UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

AREQUIPAPROCESOS INDUSTRIALES II

ING. MIGUEL ORDOÑEZ PANIBRA

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

Industrias químicas Petróleo y gas Alimentos y bebidas Productos farmacéuticos Tratamientos de agua Generación de energía Etc.

EJEMPLOS DE PROCESOS INDUSTRIALES

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

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

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

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

Elementos de un Sistema de Control

Diagrama de Bloques de un Control Automático

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

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

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

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

COMPONETES DE UN LAZO DE CONTROL

PROCESOS INDUSTRIAL

ALGORITMO

SEN

SO

RE

SELEMEN

TOS FINALES

DE CONTRO

L

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

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

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

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

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

Son dispositivos leíbles por los humanos quemuestran información del proceso

• Pueden ser analógicos o digitales, simples o complejos.

INDICADORES

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

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

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

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

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

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

Cañerías y conexiones

Simbología ISA

cañería

conexión entre proceso e instrumentos

- - - - - - - - - - - - - - - -

señal eléctrica

señal neumática

conexión de intercambio de datos

• 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

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

CONTROL DE RETROALIMENTACION

CONTROL FEEDFORWARD