fundamentos de control de procesos para la industria petrolera - operadores - oxy

Fernando Otero, CAP

Optimo Group Inc.

1© Copy Rights – Optimo Group Inc. – www.optimogrp.com

AgendaDía 1:

Fundamentos de Control Automático para Operadores

Bienvenida OXY Colombia

Introducción Instructor

Introducción Asistentes

Introducción al Control de Procesos

Control de Procesos en la Industria Petrolera

Sistemas de Control: Objetivo y desempeño

Errores típicos de control que afectan la operación

Controlabilidad de Procesos

Variabilidad de Proceso

Efectos del Control de Proceso en la Variabilidad de Procesos

Control de Procesos en OXY


Agenda Día 1: … continuación

El Lazo de Control: Componentes

Elemento Final de Control

Válvulas de Control: aspectos relevantes

Qué debe esperarse de la válvula de control

Desempeño de las válvulas de control

Elemento Primario de Control

Sensores/Transmisores

Resolución y desempeño

Damping

El controlador

Control basado en algoritmo PID

Acción Proporcional

Acción Derivativa

Acción Derivativa

El proceso

Conocer el proceso

Dinámica de procesos

Aspectos del proceso


Agenda …Día 2:

Implementación del Control PID

Algoritmos PID en Sistemas de Control

Allen Bradely

ABB

Otros

Sintonización y Desempeño de Lazos

Aspectos a tener en cuenta en la sintonía

Tipos de procesos:

Autoregulados

Integrates


Agenda …Día 2: .. continuación

Tipos de respuesta de lazos

A cambios de SP

A presencia de perturbaciones

Velocidad de Respuesta de Lazos

Interacción de Lazos de Control

La operación y el control automático de procesos

Discusión de casos y aspectos de ejemplos de las plantas de OXY.Análisis y estudio de casos.


Bienvenida e Introducciones

Bienvenida OXY

Introducción Instructor

Introducción Asistentes


Fundamentos de Control de Procesos

Fernando Otero• ISA Certified Automation Professional (CAP)

• Presidente y Fundador de Optimo Group Inc., compañía dedicada a prestar servicios de consultoría y asesoría en control automático de procesos para la industria manufacturera.

• 25 años de experiencia en Control Automático de Procesos

• 1998-2009 - Consultor de Control de Procesos – Cornerstone ControlsInc. – Indianápolis, Indiana, USA

• 1989-1998 - Ecopetrol – Instituto Colombiano del Petróleo

• Ingeniero Químico, Universidad Nacional

• Master of Science, Ing. Química – University of Oklahoma

• Candidato a Doctorado, Ing. Química - University of South Florida

• Instructor, autor de artículos, presentador de ponencias técnicas, columnista de revistas especializadas.


8

Presentación de Asistentes:

Nombre

Profesión

Cargo

Empresa

Algo que pocos saben de usted? Ejemplo: Fui gimnasta cuando niño. Mi hermana fue gimnasta

olímpica y una revista la llamó la Nadia Comaneci colombiana.

8



Objetivos

1. Introducir los conceptos fundamentales de la teoría del control automático de procesos.

2. Explicar los componentes y el comportamiento de un lazo de control.

3. Entender un controlador tipo PID.

4. Comprender por qué es importante entender e identificar el proceso.

5. Presentar los diferentes métodos de sintonización de lazos de control.

6. Comprender cómo disminuir la variabilidad de proceso mediante un control óptimo.

7. Elaborar sobre aspectos prácticos de control.



Plan

1. Conceptos generales de control de procesos

2. Componentes de un lazo de control

3. Identificación del Proceso

4. Controlador PID

5. Variabilidad

6. Sintonización de lazos de control

7. Estrategias de control

8. Aspectos prácticos de control y sintonización de lazos



Lo que NO veremos en este curso

1. Modelos de procesos basados en principios físico-químicos.2. Desarrollo matemático del algoritmo PID3. Transformadas de Laplace4. Localización de las raices de un sistema5. Diagramas de Bode6. Análisis de estabilidad en el dominio de la frequencia7. Control predictivo multiviariable


Control de Procesos





Errores típicos de control que afectan la operación

Controlabilidad de Procesos


Efectos del Control de Proceso en la Variabilidad de Procesos

Control de Procesos en OXY

Control de ProcesosIntroducción al Control de Procesos Cuál es el objetivo de un sistema de control automático de procesos?

Desde el punto de vista de control regulatorio, un sistema de control se diseña para mantener las variables de proceso importantes en valores de consigna o set points.

El sistema debe ser capaz de hacer las compensaciones necesarias cuando se presenten perturbaciones con el fin de hacer que la variable controlada regrese a su set point.

Esta función se ejecuta simultáneamente para múltiples variables de proceso en una planta de producción.

Hay varias formas en que un sistema de control pueda mejorar su desempeño, como por ejemplo utilizando tareas secuenciales, como con control batch.

Sin embargo, el objetivo del sistema automatización del proceso es asegurarse de que la calidad y cantidad de productos sea constante, uniforme y consistente.

Adicionalmente, si puede lograr incrementar la producción y mantener la calidad, esto es aún mejor.

(ISA–InTech: The Final Say, Don’t Forget the Fundamentals of Process Controls, June 2008)

http://www.isa.org/InTechTemplate.cfm?Section=ViewPoint1&template=/ContentManagement/ContentDisplay.cfm&ContentID=69745





Conceptos generales de control de procesos

• El objetivo del control automático de procesos es mantener variables importante de proceso en un valor de operación deseado.

• El control de procesos es importante para:

• la seguridad del personal• la seguridad de los equipos• proteger el medio ambiente• la calidad del producto• mantener las capacidades de producción a costo mínimo.

• Todo sistema de control ejecuta las siguientes tres operaciones básicas en ciclo cerrado:

• Medición• Decisión• Acción

• La acción debe afectar la medición.



Conceptos generales de control de procesos

• Variable Controlada (PV, CV)

• Punto de Consigna (o de Ajuste) (Set point, SP)

• Variable Manipulada (CV, MV, CO, PD, IVP, OUT)

• Perturbación (carga, load)

• Control en Manual (Lazo Abierto)

• Control en Automático (Lazo Cerrado)

“El objetivo de un lazo de control automático es ajustar la variable manipulada para mantener la variable controlada en su punto de consigna a pesar de las perturbaciones que sufre el proceso”

• Control Regulatorio: para compensar por presencia de perturbaciones

• Servocontrol: la variable controlada debe perseguir al set point.

• El primer requisito para controlar un proceso es conocer el proceso.



Cosas curiosas luego de ejecutar cientos de servicios de desempeño de control en plantas:

Hay miles de ejemplos de buena utilización de control de procesos, pero la mayoría de los casos en que se requieren mis servicios, es por que el sistema de control no se estaba desempeñando como se esperaba.

Estas cosas curiosas en últimas afectan no solo el desempeño del sistema de control, si no también el desempeño de la planta, que es aún más importante.

(ISA–InTech: The Final Say, Don’t Forget the Fundamentals of Process Controls, June 2008)



Fundamentos de Control de ProcesosIntroducción al Control de Procesos

Algo simple: dos válvulas de control sobre el mismo tubo separadas sólo por algunos pocos metros. “Una controlaba la presión y otra controlaba la temperatura”.


TCV-201PCV-201

E-1

PT-201

PIC-201 P-1

P-2

TT-201TIC-201

P-3

P-4


Otro ejemplo sencillo (aunque hay otros muchos ejemplos más complicados) es la generación de un tiempo muerto extremadamente largo debido a la localización del elemento primario de control. Este estaba muy, pero muy, lejos del elemento final de control.


AT-201AIC-201

P-1

E-2

V-3 V-4

P-5

PCV-201

E-3


Generación de interacción de lazos al instalar un elemento primario de control en la misma línea de un elemento final de control de un lazo de control diferente.


AT-201AIC-201

P-1

E-2

V-3 V-4

PCV-201

E-3

PT-301

PIC-301

P-6

PCV-301P-7

P-8

Settings y Parámetros Settings y parámetros en la configuración de la estrategia de control.

Empezando por los parámetros de sintonía (PID) de los lazos de control

Hay plantas donde muchos lazos de control tienen la sintonía que por default trae el bloque PID

Hay lazos que nunca fueron sintonizados cuando se comisionó y arrancó la planta

Otros aspectos de Control

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Estos ejemplos, y otros muchos, indican que no se realizó un análisis mínimo de controlabilidad antes de la aprobación final de la estrategia de control durante la fase de diseño del proyecto !!!




Compresores, intercambiadores de calor, calderas, bombas, slug catchers, separadores, etc.



Fundamentos de Control de ProcesosControl

de

Procesos

en la

Industria

Petrolera


P5355

P5356

PCV53551

PV53562

PIT53551

FIT53551 FO

FO

Está por presión

en

por rampa y pasos

PIT53561

PCV53561

FO

FO

PIA-5A

P5355/56

P5011/12/13

P5353/54

P5351/52

P5009/10

PIT53553

SP from

operator

1800 psi

SP=1800???

Presion descarga

mínima

PCV53552

PIT53252

No existe un bloque PID

SP = 2150 psig ???

Presión descarga

máxima, o

correspondiente

flujo minimo

FIT-53561

No existe un

bloque PID

Alarma en 25000

Alarma

en 25000

PSV calibrada a

2244 psig

PSV

calibrada a

2244 psig

PIC-53534

SP=1800???

Presion descarga

mínima

SP = 2150 psig

??? Presión

descarga máxima,

o correspondiente

flujo minimo

Selector <

PIC-53561

PIC-Anillo

PIC54561

PIC53551

PIC53552

Sleectro <

PTYYY

PT en

campo

Señal

Feedforward

Lead/Lag




PLC o DCS

Allen Bradley – ControlLogix

Opto 22

I/A Foxboro

Honeywell

ABB Advant 450

DeltaV



P6252

P6251

PCV62521

PCV62512

PIT62521

FIT62521 FO

FO

Está por presión

en

por rampa y pasos

PIT62511

PCV62511

FO

FO

PIA-6

P6251/52

P6257/58

P6255/56

P6253/54

P6259

PIT62512

SP from

operator

1850 psi

SP=1800???

Presion descarga

mínima

PCV62522

PIT62513


SP = 2150 psig ???

Presión descarga

máxima, o

correspondiente

flujo minimo 27000

FIT62511

No existe un

bloque PID

Alarma en 2200

Alarma

en 2200

PSV calibrada a

2244 psig

PSV

calibrada a

2244 psig

PIC62512

SP=1800???

Presion descarga

mínima

SP = 2150 psig

??? Presión

descarga máxima,

o correspondiente

flujo minimo

27000

Selector <

PIC62512

PIC-Anillo

PIC62511

PIC62522

PIC62521

Sleectro <

Alarma

en 33000

Alarma

en 33000

PT-YYY

PT en

campo

Señal

Feedforward

Lead/Lag



En el momento de toma de estas imágenes el set point de la presión del anillo esta a 1920psi



Sistemas de Control: Objetivo y desempeño¿Por qué debemos controlar las unidades de proceso?

Mantención del punto de operación

• Si un proceso (una Planta) es visto como un conjunto de operaciones (equipos) inteligentemente conectadas, entonces la mantención del punto de operación del proceso global (la Planta) se podría satisfacer manteniendo una consigna determinada en cada operación. El punto de operación requerido puede ser simple (un cierto pH o una cierta temperatura) o complejo (una cierta rentabilidad).

Satisfacer restricciones de

• Seguridad (Presión, Temperatura, Composición, etc entre un máximo y un mínimo de seguridad)• Especificaciones (es decir, control de la calidad de una variable ; no sólo cantidad)• Regulación Ambiental (efluentes, emisiones, residuos sólidos)• Restricciones operacionales para cada equipo u operación (alturas de tanques, potencias a las bombas, etc)• Economía óptima (frente a materiales cambiantes, energías a tarifa cambiante, etc.)




Sistema de Control.

Conjunto racional y sistemático de equipos (sensores, actuadores, computadoras, algoritmos, etc.) e intervención humana (diseñadores y operadores de proceso) que permite operar el proceso controlado (una planta, p.e.) con asistencia del sistema de control mismo.

Requerimientos que se satisfacen con sistemas de control:

• Eliminar la influencia de perturbaciones externas • Asegurar la estabilidad del proceso • Optimizar el proceso





OPTO22

Etc.

Independientemente del Sistema de Control, los fundamentos de control automáticos de procesos se deben cumplir.

El control continuo en el sistema de control (PLC o DCS) se encarga de mantener las variables de proceso muy cercanas al set point.





OPTO22

ABB Advant 450

Etc.

Cada sistema de control implementa el algoritmo de control continuo (basado en PID) en forma diferente.

Dentro del mismo sistema de control, puede haber más de una implementación diferente del algoritmo de control continuo.

Esto implica que los valores de los parámetros, las unidades, y el comportamiento del lazo pueden ser diferentes de sistema a sistema, y dentro de cada sistema.



Comportamiento de la presión de campo

PIA5A y PIA6



Utilización de las tendencias para tomar decisiones de proceso

Diagrama de flujo separación de fluido de pozos Link Esquema




Estación LCI-2

TANQUE DE CRUDO

WEMCO

Separador trifasico

AGUASKIMMINGTANK

BOMBAS DE TRANSFERENCIA

DEPURADOR DE GAS

TAMBOR DE TEA TEA

PLANTA DE GAS

(Conexión Nov2011)

Piscina

PLANTA DESHIDRATADORA

PIA 5A



GUN BARRELTANK

TANQUE DE CRUDO

WEMCO

PLANTA DESHIDRATADORA

BOTA DEGAS

AGUA

FILTRO WALNUTBOMBAS DE INYECCIÓN

PIA

SKIMMINGTANK

BOMBAS DE TRANSFERENCIA

ESTACIÓN

BOCATOMA

Oil

Flujo Multifásico

Water

Gas

TORRE DESOXIGENADORA

TANQUE DE CABEZA

Esquema General

DEPURADOR DE GAS

TAMBOR DE TEA

TEAPozos Productores

PLANTA DE GAS

(Conexión Futura) Piscina

PTA

Link DiagramasDe flujo

TANQUE DE RECIBO

BOMBAS DE INYECCIÓN

TANQUE DE RECIBO

TANQUE DE CABEZA

Pozos Inyectores

Troncales de inyeccion

De SRV

FILTRO< 5μ

FILTRO< 5μ

PIA5/5A

WALNUT FILTERS

TORRE DESOXIGENADORATANQUE DE CABEZA

TANQUE DE RECIBO


TANQUE DE RECIBO

TANQUE DE CABEZA

Medición promedio de Septiembre 2011

PIA5Agua de rio

PIA5AAgua Producida

Entrada

Torres

O2 (ppb)

5894

Salida de torres

O2 (ppb)

T-5001 T-5002

663.2 658.8

Succión Turbinas

Inyección

TSS (ppm) O2 (ppb)

0.3 473.7

Entrada Filtros

O/W (ppm) TSS (ppm) O2 (ppb)

4.7 11.8 0.0

Salida Filtro 5371/72/7374


0.3 6.6 0.0

Salida Tanque 5312 - 5313

O/W

(ppm)

TSS

(ppm)

O2

(ppb)

0.9 7.9 0.9

Anillo de inyección

Entrada Filtros


3.9 11.1 0.0

Salida Filtro 5005/06/07


0.0 8.0 0.0

Parametros requeridos a la salida

O2 (ppb) 0

TSS (ppm) < 5

O/W (ppm) < 5

BOMBAS DE INYECCIÓN(Turbinas)


PIA6

WALNUT FILTERS


TORRE DESOXIGENADORA TANQUE DE CABEZA

TANQUE DE RECIBO


TANQUE DE RECIBO

TANQUE DE CABEZA

Medición promedio de Septiembre 2011

Entrada Filtros

O/W

(ppm)

O2

(ppb)

8.9 0.0

Salida Filtro

6371/72/73

O/W

(ppm)

O2

(ppb)

0.4 0.0

Entrada

Torres

O2 (ppb)

5789

Salida de torres

O2 (ppb)

T-6001 T-6002

1052 1000

Tanque Tk-6211


2.3 9.6 74.0

Tanque TK-6212


3.2 5.9 475.5C-25

O2

(ppb)

5.0

Agua de rio

Agua Producida

Anillo de inyección

Parametros requeridos a la salida

O2 (ppb) 0

TSS (ppm) < 5

O/W (ppm) < 5



El Lazo de Control: componentes

Estándares de Desempeño

Instrumentación (transmisores y sensores)

Elementos finales de control



Componentes de un lazo de control

• Sensor / Transmisor• Elemento primario de control•Desempeña la MEDICION dentro del lazo de control •Salida del transmisor (TO): debería ser lineal• Cuidado con no lineales como: termopar y medidor de flujo de platina de orificio• Rango, Span, Zero• Ganancia del transmisor

• Elemento final de Control• Desempeña la ACCION dentro del lazo de control• Válvula de Control• Variador de velocidad

• Controlador• Desempeña la DECISION dentro del lazo de control

• PROCESO




Sensor y Transmisor




Sensor y Transmisor


Transductor: Dispositivo que recibe información en una forma y genera una salida en respuesta.

Transmisor: Es un transductor que responde a una variable de medición y convierte esa entrada en una señal de transmisión estandarizada.

El estándar industrial más común para transmisores es una combinación de transductor y un circuito de condicionamiento de señal que produce una corriente de salida proporcional a la medida.

El estándar industrial de control de procesos es 4 a 20 miliamperios (mA). 4 mA representa el 0%20 mA representa el 100% 0 escala completa.

Se utiliza corriente por que no es afectada por impedancia o ruido como sucede con señales de voltaje cuando se transmiten en distancias largas.



Sensor y Transmisor


Exactitud : ± 0.2% del span calibrado

Incluye los efectos combinados de lo siguiente

Repetibilidad: ± 0.05% del span calibrado

Linealidad: ± 0.1% del span calibrado

Histéresis: ± 0.05% del span calibrado

Banda muerta: Ninguno

Velocidad de respuestaRespuesta en la mediciónTransporte de muestra



Sensor y Transmisor Fórmulas de Conversión y,w

20 mA

4 mA

y0 yMy

Span=yM - y0

100 %

0 %

y0 yMy

mA

%

)yy(span

100% 0

4)yy(span

16mA 0

)4mA(16

100%


Fundamentos de Control de ProcesosComponentes de un lazo de control Sensor y Transmisor


Transmisores Inteligentes

• Con microprocesador

• Habilidad de calibrar la unidad en un rango de medición más ancho que el spannecesitado para una aplicación específica.

• Esto produce una mayor rangoabilidad.

• Más flexibles

• Como la curva de calibración está en la memoria del microprocesador, se puede cambiar electrónicamente el cero y el span por medio del teclado de un terminal portatil.

• Comunicación de dos vías con el cuarto de control.

• Proveen diagnóstico, re-tienen tags, se les puede programar damping y compensación, etc.

• Capacidades de linealización de señales y/o generación de funciones.

• Muchos vienen con spare sensor (Termopar y RTD, por ejemplo)

Fundamentos de Control de ProcesosComponentes de un lazo de control

Sensor y Transmisor


Damping

Parámetro configurable en el transmisor..

Es la constante de tiempo de un filtro de primer orden aplicado a la señal análoga antes de que la señal sea transmitida.

El valor (en segundos) determina el tiempo que le toma a la señal de salida llegar al 63% del valor final si se aplicara un paso escalón en la entrada.

Es aconsejable dejar este valor en el mínimo y aplicar filtrado en el sistema de control; así sería más fácil cambiarlo o monitorearlo.

Al incrementar excesivamente el valor del damping, simplemente se empieza a enmascarar el proceso. La señal del transmisor no representa el comportamiento real del proceso.

Algunos expertos aconsejan colocar un valor para damping igual a 1.3 veces el tiempo de ejecución del algoritmo de control PID.

Filtrado PV

La “solución” fue aplicar un filtro de 6 segundos en la PV del bloque PID en el sistema de controlEl damping de los transmisores era el default del fabricante, 2.0 segundos

Uso y abuso del filtrado en la PV (PV-filtering parameter)

Ejemplo: un lazo de control de presión con bastante acción derivativa

La presión es una variable de proceso bastante ruidosa

La acción derivativa genera un movimiento excesivo en la CV y esto, a su vez, genera mucha variabilidad de proceso

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Sensor y Transmisor

56

…. continued

Esto “trabajó” bien por que el ruido se despareció; la válvula de contrl se movió más suavemente aunque estaba aún algo agresiva

Pero esto no paró la presencia de numerosas alarmas molestas por ALTO y por DESVIACION!

El número de shutdowns inesperados (no programados) o disparadas de apagada del oleoducto era igual que antes!

Filtrado PV



Sensor y Transmisor

57

Ignorar la Variabilidad de Proceso En realidad al aumentar el filtrado en la PV a través del sistema,

Se ingnora el comportamiento real de proceso y se le hace creer al sistema de control queel proceso se comporta de otra manera

Se ignora el comporatmiento real del proceso y se enmascara la magnitud de la variabilidadde proceso en ese lazo de control

El lazo de presión tenía una constante de tiempo de 1.8 segundos y un tiempomuerto de 0.9 segundos

El punto es que no se aplican los fundamentos de control de procesos y esto puedeafectar el desempeño, no solo del sistema de control, sino también el desempeño de la planta

En el caso del sistema de control de procesos, y luego de haber invertido dinero en la automatización de la planta, lo último que se espera es que el sistema de control genere variabilidad de proceso.

Filtrado PV



Sensor y Transmisor

58


Fundamentos de Control de ProcesosSensor y Transmisor

Características deseables en un trasmisorLas más importantes:

• Alta resolución• Alta precisión (o exactitud)• Alta rangoabilidad• Alta confiabilidad• Bajo costo

No menos importantes:• Pequeño tamaño y bajo peso• Diseño robusto para aguantar ambiente industrial• Que la precisión no se afectada por las condiciones atmosféricas• Que no necesite ajustes por variaciones en la carga o en la resistencia de la línea• Que no presente peligro para el personal y los equipos (intrínsecamente seguro)• Fácil y conveniente para calibración y mantenimiento• Que opere bien aún en presencia de caídas de voltaje y pérdidas de electricidad• Mínimo # de líneas de transmisión• Salida compatible con otros instrumentos y el sistema de control• Facilidad de integración con el sistema de control distribuido

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Válvula de Control

• Acción de la válvula (FO, FC) •Actuador (diafragma y resorte)• Posicionador (importancia, posicionador digital inteligente)• Cálculo del tamaño de la válvula de control• Característica de Flujo

• Igual Porcentaje • Lineal• Apertura Rápida

• Inherente• Instalada

• Rangoabilidad• Ganancia de la válvula• Caida de Presión a través de la válvula• Velocidad de respuesta




Válvula de Control

Fórmulas de Conversión u

20 mA

4 mA

100 %0 %

mA

u %

4%100

16mA

u

mA%

Apertura válvula en %

u

%

Actuador

Apertura válvula en %




Válvula de Control




Válvula de Control – relación de perdida de presión




Válvula de Control - Globo




Válvula de Control - Rotatorias




Válvula de Control


• Está comprobado que cuando se seleccionan y dimensionan las

válvulas de control en una forma adecuada, se ahorra dinero!!!

• Las válvulas de control que son incapaces de seguir la señal de

salida del controlador hacen que la sintonía de los lazos se mucho más

difícil e introducen variabilidad no deseada en el proceso y en los

productos!!!

• 'When momma ain't happy, nobody's happy.' A parallel could be said

about control valves, 'When control valves aren't working, the

whole loop's not working’.



Válvula de Control


La dinámica de la válvula de control depende de muchos factores:

• Diseño y tamaño de la válvula

• Diseño y tamaño del actuador

• Desempeño del posicionador

• Condiciones del proceso

• Métodos de prueba

Cuando se tienen en cuenta todos estos factores, la válvula de

control se convierte en un sistema complejo que requiere ingeniería

más exigente.



Válvula de Control




Válvula de Control


Control Valve

Characteristics

Summary

Here are the relative

differences in three

commonly used control

valve designs.

Globe valve Segmented V-ballHigh-performance

butterfly valve

Capacity Good Excellent Excellent

Characteristic Unlimited selection

One, usually equal

percentage (more

towards good now)

One, usually linear

Noise control Excellent Limited None

Cavitation protection Excellent Limited None

High flowing pressure

dropsGood Limited Poor

Tight shutoff Good Good Good

Usable control range Wide Limited Narrow

Cost Highest Medium Lowest

Source: Control Engineering with data from Fisher Controls - 1999



Especificación de la Dinámica de las Válvula de Control


• Documento creado por EnTech Controls (empresa comprada por Emerson ProcessManagement) de 20 páginas con tres secciones:

• No linealidad• Respuesta Dinámica a un Paso Escalón• Cálculo del tamaño de válvulas de control

• Cada sección incluye:• explicaciones extensas, • gráficas de soporte, • recomendaciones, • valores de default, • espacio para datos de usuario.

• Al final del documento hay un Glosario de los términos utilizados

• In 1992 EnTech released its Control Valve Dynamic Specification



Especificación de la Dinámica de las Válvula de ControlSección de No-Linealidades


• La No-Linealidad en una válvula de control representa la inhabilidad de la válvula (sistema que incluye válvula, actuador y posicionador) para seguir en forma precisa los cambios en la señal de control que viene del controlador y asegurar que se realicen los cambios en el coeficiente de flujo (Cv).

•Esta sección:

• establece las no-linealidad máximas permitidas para la válvula en cuanto a:

• Banda muerta• Resolución• Histéresis total

• Idealmente, la válvula debería diseñarse con una ganancia de uno (1.0)• Sin embargo problemas mecánicos y la fricción dinámica y estática hacen dificil que una válvula responda en forma eficiente y a cambios pequeños en la señal de control.



• Esta sección establece el rango de movimiento mínimo y máximo que produce una dinámica

consistente.

• El tamaño de paso mínimo es el límite inferior del rango y depende de la histéresis total y magnitud de

movimientos inconsistentes.

• El tamaño de paso mínimo depende del diseño de la válvula y frecuentemente es el doble de la

histéresis total.

• Se especifican los valores de paso mínimo para cambios de paso nominal, fino y muy fino.

• Las válvulas capaces de cambiar el flujo con cambios de paso muy fino usualmente son más costosas.

• Los valores máximos del tamaño de paso nominal, amplio, y muy amplio son los limites superiores del

rango en el cual la válvula es casi lineal y depende de los movimientos limitados por la velocidad.

• Entre más amplio sea el límite superior del rango, mayor la capacidad del diseño de la válvula.

• La especificación de respuesta a paso escalón establece la cantidad de tiempo, después de un cambio

en la señal de entrada, que le toma a la salida alcanzar el 86.5% del valor final en estado estable.

Especificación de la Dinámica de las Válvula de ControlSección de Respuesta Dinámica




• Esta sección define la amplitud máxima del ciclo límite de flujo como porcentaje del flujo

nominal.

• Se presentan valores para nominal, fino y muy fino, como porcentaje de:

• tamaño del paso mínimo

• ganancia de flujo

• ciclo límite de flujo

• La amplitud del ciclo limite puede predecirse como la mitad del tamaño de paso mínimo

multiplicado por la ganancia de fljo.

• La ganancia de flujo se calcula dividiendo las unidades de flujo (i.e., gpm) en el

porcentaje de movimiento de la válvula y dividiendo los resultado en el porcentaje de flujo

en el punto de operación esperado.

• Una variación en la porción de la ganancia de proceso ayuda a determinar el grado de

dificultad esperado en la sintonización de lazo de control.

For more information about EnTech's Control Valve Dynamic Specification, visitwww.emersonprocess.com/entechcontrol/

Especificación de la Dinámica de las Válvula de Control

Sección de Dimensionamiento de la Válvula

http://www.emersonprocess.com/entechcontrol/




Componentes de un lazo de control – la Válvula de Control


• Adquiera conocimiento sobre como evaluar (benchmark) el desempeño de una válvula de

control;

• Asegúrese que las personas encargadas de comprar, dimensionar, seleccionar, y

mantener las válvulas de control comprendan la importancia de ellas y de entender que las

válvulas de control son un sistema;

• Asegúrese de que los lazos de control están sintonizados apropiadamente; y

• Repita los tres pasos anteriores regularmente y asegúrese de que todos los componentes

del lazo de control se están comportando como se esperaba.

Si quiere mejorar el desempeño de la válvula de control para que mejore la

calidad de su producto, entonces tenga en cuenta los siguientes cuatro factores:

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Mejores Prácticas para Mejorar el Desempeño de Válvulas de Control

Válvulas de Control


TV-3490

81



Preguntas sobre válvulas de control?

Control PID

El Controlador PID

Acción Proporcional

Acción Integral

Acción Derivativa

Implementación del Algoritmo PID

Ideal o Dependiente

Independiente

Estándar

Serie

Etc.

Estructura:

PID en el Error o en la PV

Unidades de los Parámetros PID

Opciones del Control: Directa-Inversa; Tracking, etc.




Controlador

Tipos de Control

• ON/OFF

• PIDProporcional (P)Proporcional-Integral (PI)Proporcional-Integral-Derivativo (PID)Proporcional-Derivativo (PD)

Acción del ControladorInversaDirecta



Controlador PID

Controlador basado en señal, no incorporaconocimiento explícito del proceso

3 parámetros de sintonía Kc, Ti, Td

diversas modificaciones

dt

deTde

TteKtu

tytwte

d

i

c )(1

)()(

)()()(


Error

Dominio en el tiempo

Dominio en Laplace

Acción de Control = Sumatoria de acciones Proporcional, Integral y Derivativa con base en el error


Parámetros PID• Kc ganancia / Término proporcional

– % span control / % span variable controlada

– banda proporcional PB=100/ Kc

=========================

• Ti tiempo integral / Término integral (Reset)

– Minutos o segundos (por repetición) (reset time)

– repeticiones por min (o por segundo) = 1/ Ti

=========================================

• Td tiempo derivativo / Término derivativo (Rate)

– Minutos o segundos.



Control PID


Tres formas comunes de control PID

• Paralela

• Estándar, o forma ISA (*la más popular)

• En Serie, o forma Clásica



Control PID: Forma Paralela



Control PID - En Serie, o forma Clásica



Conversión de Control PID -En Serie, o forma Clásica a Estándar

• Si no se usa acción derivativa, entonces las dos formas son iguales

• Las unidades de tiempo de TR y TD deben ser iguales

• Asegúrese de convertir las unidades de los parámetros PID antes de convertir de una forma a otra

Fundamentos de Control de ProcesosControl PID




Esto significa que existen 3 x 2 x 4 x 2 = 48 combinaciones diferentes de unidades y algoritmos que un controlador pued utilizar!


Controlador

Gp(s)C(s)

100/span

Controlador

W(s)

• Las señales de entrada y salida al controlador suelen expresarse en %

del span del transmisor y del actuador respectivamente.

• La conversión del controlador debe corresponder a calibración del transmisor

•Las dinámicas del actuador y transmisor deben incluirse si son significativas

U(s)

%

%%

+-

Y(s)

100/span


Acción proporcionalbiasteKtu c )()(

Un error del e % provoca una acción de controldel (Kc*e %) sobre el actuador

bias = manual reset (CV = SP)


Atención!Tener en cuenta las unidades de Kc que normalmente son %CO/%Span


Acción proporcional



SP

CV

MV

Time

Time

Offset

Proportional Kick

Error estacionario

Acción directa/inversa

Controlador de acción directa Kc < 0Controlador de acción inversa Kc > 0

Entre mayor Kc, más agresivo es el controlador

considerar el tipo de válvula



Acción Integral (RESET)

y ysp sp

t t

u

t

u

t

Un controlador P no eliminael error estacionario en procesos autoregulados

La acción integral continua cambiando la u hasta que el error es cero

edT

K

i

c



Acción Integral Ti tiempo que tarda laacción integral en igualara la acción proporcional(una repetición) si e=cte.



SP

CV

MV

Time

Time

a

a

Ti

bb

Ti

Acción Integral


• La acción integral elimina el error (offset) que deja la acción proporcional.

• Atención: las unidades del término integral dependen del fabricante. Las más usuales son: segundos/repetición, minutos/repetición, repeticiones/min, o adimensional

Mientras el término proporcional actúa con base en el tamaño del error e(t), la acción integral considera la historia del error, o la cantidad de tiempo en que la variable controlada ha estado alejada del set point.

Integración significa sumar continuamente. La integración del error significa que se suma completamente la historia del error hasta ahora, empezando desde cuando el controlador fue cambiado a AUTOMATICO.


Acción derivativa

y yw w

t t

u

t

u

t

Un controlador P con gananciaalta para dar respuesta rápidapuede provocar oscilaciones por acción u excesiva

La acción derivativa acelera lau si e crece y la modera si e decrece, evitando oscilaciones



La acción derivativa actúa sobre el cambio del error en el tiempo… rata de cambio

Acción derivativa

• Con el Error variando linealmente, la acción derivativa da lamisma Salida que la acción proporcional daría Td segundos más tarde

• Acción anticipativa

• No influye en el estado estacionario



Acción derivativa

y ypv pv

t t

u

t

u

t

Saltos en la w provocanvalores muy altos de u enen instante de cambio

Señales de proceso ruidosasprovocan acciones inadecuadasen la u



Preguntas sobre Controlador PID


Curso de Control de Procesos



Control de Procesos -- El Proceso

“Existen tres (3) requisitos primordiales para realizar buen control de procesos”

(Dr. Carlos Smith, University of South Florida)

Primero, conocer el proceso

Segundo, conocer el proceso!!

TERCERO, CONOCER EL PROCESO!!!

El Proceso



• Desde el punto de vista del controlador, el proceso es todo lo que está entre la señal que entra al bloque PID por la conexión PV y la señal que sale por CV (o OUT).

105

El Proceso



Dos tipos de Proceso desde el punto de vista del controlador:

• Proceso Auto-Regulado

• Proceso Integrante

El método de sintonización del controlador PID es muy diferente dependiendo del tipo de proceso !

106

El Proceso Auto-regulado



107

El Proceso Integrante



108


Dinámica de Procesos - Identificación del ProcesoPROCESO

• El proceso debe ser entendido antes de diseñar un sistema de control

• El comportamiento dinámico del proceso es de crítica importancia a la hora de diseñar, analizar, e implementar un lazo de control (o sistema de control).

• En lo que respecta al controlador, la variable controlada es aquella señal que le llega por la conexión del PV o CV.

• En lo que respecta al controlador, la variable manipulada es aquella señal que sale por la conexión CO o OUT o CD, etc.

• En lo que respecta al controlador, el proceso comprende todo aquello que sucede entre la variable manipulada y la variable controlada.

• La dinámica de los diferentes procesos físico-químicos cambia de proceso a proceso. Incluso cambia con el tiempo.

• Ejemplo: la respuesta de un lazo de temperatura es diferente a la respuesta de uno de nivel.

• El comportamiento de un proceso se puede modelar mediante la utilización principios físico-químicos, balances de materia y energía, correlaciones, etc.

• En forma más sencilla se puede modelar un proceso como si respondiera en un modelo de primer orden: ganancia, constante de tiempo, y tiempo muerto.



Dinámica de Procesos - Identificación del Proceso

DINAMICA DEL PROCESO

• El diseño e ingeniería de un proceso requiere el conocimiento detallado de la operación del equipo de proceso cuando las entradas son constantes.

•El control automático requiere el conocimiento detallado de la operación del equipo de proceso cuando las entradas cambian en el tiempo.



El proceso se puede conocer mejor si se analiza la

respuesta de la variable controlada a un paso escalón

en la salida del controlador

tt

YU

UY

Proceso

Modelo



Para un proceso auto-regulado


Kp = Ganancia de Proceso

τ = Constante de Tiempo,segundos

Td = Tiempo Muerto,segundos



Tiempos de muestreoTiempo de muestreo práctico y último para sintonía conservadora y agresiva, respectivamente


Para un proceso integrante – como nivel de un tanque


Kp = Ganancia de ProcesoIntegrante

Td = Tiempo Muerto,segundos


Grados de Libertad para Controlar un Proceso


• Al desarrollar el sistema de control para un proceso, es importante conocer en forma precisa el número de variables de proceso que el diseñador del sistema intenta controlar, comúnmente llamadas los grados de libertad del proceso.

• El máximo número de grados de libertad para cualquier proceso es el número total de corrientes en el proceso, incluyendo las corrientes para calentar y enfriar.

• El número de grados de libertad de control es el número de variables que pueden ser controladas. Es igual al número de variables manipuladas (el número de válvulas de control en el proceso).

• Por supuesto, es crítico que se sigan buenas prácticas de ingeniería al instalar todas las válvulas de control. Por ejemplo, no deben existir dos válvulas de control en serie en una línea llena de líquido.



Allen Bradely

ABB

Otros



Error = SP - PV

u = salida del controlador PID



Allen Bradely





ABB

TI: sec/rep

TD: sec





Otros

IA Foxboro




Block Execution - PID Function Block (DeltaV)Control Proporcional (P) + integral (I) + derivative (D). Dos formas de ecuación PID

La forma “estádar” es una implementación discreta de:

La forma en “serie” es un implementación discreta de:

Para L = OUT (igual a OUT no limitado) y P = D = E las ecuaciones se reducen a:

La forma convencional “Estádar” de PID con feedforward,

Y la forma “Serie” PID con filtro aplicado solamente en la action derivativa, con feedforward,


Sintonía de Lazos…



La sintonización de un lazo de control es el último paso en la implementación, comisionamiento, u optimización de un lazo.

NO ES EL PRIMER PASO

Una vez que cada uno de los componentes del lazo ha sido optimizado, entonces el lazo puede ser sintonizado para obtener mejores resultados

Es necesario reconocer el lazo como parte de una unidad de proceso, el cual es parte de una planta, la cual es parte de un negocio.

Hay que establecer una metodología antes de iniciar el proceso de sintonización.

Existe interacción de lazos?

Si tengo auto-tuner, funcionará bien con el lazo?


Sintonización Comprensiva de PlantaLazos de Control

Método de Sintonización

Hay varios métodos de sintonía de lazos, cuál escoger?

Cual es el objetivo que espero del comportamiento de mi lazo?

Afecta la respuesta de este lazo otros lazos que de pronto son más críticos o importantes?

El lazo puede tener overshoot?

Qué velocidad de respuesta necesito para el lazo?

Mi proceso puede aceptar oscilaciones?

Qué tanta variabilidad puede aceptar mi proceso de este lazo?

124© Copy Rights – Optimo Group Inc. –www.optimogrp.com


Mitos en Sintonización

Mito 1:

Siempre es imperativo utilizar un solo método de sintonía

Mito 2:

Se pueden calcular los parámetros del controlador PID en forma precisa

Mito 2:

Un lazo de control rápido es bueno.

Dato:

Aproximadamente el 75% de los lazos de control generan más variabilidad cuando están en automático



Sintonía Comprensiva de Lazos

• El proceso es autoregulado? (flujo, presión, temperatura, etc)

• El proceso es integrante? (nivel, exotermico, etc.)

• Existe interacción de lazos?

• Un auto-sintonizador realizará el trabajo?

• Cuál es el objetivo del tipo de respuesta del lazo?

• Afectará la respuesta de este lazo a otros lazos que tal ves con más críticos y más

importantes?

• Se puede aceptar overshoot en este lazo?

• Cuál debe ser la velocidad de respuesta de este lazo?

•

• Se puede aceptar oscilaciones en el proceso o en el lazo?

• Cuánta variabilidad de proceso puede aceptarse en este lazo?


127

Metodología de Sintonización

1. Reconocer el papel del lazo en la unidad de proceso

2. Verificar estado de cada uno de los componentes del lazoa. Elemento Final de Control: Válvula de Control, VFD, Damper, Bomba Dosificadora, etc.

b. Elemento Primario de Control:Sensor/Transmisor

c. El Controlador PID y la estrategia de control

d. El proceso que el controlador controlai. Proceso Auto-Regulado

ii. Proceso Integrante

3. Identificación de la Dinámica del Procesoa. Planeación de las pruebas – En lazo abierto o en lazo cerrado

b. Bump Tests – Pruebas del proceso con Paso Escalón

c. Tamaño del paso escalón (step size)

d. Número de bump tests

e. Análisis de los resultados de identificación

f. Selección del modelo (primer orden más tiempo muerto (FOPDT), segundo orden, integrante, etc.)

4. Selección del Método de Sintonía1. Cálculo de los Parámetros de sintonía

2. Simulación

3. Análisis de los resultados: estabilidad, variabilidad, etc.

4. Implementación de la nueva sintonía

5. Pruebas en Lazo Cerrado1. Cambios de SP

2. Respuesta a perturbaciones

3. Medición de la variabilidad

Control de ProcesosSintonización comprensiva de lazos de control


128

Metodología de Sintonización –Estándar en OXY

OXY - ha decidido utilizar el Método Lambda para sintonízar los lazos

Sin overshoot, o con mínimo overshoot

Controla la velocidad del lazo mediante la selección óptima de Lambda (λ), la constante de tiempo en lazo cerrado

Esto implica:

Utilizar el algoritmo PID Dependiente en Allen-Bradley

Manejo óptimo de los filtros en el sistema de control e instrumentación

Coordinar la velocidad de respuesta de los lazos para minimizar interacción y variabiliad de proceso

Utilizar los límites para seguridad en lo posible, y no para control contínuo

Control de ProcesosSintonización comprensiva de lazos de control


Proceso Autoregulado? O Proceso Integrante? (nivel)

(flujo, presión, temp, etc.)

Fundamentos de Control de ProcesosSintonización comprensiva de lazos de control



)as(s

Ka

U(s) Y(s)

t

y(t)

Proceso Integrante (o integrador): Control de nivel

q

LC

w

u

LT

qi

h

Identificación del Proceso


Cómo quiere su respuesta? Cuál es la mejor respuesta para su proceso?

4. Sin overshoot y estable


Sintonización comprensiva de lazos de control


λ λ λ λ λ

Cambio de SP


Sintonización por Método Lambda Identificación de la Dinámica de Proceso – Proceso Auto Regulado

Primer orden más tiempo muerto (FOPDT)



Ganacia del Proceso:Kp = Cambio en PV/Cambio CV

Constante de Tiempo :Tiempo que le toma a la PV en alcanzar el 63% de todo el cambio en MANUAL

Tiempo Muerto: Tiempo que se toma la PV para empezar a reaccionar

Sintonización por Método Lambda

Proceso Autoregulado

Respuesta en lazo cerrado es de primer orden

Lambda es la constante de tiempo de la respuesta

Sin acción derivativa

Respuesta es sin overshoot

Sin oscilaciones

La velocidad de respuesta la selección el usuario

Primer orden más tiempo muerto (FOPDT)





Proceso Integrante

Tiempo muerto = td

Ganancia de procesoCO

tPVtPVKp

%

)/%()/%( 1122




Proceso Integrante

Ya tiene acción integral, así que sólo se debe agregar muy poca acción integral

Tiempo muerto = td

Ganancia de proceso

Sintonía

tCO

PVKp

*





Identificación del Proceso

Primer Orden más Tiempo Muerto

• Ganancia del Proceso (sensibilidad, Kp)= – 1.03

%Span/%OUT (– 0.53 °C/% OUT )

• Constante de Tiempo (velocidad de respuesta, τ),= 1.3 min

• Tiempo muerto (retraso), td = 0.8 min


http://www.controlguru.com/postpics/hesteptestbig.jpg

137

Fundamentos de Control de ProcesosRespuesta de la presión de descarga con Sintonía Lambda


Manejo de Variabilidad:

Identificar y cuantificar variabilidad

Identificar las fuentes de variabilidad

Establecer desempeño óptimo o mínimo

Implementar correcciones

Lograr un nuevo nivel mejorado de variabilidad

Mantener el desempeño mediante un monitoreo rutinario y en línea

Recuperar el desempeño a niveles óptimos o mínimos en caso de deterioro


Variabilidad de ProcesoStandard Deviation, Variance, Variability

Mean

2Sigma

2Sigma as % of Mean

Variance is Sigma squared σ2


Administración de Variabilidad

Después de ejecutar programas de optimización de variabilidad, algunos

gerentes de planta han manifestado que se logró lo siguiente:

Mejore entendimiento del proceso

Conocimiento más a fondo de los equipos

Percepción e identificación del desempeño de los sistemas de

control y del proceso


VA

RIA

BL

E D

E P

RO

CE

SO

Limite Inferior

Limite Superior

Restricción

(Limite espec.)

Setpoint

Setpoint óptimo

2-si

gm

ara

ng

o2-

sig

ma

ran

go

Reducción de la Variabilidad del

Proceso

Permite la Alteración del Setpoint y

Mayor Rendimiento.

Rango2-sigma

Rango 2-sigma

Oportunidades de Mejorar las Utilidades

Un mejor desempeño del Lazo de Control puede generar oportunidades de rendimiento.


Variabilidad Total = V1 + V2 + V3 +.......

¡Mejora laProductividad!


Los Fundamentos“No se olviden de los fundamentos de control de

procesos”

“Never forget the fundamentals of process controls”


(ISA–InTech: The Final Say, Don’t Forget the Fundamentals of Process Controls, June 2008).

Author: Fernando Otero, CAP (www.optimogrp.com)




http://www.optimogrp.com/

Agenda …Día 2: .. Continuación

Interacción de Lazos de Control

La operación y el control automático de procesos

Discusión de casos y aspectos de ejemplos de las plantas de OXY.Análisis y estudio de casos.


Estructuras de control

Modificaciones de lazos de control convencionales para mejorar:

Rechazo de perturbaciones

Mantenimiento de proporciones

Operación con varios objetivos

Operación con varios controladores

Operación con varios actuadores

Etc.



Control basado en PID



En el momento de toma de estas imágenes el set point de la presión del anillo esta a 1920psi

Lazo de control simple

TT

uTC

sp

q T

Condensado

pa

Fv

Respuesta ante cambios en la presión de alimentación: Su efecto se traduce a un cambio de T que es corregido por el controlador modificando u



Diagrama de bloques

usp T

pa

Cont Vapor Intercambiador

q

Fv

TT

TC

T

Condensado



Controladores en Cascada

TT

TC

sp

q T

Condensado

pa

Fv

FC

FT

El controlador externo (TC) fija la consigna del controlador interno (FC) el cual corrige el efecto del cambio en pa sobre Fv antes de que alcancen al cambiador significativamente



Controladores en cascada

sp T

pa

TC Vapor Cambiador

q

FvFC

El controlador externo (TC) fija la consigna (SP) del controlador interno (FC) el cual corrige el efecto del cambio en pa sobre Fv antes de que alcancen al cambiador significativamente




sp T

pa

TC Vapor Cambiador

q

FvFC

Proceso principal (TC-Cambiador) lento (5 veces más lento que el secundario) Proceso secundario (FC-Vapor) rápido (5 veces más rápido que el primario) Perturbaciones sobre el proceso secundario de efecto controlable Mas instrumentación



Sintonía/Operación

spR1 G2 G1R2

y

Sintonizar primero los lazos interiores, luego los exteriores.

En general, un sistema en cascada resulta mas rápido que uno simple. Si un lazo está en manual, todos los externos a el deben estar en manual



Cascada Temperatura-Presión

TT

TC

sp

q T

Condensado

pa

Fv

PC

PT

El controlador interno (PC) de presión corrige mas perturbaciones y de forma mas eficaz




sp T

pa

TC Vapor Cambiador

q

psPC

El controlador externo (TC) fija la consigna del controlador interno (PC) el cual corrige el efecto de los cambios en pa sobre ps antes de que alcancen al cambiador



Control de nivel

q

LC

sp

u

LT

qi

h

Respuesta ante cambios en la presión en la línea de descarga: Su efecto se traduce a un cambio de h que es corregido por el controlador modificando u

ps



Control en cascada

q

FC

sp

u

LT

qi

h

LC

FT

El controlador externo (LC) fija la consigna del controlador interno (FC) el cual corrige las perturbaciones sobre q antes de que alcancen significativamente al nivel del depósito

ps



Cascada Nivel-caudal

sp h

ps

LC Caudal Depósito

qi

qFC

El controlador externo (LC) fija la consigna del controlador interno (FC) el cual corrige las perturbaciones sobre q antes de que alcancen significativamente al nivel del depósito



Saturación en los instrumentos

q

Todos los actuadores y señales de salida de los reguladores tienen un rango limitado de operación (0 - 100 %)

4-20 mA




Transferencias auto/man

w

y

eu

+

-PID

manual

auto

En los cambios de modo puede haber cambios bruscos en u

Transferencias suaves auto/man y man/auto (bumpless)

Cambios de valor de los parámetros sin saltos bruscos


Compensación en adelanto (Feedforward)

TT

uTC

sp

q T

Condensado

pa

Fv

Respuesta ante cambios en el caudal q ó en Ti: El controlador solo empieza a corregir cuando T se ha modificado.

Ti



TT

uTC

sp

q T

Condensado

pa

Fv

Feedforward

Respuesta ante cambios en el caudal q : La salida del controlador se modifica de acuerdo a los cambios de q para compensar su efecto en T

FT

FY



Feedforward

U(s) Y(s)

P(s)GF

G

Gp

Producir a través de GF y G un cambio en Y(s) igual y de sentido contrario al que se produce a través de GP al cambiar P(s) para compensar este



Feedforward

Perturbaciones medibles y de efecto no controlable directamente

Necesita instrumentación y cálculo adicional

GP debe ser mas lenta que G

Es una compensación en lazo abierto que debe emplearse normalmente junto a un controlador en lazo cerrado



Control de proporciones (control de relación)

Producto A Producto B

Objetivo: Mantener la proporción (r) de B y A en la mezcla

RCFT FTFY

FAFB/FA

FB

r



Control de relación

Producto A Producto B

Objetivo: Mantener la proporción (r) de B y A en la mezcla

r

FCFT FTFF

F rF

Mejores características dinámicas



Control Override (Sobrecomando)

Control de Bombeo

PT

PICPIC

PT

<

PTSuction

Pressure

Case

Pressure

Discharge

Pressure

PT

PIC <

SuctionPressure

Discharge

Pressure

PIC

FIC

FTPT

PT

HoldingPressure

PIC

FT

Tank



166

Control Override (sobrecomando)

q

LC

wL

u

LT

qi

h

FT FC

wF

LS

wL

<Requisitos : wL nivel mínimo a mantener

Flujo cte.



Control override

FT

FC

SC

PT

ST

PC

CompresorMotor

LS

wP

Requisitos: Flujo tan constante como sea posible, sin que se sobrepase una presión máxima wP en la linea a pesar de las demandas variables



Control override

FT

FC

SC

PT

ST

PC

CompresorMotor

LS

wP

p

F

wP



Control Override

FC

FT

TC

TT

LS

TCTT

wTMantener la temperatura T sin que se sobrepase una temperatura máxima wT en los humos del horno

T

Gas



Control OverrideFundamentos de Control de Procesos


P6252

P6251

PCV62521

PCV62512

PIT62521

FIT62521 FO

FO

Está por presión

en

por rampa y pasos

PIT62511

PCV62511

FO

FO

PIA-6

P6251/52

P6257/58

P6255/56

P6253/54

P6259

PIT62512

SP from

operator

1850 psi

SP=1800???

Presion descarga

mínima

PCV62522

PIT62513


SP = 2150 psig ???

Presión descarga

máxima, o

correspondiente

flujo minimo 27000

FIT62511

No existe un

bloque PID

Alarma en 2200

Alarma

en 2200

PSV calibrada a

2244 psig

PSV

calibrada a

2244 psig

PIC62512

SP=1800???

Presion descarga

mínima

SP = 2150 psig

??? Presión

descarga máxima,

o correspondiente

flujo minimo

27000

Selector <

PIC62512

PIC-Anillo

PIC62511

PIC62522

PIC62521

Sleectro <

Alarma

en 33000

Alarma

en 33000

PT-YYY

PT en

campo

Señal

Feedforward

Lead/Lag

Control OverrideFundamentos de Control de Procesos


Control de HornoFundamentos de Control de Procesos


TIC-8204TI-8204

FH-82001

PIC-8215PT-8215

V-1

I-7

SP = 340ºF

SP = 17 psig

Low

Selector

Notas:

Set del trip por presión = 20 psig

FH-82001Hot Water Direct Fired

Heater

Circuito de agua caliente

Gas combustible

CV

CV

PI

O2CO

Presión Cámara de

Combustión

Exceso de Oxígene (debe

estar entre 2.0% y 3.0%)Monóxido de Carbono

(debe estar entre 100 ppm

y 400 ppm – trip at 1000

ppm)

PIC

Nueva

instrumentación

y control de

combustión

Control de rango dividido

q

u

FT

FC

wFv1 v2

u

v1

v2

v1

v2

Tabla



Control de rango dividido

Reactor gaseoso

PT

PC

UY

v1v2

v1 v2

u

u

Split range

v1

v2



Control split range

uTT TC

TT TC UYReactor

Agua

Refrigerante

v1v2

u

v1

v2

v2

v1



Preguntas sobre Estructuras de Control y la Operación



Discusión sobre casos específicos de las plantas de OXY



Fin del Curso -- Gracias



fundamentos de control de procesos para la industria petrolera - operadores - oxy

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