Control de Nivel

CONTROL DE PROCESOS

Laboratorio N 13

Control de Flujo

Integrantes:

-Guarache Carhuamaca, Diego

-Huamn Alfaro, Anthony

-Vilchez Fabin, Wilmer

-Zelada Crisostomo, Jayro

Profesor:

-Godnez de la Cruz, Ernesto

Seccin:

C14 6 B

2015-I

LABORATORIO CONTROL DE PROCESOS

CONTROL DE PROCESOS 2

CONTROL DE FLUJO

1) OBJETIVOS:

Determinar la curva caractersticas de un proceso de flujo

Analizar la linealidad de un proceso

Sintonizar un controlador en distintos modos de control utilizando el

mtodo del tanteo

Probar el efecto de los cambios de carga sobre la variable controlada.

2) INTRODUCCIN:

Aun cuando se haya diseado el sistema de control con algn criterio previo es

necesario hacer ajustes en campo cuando se instala el controlador (tuning, sintona).

El ajuste por el mtodo del tanteo, si bien requiere cierta experiencia, sigue siendo

vlido, y particularmente se torna necesario cuando no se tiene mayor idea del

modelo del proceso. Muchas veces se parte de la base de algn proceso similar por

lo que ya se tiene una idea de los valores de los parmetros. ltimamente se han

desarrollado controladores adaptativos, esto es, que ajustan automticamente los

valores de los parmetros.

Se pueden establecer ciertos lineamientos generales para los sistemas ms comunes

encontrados en la industria de procesos, y puesto que el presente laboratorio trata

del control de flujo trataremos exclusivamente dicho tema.

Control de flujo

Los lazos de control de caudales lquidos se caracterizan en general por respuestas rpidas (del orden de los segundos), sin tiempo muerto o delay. Las dinmicas comienzan a aparecer cuando se trata de fluidos compresibles (gas, vapor) o debido a eventuales procesos inerciales en lquidos.

Los sensores y lneas de transmisin neumticas pueden introducir dinmicas significativas.

Cuando las perturbaciones tienden a ser frecuentes pero de pequea magnitud, normalmente se trata de ruidos de alta frecuencia debidos a turbulencias, cambios en vlvulas, vibraciones en las bombas, etc.

Por estos motivos en principio es conveniente utilizar controladores PI (sin accin derivativa), con valores intermedios de Kc.



3) FUNDAMENTO TERICO

En el presente laboratorio se aplicar el mtodo del tanteo para sintonizar un

controlador que permita controlar el flujo de agua.

Control de flujo Controlar el flujo slo es uno de los objetivos principales de la vlvula de flujo. Una vlvula de flujo puede responder a ciertos cambios de presin. Cuando la presin en un sistema se eleva hasta cierto nivel, se abrir o cerrar una vlvula de control de flujo, dependiendo de su propsito. Esto alivia o disminuye la presin en una parte del sistema para mantener el equilibrio con respecto a las otras partes. Por ejemplo, cuando un tanque principal comienza a vaciarse en



una planta de tratamiento de agua, se abrir una vlvula para dejar entrar agua desde el tanque de reserva. Esto asegura que haya un suministro constante de agua en la planta.

Las vlvulas de control de flujo se usan para regular o controlar el flujo de un

lquido a travs de un sistema. Por lo general, ese sistema es industrial o tiene

un propsito industrial. Una refinera de gas o planta de agua residual utilizar

muchas vlvulas de control de flujo para mantener el flujo de agua y compuestos

qumicos bajo control. Tambin pueden usarse para medir la cantidad de fluido

corriendo a lo largo de un sistema. Hacen esto de varias maneras y utilizan varios

mecanismos que le indican a las vlvulas cundo abrirse y cundo cerrarse.

Las vlvulas de control de flujo a veces usan un dispositivo para abrirse. Este

dispositivo suele ser operado por mecanismos hidrulicos. Cuando la vlvula de

flujo percibe un cambio de presin, es el actuador el encargado de abrir la

vlvula. Algunas vlvulas de control de flujo no usan otro dispositivo para abrirse

o cerrarse. stas se llaman vlvulas de control automtico. Cuando la presin cae

o aumenta, proporciona la fuerza suficiente para abrir la vlvula

automticamente. ste es el caso de las vlvulas de altitud en los tanques de

agua. Cuando el nivel de agua alcanza cierto punto, la vlvula se cerrar

automticamente.



4) EQUIPOS Y MATERIALES:

Controlador DR-20

Mdulo de control de flujo

PC con software de adquisicin de datos

Cable de comunicacin RS232

5) PROCEDIMIENTOS:

1. Cierre totalmente la llave bypass y abra totalmente las llaves de ingreso y de

salida del tanque. En la parte posterior del controlador conectar los terminales

del transmisor con el controlador y la salida del controlador con la vlvula de

control.

2. Configure las estructuras y parmetros el controlador DR-20 para controlar el

flujo y establecer la comunicacin con la computadora. Anotar los siguientes

parmetros estructuras en la tabla 2, luego introducirlos al controlador.

Parmetro Valor Descripcin

LA 0 Inicio de escala de PV= 0%

LE 100 Final de escala de PV= 100%

SA 0 Inicio de escala de SP= 0%

SE 100 Final de escala de SP= 100%

SH 0 Valor de SP de seguridad



A1 5 La alarma 1 se activa cuando el error es mayor o igual a 5

A2 -5 La alarma 2 se activa cuando el error es menor o igual a -5

Ya 0 Inicio de escala de OUT= 0%

Ye 100 Final de escala de OUT= 100%

Yo - Reset manual, se usa slo en modo P

TF 90 Constante de tiempo del Filtro

Cp 4.313 Ganancia proporcional

tn 4.813 Tiempo integrativo (segundos)

tu Occ Tiempo Derivativo (segundos)

uu - Ganancia derivativa

Estructura Valor Descripcin

1 0 Un solo setpoint local

3 1 Frecuencia de 60 Hz

4 1 Entrada anloga AE1=4 a 20mA (PV)

28 0: modo PI o PID 1: modo P o PD

37 0 Salida anloga OUT=0 a 20mA

47 1 Numero de estacin para comunicarse con la PC

otras 0

3. Cconfigurar la computadora para visualizar en el registrador las siguientes

variables: SP, PV y OUT.



4. Cambiar la posicin del selector para activar la bomba de agua.

5. Con el controlador en manual aumente gradualmente la salida del controlador

OUT y anote su correspondiente PV. Primero debe ajustar la salida a un valor,

luego esperar que PV se estabilice y finalmente anotar el valor de PV en tabla 1.

OUT (%)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

PV (%)

0.1 10.1

16.2 32.3 38.50

46.4 58.4 70.2 82.8 92.8 98.8

Tabla 1.

6. Con los datos de la tabla 1, graficar la curva caracterstica del proceso PV vs OUT

y analizar la linealidad de la curva.

El proceso se asemeja a lo esperador, tiene poco margen de error segn la

Grfica. Ya que esta se est comportando como una lnea recta.

MODO PROPOCIONAL.

1. Seleccione el modo de control proporcional con S28 = 1. Ajustar parmetros cP=

1, Tu = Off e Yo = 0. Ponga el controlador automtico y cambie setpoint a 40.

Cuando la variable del proceso se establice debemos anotar los valores de:

PV = 4.15 Out = 15.69

2. Para minimizar la oscilacin de PV, es decir, el ruido, debemos ajustar el

parmetro TF

TF = 200



3. Ajuste el reset manual Yo para minimizar el error, cuando la variable del proceso

se estabilice debemos anotar los valores de:

PV = 32.89 OUT = 33.84 Yo =27.3

4. Cambiar el setpoint de 40 a 50, espere que PV se estabilice, analice el

comportamiento de la variable del proceso. Repetir el procedimiento,

aumentando el valor de cP. Anotar el mejor resultado en la tabla.

cP 25.88

Valor de PV estable 43.48

Ess (%) 1.52

Overshoot (%) -----

Tabla 3. Modo proporcional.

Imagen del comportamiento del proceso en modo proporcional.

Modo Proporcional Integral

5. Seleccione el modo de control proporcional con S28 = 0. Considere el parmetro

Tu = off.

6. Disminuya el valor de cP, multiplicando por 0.9 al que fue adecuado para el modo

proporcional:

cP= 23.292

7. Considerar Tn=20 segundos esperar que PV se estabilice, luego cambiar setpoint

de 40 a 50, esperar que PV se estabilice y analice el comportamiento de la

variable proceso. Repetir el mismo procedimiento reduciendo el valor de Tn.

Anotar el mejor resultado en tabla 4.



Tn (s) 5

PV estable 48.38

Ess (%) 1.63.

Overshoot (%) -----

Tabla 4. Modo PI

Imagen del proceso en modo PI.

8. Con la constante integral de desempeo, Tn = 5, y con SP = 40 introduzca una

perturbacin abriendo media vuelta la llave de bypass.

Tn (s) 5

PV estable 45.12

Ess (%) 4.88

Overshoot (%) -----

Tabla 5. Perturbacin en modo PI.



Imagen del proceso en modo PI con perturbacin.

Modo Proporcional Integral Derivativo.

9. Aumente el cP, multiplicando por 1,2 al que fue adecuado en el modo P.

Disminuya el Tn, Multiplicando por 0.6 al que fue adecuado en el modo PI

cP = 31.05 Tn= 3

10. Considerar Tu= 1, esperar que PV se estabilice, luego cambiar setpoint de 40 a

50 y esperar a que PV se estabilice y analice el comportamiento de la variable

del proceso. Repetir el procedimiento aumentando el Tu. Anotar el mejor

resultado en la tabla 6.

Tu (s) 10

Overshoot (%) -----

Ess (%) 0.53

Tabla 6. Modo PID



Imagen del proceso modo PID.

6) RECOMENDACIONES

Se recomienda leer anteriormente el entendimiento de los sintonizadores para

poder hallar el tiempo de estabilizacin los diferentes modos dados.

Se recomienda cerrar y abrir las llaves tal cul nos indica en el procedimiento ya

que si no se hace obtendramos malos resultados en nuestro laboratorio

Se recomienda aplicar el tiempo integrativo porque logra reducir las oscilaciones

y disminuir el tiempo de estabilizacin del proceso

7) CONCLUSIONES:

Los clculos realizados para el flujo pueden variar por efectos externos tales

como saturacin de tuberas o reduccin de eficiencia de la bomba

El mtodo PID muestra un error cercano al 0,5 % en comparacin al mtodo

P que muestra un 17,4 %

El mtodo de la ganancia lmite es aplicable para el proceso de control de

Flujo porque se muestra en el sistema la variacin de oscilacin del SP

Mientras se vara el tiempo derivativo Tu el overshoot (%) disminuye

considerablemente.

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