control e instrumentación (muy buena presentaciÓn)

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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL IIIIng. Ricardo Alonso

INTRODUCCION CONTROL : OPERACIN PROCESOS Y PRODUCCION PRODUCTOS EN ESPECIFICACION. EL CONTROLADOR POR EXCELENCIA ES EL HOMBRE ( CONTROL MANUAL). LIMITACIONES FISIOLOGICAS IMPONEN AUTOMATIZACION. COSTOS CADA VEZ MAYORES DE OPERACIN. EL CONTROL AUTOMATICO SE CENTRA A LA OPTIMIZACION.

EVOLUCION HISTORICA GRECIA ANTIGUA : HERON Y ARQUIMEDES. PUEBLO HEBREO : EL GOLAN. ROMA : MUY POCO DESARROLLO. FRANCIA : OBJETO DE JUEGOS Y DIVERSIONES. INGLATERA : APLICACIONES EN LAS MAQUINAS DE VAPOR. TELAR DE JAQCQUARD : CONTROL POR TARJETAS.

EVOLUCION HISTORICA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL : NECESIDAD DE AUTOMATISMOS MILITARES ( PILOTO AUTOMATICO, ESPOLETA DE PROXIMIDAD, TORPEDO ACUSTICO, ETC). CARRERA ARMAMENTISTA : CONTROLES PARA SISTEMAS INTRINSECAMENTE INESTABLES, MISILES, ETC. JAPON : LOS ROBOTS Y LA INDUSTRIALIZACION. JAPON : TRENES Y AUTOS INTELIGENTES.

LA AUTOMATIZACION EN VENEZUELA APLICACIN EN LA IPPCN APLICACIONES EN SISTEMAS DE DESPACHO DE GAS. APLICACIONES EN SISTEMAS DE OLEODUCTOS Y POLIDUCTOS. AUTOMATIZACION DEL SISTEMA ELECTRICO INTERCONECTADO NACIONAL ( OPSIS ). EMPRESAS COMO HONEYWELL Y FOXBORO IMPLANTAN CUARTELES LATINOAMERICANOS AQU EN VENEZUELA. SUS

ULTIMA GENERACION : CONTROL AVANZADO MULTIVARIABLE Y AUTOMATIZACION TOTAL DE UNA REFINERIA ( EL PALITO 1980 1997).

CONCEPTOS BASICOS SISTEMA DE CONTROL REPRESENTA ENFOQUE SISTEMICO. COMPONENTES INDEPENDIENTES NO REALIZAN LA FUNCION DEL SISTEMA DEL CONTROL HASTA ESTAR INTEGRADOS. NO SOLO ES EL FACTOR FISICO, ES LA LOGICA IMPLICITA EN ELLA. EL SISTEMA MODERNAMENTE COMPARTE CAMPOS CON LA INFORMATICA. APOYO DE NUEVAS DISCIPLINAS : INVESTIGACION DE OPERACIONES, ETC.

TERMINOLOGIA VARIABLE CONTROLADA : VARIABLE CUYO VALOR SE DESEA MANTENER ESTABLE (PV) VARIABLE MANIPULADA : AQUELLA VARIABLE DEL PROCESO QUE MANIPULA EL SISTEMA DE CONTROL A FIN DE MANTENER ESTABLE LA VARIABLE DE CONTROL. CARGA : AQUELLA VARIABLE DE PROCESO LA CUAL AFECTA EL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA Y NO PUEDE SER MANIPULADA POR EL SISTEMA DE CONTROL. PERTURBACION : AGENTE FISICO, AJENO AL PROCESO Y ALEATORIA, LA CUAL AFECTA A LA VARIABLE CONTROLADA.

TERMINOLOGIA PUNTO DE AJUSTE : ES EL VALOR ALREDEDOR DEL CUAL SE DESEA MANTENER LA VARIABLE CONTROLADA (SP) ERROR : DESVIACION DEL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA CON RESPECTO AL PUNTO DE AJUSTE (E) ACCION DE CONTROL : SENTIDO EN EL CUAL SE MOVERA LA VARIABLE MANIPULADA A FIN DE CORREGIR CUALQUIER ERROR EN LA VARIABLE CONTROLADA. ELEMENTO FINAL DE CONTROL : DISPOSITIVO QUE RECIBE DIRECTAMENTE LA SEAL DEL CONTROLADOR Y ACTUA DIRECTAMENTE SOBRE EL PROCESO, ALTERANDO EL VALOR DE LA VARIABLE MANIPULADA.

TERMINOLOGIA CONTROLADOR : DISPOSITIVO EN EL CUAL SE CALCULA UNA ACCION DE CONTROL EN FUNCION DE UN ALGORITMO Y LA SEAL DE ERROR. TRANSMISOR : DISPOSITIVO QUE TRASLADA UNA SEAL DE UNA FORMA A OTRA, ESTANDARIZANDOLA SEGN UNA ESCALA COMUN. ( SEAL ELECTRICA DE UNA TERMOCUPLA A PRESION EN EL RANGO DE 3 A 15 PSIG). PROCESO : SISTEMA OBJETO DEL SISTEMA DE CONTROL.

SEALESSP E OPELEMENTO CONTROLADOR FINAL DE CONTROL PROCESO

Variable manipulada

PV

TRANSMISOR

Elemento de medicin PV estandarizada

OBJETIVOS DEL CONTROL AUTOMATICO SE AUTOMATIZAN LOS PROCESOS POR : SEGURIDAD PERSONAS E INSTALACIONES. MANTENER PERFORMANCE MANTENER CALIDAD. INCREMENTAR PRODUCTIVIDAD AHORRO DE RECURSOS. REDUCIR FATIGA / INCREMENTAR PROFUNDIDAD Y AMPLITUD DEL CARGO. REDUCCION DE PERSONAL NUNCA HA JUSTIFICADO UN PROCESO DE AUTOMATIZACION.

PARADIGMA DEL CONTROL CONTROL TIPO RETROALIMENTACION : ENFOQUE NATURALEZA. SE COMPARA PERFORMANCE / CALIDAD VS. ESTANDAR DESEADO. SE ACTUA SOBRE EL SISTEMA DE FORMA TAL QUE EL PARAMETRO DE PERFORMANCE SEA LLEVADO AL ESTANDAR DESEADO. CONDICION BASICA : LA MANIPULACION DEL SISTEMA DEBE INCIDIR DE MANERA SIGNIFICATIVA SOBRE EL PARAMETRO CONTROLADO.

ESTRATEGIAS DE CONTROL ( Control por retroalimentacin)

SOFISTICACION DEL CONTROL POR RETROALIMENTACION CONTROL POR CASCADA : CONTROL DE SISTEMAS DE ALTA INERCIA MANIPULANDO VARIABLES MUY RAPIDAS Y CON RUIDOSAS. CONTROL SELECTIVO : CONTROL SECUENCIAL DE UN PROCESO POR MANEJO DE VARIABLES RESTRICTIVAS. CONTROL POR RELACION : FLUJO GAS EN CALDERAS Y HORNOS. CONTROL FEEDBACK ADAPTATIVO.

PERTURBACIONES

Inclusin de una perturbacin d en un lazo de control por retroalimentacin.

OTROS ENFOQUES CONTROL TIPO FEED FORWARD SE ANTICIPA A LOS CAMBIOS AL REACCIONAR A CAMBIOS EN LAS PERTURBACIONES. CONTROL PREDICTIVO : SE APLICA A PROCESOS CON TIEMPOS MUERTOS MUY ELEVADOS. CONTROLES ADAPTATIVOS : APLICABLES A SISTEMAS NO LINEALES (FUZZY LOGIC / NEUROFUZZY / NEURAL NETS ). CONTROL MULTIVARIABLE. CONTROL ROBUSTO : AJUSTAR AGRESIVIDAD PARA MINIMIZAR EFECTO DE PERTURBACIONES.

CONTROL TIPO FEEDFORWARD

CONTROL PREDICTIVO

CONTROL POR LOTES

CONTROL PREDICTIVOC O N T R O L P O R A C C IO N PRECALCULADAFY 11 I/P FV 11 VAPOR

T IC TT 11 FT 11 10

S -1 V -2

TT 10

P -1

E -1

T

NORMAS ISA ISA : INSTRUMENTATION SOCIETY OF AMERICA. NORMAS APLICADAS EN LA ELABORACION DE LOS DTI. DTI : DIAGRAMAS DE TUBERIA E INSTRUMENTACION. REPRESENTACION ICONOGRAFICA DE LOS EQUIPOS, TUBERIAS DE CONEXIN E INSTRUMENTACION ( LAZOS DE CONTROL ) EN DICHOS EQUIPOS Y TUBERIAS. NEXO COMUN ENTRE INGENIEROS DE PROCESO E INSTRUMENTISTAS.

NORMAS ISALetra Primera posicin Modificador primera posicin Funcin Lectura Pasiva Alarma Elemento Primario Visor de Vidrio Funcin De Salida Control Alto Letra De Modificacin -

A B C D E F G H

Anlisis Detector llama Conductividad Densidad Tensin Flujo Calibre Manual

Diferencial Relacin -

NORMAS ISALetra I J K Primera posicin Intensidad Potencia Tiempo Modificador primera posicin Exploracin Funcin Lectura Pasiva Indicacin Funcin De Salida Estacin De Control Letra De Modificacin -

L M N O P

Nivel Humedad Presin

-

Luz Piloto Orificio Punto de Prueba

Bajo Medio

NORMAS ISALetra Q R S T U V W Y Primera posicin Cantidad Radiacin Velocidad Frecuencia Temperatura Multivariable Viscosidad Peso Fuerza Modificador primera posicin Integracin Seguridad Funcin Lectura Pasiva Registro Funcin De Salida Interruptor Transmisor Letra De Modificacin Multifuncin -

Multifuncin Multifuncin Vaina Rele Computo

NORMAS ISALetra Z Primera posicin Posicin Modificador primera posicin Funcin Lectura Pasiva Funcin De Salida Elemento Final De Control Letra De Modificacin -

SEALESEnlace mecnico

Seal neumtica x x x x x x x x x x x x x x x x

Seal elctrica

Tubo capilar

L

L

L

L

L

L

L

L

Seal hidrulica

Seal inalmbrica

ALIMENTACION SEALESAS ES GS HS NS SS WS Alimentacin con aire de instrumentos. Alimentacin elctrica. Alimentacin con gas. Alimentacin hidrulica. Alimentacin con Nitrgeno. Alimentacin con vapor. Alimentacin con aire.

SIMBOLOS GENERALESI-1 I-2 I-3

INSTRUMENTO MONTADO LOCALMENT

INSTRUMENTO MONTADO EN PANEL

INSTRUMENTO MONTADO DETRS DE UN PANEL

I-5

I-4

I-6

I-7

I-8

I-9

IINSTRUMENTO DOBLE MONTADO EN UN PANEL

INSTRUMENTO DOBLE MONTADO LOCALMENTE

INSTRUMENTO DOBLE MONTADO DETRS DE UN PANEL

I-13 I-12 I-10 I-11

INSTRUMENTO DOBLE MONTADO EN UN PANEL

INSTRUMENTO EN UN DCS

INSTRUMENTO EN UN PLC

SIMBOLOS DE VALVULASVALVULA DE COMPUERTA VALVULA DE GLOBOV-2

VALVULA DE RETENCION

V-3

V-6

VALVULA DE CONTROL CON ACTUADORV-4

VALVULA BRIDADA

VALVULA DE MARIPOSAV-10

V-7 V-8

V-9

VALVULA DE SEGURIDAD

VALVULA DE TRES VIAS

VALVULA MOTORIZADA

SIMBOLOS ESPECIALES VALVULAS DE CONTROL

FOV-4

FCV-4

VALVULA FALLA ABIERTA VALVULA AIRE PARA CERRAR

VALVULA FALLA CERRADA VALVULA AIRE PARA ABRIR

APLICACIN ESTANDAR ISAPIC 01 PY 01 PV 01

S-1

PT 01V-1

E -1

SENSORES ESPECIALES SENSOR ES LA FORMA QUE TIENE UN SISTEMA DE CONTROL DE CAPTAR LO QUE PASA EN SU ENTORNO. PERMITE VER LAS VARIABLES CONTROLADAS Y PERTURBACIONES. VISUALIZAR LOS VALORES DE LA VARIABLE MANIPULADA. DETECCION DE LA POSICION DE LOS CONTROLADORES.

SENSORES ESPECIALES GENERALMENTE LOS SENSORES SE DIVIDEN EN : SENSORES DE MEDICION. VARIABLES FISICOQUIMICAS ( PRESION, TEMPERATURA, FLUJO , ETC). VARIABLES ELECTRICAS ( VOLTAJE, INTENSIDAD, POTENCIA, ETC). VARIABLES FISICAS ( PESO, FUERZA, ACELEARACION, ETC.). VARABLES QUIMICAS ( COMPOSICION, PH, CONDUCTIVIDAD). SENSORES DE DETECCION POSICION FINAL DE CARRERA ROTACION Y DESPLAZAMIENTO.

SENSORES ESPECIALES SENSORES CLASICOS : PRESION TEMPERATURA FLUJO INTENSIDAD, VOLTAJE Y POTENCIA PESO, FUERZA Y ACELERACION.

SENSORES ESPECIALES EL MAS COMUN SON LOS ANALIZADORES EN LINEA.

MEDICION CLASICA PRESION : MANOMETROS, PRESOSTATOS, PIEZOMETROS. TEMPERATURA : TERMOPARES, TERMOMETROS RELLENOS CON FLUIDO, TERMOMETROS BIMETALICOS. FLUJO : PLACA DE ORIFICIO, VENTURI, TURBINAS, ROTAMETROS. VOLTAJE, INTENSIDAD POTENCIA : GALVANOMETRO, PUENTES DE WEAHSTONE, CONTADORES..

ANALIZADORES EN LINEA PERMITEN MEDIR CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS DE PROCESOS QUIMICOS. VARIABLES MEDIDAS: COMPOSICION : CROMATOGRAFOS DE GASES, ANALIZADORES I/R. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA : CONDUCTIMETRO. ACIDEZ / BASICIDAD : PH-METRO. VISCOSIDAD : VISCOSIMETROS EN LINEA. GRAVEDAD ESPECIFICA : DENSIMETROS / GRAVIMETROS.

ANALIZADORES EN LINEA LOS ANALIZADORES EN LINEA PERMITEN MEDIR ESTE PARAMETRO SIN: TENER QUE LLEVAR UNA MUESTRA A LABORATORIO Y ESPERAR TIEMPOS LARGOS PARA OBTENER RESULTADOS. PERMITE CERRAR EL LAZO DE CO