UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU AREQUIPA PROCESOS INDUSTRIALES II ING. MIGUEL ORDOÑEZ PANIBRA

Proceso El término proceso utilizado en “CONTROL DE PROCESOS” o “procesos industriales”, se refiere a cambiar o refinar materias primas para lograr un producto final. • La materia prima, que puede o no cambiar de estado físico durante el proceso, es transferida, medida, mezclada, calentada, enfriada, filtrada, almacenada o manipulada de alguna manera para producir el producto final

EJEMPLOS DE PROCESOS INDUSTRIALES Industrias químicas Petróleo y gas Alimentos y bebidas Productos farmacéuticos Tratamientos de agua Generación de energía Etc.

CONTROL DE PROCESOS El controlar un proceso, se refiere a como se controlan variables inherentes al mismo para: Reducir la variabilidad del producto final Incrementar la eficiencia Reducir impacto ambiental Mantener el proceso dentro de los límites de seguridad que corresponda

Conceptos Básicos de Control Sistemas de Control Sistema diseñado para lograr que una o Varias variables se comporten de una manera deseada. La variable puede mantenerse constante o cambiar de una manera determinada.

Conceptos Básicos de Control Set point Valor al que se desea mantener una variable de proceso Error Es la diferencia entre la variable medida y el Set point. Puede ser + ó -. Está compuesto por: – Magnitud – Duración – Velocidad de variación

Conceptos Básicos de Control Variable Controlada Es el parámetro más importante del proceso, debiéndose mantener estable (sin cambios), pues su variación alteraría las condiciones requeridas en el sistema. Su monitoreo a través de un sensor es una condición importante para dar inicio al control

Elementos de un Sistema de Control Diagrama de Bloques de un Control Automático

CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL Variable Manipulada Es el parámetro a través del cual se debe corregir las perturbaciones del proceso, colocándose un actuador para lograr estabilizar el sistema. Variable Perturbadora Es el parámetro de desestabilización del sistema por cambios repentinos afectando el proceso.

CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL Variable Medida Es todo parámetro del proceso requerido para conocer su valor, y que por lo tanto deberá ser monitoreado, no siendo necesariamente la más importante para controlar el sistema, pero si para mantener un registro de data

CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL Offset – Es una variación constante de la variable de proceso, respecto del set point. • Variación de carga – Es un cambio no deseado en algún factor que pueda afectar la variable de proceso. • Algoritmo de control – Es la expresión matemática de una función de control

COMPONENTES DEL LAZO DE CONTROL Elemento primario o sensor Es el primer elemento en un lazo de control el cual mide la variable de proceso. Trasductor Convierte una señal física en una eléctrica Convertidor Convierte una señal de un dominio en otro Transmisor Convierte la lectura de un sensor en una señal estándar que pueda ser transmitida

COMPONETES DE UN LAZO DE CONTROL ALGORITMO SENSORES ELEMENTOS FINALES DE CONTROL PROCESOS INDUSTRIAL

Conceptos Básicos de Control Lazo abierto y lazo cerrado Lazo cerrado.- existe cuando la variable de proceso es medida, comparada con el set point y se genera una acción tendiente a corregir cualquier desviación respecto del mismo. A lazo abierto, la variable de proceso no es comparada y se genera una acción independientemente de las condiciones de la misma.

Tipos de Sensores De Contacto o No Contacto Los sensores de contacto realizan la medida contacto físico con el producto; por ejemplo los sensores de boyas para medir el nivel de un tanque. Sensor de no contacto se basa en las propiedades físicas de los materiales para realizar su medida; típicamente son menos propensos a fallas. Un ejemplo de este tipo de sensor de proximidad.

Tipos de Sensores Por el tipo de señales de salida; éstas pueden ser de tipo digital o analógico. Los sensores digitales trabajan en dos estados: encendido (on) o apagado (off). Muchas aplicaciones implican tener conocimiento de la ausencia o presencia de algo. Los sensores analógicos proporcionan medidas continuas, pudiendo ser utilizadas en diversos aspectos de la operación, como son el nivel, la presión, temperatura y el flujo, caracterizándose por funcionar en un rango de 4 a 20 mA.

SEÑALES Hay tres tipos de señales para transmitir información Neumáticas (3 – 15 psi) Cambios en la presión de aire de una cañería, proporcionales a las variaciones de magnitud medida. Analógicas (4 – 20 mA), (1 – 5 V) • La forma de transmisión mas común desde los años 1960. • A partir de los 90 se comenzaron a reemplazar por señales digitales.

SEÑALES Digitales Señales de niveles discretos que combinados de forma particular representan la magnitud de las variables del proceso La metodología utilizada para combinar las señales digitales, se denomina protocolo.

INDICADORES Son dispositivos leíbles por los humanos que muestran información del proceso • Pueden ser analógicos o digitales, simples o complejos.

CONTROLADORES Es un dispositivo que recibe los datos del instrumento de medida, lo compara con el dato de set point programado, y si es necesario ordena al elemento de control que genere una acción correctiva. Pasaron de neumáticos y analógicos monolazo a: -CDD / Control Centralizado / Multilazo – Control Distribuido / multilazo / monolazo

CONTROLADORES PLC (Programmable Logic Controller) –Básicamente una computadora conectada a dispositivos de entradas y salidas, analógicas y digitales. Responden a señales de entrada con señales de salida que intentan mantener el/los valores de set point. • DCS (Distributed Control System) Además de realizar las funciones de control, proveen lecturas del estado del proceso, mantienen bases de datos

ELEMENTO FINAL DE CONTROL Dispositivo Corrector o Elemento Final de Control. Es quien actúa físicamente para cambiar la variable manipulada. Ej. Válvula Actuador Es la parte final del dispositivo de control que produce un cambio físico en el elemento final de control. Ej. Actuador eléctrico o neumático de una válvula.

Simbología ISA La ISA (Instrumentation, System and Automation Society), es una de las más importantes organizaciones de estandarización en el campo del control de procesos. En particular la ISA S5.1especifica simbología de instrumentación

Simbología ISA El instrumento se encuentra ubicado en una localización primaria o principal. Ej. Sala de control secundaria. Ej. Módulo “Rack” de instrumentación El instrumento se encuentra ubicado en el campo El instrumento no se encuentra accesible ------

Simbología ISA Un cuadrado con un círculo interno, representa instrumentos que muestran información y realizan acciones de control

Simbología ISA Un hexágono representa dispositivos con Capacidades de cómputo. Ej. Controladores ------

Simbología ISA El siguiente símbolo indica PLCs ----

Los siguientes simbolos representan valvulas con sus respectivo tipos de actuador Neumático Actuador Manual Actuador Eléctrico

Simbología ISA Cañerías y conexiones cañería conexión entre proceso e instrumentos - - - - - - - - - - - - - - - - señal eléctrica señal neumática conexión de intercambio de datos

Identificación • La primer letra indica la variable medida – T (temperature) – F (flow rate) – P (pressure) • La segunda letra indica la función del dispositivo – T (transmmiter) – E (sensor) – I (indicator) • La tercer letra es un modificador o indica multifunción (función del dispositivo)

Identificación instrumento que muestra información en sala de control F Flow I Indicator C Controller El número representa una etiqueta, frecuentemente relacionada con un lazo de control particular

CONTROL DE RETROALIMENTACION

CONTROL FEEDFORWARD