control procesos

Download Control Procesos

Post on 24-Jun-2015

356 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Introduccin al Control de ProcesosObjetivos del AprendizajeAqu est lo que usted estar en capacidad de hacer cuando usted culmine cada objetivo. 1 Diferenciar entre variables de proceso y entre trminos asociados con el control del proceso. 2 Diferenciar entre tcnicas de anlisis del control de proceso y entre estrategias del sistema de control. 3 Diferenciar entre los elementos dinmicos encontrados en un sistema de control de proceso.

IntroduccinEste mdulo es una introduccin al tema control de procesos. En el primer objetivo alguna terminologa bsica relacionada a los procesos y variables de proceso es presentada. El segundo objetivo presenta el control de proceso, las tcnicas mediante las cuales se analiza el comportamiento de los sistemas de control y las dos estrategias comunes de control implementadas en los modernos sistemas de control de procesos. El tercer objetivo presenta las caractersticas de un proceso que determinan el comportamiento dinmico de procesos e instrumentos o funciones de instrumentos.

OBJECTIVO UNOCuando usted culmine este objetivo usted estar en capacidad de .... Diferenciar entre variables de proceso y entre trminos asociados al control de procesos.

Actividad de AprendizajeCulmine cada una de las Actividades de Aprendizaje listadas a continuacin. 1 Lea el material de aprendizaje para este objetivo.

Material de AprendizajeQu es un Proceso? Un estudiante de procesos debera tener una comprensin de lo que significa la palabra proceso. Dependiendo del contexto en el cual es usada la palabra, esta puede tener una multitud de significados. A menudo la palabra proceso se usa para referirse a un proceso de toda una planta. Una refinera, una planta de gas sulfuroso, una fbrica de lcteos, una extractora de pulpa, son todos ejemplos de plantas de proceso. A veces, la palabra proceso se refiere a un subproceso dentro de una planta de proceso. Un caldero, un separador de entrada, un compresor, una columna de fracturamiento, una secadora, son todos ejemplos de subprocesos dentro de una planta de proceso. Los subprocesos pueden ser subdivididos an en procesos incluso ms pequeos. La tasa de flujo a travs de un tubo o la mezcla de aire y combustible con el objetivo de quemar el combustible, son ejemplos de procesos ms pequeos dentro de un subproceso. En la teora de control, la palabra proceso usualmente se refiere a esa parte de cualquier proceso que est contenida dentro del esquema de control. Algunos esquemas de control encierran una planta ntegra; algunos encierran un subproceso; muchos encierran un proceso simple como el flujo a travs de un tubo. Sin importar en qu contexto se usa, hay un asunto comn a cualquier proceso: tiene un objetivo. El objetivo es producir un producto(s) de una calidad y/o cantidad deseadas. Una definicin de proceso es una accin que acta sobre un material y/o energa para modificar la forma del material y/o energa. Un proceso puede clasificarse ya sea como un proceso continuo o en lote = batch.

Un proceso continuo tiene un flujo ininterrumpido de material y/o energa a

travs de l. El proceso puede operar las 24 horas de un da, 7 das a la semana, 52 semanas al ao. Es apagado solamente para mantenimiento o por razones de seguridad. Un ejemplo de un proceso continuo es una bomba que forza lquido hacia abajo por una tubera. Un proceso en lote tiene material y/o energa fluyendo en forma intermitente; y usualmente hay una secuencia de tiempo. El producto producido se hace segn una receta. Ejemplos de procesos en lote son la pasteurizacin de la leche o la elaboracin de cerveza. Los procesos en lote requieren de una forma especial de control conocida como control en lote. Este juego de mdulos en el control de proceso no cubre los esquemas de control en lote. Variables de Proceso La calidad o cantidad del producto producido mediante cualquier proceso depende del valor y comportamiento de las variables del proceso que tienen una influencia sobre el producto. En general, una variable de proceso puede ser definida como una propiedad fsica, qumica o elctrica de un material. La Tabla 1 hace un listado de algunas de las variables de proceso comunes; las listas no son exhaustivas de ninguna manera. Fsicas Presin Tasa de flujo Temperatura Nivel Espesor Qumicas pH composicin Elctricas Voltios Amperios Admisin Conductancia

Tabla 1: Ejemplos de Tipos de Variable de Procesos En la teora de control, la variable de proceso que va a ser controlada en un valor especfico, por ejemplo: un set point, se denomina la variable controlada. Otros nombres que se usan a veces para esta variable particular son los de variable medida o variable de proceso. Observe que una variable de proceso fue definida previamente en un sentido ms general antes que refirindose a una variable particular que debe ser controlada. Los tres trminos usados previamente que se refieren a la variable particular; esto es, a aquella que va a ser controlada. Los tres trminos usados previamente que se refieren a la variable controlada son indicativos de algunas fuentes de confusin que un estudiante podra encontrar al estudiar el control de procesos. Es comn el que ms de un trmino sea usado para hacer referencia o definir un tem particular o funcin. Variables de Carga y la Variable Manipulada

Una variable de carga, a veces llamada una variable de Perturbacion, es cualquier variable de proceso que tiene una influencia sobre el valor de la variable controlada. Un cambio en la variable de carga se denomina disturbance o an upset. Desde el punto de vista de la teora de control, el control automtico de un proceso es requerido debido a disturbances. Los valores de las variables de carga no pueden ser fijos, estos pueden cambiar en cualquier cantidad de diferentes maneras, y en cualquier momento, sin dar ningn previo aviso. Un proceso usualmente tiene ms de una variable de carga; algunas cargas son clasificadas como cargas mayores mientras otras son clasificadas como cargas menores. Durante el diseo de un nuevo esquema de control, el ingeniero o tecnlogo de procesos debe seleccionar una de las variables de carga mayores a ser ajustada mediante el esquema de control para poder mantener la variable controlada en su valor deseado. La variable de carga seleccionada para el ajuste es referida como la variable manipulada. Usualmente la variable manipulada es el suministro de material o energa al proceso, de modo que a veces se denomina variable de suministro. La seleccin de una carga menor como la variable manipulada dara como resultado indudablemente un control pobre. Cuando the disturbances entran en un proceso va las cargas o la variable manipulada, el control es a menudo referido como un control regulatorio. Cuando the disturbances ingresan va un cambio en el setpoint, el control es a menudo referido como un servo control. Ya sea que se use el trmino servo control o control regulatorio, esto es acadmico, debido a que el tratamiento del comportamiento bajo el esquema de control es similar en cualquiera de los dos casos. En la mayora de procesos las cargas cambian ms frecuentemente que el setpoint. La Fig. 1 muestra un calentador H-200 en el cual el combustible est siendo quemado con el objetivo de calentar un producto a una temperatura deseada. La variable controlada es identificada como To , la temperatura del producto en la descarga del calentador.

Figura 1

Fired Heater H-200 Para identificar las variables de carga en este proceso de ejemplo o en cualquier otro proceso, el estudiante debera preguntar, qu variable(s) de proceso que sufre un cambio causar que la variable controlada cambie su valor? Al contestar esta pregunta, las siguientes variables de carga pueden ser identificadas en la Fig. 1. Tasa de flujo del producto Temperatura del producto en la entrada del calentador Composicin del producto Tasa de flujo del combustible Calor de combustin del combustible, por ejemplo: composicin del combustible Temperatura de entrada del combustible Tasa de flujo del aire de combustin Calidad del aire de combustin, por ejemplo: temperatura, presin atmosfrica, contenido de humedad Temperatura ambiente del aire, por ejemplo: prdidas de calor hacia los alrededores

Desde el listado de variable de carga, una debe ser seleccionada para ser la variable manipulada. Para este ejemplo, la eleccin es bien clara: la tasa de flujo del combustible es una seleccin obvia. Esto no significa que una de las otras cargas mayores no pueda ser seleccionada para una aplicacin particular. Por ejemplo, la tasa de flujo del producto es una carga mayor, la cual para alguna aplicacin podra ser escogida para la manipulacin. La seleccin de la temperatura ambiente del aire para la manipulacin es obviamente bastante absurda en este caso. Para algunos procesos, la seleccin de la variable a manipularse podra ser ms difcil que para este ejemplo.

ResumenEl Objetivo Uno introduce alguna terminologa y definiciones bsicas del control de procesos. El concepto de un proceso y sus variables es introducido. Algunas variables de proceso especiales tales como las variables controladas, manipuladas y variables de carga son definidas, conjuntamente con disturbances. La identificacin de estas variables en un ejemplo de proceso es dada.

Ejercicio Uno1 Refirase a la Fig. 2; en el diagrama donde un intercambiador de calor de shell y tube E-367 est siendo usado para calentar el glicol. El vapor es el medio de calentamiento. Un lazo de control de temperatura es mostrado usando smbolos de instrumento ISA. A partir del diagrama determine lo siguiente: (a) (b) (c) (d) La variable controlada La variable manipulada dos cargas mayores en el proceso dos cargas menores en el proceso

Figura 2 Intercambiador de calor de Shell y Tube E-367

Control de Proceso El control de proceso puede ser definido como la manipulacin de las variables del proceso que ejercen influencia sobre la conducta de un