voltaje, corriente, termocuplas y RTD.

Tiene un tiempo de escaneo de 250 ms para las 4 entradas y 125 ms si solo se usan dos entradas.

Tiene un cabezal trmico de 9 puntos e imprime en 4 colores; rojo, verde, azul y violetra.

Los datos se guardan en una memoria ECPROM y tiene una autonoma de 24 horas sin energa elctrica.

Figura 4

LARM

ACK STOPFEED ENTER EXIT

NO

PRINT

YES

DISP PROG FUNC

1 2 3 4 5 6 7 8

LOVE CONTROL



Figura 5

OPERACION:

INSTALAR ELEMENTO FINAL DE CONTROL.

Este elemento controlara la potencia aplicada al elemento calefactor.

OPERACION:

INSTRALAR CONTROLADOR.

Paso 1: Conectar la salida del transmisor a la entrada del controlador.

Este es un controlador para realizar un control econmico de una variedad de procesos como calefaccin, ventilacin, control de presin, flujo, humedad, movimiento, PH, trabajando juntos con un transmisor, todas las funciones son programadas desde el panel frontal, los tipos de entrada son seleccionables.

Puede configurarse para diferentes modos de sintona como manual, P, PI, PD, PID.

SELF TUNE PLUS MADE IN USA

INDEX ENTER

LOVE CONTROL CORP

AL

SP 1

SP 2O FOC

PV

SV

Paso 1: Conectar la salida del Controlador ( 4 - 20 mA ) a la entrada del regulador de Potencia ( 4 - 20 mA ).



Figura 6

Paso 2 : Conectar el calefactor a la Salida del Regulador de Potencia.

OPERACION:

IDENTIFICAR PROCESOS. Despus de instalar los diferentes elementos hay que reconocer e identificar los

elementos del proceso .

Este control tiene una entrada estandart de 4 - 20 mA.El tiempo de ciclo es fcilmente ajustable de 1 a 10 segundos. Ofrece un buen control y reduce los armnicos en RFI ( Interferencias por radiofrecuencia).






ALAL

SPSP 11

SPSP 22OO FFOOCC

PVPV

SVSV

POWERPOWER

ZEROZERO

SPANSPAN

CONTROLADOR

TRANSMISORCONTROLADOR

TERMOCUPLA



LARMLARM


ENTERENTER EXITEXIT

NONO

PRINTPRINT

YESYES


11 22 33 44 55 66 77 88




SISTEMAS DE CONTROL DE PROCESOS

1 INTRODUCCIN

La necesidad a dictado muchos de los avances en tecnologa. En ningn otro campo esto es tan aparente como una disciplina llamada instrumentacin, una palabra desconocida, hace algo mas de 50 aos atrs.

Durante este periodo, ha habido una evolucin desde la fabricacin de una serie de dispositivos, desarrollados para cubrir una necesidad especifica de medicin y control, asta una ciencia, en donde las necesidades y la economa de plantas enteras, estn basadas en estrategias de control y sistemas de instrumentacin adecuados

Los esfuerzos de muchos aos de trabajo, han permitido que en la actualidad, se tenga la posibilidad de elegir entre varias opciones. La eleccin al final, debe considerar aspectos tan importantes como por ejemplo, para un proyecto relativamente grande:

Al hablar de sistemas de control es necesario hacer una diferencia entre lo que es un sistema de mando y otro de regulacin. El primero esta relacionado principalmente con procesos de manufactura, en los cuales, la repeticin de secuencias es la caractersticas fundamental. El segundo, tiene que ver con procesos en los que es necesario mantener constantemente el valor de una o mas variables, como sucede en un sistema realimentado.

Hagamos una breve resea de como se ha desarrollado el control industrial, para tener una idea general de las posibilidades actuales:

En principio todos los procesos industriales fueron controlados manualmente por un operador ( hoy an existe este tipo de control en muchas fbricas ); la labor de este operador consista en observar lo que esta sucediendo ( tal es el caso de un descenso en la temperatura )

! Anlisis del grado de las necesidades de instrumentacin y control! Tipo de tecnologa a aplicar con una proyeccin para el futuro, en caso de

ampliacin de la planta. ! Contar con personal calificado debidamente entrenado para el

mantenimiento de los equipos.! Tiempo de retorno de la inversin realizada.



Y haca algunos ajustes ( como abrir la vlvula de vapor ), basado en instrucciones de manejo y en la propia habilidad y conocimiento del proceso por parte de este operador. Este lazo -proceso a sensor, a operador, a vlvula, a proceso- se mantiene como un concepto bsico en el control de procesos ( figura 1 )

FUGURA 1

En el control manual sin embargo, slo las reacciones de un operador experimentado marcan las diferencias entre un control relativamente bueno y otro errtico; ms an, esta persona estar limitada por el nmero de variables que pueda manejar. Por otro lado, la recoleccin de datos requiere de esfuerzos mayores para un operador, que ya est dedicando tiempo importante en la atencin de los procesos observados y que por lo tanto se encuentra muy ocupado como para escribir nmeros y datos, que evidentemente son necesarios para un mejor control sobre el proceso. Todo esto se puede conjugar, en tener datos que pueden ser imprecisos, incompletos y difciles de manejar.

En aos siguientes, la aparicin de los controladores locales permiti al operador manejar varios lazos de control, pero subsista an el problema de recoleccin de datos. Los controladores locales son an ms tiles asi como tambin resistentes y simples. Sin embargo, debido a que estn directamente relacionados con el proceso y por lo tanto estn diseminados a travs de toda

CONTROL MANUAL

SALIDAVAPOR

AGUACALIENTE

PROCESOSENSOR

INDICADOR

INGRESOVAPOR



la planta, obviamente hace que el realizar mantenimiento y ajustes en dichos instrumentos demande mucho tiempo.

El desarrollo de los dispositivos de control operados neumticamente marc un mayor avance en el control de procesos. Aqu las variables pueden ser convertidas en seales neumticas y transmitidas a controladores remotos.Utilizando algunos mecanismos complejos, un controlador neumtico puede realizar simples clculos basados en una seal de referencia ( set point ) y la variable del proceso y ajustar adecuadamente el elemento de control final. ( figura 2 )

Figura 2

ENTRADAVAPOR

CONTROL AUTOMATICO

XX

XX

XXXXXX

OPERADOR

AGUAFRIA

SALIDAVAPOR

AGUACALIENTE

TRANSMISOR

CONTROLADOR- INDICADORSET POINT



La ventaja, est en que el operador puede controlar una serie de procesos desde una sala de control y realizar los cambios necesarios en forma sencilla. Sin embargo, las limitaciones radican en la lentitud de la respuesta del sistema de control a cambios rpidos y frecuentes y a su inadecuada aplicacin en situaciones en que los instrumentos estn demasiado alejados ( prdidas ).

Alrededor de los 60, los dispositivos electrnicos aparecieron como alternativa de reemplazo a los controladores neumticos. Los controladores electrnicos para un lazo cerrado, son rpidos, precisos y fciles de integrar en pequeos lazos interactivos; sin embargo, la mejora en cuanto a operacin con respecto a los neumticos es relativamente pequea y ademas la recopilacin de datos es an no muy fcil de manejar.

Algn tiempo despus de la aparicin de los sistemas de control electrnicos analgicos, el desarrollo de los microprocesadores permiti el surgimiento de los controladores digitales, as como los controladores lgicos programables (PLC), adems de sistemas especializados como por ejemplo las mquinas de control numrico computarizado ( CNC ).

El empleo de las computadoras digitales no se hizo esperar; de su aplicacin, aparecen los sistemas de control digital directo ( DDC ), hasta el control distribuido actual. Con los cuales se logra manejar un gran nmero de procesos y variables, recopilar datos en gran cantidad, analizar y optimizar diversas unidades y plantas e incluso, realizar otras actividades, como planificacin de mantenimiento, control de calidad, inventario, etc.

Independientemente de la tecnologa, la evolucin de las tcnicas de control han tenido como uno de sus objetivos fundamentales reemplazar la accin directa del hombre en el manejo de un determinado proceso, por el empleo de equipos y sistemas automticos. Sin embargo, existe una analoga muy clara entre estos ltimos y el hombre, en los que respecta a la forma de actuar (figura 3)



Figura 3

HOMBRE SISTEMA AUTOMTICO

IMPRESIN SENSORIAL( SENTIDOS )

DE CISIN ( UNIDAD DE CONTROL )

ACCIN( MANOS, VOZ )

ACCIN DE CONTROL.( ELEMENTO FINAL DE CONTROL )

RACIOCINIO( CEREBRO )

INFORMACION( SENSORES )

ANALOGICO HOMBRE - SISTEMA AUTOMATICO



Con el fin de ver ms claramente la relacin de los componentes tpicos de un sistema automtico, veamos el diagrama mostrado en la figura 4

DIAGRANA EN BLOQUES DE UN SISTEMA AUTOMTICO figura 4

SENSORE. F. C.

SET POINT

TRANSMISORCONTROLADOR

REGISTRADOR

INDICADOR

ALARMAS

INTERLOCKS

VARIABLEMEDIDA

VARIABLEMANIPULADA

PROCESO

VARIABLE CONTROLADA

DISTURBIOS

SALIDADECONTROL



Aqui, el proceso puede ser fsico o una reaccin qumica o conversin de energa. Existen distintos tipos de disturbios que afectan las condiciones del proceso. Estos disturbios crean la necesidad de monitorear y controlar el proceso.

La variable controlada, es el parmetro que se desea controlar hasta el valor deseado o referencia ( set point ). El sensor, sensa el valor de la variable controlada y el transmisor, cambia este valor en una seal normalizada que puede ser transmitida. Esta seal es recibida por distintos componentes, dependiendo de la funcin del instrumento en el sistema (registro, indicacin, control o activacin de alarmas ). En el caso del controlador que viene a ser el corazn del sistema, esta seal ( variable medida ) es comparada con el set point y la diferencia ( desviacin ) sirve para el elemento final de control ( comnmente una vlvula ), para ajustar el valor de la variable manipulada. Este ajuste, hace que el valor de la variable controlada se dirija hacia el de la referencia.

Desde luego, no todos los sistemas de control automtico tienen exactamente este modelo ( llamado de realimentacin); existen variaciones como por ejemplo, el control prealimentado, el de cascada, el de rango partido, combinaciones sobre estos, basados en instrumentos de tecnologas antiguas o modernas; de todas estas tectologas ( figura 1.5 ), vamos a referirnos a aquellas relacionadas con procesos continuos de regulacin automtica, como veremos ms adelante.



DIVERSAS TECNOLOGAS EN INSTRUMENTACIN Y CONTROLfigura 5

T E C N O L O G A S

ELECTRO - NEUMTICA

MANDOSELECTROMECNICOS

ELECTRO - HIDRULICA

NEUMTICA HIDRULICA

ELECTRNICAANALGICA

ELECTRNICADIGITAL

PLC CNCSISTEMASCOMPUTARIZADOS

INSTRUMENTACINY CONTROL



2 CONTROL AUTOMTICO

Se entiende por control automtico, el mantener estable una variable de proceso mediante un dispositivo, por lo general electrnico, cuyo valor deseado (Set Point) est almacenado en la memoria de ste y al recibir la seal de la variable controlada realiza los clculos y estima la accin sobre la variable manipulada, corrigiendo y estabilizando el sistema de control.

Este dispositivo electrnico es conocido como controlador de lazo simple o multilazo basado en C (Microcontrolador); PLC (Controlador Lgico Programable) y PC (Computadora Personal).

Para mostrar de una manera ms fcil un sistema de control (figura 1) se tomar como ejemplo un proceso tpico de intercambio de calor.

INTERCAMBIADOR DE CALOR A SER CONTROLADO

Figura 6

ENTRADA DEAGUA FRIA

VALVULA

ENTRADA DE VAPOR

SALIDA DEAGUA CALIENTE

BULBO

TERMOMETROINDICADOR



Si el Intercambiador de Calor (proceso), fuese manejado solamente por un hombre; sera como se detalla en la figura 7.

REPRESENTACIN DEL CONTROL DEL INTERCAMBIADOR POR UNA PERSONA

ENTRADA DE

AGUA FRA

SALIDA DEAGUA

CALIENTEACCINCORRECTORA

COMPARA

COMPUTACONTROLADOR

ENTRADADE

LAZO DE CONTROL

Figura 7



Analicemos el Sistema de Control Manual de la figura 7, donde el operador mide la temperatura de salida, compara el valor deseado, calcula cuanto ms abrir la vlvula de vapor, y hace las correcciones correspondientes; as las funciones bsicas del control manual realizado por un ser humano son:

Medir Comparar Calcular Corregir

Luego los fundamentos de un Sistema De Control Automtico deben de provenir de las funciones bsicas del control manual realizadas por un ser humano.

2.1 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE CONTROL AUTOMTICO

Un sistema de control automtico se divide en cuatro grupos de instrumentos los cuales se presentan en la figura 8:

Mediciones Primarias. Transmisin de Seales. Controladores Automticos. Elementos de Control Final.

ELEMENTO DECONTROL FINAL

PROCESO

MEDICIONPRIMARIA

CONTROLADORAUTOMATICO

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL

Figura 8



1.3.1. MEDICIONES PRIMARIAS. (ELEMENTO PRIMARIO DE MEDICIN)

Los sensores son los elementos primarios de medicin de variables del proceso, siendo algunos usados para lectura e indicacin y otros para transformar la variable medida en una seal elctrica, los ms usados en la industria son los de nivel, de presin, de temperatura, de flujo, de proximidad entre otros. Tambin son conocidos con el nombre de detectores.

1.3.2 RANSMISIN DE SEALES. (TRANSMISORES)

Los Transmisores captan la variable del proceso a travs del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de seal neumtica de margen de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrnica de 4 a 20 mA de corriente continua. En muchos casos los transmisores tienen incorporados el elemento primario de medicin

Esta seal va hacia la entrada del controlador para ser comparada con el valor de referencia o set point determinando el error y la accin de control.

CONTROLADORES AUTOMTICOS (CONTROLADORES)

Los Controladores son instrumentos que comparan la variable controlada (presin, nivel, temperatura, flujo) con un valor deseado o set point, programado por un operador; emitiendo una seal de correccin hacia el actuador, de acuerdo con la desviacin.

Los controladores pueden ser del tipo: neumtico, electrnico, analgicos digitales; as como las computadoras con tarjetas de adquisicin de datos y los PLC (Controladores Lgicos Programables).

ELEMENTOS DE CONTROL FINAL (ACTUADORES)

Los actuadores son los elementos finales de control, tienen por funcin alterar el valor de la variable manipulada con el fin de corregir o limitar la desviacin del valor controlado, respecto al valor deseado. Los fabricantes actualmente proveen una serie de actuadores como: motores, vlvulas, rels, y swicthes. A continuacin describiremos los actuadores ms importantes:

2.2 TERMINOLOGIA DE CONTROL

Dado el Diagrama en bloques de un sistema de control clsico se pueden observar



Seal deCorreccin

ELEMENTO DE

CONTROLADOR

AUTOMATICO

ELEMENTO DECONTROL PRIMARIO

Ingreso de Material

VariableManipulada

VariableControlada

Agente deControl

VariableMedida

Punto de Control( Set Point )

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL REALIMENTADO

Figura 9



!PUNTO DE CONTROL (Set Point).- Seal que fija el valor de la Variable controlada a nivel de control deseado.

!VARIABLE CONTROLADA.- Variable que es objeto de medicin y control.

!VARIABLE MANIPULADA.- Variable que afecta el valor de la variable de medida o controlada.

!AGENTE DE CONTROL.- Seal requerida para operar al elemento de control de la variable manipulada, necesaria para mantener controlado a su valor deseado.

!MEDIO CONTROLADO.- Es el proceso, energa o material el cual va a ser ajustado a un valor definido por el punto de control.

!PROCESO.- Son funciones colectivas realizadas por equipos en las cuales una variable es controlada.

PROCESO CONTINUO.- Cuando no existe flujo de material producido Sde una seccin del proceso a otra.

PROCESO DISCONTINUO.- Cuando el material est sujeto a tratos diferentes, conforme este fluye a travs del proceso.

!ERROR.- Diferencia entre el valor actual de la variable controlada y el punto de control. La seal de error cuando es registrada toma el nombre de - DESVIACIN (OFFSET).

!REALIMENTACIN.- Seal o accin de control que luego de ser medida es comparada con el SET Point, para producir una seal de error utilizada para reducir este error, estabilizando la accin del sistema control automtico.

!INSTRUMENTOS PARA PROCESOS.- Instrumentos usados para medicin y control



DIAGRAMA DE BLOQUES

1.- GENERALIDADES

Para poder emplear correctamente los sistemas de control es preciso conocer el comportamiento de los distintos elementos que lo componen y saberlo avaluar correctamente para elegir el controlador ms adecuado y para poder ajustar de la forma mas conveniente sus parmetros.

Los distintos elementos de un sistema se representan en general mediante un rectngulo con dos flechas. Una de ellas indica la entrada y la otra la salida. Para determinar la respuesta de un elemento en lo que respecta al tiempo y a la amplitud, se aplican repetidas veces a su entrada seales fcilmente reproducibles y se evalan las seales resultantes que aparecen en su salida.

El comportamiento de un elemento no solo puede representarse mediante la curva correspondiente a la respuesta a un escaln, sino que tambin puede describirse matemticamente mediante la Respuesta de Frecuencia.

Los distintos elementos de un sistema se representan en general mediante un rectngulo con dos flechas. Una de ellas indica la entrada y la otra la salida. Para determinar la respuesta de un elemento en lo que respecta al tiempo y a la amplitud, se aplican repetidas veces a su entrada seales fcilmente reproducibles y se evalan las seales resultantes que aparecen en su salida.

La respuesta obtenida de esta forma se denomina Escaln, se obtiene en la salida la respuesta a un Escaln.

El comportamiento de un elemento no solo puede representarse mediante la curva correspondiente a la respuesta a un escaln, sino que tambin puede describirse matemticamente mediante la Funcin de Transferencia que tambin se denomina Respuesto de Frecuencia

2.- FUNCIN DE TRANSFERENCIA

La funcin de transferencia (G) contiene la informacin para obtener la respuesta en rgimen transitorio y en rgimen permanente del sistema frente a cualquier variacin a la entrada, los sistemas de control se calculan utilizando mtodos en los que la variable primaria no es el tiempo, sino a la frecuencia. Sin embargo una vez



G R S

Figura 10

Si se utiliza el sistema de la figura anterior, la funcin de transferencia de esta ser:

G= S/R

G1 R

SG2

SG3

S

figura 11

Si se estudia un sistema doble donde hay varios bloques (Fig. 11), la funcin de transferencia del sistema ser:

SR

= G .G .G1 2 3

Por lo que se puede deducir que la funcin de transferencia de varios bloques, es igual al producto de las funciones de transferencias de cada uno de ellos.

G1

R C

S

H

G2+

-

Figura 12

Si en vez de un sistema en lazo abierto, se utiliza un sistema de lazo cerrado (Fig. 12), la funcin de transferencia ser:

G=S G . G 1 2R 1+H.G .G1 2

=



Donde G1 y G2 son las funciones de transferencia de los, mdulos del controlador y H la del lazo del realimentacin.

2.1 Relaciones Bsicas del Diagrama de Bloques

Si en vez de un sistema de realimentacin negativa, fuera un sistema de realimentacin positiva, la funcin de transferencia fuese.

G=S G . G 1 2R 1- H.G .G1 2

=

Bsico

R CG

Sustractor

R E

C

+-

G=E= R - C

CR

Sumador

Y C

X

++

C=X + Y

Salidas Equivalentes

C C

C

C=C=C

Figura 13



CO

MB

NA

CI

ND

E B

OQ

UE

SI

L

E

SE

IEN

RPR

OC

ES

OS

RA

BR

A.B

AN

TE

SD

ES

PU

ES

CO

MB

AI

NE

BO

QU

ES

INC

D

L

E P

AA

EO

NR

LL

A B

+ +

RA

+ B

SP

LC

AC

ID

E C

LO

IM

IFI

N

IC

BS

ICE

AO

D

RE

TR

OA

LI

ETA

CI

M

N

N+

-

G H

C

RC

ER

G1

+G

H

SIM

LF

ICA

C

N D

IC

LO

P

II

EC

BA

SIC

DE

O

R

ET

RO

AL

ME

NTA

CI

N

I+

+

A B

RA

1-A

B

DE

SL

ZA

MA

IA

PA

IEN

TO

HC

DE

LA

NT

E D

L P

UN

EE

TO

D

CO

NX

N

E

L

SE

ID

SE

AE

A B

X

YE

DE

SA

ZM

IT

O

AC

A

PL

AE

NH

IA

T

S D

EL P

UN

TD

RO

E

C

ON

N

DS

AL

ES

EX

I

E

E

B

G

A G

G

B.G

E

G

C C C C

X Y

E2

.2 S

IMP

LIF

ICA

CIO

N D

E D

IAG

RA

MA

S D

BL

OQ

UE

S

RC

RC

E

X YE

YX

Figura 14



Ejemplo

SIMPLIFICAR EL SISTEMA DADO:

R

+-

Y C

+

-

E

A

G

H

B

R

+ +

-

-

E YG

H

B

A1G

G1+GH

G1+GH

R Y C

B

AG

-

+

G1+GH

R Y B- AG

C

G 1+GH

RC

GB - A1+GH

R

BG - AG

C

C



TAREA 2TAREA 2TAREA 2TAREA 2

OPERACIN DE UN

SISTEMA DE CONTROL

AUTOMTICO DE PROCESOS

32

01

02

03


OPERACIONESN

PZA. CANT.

TIEMPO:

ESCALA:

HT

DENOMINACIN - NORMA / DIMENSIONES

HOJA:

OBSERVACIONES

2004

MATERIALES / INSTRUMENTOS

MATERIAL

REF.

1/1

01 01

02

LARMLARM


ENTERENTER EXITEXIT

NONO

PRINTPRINT

YESYES


11 22 33 44 55 66 77 88





ALAL

SPSP 11

SPSP 22OO FFOOCC

PVPV

SVSV

POWERPOWER

ZEROZERO

SPANSPAN

CONTROLADOR

TRANSMISOR

CONTROLADOR

TERMOCUPLA



220 V

7 Identificar Sistema de Control de Proceso

7 Operar sistema de Control de Proceso

7 Verificar funcionamiento

7 01 transmisor7 01 Registrador7 01 Controlador7 01 Regulador de Potencia (EFC) 7 01 Sensor de Temperatura (RTD)7 01 Proceso (Tanque con Entrada y

Salida)7 Llave Electromagnenica monofasica7 Cables de conexion

OPERACION DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO DE PROCESOS



OPERACION:

IDENTIFICAR SISTEMA DE CONTROL DE PROCESO

El participante identificara y nombrara cada elemento del Sistema de Control de Procesos.

Paso 1 : Identificar elementos




ALAL

SPSP 11

SPSP 22OO FFOOCC

PVPV

SVSV

POWERPOWER

ZEROZERO

SPANSPAN

LARMLARM


ENTERENTER EXITEXIT

NONO

PRINTPRINT

YESYES


11 22 33 44 55 66 77 88


1

2

3

4

5

6

7

8

9

Paso 2 : Anotar los elementos del Sistema.

1

2

3

4

5

6



7

8

9

OPERACION:

OPERAR SISTEMA DE CONTROL DE PROCESO.

En esta operacion se dara energia a los elementos instalados en el sistema de control y se probara funcionamiento.

Paso 1 : Energizar el Sistema de Control.

Paso 2 : Programar el Controlador para un control proporcional con I = 0, D = 0

Paso 3 : Ajustar el Set point en 60 C

OPERACION:

VERIFICAR FUNCIONAMIENTO.

Paso 1 : Observar y anotar el tiempo que demora el proceso en llegar a 60C

Paso 2 : Graficar la curva de respuesta de respuesta del proceso y verificar su funcionamiento.

Paso 3 : Aumentar el nivel de agua y verificar que el sistema que el Sistema funciona.



DOCUMENTACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL. (IDENTIFICACIN Y SIMBOLOGA DE INSTRUMENTOS)

Todos los diagramas de control de procesos estn compuestos de smbolos,identificaciones y lneas, para la representacin grfica de ideas, conceptos y aparatos involucrados en el proceso; a su vez, describen las funciones a desempear y las interconexiones entre ellos.

Estos smbolos e identificaciones son usados para ayudar a atender el proceso y proporcionar informacin acerca del mismo.

En el rea de medicin y control se usa un conjunto estndar de smbolos para preparar esquemas de los sistemas de control de procesos. Los smbolos usados en estos diagramas estn generalmente basados en los estndares ISA (Sociedad de Instrumentos de Amrica) y ANSI (Instituto de Estndares Americano)

El simbolismo e identificacin pueden representar dispositivos de mquinas y funciones, el grado de detalle de las representaciones depende del uso de los smbolos, pueden ser extremadamente simples o complejos.

El smbolo y la identificacin son herramientas grficas utilizadas para lograr captar una imagen grfica, usadas frecuentemente como un medio electrnico para clasificar documentos y mostrar la forma de instrumentar y controlar un proceso.

Al realizar una representacin documentada se debe presentar conceptos generales, dibujos ms detallados, especificaciones narrativas, esquemas y otros necesarios, para cumplir con los objetivos de las herramientas de comunicacin estandarizados segn las normas Internacionales de la Instrumental Society of America (ISA).

. Finalmente el uso de estos smbolos de identificacin debe servir para comunicar conceptos de las formas ms sencilla, clara y exactamente posible.



1 SIMBOLISMO

El simbolismo es un proceso abstracto en el cual las caractersticas salientes de los dispositivos o funciones son representados de forma simple por figuras geomtricas como crculos, rombos, tringulos y otros para escribir caracteres como letras y nmeros identificando la ubicacin y el tipo de instrumento a ser utilizado.

Entre los smbolos ms empleados tenemos:

1.1 FIGURAS GEOMTRICAS Las figuras geomtricas son usadas para representar funciones de medicin y

control en el proceso, as como dispositivos y sistemas; para la cual se utilizan:

CRCULOS

El Crculo se usa para indicar la presencia de un instrumento y como elemento descriptor; como smbolo de un instrumento representa, el concepto de un dispositivo o funcin. En la figura 15, se muestra un dispositivo indicador de Presin (PI):

CIRCULO COMO INSTRUMENTO

Figura 15

PI1

Como elemento descriptor es usado para proporcionar informacin acerca de otro smbolo. En la figura 16, se muestra una vlvula para el control de Flujo (FV):



CIRCUITO COMO IDENTIFICADOR

Figura 16

La diferencia entre ambos usos est en la inclinacin de la lnea saliente del crculo y en el trazo incompleto para el caso del descriptor. El elemento descriptor suele llevar adems un cdigo proporcionando informacin adicional sobre el tipo de instrumento y el tipo de variable medida.

La localizacin del instrumento en la planta se indica dibujando:

A. Ninguna lnea para instrumentos montados en planta (o campo )

INSTRUMENTO EN EL CAMPO

Figura 17

FV22

PI1



B. Una lnea slida dividiendo el crculo para instrumentos montados en paneles de salas de control ( de fcil acceso para el operador )

INSTRUMENTO MONTADO EN PANEL

Figura 18

C. Una lnea entrecortada dividiendo el crculo para instrumentos montados detrs de paneles o gabinetes (de fcil acceso para el operador).

FY

INSTRUMENTO MONTADO DETRS DEL PANEL

Figura 19

D. Una lnea slida doble dividiendo el crculo para instrumentos montados en paneles auxiliares o secundarios.

PI

1

INSTRUMENTO MONTADO EN PANEL AUXILIAR

Figura 20



E. Lneas entrecortadas dobles dividiendo el crculo para instrumentos montados detrs de paneles secundarios.

FY

4

INSTRUMENTO MONTADO DETRS DE PANEL AUXILIAR

Figura 21

En el caso de tener demasiados paneles, dificultando la interpretacin de panel principal o panel secundario se puede usar combinaciones de letras distinguiendo los paneles unos de otros: P1, P2,.(paneles); RI,(soportes). Sin embargo, sea cual sea el sistema de descripcin usado, se debe indicar en la leyenda del diagrama.

DESIGNADORES DE POSICIN

Figura 22

TIC WIC SIC

P1 P2 P3

1 1 1



CUADRADOS PEQUEOS

Uno de los primeros usos de los cuadrados pequeos es la representacin de actuadores del tipo solenoide, en este uso se prefiere dibujar el cuadrado con una letra S inscrita en l.

S

REPRESENTACIN DE UN ACTUADOR DE SELENOIDE

Figura 23

Los cuadrados pequeos son tambin usados para representar actuadores de pistn dibujando para esto una pequea T representando el pistn y lneas simples y dobles para pistones de simple y doble accin respectivamente.

REPRESENTACIN DE UN ACTUADOR DE PISTN

Figura 24

REPRESENTACIN DE UN ACTUADOR DE PISTN DE DOBLE ACCINfigura 25



Otros actuadores, se pueden representar inscribiendo un cuadrado con la combinacin E/H para indicar actuadores electrohidrulicos o con una X para representar actuadores no clasificados.

REPRESENTACIN DE UN ACTUADOR ELECTROHIDRULICO

Figura 26

X

REPRESENTACIN DE UN ACTUADOR NO CONVENCIONAL

Figura 27

El cuadrado pequeo puede representar tambin un posicionador dibujndose al lado del cuerpo de la vlvula.

REPRESENTACIN DE UN POSICIONADOR PARA VLVULA

Figura 28



Uno de los ms recientes usos para los cuadrados es la representacin de bloques de funciones o como indicador de funcin.

INDICADOR DE FUNCIN

Figura 29

CUADRADOS GRANDES

Con la llegada del control compartido y visualizadores o pantallas mostrando datos de diversos lazos, se requera poder distinguir instrumentos independientes y aquellos cuyos componentes se encuentran repartidos en diversos gabinetes no pudiendo reconocrseles como localizados en un slo lugar.La solucin se encontr usando un cuadrado alrededor del smbolo del instrumento. Esto indica la funcin cumplida por varios elementos no localizados en un slo gabinete.

SIMBOLISMO DE CONTROL COMPARTIDO

Figura 30

5

FY



PIC

SIMBOLISMO DE FUNCIN COMPARTIDA

Figura 21

2.- SIMBOLISMO DE SEALES

Las lneas de unin para envo de seales o conexiones de los sistemas de control tambin deben ser presentadas ms finas en relacin a tuberas de proceso, tal como se muestra en el cuadro 1.

Fuente Instrumental Society of America (ISA)

Cuadro 1.- Lneas de Seales

Conexin de proceso o suministro

Seal Neumtica

Seal Elctrica

Tubo Capilar

Lnea Mecnica

Seal electromagntica o de Sonido

Seal Hidrhulica

El smbolo de seal neumtica es

usado de esta forma cuando se

Trata de aire

AS Aire suministrado ES Suministro elctrico GS Suministro de gas HS Suministro Hidrulico NS Suministro de Nitrgeno SS Suministro de vapor

O



3. SIMBOLISMO DE FUNCIONES

El simbolismo utilizado para determinar las funciones de cada instrumento se presentan a continuacin en el cuadro 2

.

FUENTE: Instrumental Society of America ( ISA)

Cuadro 2 .- Bloque de Funciones.

**H

**L

**HL

N FUNCIN SMBOLO N FUNCIN SIMBOLO

1 SUMATORIA

11 FUNCIN NO

LINEAL f(x)

2 PROMEDIO n 12

FUNCIN TIEMPO

f(t)

3 DIFERENCIA

13 MAYOR >

4 PROPORCIONA

L

K1:12:1

14 MENOR

>

5 INTEGRAL

15 LIMITE ALTO >

6 DERIVADA d/dt

16 LIMITE BAJO >

7 MULTIPLICACI

N X

17

PROPORCIONAL

REVERSIBLE - k

8 DIVISIN

18 LIMITE DE

VELOCIDAD

9 EXTRACCIN

DE RAZ n

19 CONVERSIN */*

10 EXPONENCIAL Xn

20 SEAL DEL MONITOR



4.- SIMBOLISMO DE INSTRUMENTOS La representacin de los instrumentos como sensores y controladores se

muestran en el cuadro 3.

LOCALIZACIN PRIMARIA

NORMALMENTE ACCESIBLE

PARA EL PROGRAMADOR

MONTADO EN CAMPO

LOCALIZACIN AUIXILIAR

NORMALMENTE ACCESIBLE PARA

EL OPERADOR

INSTRUMENTOS DISCRETOS

CONTROL MECANICO

FUNCION DE COMPUTADOR

CONTROL LGICO PROGRAMABLE

Fuente: Instrumental Society of America ( ISA )

Cuadro 3.- Representacin de los Instrumentos

5.- IDENTIFICACIN DE ELEMENTOS

La identificacin de los smbolos y elementos debe ser alfa numrica, los nmeros representan la ubicacin y establecen el lazo de identidad, y la codificacin alfabtica identifica al instrumento y a las acciones a realizar, ver figura 32.



a a a a

# # #

Ubicacin o posicin delElemento (0 - 9)

Primera Letra (A - Z)Instrumento de Medida Letras Sucesivas (A - Z)

Funciones pasivas de saliday las posibles modificaciones

REPRESENTACIN ALFA-NUMRICA

LETRAS DE IDENTIFICACIN PARA INSTRUMENTOS

Cada instrumento se identifica mediante un sistema de letras, clasificadas en cuanto a la funcin, como se vera en el siguiente cuadro 4.

LETRA PRIMERA LETRA LETRA SUCESIVA

VARIABLE MEDIDA MODIFICADO FUNCIONES PASIVAS LECTURAS DE SALIDA

FUNCIONES DE SALIDA

MODIFICADAS

4A Anlisis (composicin) Alarma, incluye Inter-loook y Emergencia

B Combustin

C Conductividad, Concentracin Regulacin (ON OFF) Control

D Densidad, Peso Especifico Diferencial

E Voltaje Sensor

F Flujo Fraccin

G Dispositivo de visin

H Mano (accin manual) Alarma de alta

I Corriente Elctrica Indicacin (indicador)

K Tiempo Razn del cambio de tiempo

L Nivel Luz Alarma de baja

M Humedad Intermedio Medio

N Libre a eleccin Libre a eleccin

O Oroficio, restriccin

P Presin Punto de prueba conexin

Q Cantidad Integrado, Totalizado

R Radiacin Registro

S Velocidad, Frecuencia Seguridad Interruptor

T Temperatura Transmisor

U Multivariable Multifuncin Multifuncin Multifuncin

W Peso (fuerza) Pozo

V Vibracin o Anlisis Mecnico Valvula

X Libre a eleccin Eje X Libre a eleccin Libre a eleccin Libre a eleccin

Y Evento, Estado, Presencia Eje Y Rle, Computadora

Z Posicin, Dimensionamiento Eje Z Actuador, Manejador

FUENTE:Instrumental Society of America (ISA)

CUADRO 4 Letras para identificacin de instrumentos

47






2. COMBINACIONES POSIBLES DE LETRAS PARA IDENTIFICACIN DE INSTRUMENTOS

Controladores Dispositivos de

salida Interruptores y Dispositivos de Transmisin de Alarmas Priemra

Letra Variables Medidas

Registros Indicadores Registros Indicadores

Solenoides, Rles

Elementos primarios

Punto de muestreo

A Anlisis ARC AIC AC AR AI ASH ASL ASHL ART AIT AT AY AE AP

B Combustin BRC BIC BC BR BI BSH BSL BSHL BRT BIT BT BY BE

C Conductividad

D Densidad

E Voltaje ERC EIC EC ER EI ESH ESL ESHL ERT EIT ET EY EE

F Flujo FRC FIC FC FCV FR FI FSH FSL FSHL FRT FIT FT FY FE FP

FQ Cantidad de flujo FQRC FFIC FQR FQI FQSH FQSL FQIT FQT FQY FQE

FF Flujo Promedio FFRC FFIC FFC FFR FFI FFSH FFSL

G

H Corriente Elctrica HIC HC HS

I Tiempo IRC IIC IR II ISH ISL ISHL IRT IIT IT IY IE

J Nivel JRC JIC JR JI JSH JSL JSHL JRT JIT JT JY JE

K KRC KIC KC KCV KR KI KSH KSL KSHL KRT KIT KT KY KE

K LRC LIC LC LCV LR LI LSH LSL LSHL LRT LIT LT LY LE

M Humedad

N

O

P Presin PRC PIC PC PCV PR PI PSH PSL PSHL PRT PIT PT PY PE PP

PD Presin Diferencial PDRC PDIC PDC PDCV PDR PDI PDSH PDSL PDRT PDIT PDT PDY PDE PDP

Q Cantidad QRC QIC QR QI QSH QSL QSHL QRT QIT QT QY QE QP

R Radiacin RRC RIC RC RR RI RSH RSL RSHL RRT RIT RT RY RE

S Velocidad SRC SIC SC SCV SR SI SSH SSL SSHL SRT SIT ST SY SE TP

T Frecuencia TDRC TDIC TDC TDCV TR TI TSH TSL TSHL TRT TIT TT TY TE TDP

TD Temperatura

diferencial TDR TDI TDSH TDSL TDRT TDIT TDT TDY TDE

U Multivariable

V Vibracin Anlisis

Mecnico VR VI VSH VSL VSHL VRT VIT VT VY VE

W Peso WRC WIC WC WCV WR WI WSH WSL WSHL WRT WIT WT WY WE

WD Peso Diferencial WDRC WDIC WDC WDCV WDR WDI WDSH WDSL WDRT WDIT WDT WDY WDE

Y Evento, Estado

Presencia YIC YC YR YI YSH YSL YSHL YRT YIT YT YY YE

Z Posicin

Dimensionamiento ZRC ZCI ZC ZCV ZR ZI ZSH ZSL ZSHL ZRT ZIT ZT ZY ZE

ZD Posicin ZDRC ZDIC ZDC ZDCV ZDR ZDI ZDSH ZDSL ZDRT ZDIT ZDT ZDY ZDE

Fuente: Instrumental Society of america (ISA)

Cuadro 5 Combinaciones de letras para identificar instrumentos



6.- DIAGRAMA DE FLUJO

Los diagramas de flujo detallan las acciones multidisciplinarias mostradas durante las operaciones unitarias, del proceso y de ingeniera.

6.1 DIAGRAMA DE PROCESOS O EQUIPOS UTILIZADOS EN SISTEMAS DE CONTROL DE FLUJO, NIVEL, PRESIN Y TEMPERATURA

A continuacin se muestra los principales equipos y la forma de representarse:

Columna de Columna empacadaPara destilacin

REPRESENTACION DE EQUIPOS

Figura 33.a



Secador defaja

Secador de

Secadorrotatorio


Figura 33.b



SecadorRotatorio

Extractor centrfugo ( lquido/lquido )

EvaporadorCircular, fuerza

EvaporadorConveccin natural


Figura 33.c



EvaporadorEfecto mltiple

Vibrador, protegido Hidroprotector


Figura 33.d



Filtro, rotatorio Precipitador

Filtro debolas

Molino debolas


Figura 33.e



Labador Molino de rodillos

Filtro prensa Tanque




REPRESENTACIN DE EQUIPOS

Figura 33.g

Molino dediscos

Molino

Cicln Secadordiscontnuo



6.2.- DIAGRAMA DE TUBERAS E INSTRUMENTACIN

TIC301

TT301 TT301

14

Producto

LT201

LAH

201PDI401

PY401

I/P

LT201

PDC401

L

H

TV301

FY101

Vapor

TV301

Producto

FT101

FIC

101

I/P

Leyenda:

FTFICFY

LAHLTI/PPYPDIPDCTTTVTIC

Transmisor de flujoControlador Indicador de flujoRel de flujoNivel con Alarma de AltaTransmisor de NivelCorriente/NeumticoRel de PresinIndicador Presin DiferencialControlador Presin DiferencialTransmisor de TemperaturaVlvula de Temperatura.Controlador Indicador de Temperatura

Seal CapilarSeal ElctricaSeal Neumtica



CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS PROCESOS

El proceso consiste en un sistema que ha sido desarrollado para llevar a cabo un objetivo determinado: tratamiento de material mediante una serie de operaciones especficas destinadas a llevar a cabo su transformacin.

Los procesos presentan dos caractersticas que deben tomarse en cuenta antes de ser automatizados.

Los cambios en la variable controlada debido a alteraciones en las condiciones del procesos y llamados generalmente cambios de carga.

El tiempo necesario para que la variable del proceso alcance un nuevo valor al ocurrir un cambio de carga. Este retardo se debe a una o varias propiedades del proceso: Capacitancia, resistencia y tiempo de transporte.

1.- CAMBIOS DE CARGA

Es la cantidad de energa o material (fluido o agente de control) que el proceso requiere en cualquier momento para mantener la variable medida al nivel deseado.

En el intercambiador de calor figura 35, cuando el agua fra circula con un determinado caudal y la salida de agua caliente debe estar a una temperatura dada, es necesaria una determinada cantidad de vapor. En estas condiciones, un aumento en el caudal de agua da lugar al consumo de ms cantidad de vapor y constituye por tanto un cambio en la carga del proceso. Por otro lado, un aumento en la temperatura de entrada del agua fra, precisa una menor cantidad de vapor y es tambin un cambio de carga.

En general los cambios de carga del proceso son debidos a las siguientes causas:

A Mayor o menor demanda del fluido de control por el medio controlado. En el ejemplo del intercambiador de calor de la figura 35, un aumento en el caudal de agua o una disminucin en su temperatura da lugar a un cambio de carga porque requiere el consumo de ms cantidad de vapor.

B. Variaciones en la calidad del fluido de control. Una disminucin de presin en el

vapor del ejemplo de la figura 35, da lugar a un aumento del caudal en volumen del vapor para mantener la misma temperatura controlada, ya que las caloras cedidas por el vapor al condensarse disminuyen al bajar la presin.



C. Cambios en las condiciones ambientales; son muy claros en el caso de instalaciones al aire libre donde las prdidas de calor por radiacin varan mucho segn la estacin del ao, la hora del da y el tiempo.

D. Calor generado o absorbido por la reaccin qumica del proceso. Se presenta un cambio de carga porque el proceso necesita una menor o una mayor cantidad del agente de control.

TRC

TTAGUAFRA

VAPOR

AGUACALIENTE

CONDENSADO

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Figura 35



Los cambios de carga en el proceso pueden producir perturbaciones en la alimentacin y en la demanda

Las perturbaciones en la alimentacin consisten en un cambio en la energa o en los materiales de entrada en el proceso. Por ejemplo, las variaciones en la presin de vapor o en la apertura de la vlvula de vapor son perturbaciones en la alimentacin del proceso.

Las perturbaciones en la demanda consisten en un cambio en la salida de energa o de material del proceso. Los cambios en la temperatura del agua fra y la variaciones en el caudal de agua pertenecen a este tipo.

CAPACITANCIA

Es la cantidad de energa o material (fluido o agente de control) que el proceso requiere en cualquier momento para mantener la variable controlada. No debe confundirse con capacidad del proceso que representa simplemente las caractersticas propias de almacenar energa o material.Por ejemplo, los dos depsitos de la figuras a tiene la misma capacidad de 100 m3, pero tienen distinta capacitancia por unidad de nivel: 12,5 m3/m, nivel el mas alto y 25 m3/m, nivel el mas bajo.

Capacidad = .4.8 = 100m3 Capacidad = .8.4 = 100m3Capacitancia = 100/8 = 12,5 m3/m Capacitancia = 100/4 = 25 m3/m

4 m

5,64 m = 4 2

CAPACITANCIA CON RELACIN A CAPACIDAD

Figura 36

2.-



En un proceso, una capacitancia relativamente grande es favorable para mantener constante la variable controlada a pesar de los cambios de carga que puedan presentarse. sin embargo, esta misma caracterstica hace que sea ms difcil cambiar la variable a un nuevo valor que toma la variable controlada. En las siguientes figuras pueden verse dos procesos con dos capacitancias trmicas, una grande y la otra limitada, respectivamente.

EntradaLquido

Vapor SalidaLquido

CAPACITANCIA TRMICA GRANDEFigura 37.a



CAPACIDAD TRMICA LIMITADA

Figura 37.b

SalidaLquido

Vapor

EntradaLquido



RESISTENCIAS

Es la oposicin total o parcial de la transferencia de energa o de material entre dos capacitancias. En la siguiente figura las capacitancias son el serpentn de vapor y el tanque, y su resistencia se manifiesta porque las paredes de los tubos del serpentn de vapor y las capas aislantes de vapor y de agua que se encuentran a ambos lados de los mismos, se oponen a la transferencia de energa calorfica entre el vapor del interior de los tubos y el agua que se encuentra en el exterior.

3.-

3 m10 m

Agua caliente B A

Capacitancia Tanque

Agua Fra

Resistencia a la Transferenciade calor de las paredes, tubos...

Vapor

Capacitancia Tubos

CAPACITANCIA, RESISTENCIA Y TIEMPO DE TRANSPORTE

Figura 38

4.- TIEMPO DE TRANSPORTE

En el intercambiador de calor de la figura 35, si disminuye la temperatura del agua de entrada, pasar cierto tiempo hasta que el agua ms fra pueda circular a travs del tanque y alcance la sonda termomtrica. Hay que hacer notar que durante el tiempo de transporte, la sonda termomtrica no capta ningn cambio en la temperatura. El valor del tiempo de retardo depende a la vez de la velocidad de transporte y de la distancia de transporte.

En la figura anterior si el agua circula con una velocidad de un metro por segundo, con el bulbo a tres metros del tanque, el tiempo de transporte es de 3 seg. Si el bulbo est en el punto B, a 10 m del tanque, el tiempo ser de 10 seg. Pero si la velocidad del agua es de 0,5m/s el tiempo es de 6 y 20 seg. Respectivamente.



El tiempo de transporte retarda la reaccin del proceso, existiendo un tiempo muerto durante el cual el controlador no acta ya que para iniciar una accin de correccin debe presentrsele primero una desviacin.

EFECTO DEL TIEMPO DE TRANSPORTE

Figura 39



HOJA DE TRABAJO

1 La caracterstica principal de un sistema de control de procesos que utiliza un controlador solo proporcional es:

A) Excesiva oscilacin B) Presencia de offset C) Cancelacin del offset D) Variacin constante del set-point E) Oscilaciones en la vlvula de control

2 Durante el proceso de sintona de un controlador en lazo cerrado, la ltima banda proporcional originara:

A) Respuesta brusca e instantnea B) Respuesta estable al valor del set point C) Oscilacin sostenida D) Cambio del set-point E) Correccin rpida de los errores

3 El instrumento que convierte un rango de unidades de ingeniera en un rango estandarizado de unidades de corriente o presin se denomina

A) Convertidor B) Transductor C) Transmisor D) Conversor E) N.A.

4 La accin derivativa del controlador acta en el proceso para:

A) Eliminar ruidos en procesos con cambios de carga lentos B) Eliminar el offset en procesos con cambios rpidos C) Aumentar la ganancia por accin proporcional D) Eliminar ciclos de recuperacin despus de la perturbacin E) Aumentar la banda proporcional al producirse un error

5 En un proceso con grandes cambios de carga y cambios de carga rpidos qu tipos de controlador es recomendable desde el punto de vista de seguridad y economia?

A) On/off B) PI C) PD D) Proporcional E) PID



6 Para cancelar el offset en un sistema de control, en el controlador se debe realizar el ajuste necesario de la:

A) Banda proporcional B) Accin Derivativa C) Accin integratva D) Ganancia E) N.A.

7 La variable controlada corresponde a la salida del:

A) Transmisor B) Controlador C) Proceso D) Elemento final de control E) Elemento primario de control

8 La definicin: dispositivo que corresponde a la accin de control para realizar un cambio en la variable medida, corresponde a:

A) Controlador B) Posicionador C) Transmisor D) Comparador E) Elemento final de control

9 La caracterstica principal de un sistema de control de procesos que utiliza un controlador solo proporcional es:

A) Presencia de offset B) Excesiva oscilacin C) Tiempo de retardo grande D) Variacin constante del set-point E) Oscilacines en la vlvula de control

10 Para cancelar el offset en un sistema de control , en el controlador se debe realizar el ajuste necesario de la:

A) Banda proporcional B) Accin Derivativa C) Accin Integrativa D) Ganancia E) N.A.



MIRANDO HACIA EL FUTURO

Durante todo el desarrollo de esta materia de Ciencias Naturales, examinando a grandes rasgos "el ambiente en que vivimos", un sin numero de ideas, de conceptos, de problemas y soluciones han desfilado ante tu vista y muchos de ellos han quedado grabados para siempre en tu mente.

Sin embargo no basta esto, esos problemas y esas soluciones, ese saber debe ser parte de tu vida, debe ser algo de tu propia existencia.

La grandeza del Per est en su juventud, que maana ser la llamada a realizar aquellos ideales que las generaciones pasadas no pudieron o no quisieron realizar.T eres joven, eres el hombre que maana tendr en sus manos la solucin a tantos problemas que has conocido en este curso.

Es por esto, que la final del libro deseo sealar algunas ideas, ya tantas veces repetidas a travs de l, pero que deben ser la conclusin final del mismo. Esas ideas no deben borrarse jams de tu mente y deben ser gua de tu vida ideal para alcanzar.

1. El ambiente en que vivimos

Somos parte del medio ambiente y sin l no podemos subsistir, compartimos la biosfera con las plantas y los animales, en su interesante y complicada variedad.

El medio ambiente nos brinda los recursos naturales, los agotables y los renovables. Estos recursos son la fuente de los productos que utilizamos para satisfacer nuestras necesidades bsicas.

El suelo, el agua, el aire, la vegetacin, y la fauna son recursos renovables, que si los utilizamos adecuadamente, no se podrn destruir ni agotar.

El clima, expresado en la interaccin del aire, de la humedad, de la temperatura y de la energa solar es uno de los factores ms importantes del ambiente.

2. Interacciones en el ambiente en que vivimos

Todos los seres vivos dependen tanto del ambiente como los unos de los otros.Cada ser vivo, por ms insignificante y minsculo que sea, es importante dentro del equilibrio natural.

El hombre no tiene derecho a techar a plantas y animales como a "enemigos", porque la funcin que tienen dentro del equilibrio natural es necesaria e imprescindible. Si algunos le causan dao directa o indirectamente, casi siempre se debe a que l ha alterado en alguna forma ese equilibrio.

Las plantas y los animales forman comunidades en estrecha interdependencia de produccin y de alimentacin.

El Per tiene zonas muy interesantes donde existen plantas y animales caractersticos. Ellas son: el mar, el desierto, el bosque seco del noroeste.



3. Conservacin del ambiente en que vivimos

La conservacin es utilizar sin destruir, respetando el equilibrio natural. Es un deber del Estado y de cada peruano, porque los recursos son patrimonio comn.

Conservar el suelo, evitando la erosin, es la base de la produccin de alimentos. Sin suelos frtiles, y con suelos erosionados hay hambre.

La vegetacin como los pastos, bosques y malezas se debe manejar en forma adecuada. Sin la cobertura de las plantas no hay suelos estables y frtiles, no hay agua suficiente y no hay fauna silvestre.

Los animales silvestres son parte del ambiente y nos brindan productos alimenticios e industriales. Todos debemos cooperar en evitar su extincin.

La vicua es la especie ms prometedora de los Andes y el futuro de nuestros campesinos de la puna depende en gran parte de ella.

El hombre, a pesar de ser inteligente, causa enormes daos al medio ambiente, contaminando las aguas, los suelos y el aire. Si no corrige estos errores, se destruir a s mismo.

Como joven debes esforzarte en comprender la realidad y diversidad ecolgica de tu patria, a fin de contribuir a su desarrollo armonioso, conservando los recursos.

68


DGLP

BIBLIOGRAFA

Tpicos de Automotizaciny Control

Ingeniera de la AutomatizacinIndustrial

Instrumentacin Industrial

Ing. Raymundo Carranza Noriega

Ramn Piedrafita Moreno

TECSUP

PROPIEDAD INTELECTUAL DEL SENATI PROHIBIDA SU REPRODUCCIN Y VENTA SIN LA AUTORIZACIN

CORRESPONDIENTE

CDIGO DE MATERIAL EDICIN 0314 SETIEMBRE 2004

control de procesos industriales

Documents