instrumcap3-040202

CAPITULO III COMPORTAMIENTO ESTTICO DE UN LAZO DE CONTROL3.1 Introduccin3.2 Cambios de Carga3.3 Cambios del Punto de Ajuste3.4 Como remover la Desviacin (Offset)3.5 Comportamiento Esttico, Clculos3.6 Ejemplos POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL

3.1 IntroduccinUn Sistema de Control de Lazo Cerrado consiste bsicamente del proceso y de un controlador que automticamente ajusta la seal de entrada al proceso en respuesta a un cambio de la seal de la salida del proceso a un cambio en su punto de ajuste.POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALEs la tarea del Controlador el ejustar el proceso de tal manera que su salida, la variable controlada, se mantenga igual al valor deseado.

RETROALIMENTACIN NEGATIVA (FEEDBACK)Flujo de Alimentacin QCrudoPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALFlujo Alimentacin de Gas QGasCondicin ControladaCon respecto a las variaciones de Flujo de Alimentacin de Gas Qgas, Qu curva caracteristica tiene el Proceso? El Controlador?

PROCESOPoUNIDAD DE CONTROLXSV+

-Diagrama de Bloques Simplificado de un Sistema de Control de Lazo Cerrado (Accin Proporcional solamente)Condicin de CorreccinPunto de AjusteSeal de ErrorDesviacinCondicin ControladaVariable MedidaControladorSe utilizar la siguiente identificacin:

Seal de salida del controlador: V

Seal de Salida del Transmisor: X

Punto de Ajuste (Set Point): SXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALSupongamos que tenemos una perturbacin f: un incremento en la presin del Gas Combustible al Horno Cul ser el signo de la Funcin de Transferencia del Horno? Perturbacinf

(

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComportamiento Esttico de un Lazo de Control con un Cambio de Carga.V0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones NormalesSeal de Entrada a la Vlvula (mA)Variable Medida X (mA)

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComportamiento Esttico de un Lazo de Control despues de un incremento en la presin del Gas Combustible.VentradaV0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones NormalesCurva Caracterstica del Proceso despus de un incremento en la Presin del Gas Combustible BX2

X1CV1DDesviacin (OffSet)Seal de Entrada a la Vlvula (mA)Variable Medida X (mA)

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALDeterminacin del Radio de DesviacinEl Radio de Desviacin es la mas simple forma de conocer que hace el control, este compara directamente la desviacin con control y la desviacin sin control

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALDeterminacin del Radio de DesviacinVentradaV0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones NormalesCurva Caracterstica del Proceso despus de un incremento en la Presin del Gas Combustible BX2

X1CV1DDesviacin (OffSet)

PROCESOPo (+)UNIDAD DE CONTROLXSV+

-Diagrama de Bloques Simplificado de un Sistema de Control de Lazo Cerrado (Accin Proporcional solamente)Condicin de CorreccinPunto de AjusteSeal de ErrorDesviacinCondicin ControladaVariable MedidaControladorSe utilizar la siguiente identificacin:

Seal de salida del controlador: V

Seal de Salida del Transmisor: X

Punto de Ajuste (Set Point): SXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALSupongamos que tenemos un cambio en el punto de ajuste S del Controlador. Cul ser el nuevo comportamiento del Lazo de Control? Perturbacinf

(

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComportamiento Esttico de un Lazo de Control con un Cambio de Carga.V0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones Normales

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComportamiento Esttico de un Lazo de Control con un Cambio de Carga.V0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones NormalesCurva Caracterstica del Controlador despus de cambiar el Punto de Ajuste del ControladorNuevo Punto de Ajuste S1X1BCDDe la grfica, podemos indicar lo siguiente:AB: Cambio en el Punto de Ajuste, desviacin sin controlBD: Cambio en el Punto de Ajuste, desviacin con control

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComportamiento Esttico de un Lazo de Control con un Cambio del Punto de Ajuste del Controlador.V0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del ControladorCurva Caracterstica del ProcesoPunto de Operacin en Condiciones NormalesCurva Caracterstica del Controlador despus de cambiar el Punto de Ajuste del ControladorNuevo Punto de Ajuste S1X1BCD

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComo Eliminar la Desviacin (OffSet) Ajuste Manual.Temperaturat = 0 1 2 3 4S0 = X0

X1

X2Flujo de Alimentacin Qcrudot = 0 1 2 3 4Cambio del Punto de Ajuste por el OperadorSeal de SalidaV1

V0VttOffSetSet ValueOffSetVamos a suponer que el Sistema de Control del Horno esta en equilibrio, la Temp. de Salida del Horno tiene el valor deseado. En t=0, tenemos un incremento del flujo de alimentacin de Crudo, la Temp. de Salida se reduce y el Control controla a un pto. De equilibrio X1, este valor difiere del S0. (OffSet = S0 X1) El Operador para reducir esta diferencia, incrementa el valor del pto. De ajuste, de tal manera que se logre nuevamente el valor deseado, pero se mantendr una diferencia entre el valor medido y el punto de ajuste, debido al OffSet.

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALComo Eliminar la Desviacin (OffSet) Ajuste Automtico utilizando la Accin Integral.VentradaV0APunto de Ajuste S0 = X0Curva Caracterstica del Controlador PCurva Caracterstica del ProcesoCurva Caracterstica del Proceso despus de un incremento en la Presin del Gas Combustible X2

X1V1Desviacin (OffSet) con un Controlador de Accin Proporcional solamenteIIIDesviacin (OffSet) con un Controlador de Accin Proporcional + IntegralCuando la Accin Integral es adicionada a un controlador Proporcional, la seal de salida V del controlador cambiara hasta que 0.La constante de tiempo de la accin integral, es una medida de la velocidad al cual el controlador incrementara su ganancia, un valor muy pequea de corresponde a un rpido incremento de la ganancia.Curva Caracterstica del Controlador P + I

COMPORTAMIENTO ESTTICO DE UN LAZO DE CONTROL EJEMPLOFlujo de Crudo de Entrada F1 ConstanteTemperaturaFlujo de Gas Combustible F2POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALa.- Vlvula de Control ATO, Ganancia Esttica P1 = 0,3125 (Unidades de F2)/mA.b.- Horno de Calentamiento, Ganancia Esttica: P2 = 20 (C / Unidades de F2).c.- Transmisor de Temperatura, span: 100 C, Rango: 200 300 C.d.- Un Controlador Proporcional. El valor de la variable medida es igual al del punto de ajuste = 250 C, la salida del controlador es de 12 mA.Cuando el punto de ajuste es ajustado a 265 C, la variable medida es de 260 C. Calcular lo siguiente:a.- Dibuja el Diagrama de Bloques correspondiente

COMPORTAMIENTO ESTTICO DE UN LAZO DE CONTROL EJEMPLOFlujo de Crudo de Entrada F1 ConstanteTemperaturaFlujo de Gas Combustible F2POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALCalcular lo siguiente:1.- Dibuja el Diagrama de Bloques correspondiente.

2.- Determina la ganancia esttica del Proceso.3.- Determina la presin de salida del controlador para un punto de ajuste de 265 C.

4.- Determina los valores de la PB y la accin del controlador.

5.- Determina la Ganancia Esttica de Lazo Abierto.

6.- Clcula los valores de DR (Radio de Desviacin) (estado esttico).

7.- Calcula el valor de Punto de Ajuste requerido para obtener el valor de la variable medida de 265 C

PROCESOP2+CoXSV+

-1.- Dibuja el Diagrama de Bloques correspondiente:VLVULA ATO+TTP3+Seal de ReferenciaSeal de ErrorVariable MedidaCondicin de CorreccinControladorProceso P0XPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALF2 / mA C / F2 mA. / C = mA. / mA.

PROCESOP2+CoXSV+

-2.- Determina la ganancia esttica del Proceso:VLVULA ATO+TTP3+Ganancia Esttica de la Vlvula de Control: 0,3125 F2 / mA.

Ganancia Esttica del Horno de Calentamiento: 20 C / F2

Ganancia Esttica del Transmisor de Temperatura: Span: 100 C a 16 mA. de cambio en la presin de salida, por lo tanto la Ganancia es igual a:P3 = 16 mA. / 100 C = 0,16 mA. / C.

La Ganancia del Proceso es de:ControladorProceso P0XPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIALF2 / mA C / F2 mA. / C = mA. / mA.

PROCESOP2+CoXSV+

-3.- Determina la presin de salida del controlador para un punto de ajuste de 265 C.VLVULA ATO+TTP3+Si se tiene lo siguiente:

X0 = 250 C S0 = 250 C V0 = 12 mA. 0 = 0

X1 = 260 C S1 = 265 C V1 = ? mA. 1 = 5 CControladorProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.Despejando y resolviendo queda:

V1 = 13,6 mA.

PROCESOP2+CoXSV+

-4.- Determina los valores de la PB y la accin del controlador:VLVULA ATO+TTP3+Si se tiene lo siguiente:

X0 = 250 C S0 = 250 C V0 = 12 mA. 0 = 0

X1 = 260 C S1 = 265 C V1 = 13,6 mA. 1 = 5 CControladorProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.

PROCESOP2+CoXSV+

-4.- Clculo de la Banda Proporcional y Accin del Controlador:VLVULA ATO+TTP3+Accin del Controlador

Si el proceso tiene una Funcin de Transferencia de signo positivo, el Controlador deber tener una Funcin de Transferencia negativa.ControladorProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.

PROCESOP2+Co-XSV+

-5.- Determina la Ganancia Esttica de Lazo Abierto:VLVULA ATO+TTP3+La Ganancia Esttica del Lazo es la siguiente:

L0 = (P0) x (C0) = 1 x 2 = 2Controlador C0 = 2 mA / mAProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.

PROCESOP2+Co-XSV+

-6.- Clcula los valores de DR (Radio de Desviacin) (estado esttico):VLVULA ATO+TTP3+El Radio de Desviacin para el Estado Esttico es la siguiente:Controlador C0 = 2 mA / mAProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.

PROCESOP2+Co-XSV+

-7.- Clcula el valor de Punto de Ajuste requerido para obtener el valor de la variable medida de 265 C:VLVULA ATO+TTP3+Si se tiene lo siguiente:

X0 = 250 C S0 = 250 C 0 = 0 C

X2 = 265 C S2 = ? C. 2 = ? CControlador C0 2 mA / mAProceso P0 = 1 mA / mAXPOSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL0,3125 F2 / mA x 20 C / F2 x 0,16 mA. / C = 1 mA. / mA.Despejando y resolviendo queda:

22 = 15 C 2 = 7,5 CEl Set Value debe ser:

S2 = X2 + 2 = 265 + 7,5 C = 272,5 C

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL

POSTGRADO INSTRUMENTACIN INDUSTRIAL

No. 6. AREAS BASICAS

ESTAS AREAS BASICAS DE ESPECIALIZACION IDENTIFICADAS A CONTINUACION FORMARAN PARTE DE LAS ESPECIALIDADES DE INGENIERIA Y EL PERSONAL IDENTIFICADO SEGUIRA LA PROGRESION DE ESPECIALISTAS Y CONSULTORES ESTABLECIDA POR LA CASA MATRIZ.

LAS AREAS SON: INGENIERIA DE RIESGO, INGENIERIA MECANICA, INGENIERIA ELECTRICA E INGENIERIA CIVIL.

ES CONVENIENTE ACLARAR QUE ESTA LISTA NO ES DEFINITIVA. CONTINUAREMOS ANALIZANDO NUESTROS PROCESOS A FIN DE IDENTIFICAR OTRAS ACTIVIDADES QUE PUEDAN TENER MERITOS PARA SER INCLUIDOS COMO AREAS DE ESPECIALIZACION, PARA LO CUAL SE APLICARA EL PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO.

AREAS BASICASNo. 6. AREAS BASICAS








































































































AREAS BASICAS

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