bucla_tipica y normas isa (2-2011)
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Ing. RUBY CANO HERNANDEZ. E-mail:[email protected] Sistemas Automáticos de Control
Bucla Típica
Es una representación gráfica sencilla de las funciones llevadas a cabo
por cada componente de un sistema de control, biológico, matemático,
químico, económico, etc.
Compensador
G1
Planta o
Proceso
G3
e(t)
d(t)
Elementos de
retroalimentación
(Sensor/Transductor)
r(t)
b(t)
Actuador
G2
m(t) a(t) c(t)
Controlador
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Bucla Típica - Señales
r(t): Señal de entrada, valor deseado o SetPoint. Es el estímulo que
se le aplica al sistema para producir una respuesta específica
b(t): Señal de realimentación. Es la señal medida por el elemento de
realimentación.
e(t): Señal de error o señal actuante [e(t)=r(t)-b(t)].
c(t): Señal de salida, salida actual o variable controlada. Es la
cantidad o condición que se mide y controla. Es la respuesta
obtenida que puede ser diferente a la especificada.
d(t): Señal de perturbación o disturbio. Es una entrada que afecta
adversamente a la salida.
m(t): Señal de control. Es la señal de salida del controlador
a(t): Variable manipulada. Es la cantidad o condición que se
modifica para afectar el valor de la salida controlada.
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Bucla Típica - Bloques
El controlador: Elemento central del sistema de control, encargado
de corregir los errores actuantes. Tiene la función de:
Comparación
Compensación:
- Control ON/OFF
- Control PID
- Otras estrategias
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Bucla Típica - Bloques
El controlador de dos posiciones (ON/OFF – Todo/Nada):
OFF
ON
Ref.
T
En un sistema de control de dos posiciones.
El elemento de actuación tiene dos
posiciones fijas que, en muchos casos, son
simplemente encendido y apagado.
Es relativamente simple y barato, razón por
la cual su uso es extendido en sistemas de
control tanto industriales como domésticos.
En el control de dos posiciones, la señal de
salida del controlador, u(t), permanece en un
valor ya sea máximo o mínimo, dependiendo
de si la señal de error es positiva o negativa.
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Bucla Típica - Bloques
El controlador PID:
Es el que posee una de las siguientes acciones de control:
Proporcional (P)
Proporciona – Integral (PI)
Proporcional – Derivativo (PD)
Proporcional – Integral – Derivativo (PID)
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Bucla Típica - Bloques
Actuador o elemento final de control: Dispositivo de potencia
encargado de adecuar o amplificar la señal de control al nivel de
potencia necesario para la planta.
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Bucla Típica - Bloques
Planta o proceso: Es la máquina, objeto físico, equipo u operación a
controlar.
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Bucla Típica - Bloques
Elemento de realimentación: Son los encargados de medir,
transmitir y adecuar la variable o salida controlada con el fin de que
pueda compararse con la señal de referencia.
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Bucla Típica - Bloques
Elemento de realimentación (Acondicionamiento y adecuación
de señal): Dispositivos y circuitos que permiten amplificar las
señales entregadas por los sensores y garantizan una señal libre de
ruido, realizan acople de impedancias y amplifican la señal de los
transductores. Cuando se requiere, involucran el circuito de
excitación para el sensor.
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Bucla Típica - Bloques
Elemento de realimentación (Transmisor): Compuesto por
dispositivos digitales que adicionan al sistema características de
comunicación, precisión, costo de mantenimiento, diagnóstico
continuo, configuración remota, mayor confiabilidad, mayor
flexibilidad, etc.
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Bucla Típica - Ejemplos
Proceso de enseñanza aprendizaje:
Estimar la bucla que representa el proceso de enseñanza - aprendizaje
de la asignatura SAC:
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Bucla Típica - Ejemplos
Proceso de ducha caliente:
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Bucla Típica - Ejemplos
Posicionamiento de una antena:
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Bucla Típica - Ejemplos
Posicionamiento de una antena (solución):
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NORMAS ISA S5.1
La forma de identificar y representar los instrumentos varía de proyecto
a proyecto y de una tendencia tecnológica a otra.
Inicialmente cada empresa tenía sus propios estándares, luego se
fueron formando estándares nacionales, continentales e internacionales.
Una de las instituciones que en la actualidad han logrado unificar a más
gremios en el área de la instrumentación y control es la Instrument
Society of America (ISA).
La norma ISA S5.1 tiene como propósito unificar la manera como se
representan e identifican los instrumentos dentro de un proceso.
Su uso no es obligatorio, pero es de las más utilizadas a nivel mundial.
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NORMAS ISA S5.1
APLICACIONES
Industriales
En actividades de trabajo
Papeles técnicos
Diagramas de sistemas de Instrumentación y lógicos
Diagramas de flujo: Procesos, Mecánicos e Ingeniería
Dibujos de construcciones
Identificación de instrumentos y funciones de control
A clases de instrumentos y sus funciones
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NORMAS ISA S5.1
Válvulas de
Control
Acción de
actuador en caso
de fallo
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NORMAS ISA S5.1 - Ejemplo
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NORMAS ISA S5.1 - Ejemplo
En el diagrama anterior se aprecia un sistema con tres lazos de control,
asi:
• Nivel (Lazo 101)
• Temperatura (Lazo 102)
• Concentración (Lazo 103)
Cada lazo cuenta con su propio actuador y controlador.
El sistema busca disminuir la concentración de jarabe a través de su
combinación con agua y su posterior calentamiento en el tanque
dispuesto para tal fin.
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NORMAS ISA S5.1 - Ejemplo
Del diagrama se puede determinar (o identificar) la bucla típica para
cada uno de los lazos involucrados. Para el lazo de temperatura, su
bulca típica es:
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DIAGRAMAS P&ID
Representación ampliamente utilizada en el control de procesos.
En los P&ID's se especifica la siguiente información:
Instrumentación con su identificación (Tag)
Todos los equipos mecánicos con su identificación (Tag)
Todas las válvulas con su identificación (Tag)
Tuberías de proceso, indicando tamaños, y cambios de diámetro con
su identificación
Venteos, drenajes, accesorios especiales, líneas de muestreo
Dirección del flujo
Referencia de interconexión con otros P&ID's
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DIAGRAMAS P&ID
Instrumento en
planta (campo)
Instrumento en el
panel de control
XYY
-A = Alarma
- C = Control
- E = Elemento
- H = Máximo
- I = indicador
- K = Estación de control
- O = orificio
- S = Switch
- Y = Relay
- A = Análisis
- B = Quemador
- C = conductividad
- E = Voltaje
- F = Flujo
- I = Corriente
- J = Potencia
- P = Presión o vacío
- T = Temperatura
- W = paso
- K = Tiempo o programa
Segunda letra (Y) Primera letra (x)
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DIAGRAMAS P&ID y Norma ISA