metodos de procesos
DESCRIPTION
electricaTRANSCRIPT
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 1
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 1
MODOS DE CONTROL
DE PROCESOS
(process control mode)
MBA OTTO ANDRINO
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 2
CONTROL
SEGMENTO 1:
FUNCION DEL CONTROLADOR:
Un lazo de control esta diseado para
responder a upsets in el proceso. Estos upsets
son condiciones externas que cambian la
demanda puestos sobre un sistema de control,
y que causa cambios en el proceso. El
controlador es quin hace las decisiones que
afectan las variables de proceso, por lo que el
rol del controlador es crtico.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 2
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 3
CONTROLSEGMENTO 1:
CONTROL DE 2 POSICIONES:
En un proceso que no requiere un control preciso se puede utilizar un control de dos posiciones
En este modo de control el controlador dependiendo del valor de la seal de error, hace funcionar al elemento final de control (o el mismo) como si fuera un interruptor, el cual solamente tiene dos opciones: ENCENDIDO (ON) O APAGADO (OFF)
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 4
CONTROLSEGMENTO 1:
Cuando la V. controlada tiene un valor diferente al set point, la vlvula est cerrada.
Cuando la V. controlada tiene el mismo valor al set point, la vlvula est abierta.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 3
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 5
CONTROLSEGMENTO 1:
El lazo de control no puede responder inmediatamente a cambios repentinos, el cual puede depender tambin en el tiempo de respuesta del sensor y el tiempo para efectuar el cambio de temperatura del lquido
Este tipo de control provoca significante oscilaciones en el proceso. Si el proceso puede tolerar este tipo de variaciones, entonces este tipo de control es el adecuado.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 6
CONTROLSEGMENTO 1:
CONTROL PROPORCIONAL:
Este ya es un control continuo y no discreto como el anterior, lo cual significa que no existirn oscilaciones tan pronunciadas.
Se llama proporcional debido a que el elemento final de control responde proporcionalmente a la seal enviada desde el controlador. Esto quiere decir que el elemento final de control puede tener mltiples posiciones y no dos como el anterior sistema de control.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 4
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 7
CONTROLSEGMENTO 1:
Descripcin del modo de operacin.
Este modo de control es usualmente usado en sistemas de procesos donde el valor de la variable controlada debe cambiar continuamente o constantemente (en diferentes posiciones) en respuesta a upsets.
El control proporcional provee con control mucho ms suave o menos oscilatorio.
Los controladores proporcionales estn diseados para mantener una continua relacin entre la variable controlada y la posicin del elemento final de control.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 8
CONTROLSEGMENTO 1:
GRAFICA DE RESPUESTA DEL CONTROLADOR PROPORCIONAL:
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 5
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 9
CONTROLSEGMENTO 2:
En un controlador proporcional se utiliza la
ganancia del sistema para controlar el grado de
respuesta del control respecto a la seal de
error. La banda proporcional es la cantidad de
cambio en la entrada que es necesaria para
cuasar un 100% de cambio en la salida.
Una alta ganancia significa una banda
proporcional angosta, mientras que una
ganancia baja significa una banda proporcional
ancha
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 10
CONTROLSEGMENTO 2:
Definicin de banda proporcional:
Este trmino designa la cantidad de cambio de entrada necesaria para proveer un rango completo de cambio (100%) en la salida.
{variable controlada(%) }
{variable manipulada al 100%}
PB = (1/GANANCIA) X 100%
PB =
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 6
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 11
CONTROLSEGMENTO 2:
MAS SENSITIVO
MENOS SENSITIVO
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 12
CONTROLSEGMENTO 2:
Para determinar la banda proporcional ptima para un proceso es a menudo un proceso prueba y error basado en una cuidadosa observacin.
Entre los factores que determinan una banda ptima incluye la naturaleza y frecuencia de los upset y las caractersticas de proceso.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 7
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 13
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTROL PROPORCIONAL, INTEGRAL Y DERIVATIVO (PID)
Variaciones del control proporcional:
Cuando un control es excesivo, cualquier desviacin del set point provocar un cambio significativo en la salida, es decir se tendr una ganancia muy granda o bien una banda proporcional muy pequea.
Esto podra provocar virtualmente un descontrol del sistema.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 14
CONTROLSEGMENTO 3:
El efecto de una ganancia muy peq ( o banda proporcional muy grande ser como el tener un control de dos posiciones.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 8
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 15
CONTROLSEGMENTO 3:
Una ganancia muy pequea o una banda proporcional muy grande provocar que a un cambio de la variable controlada provoque un cambio muy pequeo en la salida, provocando que la accin de control tome lugar muy lentamente para un periodo de tiempo dado.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 16
CONTROLSEGMENTO 3:
Una banda proporcional adecuada har que la oscilacin alrededor del set point sea atenuada, hasta alcanzar un nivel dado, para quedarse luego estable.
Sin embargo existe un error al final de la accin del control, y es que nunca se llega a alcanzar el set point. La diferencia entre el set point y el valor alcanzado por la variable controlada se llama
OFFSET
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 9
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 17
CONTROLSEGMENTO 4:
El error de offset es inherente al control
proporcional, sin embargo debe ser
corregido, siempre y cuando el proceso lo
requiera.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 18
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTROL INTEGRAL:
El objetivo principal del control integral es el de eliminar el error del control proporcional, es decir, eliminar el OFFSET.
Este sistema chequea, ajusta y vuelve a chequear el estado de la variable controlada hasta que el proceso alcance el set point.
En otras palabras el control integral responde a la duracin del error (valor del set point valor de la variable controlada)
Es tambin llamado accin de reset
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 10
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 19
CONTROLSEGMENTO 3:
El controlador en este proceso calcula el rea bajo la curva del error, es decir integra.
Dependiendo del valor de esa rea, el controlador setea y resetea el control proporcional, tantas veces como sea necesario. Dicho de otra forma, el controlador acciona el control proporcional e inhabilita el control proporcional tantas veces por segundo o minuto como sea necesario hasta llegar al set point.
El valor que el operador o instrumentista provee al equipo, no es ms que un tiempo que se multiplica por la integral del error, lo que persigue es incrementar la ganancia efectiva del sistema.
Como se podr ver, el sistema integral slo tiene sentido si se usa conjuntamente con el sistema proporcional. El cual se le llama control PI
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 20
CONTROLSEGMENTO 3:
Un inconveniente que tiene el control integral es que puede hacer que el sistema tarde un poco en llegar al set point, comparado con el tiempo que tardara el control derivativo en llegar el offset.
GRAFICA DE P+I
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 11
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 21
CONTROLSEGMENTO 3:
El uso ms frecuente de este sistema de control es para controlar flujo, dado que los cambios de flujo puede suceder muy rpidamente, y por ende el controlador debe hacer que se llegue muy rpidamente al set point.
EL SISTEMA INTEGRAL NUNCA ESTABILIZAR EL SISTEMA, LO NICO QUE HACE ES ELIMINAR EL OFFSET MS RPIDAMENTE.
EL QUE ESTABILIZA EL SISTEMA ES EL CONTROL PROPORCIONAL
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 22
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL DERIVATIVO:
Las acciones del control proporcional + integral + derivativo pueden compensar al sistema que tiene una respuesta lenta, tal como un control de temperatura, a que tenga una respuesta ms rpida.
La accin derivativa consiste en proveer una seal a la razn de cambio de la seal de error, es decir responde a la derivada del error.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 12
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 23
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL DERIVATIVO:Un controlador PID responde rpidamente a los upsets en el proceso, pero an as habr un retardamiento lo lag.
El trmino lag es usado para determinar un dependencia del tiempo de la naturaleza del proceso o al comportamiento de los componentes in un lazo de control del proceso.
Cuando el proceso o componente de ste es lento en respuesta, la salida tendr un retardamiento con respecto a la seal de entrada.
La accin del sistema derivativo es que compensar ese retardamiento, reducir la oscilacin el overshoot.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 24
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL DERIVATIVO:
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 13
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 25
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL DERIVATIVO:
El PID es generalmente usado para control de temperatura debido a que el tiempo de respuesta del proceso es relativamente lento.
En muy rara ocasiones se encuentra el control PID en flujo debido a que los cambios en el proceso son rpidos y son generalmente mucho ms rpidos que la accin derivativa, por lo que se podra sobre compensar el razn de cambio.
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 26
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL PID:CONTROL DISCRETO: Usa informacin sobre la presencia de error.
CONTROL PROPORCIONAL: Usa informacin sobre la magnitud del error.
CONTROL INTEGRAL: Usa informacin sobre el error promedio en el tiempo.
CONTROL DERIVATIVO: Usa informacin sobre la razn de cambio del error.
COMO RESULTADO, EL OBJETIVO FINAL ES MANTENER LA VARIABLE CONTROLADA TAN CERCA DEL SET POINT COMO SEA POSIBLE Y EN EL MENOR TIEMPO POSIBLE.
-
MAESTRIA DE INGENIERIA EN
MANTENIMIENTO
21/01/2011
ESCUELA DE POSTGRADO FAC.
INGENIERIA, USAC 14
21/01/2011 Ing. Otto Andrino 27
CONTROLSEGMENTO 3:
CONTOL PID: