Tecnologas en la Automatizacin de Procesos IndustrialesUnidad I: tecnologa usada en procesos industriales automatizadosTarea 2Identificacin de la tecnologa de los componentes involucrados en procesos automatizados industrialesNombre Profesora:

Alexis HernndezNombre Alumno: Luis Bonilla Yez Mayo, 2015.I. Trabajo

Dado el plano adjuntado (P04E11_Plano), en norma ISA para control automtico, y asociado a un entorno productivo o sistema de control de procesos, realice lo siguiente:

1- Determine la configuracin de funcionamiento incorporado en los equipos de medicin, control y regulacin segn corresponda a los circuitos de control del plano planteado.

2- Mencione 6 aspectos (3 para cada uno) en los que se presente la importancia de:

a. La electrnica y los semiconductores en la tecnologa para el control de procesos. Justifique.

b. La informtica y la computacin en los sistemas automatizados. Justifique.

3- Establezca grficamente como opera el lazo 1. Justifique su planteamiento. Y para el circuito de temperado de producto, Cul debera ser la lgica de operacin?II. Desarrollo

Lazo de Control N1

Control de Nivel de estanque para preparacin de mezcla SAL + H2O.

Controlador.

El controlador de nivel dedicado dos entradas de seales para sensores N/A para nivel bajo (HL) y nivel alto (LL).

Este controlador est configurado para funcionamiento ON-OFF, seal abierto o cerrado.

Sensores.LH-1 y LL-1

Existen dos sensores que realizan la realimentacin del lazo. Estos sensores poseen contactos N/A, una vez que se cierran le indican al controlador que hay o no presencia de lquido en el estanque.

Vlvulas.

Las vlvulas de ambas lneas de ingreso de producto SAL y H2O son solenoides (24Vdc) N/C.

La vlvula que controla la descarga de la mezcla hacia el temperado del producto es una vlvula solenoide (24Vdc) N/C.

Funcionamiento.El funcionamiento del lazo de control est planteado de la siguiente manera:

- Una vez que los sensores de nivel no detectan la presencia de lquido en el estanque el controlador asume que el estanque se encuentra vaco, por lo tanto toma la decisin de abrir ambas vlvulas de control para realizar el llenado del estanque con materias primas (SAL y H2O).

La carga del estanque con producto dura hasta que ambos sensores detectan nivel por ende el controlador asume que el estanque est lleno. Con esto se cierran ambas vlvulas y se comienza a realizar la agitacin del producto para finalmente realizar la apertura de la vlvula de descarga de producto hacia la etapa de temperado.

Lazo de Control N2.

Control manual de nivel de estanque para mezcla de COLOR y JARABE.

Controlador.

No existe en el lazo de control un equipo que realice la labor de control, este trabajo es realizado presumiblemente por un operador humano el cual realiza apertura y cierre de vlvulas.

Sensor. LH-2

Existe un solo sensor de nivel alto (LH), este sensor es N/A y se cierra al momento de registrar lquido. Este sensor cierra el circuito de alimentacin de la baliza o luz piloto de alarma el cual indica al operador que el estanque se encuentra lleno para realizar el cierre de vlvulas manuales.

Vlvulas.

El lazo de control cuenta con dos vlvulas manuales, estas vlvulas deben ser operadas por un operador de manera manual basndose en la activacin de la baliza o luz piloto para su cierre y apertura.

Funcionamiento.

El operador realiza la apertura de ambas vlvulas manuales basndose en su apreciacin del nivel de estanque. El operador realiza la apertura de ambas vlvulas para realizar llenado, una vez que el sensor detecta liquido se cierra el circuito de alimentacin de la baliza o luz piloto de alarma indicndole al operador que debe realizar el cierre de ambas vlvulas manuales.

Lazo de Control N3.

Control de temperatura automtico de H2O fra.

Controlador. PIC-3

Lazo de control est gobernado por un controlador indicador dedicado de presin. El cual realiza las respectivas acciones de control en base al sensor de alta presin (PH) ubicado en el intercambiador de temperatura.

Sensor.PH-3

El sistema de control posee un sensor presostato de alta presin N/A. Este le indica al controlador que se deben realizar las acciones de control ya previamente configuradas.

Vlvulas.

Existen dos vlvulas en el lazo de control:

- Vlvula diafragma neumtico: Vlvula que a travs de un transductor I/P realiza un control para regular en ingreso de agua fra al intercambiador (N/A).

- Vlvula solenoide: Controla el paso de vapor que viene desde la etapa de temperado de producto hacia otros circuitos. Controlador realiza la apertura y cierre de la vlvula de acuerdo a la presin existente en el sistema.

Funcionamiento.

Para controlar el funcionamiento del intercambiador de temperatura el sistema est provisto de un controlador indicador de presin, este equipo recibe una seal de alta presin presumiblemente un presostato con un contacto N/A. En base a esta seal de tipo elctrica el controlador gobierna los elementos finales de control, para el ingreso del agua fra al intercambiador el sistema cuenta con una vlvula ON-OFF con diafragma neumtico dotada de un transductor I/P para realizar la apertura del diafragma permitiendo el ingreso del fluido, para la circulacin del vapor el controlador realiza la accin de control sobre una vlvula ON-OFF solenoide.Lazo de Control N4.

Control etapa de temperado de producto.

Sistema de control con estrategia de control en cascada compuesto por:Lazo de control de temperatura calefactor.

Componentes:

- TT-4: Transmisor de temperatura le otorga al PLC una seal analgica para que este pueda realizar la accin de control previamente programada por el PLC, puede ser una termocupla o una PT-100.

-XY: Rel trifsico: Es el elemento final de control y le provee al plc una interfaz para controlar con una seal de baja tensin posiblemente 24 Vdc o 220Vac una carga elevada de corriente necesaria para obtener la temperatura requerida en el calefactor elctrico.

-PLC: Controlador programable realiza las acciones de control para el lazo tratando siempre de mantener la temperatura lo ms cercana y estable al set point previamente configurado por programa, para realizar el control sobre el rel trifsico el PLC puede estar configurado como una salida PWM.Lazo de control de Nivel de estanque Temperado. (MAESTRO)

Componentes:LIT-4: Transmisor indicador de nivel tiene por misin entregar una seal analgica de control al PLC posiblemente 4-20 mA. O 0-10 V.

Vlvula de tres vas: Elemento final de control del lazo de nivel, para realizar carga de estanque de temperado de producto o evacuacin del estanque 2. Tipo de control ON-OFF.PLC: Realiza control del nivel en base a un lazo e control PID. Utiliza la seal analgica del transmisor de nivel para realizar control PID sobre variador de frecuencia como elemento final de control.

VF: Controla la extraccin de producto desde el estanque. Realiza un control en base a frecuencia de seal de la bomba centrifuga.

PE-5: Sensor de presin analgico entrega una valor en tiempo real de la presin al interior del estanque al PLC.

Lazo de control de flujo salida estanque temperado (ESCLAVO).

Componentes:FIT-7: Transmisor indicador de flujo entrega seal analgica de control al controlador de flujo.

FIC-7: Controlador indicador de flujo de lazo de control esclavo controla mxima perturbacin del sistema para dar mayor estabilidad al lazo maestro de control. Entrega una seal analgica de control para el control de VF.

VF: Elemento final de control de lazo esclavo regula mediante frecuencia la velocidad de giro de la bomba centrfuga, con esto trata de dar estabilidad al nivel de estanque de temperado.

JI-7: Indicador de potencia en terreno de la bomba centrifuga. Proporciona al operador una indicador numrico para realizar monitoreo.

Lazo de Control N5.

Sistema de control Temporizado de llenado y etiquetado de recipientes.

Sistema funciona principalmente con 3 etapas temporizadas:

- La primera etapa es la de ingreso a la mquina de llenado de recipientes, aqu el indicador de posicin (ZI 9) da la partida al indicar que se encuentra producto en la cinta transportadora, la funcin de controlador la realiza el temporizador T1 el cual activa su cuenta en base a la seal recibida por ZI. Una vez que el producto a salido de la etapa de llenado de recipientes y habindose cumplido el T1 este le indica a T2 que debe empezar su cuenta atrs porque el recipiente ya debera haber salido lleno de la primera etapa. En esta segunda etapa se encuentra un totalizador o cuantificador de frascos (QI 8) llenos para posteriormente pasar el frasco lleno a la etapa final. Una vez terminado el tiempo del temporizador 2 le indica a T3 temporizador tres que debe iniciar su funcionamiento por que debe retirar el frasco de la etapa de etiquetado.

2-

a)

Control ms preciso y veloz de sistemas o procesos complejos.Con el paso de los aos los requerimientos de la industria y sus diferentes tipos de procesos han aumentado de manera considerable. El desarrollo de equipos o controladores sobre todo del tipo programable capaces de realizar clculos complejos de manera rpida y confiable ha permitido realizar un control mucho ms preciso de procesos cada vez ms complejos y con mayores requerimientos. Los primeros autmatas programables (PLC) pretendan sustituir a los sistemas convencionales con rels o circuitos lgicos, por ello nacieron con prestaciones muy similares a las que ofrecan dichas tecnologas, junto con esto sus lenguajes de programacin eran muy similares a los esquemticos ya utilizados.

Los autmatas actuales han mejorado sus prestaciones en muchos aspectos pero principalmente en la incorporacin de un juego de instrucciones mucho ms potentes, una velocidad de respuesta ms veloz y la posibilidad de realizar comunicacin.

Los juegos de instrucciones aparte de realizar lgica de bits poseen temporizadores y contadores diversos, manejo de datos del tipo palabra, manejo y clculos en base a variables analgicas.

Seguridad Industrial.

El desarrollo de controladores y/o PLCs cada vez ms capaces y confiables ha permitido a la industria reducir de manera considerable los ndices de riesgos de accidentes en la industria. Debemos considerar que los primeros sistemas de control utilizaban a personas u operarios experimentados para realizar las acciones de control pertinentes en procesos muchas veces riesgosos para su integridad, estos operarios en base a su experiencia y exponiendo su integridad fsica eran sometidos a altas temperaturas, exposicin a gases de procesos nocivos y altamente contaminantes entre otros.

Hoy en da la utilizacin y prestaciones que permiten los controladores y/o PLCs con sus caractersticas ya conocidas han permitido alejar al operario de procesos intrnsecamente peligrosos. Los avances en la tecnologa de semiconductores han permitido a estos equipos realizar tareas y controles multivariables, mejorar las velocidades de respuesta en base a las seales obtenidas desde instrumentacin de campo, etc. En definitiva los avances tecnolgicos le han permitido a la industria obtener un mejor control de los procesos, aumentar la seguridad de sus trabajadores y reducir considerablemente los ndices de riesgos para sus operarios.

Instrumentacin y sensrica.Los avances en electrnica y semiconductores han permitido a los sistemas de control realizar mediciones y censado de mltiples variables como por ejemplo presin, temperatura, flujos, humedad, etc., estas mediciones de variables analgicas se han realizado cada vez con mayor precisin entregando una informacin confiable al autmata para que este a su vez pueda realizar un control cada vez ms preciso de los procesos industriales.

Por otro lado la electrnica de semiconductores ha permitido la implementacin de sensores del tipo inductivo, capacitivo, infrarrojos, etc. muy utilizados para obtener datos de posicionamiento de maquinaria de manera segura y confiable.

Junto con esto el desarrollo tecnolgico de estos equipos ha permitido reducir sus costos, aumentar sus prestaciones, permitir un remplazo rpido y poco riesgoso de estos cada vez q se daan permitiendo que los procesos sean cada vez ms seguros, confiables y econmicos.

b)

Desarrollo de sistemas SCADA.

Los sistemas SCADA (Supervisin, Control y Adquisicin de Datos) han permitido realizar una supervisin remota de instalaciones y equipos alojados en la planta permitiendo dirigir las tareas de mantenimiento y estadsticas de falla, mediante este sistema se puede activar o desactivar de forma remota los equipos de la planta por ejemplo: abrir vlvulas, activar interruptores, prender y apagar motores entre otros de manera automtica y tambin manual, ajustar parmetros, valores de referencia y realizar modificaciones a algoritmos de control.

Otro beneficio de estos sistemas es la visualizacin grfica dinmica debido a que el sistema es capaz de brindar imgenes en movimiento que representan el comportamiento del proceso, dndole al operador la impresin de estar presente dentro de una planta real.

Aparte de los beneficios antes nombrados existe otro beneficio relevante este es la capacidad de almacenar informacin histrica de los procesos, estos datos posteriormente permiten ser analizados y dotan de informacin fundamental para realiza anlisis de fallas entre otras funciones relevantes

Implementacin de redes de comunicacin Industrial.La implementacin de redes de comunicacin industrial conlleva una gran variedad de beneficios para distintas reas de las empresas. Existen en la industria una gran variedad de procesos aislados entre si funcionando de manera independiente, en este caso las redes industriales permiten la comunicacin entre equipos que controlan distintas fases de un mismo proceso industrial.

Otro aporte importante de estas redes es la adquisicin de datos provenientes desde proceso desde sensores e instrumentacin de campo, con esto proveemos a los diferentes niveles o reas de las industrias como por ejemplo gerencias, control de calidad, operaciones de informacin relevante de procesos permitiendo mejorar la gestin de estos desde distintos mbitos.

-Utilizacin de PC para configuracin de equipos de control en terreno.Hoy en da en inviable la configuracin de equipamiento de control de terreno sin la utilizacin de computadores. La utilizacin de computadores permite realizar de manera rpida y simple la modificacin de configuraciones y lgicas de control. Hoy en da los requerimientos de los procesos evolucionan de manera veloz lo que hace necesario estar contantemente realizando modificaciones en la lgica y configuracin de PLCs, controladores dedicados para procesos e instrumentacin en general. Actualmente tanto los PCs como una gran gama de PLCs cuentan con puertos Ethernet lo cual proporciona una herramienta simple y rpida de comunicacin directa con los equipos.

3a-

Lazo de Control N1

3b-

Descripcin de funcionamiento de Lazo de Temperado.

Control Maestro.

El control maestro est gobernado segn plano por un PLC, este controla a su vez dos lazos de control:

- Lazo de control de Temperatura calefactor.

Para controlar la temperatura del calefactor el PLC cuenta con un transmisor de temperatura (TT4) el cual le proporciona una seal analgica de temperatura como seal de realimentacin. Como elemento final de control el PLC regula la corriente que entra al calefactor elctrico mediante el rel trifsico descrito en el plano (XY).

-Lazo de control Nivel estanque.

Este lazo est compuesto por un transmisor analgico de nivel como elemento primario de control (LIT4). En base a esta medicin de nivel el PLC control la apertura y cierre de la vlvula de tres vas ubicada en la lnea de descarga del producto mezclado en el estanque N2 y el funcionamiento o modulacin de la vlvula motorizada utilizada para controlar el paso de grandes presiones de vapor por tuberas hacia otros procesos.

Control esclavo.

El control esclavo de este automatismo se encuentra posicionado la salida del sistema. Este est diseado para controlar la perturbacin en el nivel del estanque que produce la extraccin del producto con una bomba centrifuga.

El lazo de control est planteado de la siguiente manera:

El controlador (FIC 7) es dedicado a flujo, este toma una seal analgica del transmisor indicador de flujo (FIT 7) ubicado en la lnea de extraccin del producto terminado, en base a esta medicin el controlador enva una seal de control de tipo analgica a un variador de frecuencia (VF) la cual es compartida con el PLC de control maestro, esta es la seal que controla la velocidad de giro de la bomba centrifuga en definitiva.

III. Bibliografa Apuntes de circulacin interna

- Guzmn M, R., (2007). Filosofa de Control. Universidad Tcnica Federico Santa Maria.- Vignoni, J., (2002). Control de Procesos.

- Fridman, Leonid., (2006). Introduccin a los sistemas de control.

Bibliografa.

Creus Sole, A., (2011). Instrumentacin Industrial (8va edicin).Barcelona: Alfaomega. Smith, C. & Corripio, A. (1991).Control Automtico de Procesos (1 edicin). Mxico: Limusa. Balcells, L., Romeral, J. Autmatas programables Espaa: Marcombo.