procesos industriales ii ing. miguel ordoÑez panibra
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU
AREQUIPAPROCESOS INDUSTRIALES II
ING. MIGUEL ORDOÑEZ PANIBRA
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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 deestado físico durante el proceso, es transferida,medida, mezclada, calentada, enfriada, filtrada,almacenada o manipulada de alguna manerapara producir el producto final
Proceso
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Industrias químicas Petróleo y gas Alimentos y bebidas Productos farmacéuticos Tratamientos de agua Generación de energía Etc.
EJEMPLOS DE PROCESOS INDUSTRIALES
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El controlar un proceso, se refiere a como secontrolan 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
CONTROL DE PROCESOS
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Sistemas de Control
Sistema diseñado para lograr que una oVarias variables se comporten de una manera deseada.
La variable puede mantenerse constante o cambiar de una manera determinada.
Conceptos Básicos de Control
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Set pointValor al que se desea mantener una variable de proceso ErrorEs 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
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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 unacondición importante para dar inicio al control
Conceptos Básicos de Control
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Elementos de un Sistema de Control
Diagrama de Bloques de un Control Automático
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Variable ManipuladaEs el parámetro a través del cual se debe corregir las
perturbaciones del proceso, colocándose un actuador para lograr estabilizar el sistema.
Variable PerturbadoraEs el parámetro de desestabilización del sistema por
cambios repentinos afectando el proceso.
CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL
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Variable MedidaEs todo parámetro del proceso requerido paraconocer su valor, y que por lo tanto deberá sermonitoreado, no siendo necesariamente la másimportante para controlar el sistema, pero sipara mantener un registro de data
CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL
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Offset– Es una variación constante de la variable deproceso, respecto del set point.• Variación de carga– Es un cambio no deseado en algún factor quepueda afectar la variable de proceso.• Algoritmo de control– Es la expresión matemática de una funciónde control
CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL
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Elemento primario o sensorEs el primer elemento en un lazo de control el cualmide la variable de proceso. TrasductorConvierte una señal física en una eléctrica Convertidor Convierte una señal de un dominio en otro TransmisorConvierte la lectura de un sensor en una señalestándar que pueda ser transmitida
COMPONENTES DEL LAZO DE CONTROL
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COMPONETES DE UN LAZO DE CONTROL
PROCESOS INDUSTRIAL
ALGORITMO
SEN
SO
RE
SELEMEN
TOS FINALES
DE CONTRO
L
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Lazo abierto y lazo cerrado Lazo cerrado.- existe cuando la variable deproceso es medida, comparada con el set point yse genera una acción tendiente a corregir
cualquierdesviación respecto del mismo.A lazo abierto, la variable de proceso no escomparada y se genera una acciónindependientemente de las condiciones de lamisma.
Conceptos Básicos de Control
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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
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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.
Tipos de Sensores
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Hay tres tipos de señales para transmitir informaciónNeumáticas (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
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DigitalesSeñales de niveles discretos que combinadosde forma particular representan la magnitudde las variables del proceso
La metodología utilizada para combinar lasseñales digitales, se denomina protocolo.
SEÑALES
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Son dispositivos leíbles por los humanos quemuestran información del proceso
• Pueden ser analógicos o digitales, simples o complejos.
INDICADORES
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Es un dispositivo que recibe los datos delinstrumento de medida, lo compara con el datode set point programado, y si es necesarioordena al elemento de control que genere unaacción correctiva.Pasaron de neumáticos y analógicos monolazoa:-CDD / Control Centralizado / Multilazo– Control Distribuido / multilazo / monolazo
CONTROLADORES
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PLC (Programmable Logic Controller)–Básicamente una computadora conectada adispositivos de entradas y salidas, analógicas ydigitales. Responden a señales de entrada conseñales de salida que intentan mantener el/losvalores de set point.• DCS (Distributed Control System)Además de realizar las funciones de control, proveen
lecturas del estado del proceso, mantienen bases de datos
CONTROLADORES
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Dispositivo Corrector o Elemento Final de Control. Es quien actúa físicamente para cambiar lavariable manipulada. Ej. VálvulaActuador Es la parte final del dispositivo de control queproduce un cambio físico en el elemento finalde control. Ej. Actuador eléctrico o neumáticode una válvula.
ELEMENTO FINAL DE CONTROL
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La ISA (Instrumentation, System andAutomation Society), es una de las másimportantes organizaciones deestandarización en el campo del controlde procesos. En particular la ISA S5.1especificasimbología de instrumentación
Simbología ISA
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El instrumento se encuentra ubicado en una localizaciónprimaria o principal. Ej. Sala de control
El instrumento se encuentra ubicado en una localizaciónsecundaria. Ej. Módulo “Rack” de instrumentación
El instrumento se encuentra ubicado en el campo
El instrumento no se encuentra accesible
Simbología ISA
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Un cuadrado con un círculo interno, representa instrumentos que muestran información y realizan acciones de control
Simbología ISA
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Un hexágono representa dispositivos con Capacidades de cómputo. Ej. Controladores
Simbología ISA
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El siguiente símbolo indica PLCs
Simbología ISA
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Los siguientes simbolos representan valvulas con sus respectivo tipos de actuador
ActuadorNeumático
ActuadorManual
ActuadorEléctrico
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Cañerías y conexiones
Simbología ISA
cañería
conexión entre proceso e instrumentos
- - - - - - - - - - - - - - - -
señal eléctrica
señal neumática
conexión de intercambio de datos
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• 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 indicamultifunción (función del dispositivo)
Identificación
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instrumento que muestra información en sala de control
F Flow I Indicator C ControllerEl número representa una etiqueta,
frecuentemente relacionadacon un lazo de control particular
Identificación
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CONTROL DE RETROALIMENTACION
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CONTROL FEEDFORWARD