SOLUCIN DE CUESTIONARIO DE CONTROL AUTOMTICO

Responda Verdadero (V) o Falso (F) segn corresponda:

1. Un elemento de control final es aquel que regula el suministro de material y/o energa para afectar el

valor deseado del proceso...( V ) 2. Lgica de relay es una representacin del programa en forma normalmente empleada para los elementos

de maniobra.( F ) 3. Un contacto normalmente abierto est representado por un par de contactos de relay que est cerrado,

cuando la bobina de relay no est activada..( F ) 4. Una variable de perturbacin es cualquier variable de proceso que tiene una influencia sobre el valor de

la variable controlada....( V ) 5. Pulsadores son aparatos de maniobra clasificados como interruptores con retroceso....( V ) 6. Una grabadora o un registrador de cuadro muestra los parmetros con relacin a otro parmetro del

proceso.....( F ) 7. La capacidad es aquella parte del proceso que se opone al flujo de material.....( F ) 8. El proceso de leer los inputs, ejecutar el programa y actualizar los outputs se conoce como scan

(scaneo)....( V ) 9. Mdulo es un tubo al vaco que cuenta con una pantalla de observacin...( F ) 10. Backplane es un ensamblaje de hardware utilizado para almacenar dispositivos o aparatos del

PLC..( F ) 11. Mando es un parmetro de entrada que influye sobre los parmetros de salida..( V ) 12. Anlisis en tiempo real se encuentra en funcin de unidades de tiempo.( V ) 13. Los dispositivos de enchufe son aparatos de maniobra con piezas no montadas conjuntamente que sirven

para la unin o la interrupcin( V ) 14. Calibracin es un procedimiento de comparacin entre lo que indica el instrumento y lo que debera

indicar( V ) 15. Proceso continuo es aquel que tiene material y/o energa fluyendo intermitentemente..( F ) 16. Setpoint es un valor no deseado en un sistema de control...( F ) 17. Los valores de las variables de carga siempre permanecen fijos.( F ) 18. Se dice que un rung de la escalera desenergiza un output o un bloque cuando existe continuidad lgica en

un rung.( F ) 19. La simbologa de contacto constituye una manera muy simple de expresar la lgica de control en

trminos de smbolos que son utilizados en esquemas de control de relay.( V ) 20. En un rel de tiempo on-delay al cerrar un interruptor, se energiza el elemento de operacin del rel de

tiempo y a partir de este momento empieza a correr el tiempo de retardo( V )

Escoja la respuesta correcta:

1. La variable de carga se clasifica en:

a) Variable de Proceso y Variable de Suministro b) Perturbaciones y Set Point c) Carga Mayor y Carga Menor

2. Un sistema de memoria de un PLC est compuesto por:

a) Memoria Ejecutiva y Memoria Aplicativa

b) Memoria de Mdulo y Memoria de Hardware c) Memoria de Respaldo y Memoria de Informacin

3. Tiempo muerto es:

a) Tiempo requerido para que el material y/o energa viaje de un punto a otro b) Tiempo que dura todo el proceso. c) Tiempo que se demora en salir cada producto.

4. Los criterios ms importantes utilizados en procesos son:

a) Control Industrial, Seguridad y Proceso. b) Instrumentacin, Calidad y Produccin. c) Seguridad, Produccin y Estndares de Medio Ambiente.

5. Los parmetros de procesos ms comnmente medidos en una planta de procesamiento son:

a) Flujo, Nivel, Temperatura y Presin. b) Energa, Potencia, Nivel y Resistencia. c) Caudal, Tiempo, Trabajo y Corriente.

6. Al colocar un controlador en posicin automtico dentro de un circuito de control har que:

a) Se abra el circuito. b) Se cierre el circuito. c) No afecte al circuito.

7. Los elementos principales de un simple circuito de control son:

a) Fuente de Energa, Operador y Aparato del Otro Extremo. b) Flujo de Material, Aparatos de Maniobra y Medida. c) Proceso, Medicin, Elemento de Control Final y Controlador.

8. En el Anlisis de Sistema de Control encontramos tcnicas matemticas las cuales son:

a) Anlisis en Tiempo Muerto, Anlisis de Periodo. b) Anlisis del Sistema, Anlisis por etapas. c) Anlisis en Tiempo Real, Anlisis de Frecuencia y Anlisis de Laplace Transform.

9. El aparato de programacin ms utilizado en la industria es:

a) Tubos de Rayos Catdicos. b) Computador Personal. c) Mini-programadores.

10. Un CPU de un PLC est compuesto por:

a) Procesador, Sistema de Memoria y Fuente de Energa del Sistema b) Chasis, Procesador y Chips.

c) Programador, Fuente de Voltaje, Scaneo.

11. Los dgitos que utiliza el sistema octogonal son:

a) 0, 1 b) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 c) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

12. El bit menos significativo es:

a) El dgito que representa el valor ms pequeo en un byte o palabra. b) El bit que representa el valor ms pequeo en un dgito. c) El bit que representa el valor ms pequeo en un byte o palabra.

13. Un diagrama en escalera sirve para:

a) Representar sistemas de control con lgica de relay. b) Indicar las etapas de un proceso. c) Representar los rels de tiempo.

14. Ejemplos de aparatos de input ON/OFF:

a) Luz piloto, control de relay, bocina. b) Botn accionador, switch limitante, switch selector. c) Botn accionador, switch de proximidad, bocina.

15. Ejemplos de aparatos de output ON/OFF:

a) Luz piloto, vlvula selenoide, bocina. b) Botn accionador, switch limitante, contactos del cronmetro. c) Luz piloto, vlvula selenoide, switch selector.

16. Los dgitos que utiliza el sistema hexadecimal son:

a) 0, 1 b) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 c) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

17. Los dgitos que utiliza el sistema decimal son:

a) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9 b) 0, 1 c) 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9, 10

18. Los dgitos que utiliza el sistema binario son:

a) 0, 1 b) 1, 2 c) 0, 1, 2

19. Lenguaje de mquina es un programa escrito en:

a) Hexadecimal. b) BCD c) Binario

20. El contactor es un dispositivo designado a:

a) Conmutar la corriente en uno o ms circuitos elctricos. b) Almacenar la corriente en uno o ms circuitos elctricos. c) Cerrar o interrumpir la corriente en uno o ms circuitos elctricos.

Responda las siguientes preguntas:

1. Defina los siguientes trminos:

- Variable controlada: Es la variable de proceso que va a ser controlada en un valor especfico a

travs de un set point. - Variables de Proceso: Es la propiedad fsica, qumica o elctrica de un material. - Disturbance: Es el cambio que se produce en la variable de carga.

2. Escriba con sus palabras en qu consiste un esquema de control feedback.

El esquema de control feedback es un sistema de tipo correctivo que realiza una relacin entre una variable de proceso y una variable manipulada, modifica la manipulada para que cambie la variable de control, por lo tanto se basa en el resultado de la variable controlada.

3. Diferencie entre los esquemas de control de feedback y feedforward. El esquema de control feedback realiza una comparacin entre una variable de proceso y una variable manipulada, modifica la manipulada para que cambie la de control, por lo tanto se basa en el resultado de la variable controlada. El esquema de control feedforward acta sobre la variable de carga y la variable manipulada, si se llega a dar una perturbacin acta inmediatamente antes de que exista una desviacin.

4. Diferencie entre las tcnicas de anlisis en tiempo real, de frecuencia y anlisis de Laplace transform, usadas en el estudio de los sistemas de control.

El anlisis en tiempo real, la respuesta ante una perturbacin es en funcin de unidades de tiempo real, apenas sucede se registra, en el anlisis de frecuencia, por otra parte, es en funcin de unidades de frecuencia que se obtienen en el esquema de proceso y permite averiguar gran cantidad de respuestas en tiempo real. En el anlisis Laplace Transform se transforma un problema en el dominio del tiempo en un problema en el dominio de la frecuencia por lo tanto sirve como anlisis del rgimen transitorio en circuitos descritos por ms de dos ecuaciones diferenciales.

5. Indique los elementos dinmicos de un sistema de control.

Inercia, Capacidad, Resistencia y Tiempo Muerto.

6. Indique con sus palabras la definicin de control.

El control es el conjunto de mtodos y maneras de controlar el comportamiento de un aparato, mquina o sistema elctrico. Tambin se puede definir como el sistema que controla el arranque, parada, direccin de movimiento, aceleracin, velocidad y retraso del miembro mvil.

7. Explique brevemente en qu consiste la instrumentacin.

Se considera a la Instrumentacin como el grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en ste.

8. Indique 4 razones de la importancia de implementar un control automtico en un proceso industrial.

- Es a menudo necesario para asegurar la seguridad del personal de la planta, el pblico y el equipo de la planta.

- Podra ser requerido para asegurarse de que las regulaciones ambientales para efluentes y emisiones sean observadas.

- Algunos procesos son absolutamente imposibles de operar manualmente. - Es necesario para optimizar un proceso y poder reducir los costos operativos y por lo tanto los

precios de venta.

9. Defina los siguientes trminos aplicados en control industrial:

- Fusible: Aparatos de maniobra destinados a desconectar automticamente un circuito elctrico, al rebasarse una determinada intensidad de corriente.

- Interruptor: Aparato de maniobra para la conexin, desconexin, o cambio de circuitos, en forma voluntaria o automtica, en las cuales todas las piezas que sirven para la unin o la interrupcin estn fijamente montadas sobre una base comn.

- Contactos Auxiliares: Tienen las funciones de autoalimentacin, sealizacin y enclavamientos en circuitos auxiliares de control.

10. Defina los siguientes trminos aplicados en PLC.

- Unidad de Procesamiento Central: Es la parte del controlador programable que controla las

actividades del sistema, incluyendo la interpretacin y la ejecucin de las instrucciones programadas. - Memoria: Representa la parte del controlador programable donde se almacenan informacin e

instrucciones, ya sea de manera temporal o semi-permanente. - Direccin: Un valor alfanumrico que identifica precisamente el lugar donde la informacin es

almacenada. - Palabra: El nmero unitario de dgitos binarios (bits) utilizados en un momento dado por el CPU, al

realizar una instruccin o al operar con informacin.

11. El Diagrama de Tubera e Instrumentacin (P&ID) deber definir ampliamente la tubera, el equipo y la instrumentacin como para poder estimar los costos y subsecuente diseo, construccin, operacin, as como la modificacin del proceso.

12. La calidad o cantidad del producto producido mediante cualquier proceso depende del valor y comportamiento de las variables del proceso que tienen una influencia sobre el producto.

13. Escriba la representacin BCD de los nmeros decimales del 0 al 10

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

14. Indique la representacin BCD del nmero decimal 4579

0100 0101 0111 1001 4 5 7 9

15. Indique la representacin decimal del nmero BCD 0010 0110 0100 0011

2 6 4 3 0010 0110 0100 0011

16. Grafique los smbolos de:

17. Identificar los siguientes cdigos literales de instrumentacin:

- LLH: Luz Piloto. - HV: Vlvula Manual o de Mano. - FCV: Vlvula Controladora de Flujo. - TIC: Indicador Controlador de Temperatura.

18. En el siguiente diagrama, un intercambiador de calor de Shell y tube E-367 est siendo usado para

calentar el glicol. El vapor es el medio de calentamiento. Un lazo de control de temperatura es mostrado usando smbolos de instrumento ISA. A partir del diagrama determine lo siguiente:

(a) La variable controlada: Temperatura de Salida del Glicol. (b) La variable manipulada: Flujo de Entrada del Glicol.

(c) dos cargas mayores en el proceso: Temperatura de Salida del Glicol y Flujo de Entrada del Glicol. (d) dos cargas menores en el proceso: Temperatura del Shell y Composicin del Glicol.

19. Realice un diagrama de control para un encendido secuencial de tres focos en la secuencia L1, L2 y L3, y apagad

o L3, L2

y L1

20. Realizar un diagrama de control que cuando se pulse primero P1 y luego P2 se active una luz y cuando se pulse primero P2 y luego P1 se active una alarma.

DEBER

PRIMERA PARTE

Defina lo siguiente.

Variable controlada: la variable de proceso que va a ser controlada en un valor especfico, por ejemplo: un set point, se denomina la variable controlada. Otros nombres que se usan a veces para esta variable particular son los de variable medida o variable de proceso.

Variable manipulada: La variable manipulada es el suministro de material o energa al proceso, de modo que a veces se denomina variable de suministro. Tambin se puede decir que es la accin de una variable de carga sobre la variable controlada

Variable de carga: a veces llamada una variable de Perturbacin, es cualquier variable de proceso que tiene una influencia sobre el valor de la variable controlada. . Los valores de las variables de carga no pueden ser fijos, estos pueden cambiar en cualquier cantidad de diferentes maneras, y en cualquier momento, sin dar ningn previo aviso.

Disturbance: Un cambio en la variable de carga se denomina disturbance o an upset. Desde el punto de vista de la teora de control, el control automtico de un proceso es requerido debido a disturbances.

Tiempo muerto: Es el tiempo requerido para que el material y/o energa viaje desde un punto a otro. Un ejemplo de un proceso dominado por el tiempo muerto es una banda transportadora

Capacidad: Es aquella parte de un proceso que se resiste al cambio. Capacidad que tiene el proceso de almacenar material

Proceso continuo: Un proceso continuo tiene un flujo ininterrumpido de material y/o energa a travs de l. El proceso puede operar las 24 horas de un da, 7 das a la semana, 52 semanas al ao. Es apagado solamente para mantenimiento o por razones de seguridad. Un ejemplo de un proceso continuo es una bomba que forza lquido hacia abajo por una tubera.

Variable de proceso: En general se puede definir una variable de proceso como una propiedad fsica, qumica o electricidad de un material.

Determinacin de modelos del proceso: Para la determinacin de modelos de proceso si requieren anlisis tales como:

- Anlisis en tiempo real

- Transformada de Laplace

- Anlisis de frecuencia

2 Refirase a la Fig. 8, en la cual se muestra un separador de gas-lquido. El flujo hacia el proceso A est bajo un esquema de control de flujo. La presin en el separador es mantenida permitiendo que los gases de exceso, que no toma el proceso A, vayan al proceso B.

(a) Para los tres lazos de control sealados, identifique las variables controladas y manipuladas.

Lazo de control 1

Variable controlada: Tasa de flujo de salida del gas en la vlvula.

Variable manipulada: caudal del fluido al pasar por el transmisor indicador de caudal

Lazo de control 2

Variable Controlada: Presin en la vlvula al final del proceso b

Variable manipulada: presin en el control indicador de presin PIC 304

Lazo de control 3

Variable controlada: flujo del fluido en la vlvula al final del proceso

Variable manipulada: nivel indicado en el transmisor indicador de nivel LIT 306

(b) Para cada uno de los tres lazos sealados, identifique una variable de

carga mayor y una variable de carga menor.

Lazo de control 1

V. de carga mayor: caudal que pasa por el transmisor indicador

V. de carga menor: temperatura del fluido al momento que pasa por el rel

Lazo de control 2

V. de carga mayor: Presin del fluido mostrada en el PI 305

V. de carga menor: Temperatura ambiente

Lazo de control 3

V. de carga mayor: nivel del fluido que existe en el separador

V. de carga menor: Temperatura ambiente

(c) A partir del diagrama, identifique un ejemplo de inercia, capacidad y resistencia.

INERCIA: fluido que circula por la tubera de cada proceso

CAPACIDAD: Volumen del separador gas-lquido

RESISTENCIA: vlvula al final del proceso c

3 Refirase a la Fig. 9 en la cual se muestra un sistema de suministro de aceite caliente. El calentador H-405 calienta el aceite caliente para ser usado por un nmero de usuarios; por ejemplo: los rehervidores, en una planta.

(a) Para los cuatro lazos de control sealados, identifique las variables controladas y las manipuladas.

Lazo de control 1

Variable controlada: temperatura del fluido en el transmisor indicador de temperatura.

Variable manipulada: temperatura a la que se calienta el aceite en el calentador

Lazo de control 2

Variable controlada: temperatura del fluido al salir

Variable manipulada: caudal que pasa por el transmisor indicador de flujo

Lazo de control 3

Variable controlada: la temperatura del fluido que va al rehervidor v306

Variable manipulada: flujo que pasa por la vlvula FV 260

Lazo de control 4

Variable controlada: temperatura de los fluidos que salen de la columna V 310

Variable manipulada: volumen de fluidos en la columna V-310

(b) Para cada uno de los cuatro lazos de control sealados, identifique una variable de carga mayor y una variable de carga menor.

Lazo de control 1

V. de carga mayor: temperatura del horno

V. de carga menor: dimetro de la tubera dentro del horno

Lazo de control 2

V. de carga mayor: densidad y volumen del fluido que circula por los indicadores

V. de carga menor: temperatura del ambiente

Lazo de control 3

V. de carga mayor: volumen de fluido que va a los rehervidores

V. de carga menor: temperatura que pierden los fluidos en las tuberas

(c) A partir del diagrama, identifique un ejemplo de inercia, capacidad, resistencia y tiempo muerto.

Inercia: movimiento del aceite al salir del horno.

Capacidad: volumen de aceite que calienta el horno

Resistencia: los fluidos que van por las tuberas antes y despus del horno

Tiempo muerto: momento en que los fluidos se encuentran dentro del horno

4 Diferencie entre las tcnicas de anlisis en tiempo real, de frecuencia y anlisis de Laplace transform, usadas en el estudio de los sistemas de control.

En el anlisis en tiempo real la respuesta del esquema de proceso y/o de control ante una disturbance es desarrollada en trminos de tiempo real; por ejemplo, en unidades de segundos, minutos u horas. Una de las ventajas del anlisis en tiempo real es que la respuesta del sistema de control es determinada en unidades de tiempo real.

Las tcnicas de anlisis de frecuencia tratan la respuesta del esquema del proceso y/o control ante una disturbance en unidades de frecuencia; por ejemplo: ciclos por unidad de tiempo. A partir de la tcnica de anlisis de frecuencia una gran cantidad de respuestas en tiempo real puede ser averiguada. Una de las grandes desventajas de la tcnica de frecuencia es que muchos esquemas para control de procesos no pueden ser colocados intencionalmente en oscilacin para poder hacer pruebas en planta.

5 Diferencie entre los esquemas de control de feedback y feedforward.

En el control de feedback, se hace una medicin de la variable controlada. La medicin es comparada con el valor deseado; por ejemplo: el setpoint, para la variable controlada. El control de feedback es un tipo de esquema de tanteo = trial-and-error. Si el ajuste es demasiado grande, el exceso = overshoot del setpoint resulta y otra correccin debe hacerse en la direccin opuesta. Si el ajuste es demasiado pequeo.

El control de feedback es por lo tanto incapaz de lograr un control perfecto debido a que se basa en un error. el control de feedforward opera sobre el valor de las variables de carga y el valor deseado de la variable controlada.

El control feedforward requiere de un conocimiento considerable del comportamiento del proceso debido a que el concepto depende de un clculo matemtico.

El control de feedforward da como resultado correcciones ms rpidas que el control de feedback debido a que el control de correccin de feedforward comienza tan pronto como se detecta una disturbance de carga, no despus de que la disturbance ha causado que la variable controlada se desve del setpoint

Consecuentemente el control de feedforward se usa en combinacin con el control de feedback.

SEGUNDA PARTE

(a) Para cada uno de los bloques funcionales del circuito de control, identifique los instrumentos, las funciones de los instrumentos, o el equipo, contenido en cada bloque.

El bloque controlador contiene:

Controlador indicador de Flujo FIC-309

Controlador indicador de nivel LIC-306

Controlador indicador de presin PIC-304

El bloque de medicin contiene:

Transmisor indicador de Flujo FIT-309

Transmisor indicador de nivel LIT-306

Transmisor indicador de presin PIT-304

El bloque del proceso contiene:

Separador de gas-liquido V-300

(b) Identifique las tcnicas de transmisin de seales que se utilizan en la figura.

-transmisor FIT-309 hacia el controlador FIC-309

-controlador FIC-309 hacia el I/P FY

- transmisor PIT-304 hacia el controlador PIC-304

- controlador PIC-304 hacia el I/P PY

- transmisor LIT-306 hacia el controlador LIC-306