2. instrumentación y control
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7/27/2019 2. Instrumentacin y control
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INSTRUMENTACIN Y CONTROL
19/09/2013 1Cuadros de reemplazo Ing. Qumicos
http://../HIDRODESULFURACI%D3%8E.doc -
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INSTRUMENTACION Y CONTROL
Identificar los elementos de los sistemas decontrol automtico e interpretar sufuncionamiento de acuerdo a sus principios de
operacin y su relacin con los parmetros deoperacin del proceso.
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OBJETIVO
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INTRODUCCIN
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Los sistemas de control son parteesencial de los procesos ya que a travs
de ellos el operador puedeinterrelacionarse con los equipos paratener una mejor regulacin a travs delas corrientes del proceso.
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ANTECEDENTES
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En casi todos los procesos industriales se utilizanaparatos de control automtico.
Algunas de las muchas ventajas del controlautomtico, son las siguientes:
- Aumento en la produccin.- Mejora de la calidad de los productos.- Economa de materiales.- Economa de energa o potencia.
- Economa de equipos industriales.- Reduccin de inversin de mano de obra entareas no especializadas.
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INTRODUCCIN
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Los sistemas de control son parteesencial de los procesos ya que a
travs de ellos el operador puedeinterrelacionarse con los equipos paratener una mejor regulacin a travs delas corrientes del proceso.
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INTRODUCCIN
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Los sistemas de control son parteesencial de los procesos ya que a
travs de ellos el operador puedeinterrelacionarse con los equipos paratener una mejor regulacin a travs delas corrientes del proceso.
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ANTECEDENTES
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En casi todos los procesos industriales se utilizanaparatos de control automtico.
Algunas de las muchas ventajas del controlautomtico, son las siguientes:
- Aumento en la produccin.- Mejora de la calidad de los productos.- Economa de materiales.- Economa de energa o potencia.
- Economa de equipos industriales.- Reduccin de inversin de mano de obra entareas no especializadas.
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ANTECEDENTES DEL CONTROL AUTOMTICO
AOS 50S
Fue a principios del siglo XIX y hasta los aos
50`s cuando se utilizan lazos de controlmediante elementos de medicin directa, coninstrumentacin mecnica y neumtica deoperacin manual y automtica.
100908070605040302010
Aislados (en cada equipo)Instalados localmente y a la intemperie.
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ANTECEDENTES DEL CONTROL AUTOMTICO
AOS 60S INTRODUCCIN DE LA ELECTRNICA EN ESTADOSOLID A LOS PROCESOS DE CONTROL
100908070605040302010
Se tiene informacincentrada en el cuarto decontrol
Mejora las condiciones detrabajo y control
CUARTODE
CONTROL
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ANTECEDENTES DEL CONTROL AUTOMTICO
AOS 70S SE INTRODUCE LA INSTRUMENTACINELECTRNICA DIGITAL (MEDIANTE SISTEMAS DECOMPUTO)
P
ROCESO
COMPUTADORACENTRAL
E
NTRADAS/SAL
IDAS
Mayor exactitud enel control de las
variables
Monitores yreportes
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ANTECEDENTES DEL CONTROL AUTOMTICO
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AOS 80S CON EL AVANCE DE LAS COMPUTADORAS SECREAN LOS SISTEMAS DE CONTROL DISTRIBUIDO
RED DE SUPERVISIN
RED DE CONTROL
MPROCESO
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SISTEMAS DE CONTROL
SISTEMA DE LAZO ABIERTO
10 ml
Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cualla accin de controles independiente de la salida.
10.0 ml 10.1 ml 9.9 ml
VARIABLE
SALIDA
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SISTEMAS DE CONTROL
SISTEMA DE LAZO CERRADOUn sistema de control de lazo cerrado es aquel en el quela accin de control es en cierto modo dependiente de lasalida.
TACCIN
CONTROL
SALIDA
PROCESO
MEDICIN
FORMAN UN CICLO Y POR ESA RAZN SELLAMAN LAZOS CERRADO
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Control de dos posiciones (ON/OFF).
El comportamiento de un control de dos posiciones,ON/OFF (encendido/apagado) es mostrado en la Fig.
TIEMPO
MEDICIN
ABERTURADE LA
VLVULA
100 %
0 %
Punto de ajuste(Set Point)
MODOS DE CONTROL
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Control proporcional (gain).La accin proporcional es la base de los tres modos de control(proporcional, integral y derivativo), si los otros dos, accin
integral (reset) y accin derivativa (rate) estn presentes, stos
son sumados a la respuesta proporcional. Proporcional
significa que el cambio presente en la salida del controlador esalgn mltiplo del porcentaje de cambio en la medicin.
La accin proporcional es aquella en la cual el elemento final de
control toma posiciones a la magnitud de la variable controlada,
ms especficamente es proporcional al error o desviacin
(diferencia entre variable controlada y punto de ajuste) pues el
controlador efecta la comparacin de las seales y el resultado
es una diferencia.
MODOS DE CONTROL (Cont.)
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Control proporcional (gain).+50
+25
0
-50
-25
100
75
50
25
0%E
rrorod
esviacin
%S
alida
50% 100% 200%
Banda proporcional
+50
+25
0
-50
-25
100
75
50
25
0%E
rrorodesviaci
n
%S
alida
50% 100% 200%
Banda proporcional
MODOS DE CONTROL (Cont.)
+50
+25
0
-50
-25
100
75
50
25
0%E
rroro
desviacin
%Salida
50% 100% 200%
Banda proporcional
-100
+100
-
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Control proporcional (gain).
Para cualquier lazo de control de proceso existe unvalor ptimo de banda proporcional. A medida que la
banda proporcional se reduce, la respuesta delcontrolador a cualquier cambio en la medicin sehace mayor.
MODOS DE CONTROL (Cont.)
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Control integral (reset).
MODOS DE CONTROL (Cont.)
Seal de
salida
Variable
medida
Tiempo
Punto de
ajuste
Tiempo de reset
(min./repeticiones)
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Control derivativo (rate).El tercer modo encontrado en los controladores, es laaccin derivativa. As como la respuesta proporcionalresponde al tamao del error y el reset responde altamao y duracin del error, el modo derivativo responde
a que tan rpido cambia el error.
Seal de
salida
Variable
medida
Tiempo
Punto de
ajuste
MODOS DE CONTROL (Cont.)
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Control derivativo (rate).
MODOS DE CONTROL (Cont.)
Seal desalida
Variable
medida
Tiempo
Punto de
ajusteDerivativo
SloProporcionalProporcional+derivativo
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CONTROLADORES MULTIVARIABLE)
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INDICADORES MULTIVARIABLE)
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REGISTRADORES MULTIVARIABLE)
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Conclusiones.
1.- Para alcanzar el control automtico, el lazo de control
deber estar cerrado.
2.- Para tener una lazo retroalimentado de controlestable, el ajuste ms importante del controlador
es la seleccin de la accin correcta, sea directa oinversa. La incorrecta seleccin de sta accin harque la salida del controlador sea inestable.
3.- El valor correcto de los ajustes de bandaproporcional, reset y derivativo dependen de lascaractersticas del proceso.
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Conclusiones (Cont.)
4.- La funcin del modo reset (tambin llamado accinintegral) es para eliminar el offset (diferencia entre elsetpoint y el valor de la variable). Si el valor de offset esalto el resultado ser una oscilacin de la medicincuando el controlador acciona la vlvula de un extremo
al otro. Si se usa un valor muy bajo de reset, elresultado ser que la medicin retorna al valor de ajustems lentamente.
5.- El modo derivativo se anticipa a cualquier cambio en lamedicin. Una accin derivativa muy pequea no tieneefecto significativo, una accin con valores muy altosprovoca una respuesta excesiva del controlador.
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PosicionadoresEl posicionador es uno de los principales accesorios
de las vlvulas de control, cuya funcin fundamentales situar con precisin la posicin del tapn de lavlvula, posicin que es proporcional a la seal delcontrolador.
Cuando se usa un posicionador, la presin delcontrolador no es recibida por la vlvula, sino por elposicionador. Este recibe, a su vez, una indicacin dela posicin de la vlvula, y hace una comparacin de
las dos seales recibidas. Si no hay correspondenciaentre ellas, enva a la vlvula la presin de airenecesaria para que la haya, es decir, para que lavlvula tome la posicin que debe corresponder a laseal que est enviando el controlador.
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Posicionadores
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- 100
- 80
- 60
- 40- 20
- 0
TIC
- 100
- 80
- 60
- 40- 20
- 0
FIC
FT
TTSP SP
LOCAL
SPREMOTO
El control en cascada consiste en tener dos
controladores para manipular un solo elemento final decontrol o vlvula automtica.
CONDENSADO
VAPOR DEBAJA
ESCLAVOMAESTRO
TIPOS DE CONTROL
CONTROL EN CASCADA
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TIPOS DE CONTROL
Control de rango dividido
Este tipo de control consiste en tener un controladorque manipula dos vlvulas o elementos finales decontrol, para el control de una sola variable.
4 - 20 mA
- 100- 80
- 60- 40- 20- 0
VALVULA A DE 0 50 %
VALVULA B DE 50 100 %
AFA CFA
PIC
SP PV
PT
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TIPOS DE CONTROL
Control de rango escalonado
El control de rango escalonado se caracteriza por contar conun solo controlador para accionar 2 elementos finales decontrol.
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TIPOS DE CONTROL
Control de relacin
El control de relacin frecuentemente lo vemos conoperaciones de procesos en los que es necesario mezclar2 3 corrientes para mantener una composicin estable enla mezcla.
FIC
1
FI
2
FFC1
Aire
Hidrocarburo
Ratio o
relacionador
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TIPOS DE CONTROL
Control bias
Las estaciones BIAS suministran una salida proporcionala la seal de entrada una seal de BIAS. Este valor deBIAS es ajustable con lmites de 50% de span (rango) deentrada.
QuemadorFIC
FY
Aire
Combustoleo
Estacin BIAS
para el control de aire
Vapor
PIC
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TIPOS DE CONTROL
Control override.
dos variables pueden interconectarse en un sistemaOverride. La variable principal mantiene control tantotiempo como la segunda variable no excede su lmite deseguridad, punto en el que la segunda variable toma elcontrol, Override
(Selector de baja)
Succin
Recirculacin
Descarga
Accin
directa
Accin
inversa
Compresor
PIC
1
PIC
2
PY
1