sesión 02 tipos de procesos

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  • 8/16/2019 Sesión 02 Tipos de Procesos

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    SESIÓN 02

    TIPOS DE PROCESOS Y SUSCARACTERÍSTICAS

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    • Describir procesos y

    sus características.

    OBJETIVOS

    sesión

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    CAPACIDADES TERMINALES

    Identificar y medir los parámetros característicos de

    un proceso.

    Seleccionar el tipo de control adecuado para un

    determinado proceso.

    Determinar y ajustar los parámetros de control para

    procesos comunes.

    Representar instrumentos y lazos de medición y

    control según simbología ISA.

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    La Instrumentación y Control, como especialidad de

    Ingeniería, son las responsables de definir el nivel de

    automatización de cualquier planta de proceso e

    instalación industrial, la instrumentación de campo y el

    sistema de control para un buen funcionamiento del

    proceso, dentro de la seguridad para los equipos y

    personas, de acuerdo a la planificación y dentro de los

    costos establecidos y manteniendo la calidad.

    1. INTRODUCCIÓN

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      Cuando se quiere diseñar el control de un proceso se

    tiene que seguir dos pasos fundamentales en la

    implementación, primero el conocimiento del proceso a

    controlar y segundo la adecuada elección de la

    instrumentación y estrategias de control a ser 

    utilizadas.

    1. INTRODUCCIÓN

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    2. PROCESO

    “Es todo conjunto de sucesos o acontecimientos de un

    sistema de producción, a través del cual la materia,

    energía o la información se convierte, transporta o

    almacena” Müller, Wolfgang

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    El diseño y definición de planes, programas y proyectos

    El diseño, integración, organización, dirección y control

    de sistemas

    La optimización del trabajo

    La evaluación de resultados

    Establecimiento de normas de calidad

    El aumento y control de la eficiencia

    Etc.

    debe considerar a los procesos deproducción como una herramienta para:

    2. PROCESO

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    Los procesos pueden ser desarrollados en sistemasCerrados o en sistemas abiertos

    3. Tipos de Procesos

    a) Un sistema cerrado: Es aquel en el cual no se produce unintercambio de masa entre el sistema y losalrededores. Los procesos que en ellos se

    desarrollan son denominados procesos sinflujos.

    b) Un sistema abierto: Es aquel en que se transfiere masaentre el sistema y los alrededores

    durante la operación. Los procesos queen ellos se desarrollan sondenominados procesos con flujos.

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    Los procesos se clasifican de acuerdo a la forma de

    alimentación a un proceso y la forma de extraer elproducto.

    4. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS

    4.1 Proceso con tinuo 

    El material es introducido y removido del proceso al mismo

    tiempo y el proceso una vez iniciado, no para (Proceso dechancado, zarandeo, filtrado, etc).

    http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/Salud/Nutricion/

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    4.1.1 CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS CONTINUOS 

      las etapas de carga, transformación y descargason realizadas simultáneamente.

     La limpieza de Los equipos se realiza cada cierto tiempo,dependiendo de la naturaleza de la transformación y de las

    materias primas a tratar.

      Las operaciones en continuas se desarrollan en estadoestacionario.

      Corta gama de productos.

      Equipos sofisticados y automatizados.

      Alto consumo de energía.

      Mano de obra especializada.

     Alta fiabilidad de los equipos.

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    Un proceso discontinuo también denominado por lotes o batch, secaracteriza por tener una serie de etapas, en cada una de las cuales

    se modifican las caracter í sticas de la materia prima o intermediahasta completar un lote (espesamiento de concentrado, preparación

    de reactivos, etc).

    4.2 Proceso Discon tinuo 

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    4.2.1 CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS

    DISCONTINUOS 

      Con frecuencia se cambia de un producto a otro.

      En ocasiones se realizan paros y arranques en intervalos

    frecuentes.

     Se cambia de una condición de operación a otra con el fin derealizar un producto similar.

     Alta fiabilidad de los equipos.

      se realiza una automatización adicional para realizar loscambios en las condiciones de operación.

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    5. SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO

    Conjunto de componentes físicos conectados o

    relacionados entre si, de manera que regulen o dirijan

    su actuación por si mismos, es decir, sin intervención deagentes exteriores, corrigiendo además los posibles

    errores que se presenten en su funcionamiento.

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    5.1 CONCEPTOS

    Son las magnitudes que se someten a control y que definen su

    comportamiento (velocidad, temperatura, presión,…).

    En Regulación Automática, solo se tendrá en cuenta la relación

    entrada/salida de los sistemas que se van a someter a control. Lo

    importante será entonces conocer cual la respuesta del sistema (salida)

    cuando se le comunica una cierta entrada.

    a) Variables del Sistema

    Excitación que se aplica a un sistema de control desde una fuente de

    energía externa, con el fin de provocar una respuesta.

    b) Entrada 

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    15

    Señales no deseadas que influyen de forma adversa en el funcionamientodel sistema.

    5.1 CONCEPTOS

    c) Salida 

    Respuesta que proporciona el sistema de control.

    d) Pertu rbación 

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    5.2 CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE

    CONTROL

    Según su comportamiento se clasifican en:

     SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTO

     SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

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    5.2.1 SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTO

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    18

    Ejemplo

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    1915/02/2016 Marco Arcos C. 13

    5.2.2 SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

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    20

    Ejemplo

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    Es la forma de representación más sencilla de los sistemas de

    control, en el que se da una idea de las relaciones existentes entre

    la entrada y la salida de un sistema.

     A cada componente del sistema de control se le denomina

    elemento, y se representa por un rectángulo.

    5.3 DIAGRAMA DE BLOQUES(O DIAGRAMAFUNCIONAL) 

    La interacción entre los bloques se representa por medio de

    flechas, que indican el sentido de flujo de la información.

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    Reglas desimplificación

    Diagrama de bloques

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    G1 G2E

    G1G2E   EG1G

    2

    1. Agrupación en serie o en

    cascada:

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    G1

    G2

    E EG1

    EG2

    EG1+EG2

    G1+G2E   EG1+EG2

    2. Agrupación en paralelo o en derivación

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    SE G1

    G2

    SG

    21

    1

    GG1

    G

    E

    3. Bucle de Retroalimentación Negativa

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    SG

    21

    1

    GG1

    G

    E

    4. Bucle de Retroalimentación Positiva

    EG1

    S

    G2

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    EG   S

    SGG1

    G

    E

    5. Bucle de Retroalimentación Directa (unidad) negativa

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    SGG1

    G

    E

    6.Bucle de Retroalimentación Directa (unidad) positiva

    EG

    S

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    SG+1

    G

    E

    7. Sumador paralelo

    E SG

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    SG-1

    G

    E

    8. Restador paralelo

    E SG

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    B   C

     A   A-B   A-B+C

     A   A+C   A-B+C

    C   B

    9. Cambio de posición de dos comparadores consecutivos

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    GE   EG

    B

    EG-B

    E G   EG-B

    BG

    1

    10. Trasposición de un sumador a la izquierda de un bloque

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     A

    B

     A-BG

     AG-BG

     AG

    GB

     AG-BG AG

    BG

    11. Trasposición de un sumador a la derecha de un bloque

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     AG

      AG

     AG

     AG

      AG

     AGG

    12. Trasponer una bifurcación a la izquierda de un bloque

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     AG

     AG

     A

     AG

     AG

     A

    G

    1

    13.Trasponer una bifurcación a la derecha de un bloque

    Ej i i 1 h ll l f ió d t f i d l i t

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    Ejercicio 1: hallar la función de transferencia del sistema

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    Ejercicio 2: hallar la función de

    transferencia del sistema

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    Ejercicio 3: hallar la función de transferencia

    del sistema

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    Ejercicio 4: hallar la función de transferencia del sistema

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    1s

    1

      s

    1

    )2s(K  

    2s

    1

    2s

    1

    Hallar la función de transferencia del sistema

    Ejercicio propuesto 1

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    Hallar la función de transferencia del sistema

    Ejercicio propuesto 2

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    Son sistemas diferenciales que envuelven apenas la primeraderivada de la salida en su ecuación.

    6. Sistemas de primer orden

    La relación entrada  – salida es dada por:

    Respuesta de Sistemas

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    Respuesta de Sistemas

    La respuesta de un sistema de control esta formado por dos

    partes:

    • La respues ta transito ria,  es la parte de la respuesta que

    aparece cuando hay un cambio en la entrada y desaparece

    después de un breve tiempo.

    • La respues ta en es tado es tab le o permanen te  , es la

    respuesta que permanece después que desaparecen todos los

    transitorios.

    Respuesta de Sistemas

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    G(s) = k . e-ϴs

    ζs+1

    K es la ganancia estáticaϴ es el tiempo muertoy ζ es la constante de tiempo

    Constante de tiempo:  Tiempo que tarda el sistema en alcanzar el

    63'2% de su valor final, representando la velocidad del sistema. Si la

    constante de tiempo es pequeña implica que el sistema es rápido y

    viceversa si la constante de tiempo es grande el sistema es lento.

    Respuesta de Sistemas

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    Sistemas de primer orden

    Un ejemplo de sistema de primer orden es un tanque deagua controlado por un flotador. En este sistema la razón ala que entra el agua al tanque y, por lo tanto, la razón a laque cambia la altura del agua, depende de la diferenciaentre la altura del agua (h) y la altura H a la que el flotador cierra por completo.

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    Sistemas de primer orden

    La razón de cambio de la altura es proporcional a (H-h),luego la razón de cambio es:

    K  es una constante. Mientras mas sube el nivel de agua elvalor de (H-h) es menor y de esta forma es menor la razónde cambio de la altura con el tiempo (dh/dt ).

     = ( − )

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    Sistemas de primer orden

    En la figura se muestra una grafica de la altura contra eltiempo.

    La ecuación que describe esta grafica es:

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    PREGUNTAS DE REPASO A LOS

     ALUMNOS

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    Bibliografía

      Creus, Antonio. (2011). Instrumentación industrial. México D.F. : Alfaomega (629.8/C85/2011)

      J. Fraile, P. Garcia (2013) Instrumentación aplicada a la Ingenieria.Madrid/ Ibergarceta publicaciones, S.L(621381I/F81).

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    TEMA DE LA PROXIMA SESIÓN

    PATRONES DE TEMPERATURA

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    MUCHAS GRACIAS