Universidad Nacional Mayor de San MarcosFacultad de Qumica e Ingeniera QumicaDepartamento Acadmico de Anlisis y Diseo de Procesos

Control de Procesos

IntroduccinIng. CIP Jorge Luis Crdenas Ruiz

Tareas de un Ingeniero QumicoDiseoOperacinControl automticoComo queremos que funcioneComo debe de funcionarHacer que funcione automticamente de la forma deseada

Control de procesos

Operacin manual de un procesoObservarCompararDecidirActuar

Operacin de un proceso Operacin manual o en lazo abierto

Operacin automtica Operacin automtica en lazo cerrado

Operacin AutomticaMedirCompararDecidirActuar

Componentes Nos concentraremos en los reguladores y en el funcionamiento del conjunto en lazo cerrado

La operacin y el control de un proceso necesitan:Comprender su funcionamiento dinmico.Mantener sus variables en los valores deseados a pesar de las perturbaciones

Control e instrumentacinEl control del proceso se lleva a cabo desde salas de control usando sistemas de control distribuido.

ObjetivosCon esta asignatura se pretende que el alumno:Adquiera unos conocimientos bsicos y una metodologa de trabajo enDinmica de SistemasRegulacin Automtica que le permitanentender el funcionamientomodelizaranalizar y disear sistemas de control automtico de la industria de procesos. Adquiera una experiencia prctica de la instrumentacin, herramientas y sistemas necesarios en automatizacin.

Metodologa de SistemasAnalizar la realidad.Formular los problemas en trminos matemticos.Resolver los problemas con las herramientas de clculo.Interpretar las soluciones en trminos fsicos. Aplicar las soluciones.

ProgramaIntroduccin.Instrumentacin.Controladores.Autmatas programables.Modelos dinmicos.Anlisis de sistemas lineales.Diseo e implementacin de sistemas de control.

BibliografaOgata, Ingenieria de Control Moderna, Prentice Hall Inter. 4ta.ed., 2003 Smith & Corripio, Principles and practice of Automatic Process Control, Edt. John Wiley, 2006 W.L. Luyben, M.L. Luyben, Essentials of Process Control,, Edt. Mc Graw-Hill, 1997 Luyben, Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineering, McGraw Hill, 1990 B. Wayne Bequette, Process Dynamics, Modelling, Analysis and Simulation,, Edt. Prentice Hall, 1998 D.E. Seborg, T.F. Edgar, D.A. Mellichamp, Process Dynamics and Control, J. Willey, 1989

Control de Procesos IndustrialesIntroduccinObjetivos del control.Esquemas del control industrial.Variables involucradas.Elementos de control.Niveles del control industrial.Diseo de un sistema de control.

INTRODUCCIN Control: operacin de procesos y produccin de productos en especificacin.

El controlador por excelencia es el hombre (control manual).

Las limitaciones fisiolgicas imponen automatizacin.

Costos cada vez mayores de operacin.

El control automtico se centra a la optimizacin.

EVOLUCIN HISTRICA Grecia antigua: Hern y Arqumedes. Pueblo hebreo: el Goln. Roma: muy poco desarrollo. Francia: objeto de juegos y diversiones. Inglaterra: aplicaciones en las mquinas de vapor. Telar de Jacquard: control por tarjetas.

Hern

Arqumides

Telar de Jacquard

EVOLUCIN HISTRICA Segunda guerra mundial: necesidad de automatismos militares (piloto automtico, espoleta de proximidad, torpedo acstico, etc.).

Carrera armamentista: controles para sistemas intrnsecamente inestables, misiles, etc.

Japn: los robot y la industrializacin, trenes y autos inteligentes.

Espoleta de proximidad

Torpedo acstico

Misil

Autos inteligentes

Robot industrial

CONCEPTOS BSICOSUn sistema de control representa un enfoque sistmico.Componentes independientes no realizan la funcin del sistema del control hasta estar integrados.No solo es el factor fsico, es la lgica implcita en ella.El sistema modernamente comparte campos con la informtica.Apoyo de nuevas disciplinas: investigacin de operaciones, etc.

ProcesoEn control de procesos o procesos industriales, es cambiar o refinar materias primas para lograr un producto final. La materia prima, que puede o no cambiar de estado fsico durante el proceso, es transferida, medida, mezclada, calentada, enfriada, filtrada, almacenada o manipulada de alguna manera para producir el producto final.

Ejemplos de procesos industrialesIndustrias qumicas.Petrleo y gas.Alimentos y bebidas.Productos farmacuticos.Tratamientos de agua.Produccin de energa, etc.

IntroduccinPlanta qumica: disposicin de unidades de proceso (intercambiadores de calor, bombas, columnas de destilacin, absorbedores, evaporadores, tanques, etc.) integrados unos con otros de una manera sistemtica y racional.

Objetivo global de la planta: convertir materias primas en productos deseados utilizando fuentes disponibles de energa de la manera ms econmica y amigable con el ambiente.

Seguridad (presin, temperatura, concentracin, mezclas explosivas, etc.).Especificaciones de produccin (nivel de produccin, pureza, etc.) Regulaciones ambientales (cantidad de gases enviadas al ambiente, calidad de agua retornada a un ro o lago, etc.)Restricciones operacionales (nivel de NPSH de las bombas, evitar el rebose o vaciado de tanques, ausencia de inundacin en columnas de destilacin, no exceder el lmite superior de temperatura del catalizador en el reactor, etc.)Econmicos (mnimos costos de operacin, mximos beneficios, etc.)

Requerimientos que debe satisfacer una planta qumica durante su operacin

Se hace necesario el seguimiento continuo de la operacin de la planta qumica.La intervencin externa (el control) garantiza la satisfaccin de los objetivos operacionales.El sistema de control est constituido de:1. Una disposicin racional del equipo (instrumentos de medicin, vlvulas, controladores, computadoras).2. La intervencin humana (diseadores de plantas, operadores de planta).

Clases generales de necesidades que un sistema de control debe satisfacerSupresin de la influencia de perturbaciones externas.Aseguramiento de la estabilidad de un procesos qumico.Optimizacin del rendimiento de un proceso qumico.

Clasificacin de las variables en un proceso qumicoVariables de entrada: denotan el efecto de los alrededores sobre el proceso qumico.1.1. Variables manipuladas o ajustadas: los valores pueden ajustarse libremente por el operador humano o un mecanismo de control. 1.2. Perturbaciones: Sus valores no son el resultado de un ajuste por un operario o un mecanismo de control.

Clasificacin de las variables en un proceso qumico2. Variables de salida: denota el efecto del proceso sobre los alrededores.2.1. Variables de salida medidas: si sus valores se conocen directamente midindolos.2.2. Variables de salida sin medir: no se miden o no pueden medirse directamente.

Variables de entrada y salida alrededor de un proceso qumico

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