Control Gral. De control de procesos: Teoría y Aplicaciones

Duración:

4 Días.

Horario:

9.30 a 17.00hs.

Lugar:

Emerson Argentina – Av. Maipú 660 – Florida – Prov. Buenos Aires – Argentina

Destinatarios del curso.

La mayoría de los técnicos y profesionales involucrados con el control automático de procesos industriales continuos (Gas y Petróleo, Pulpa y Papel, Aceiteras, Ingenios Azucareros, Petroquímicas, etc.) que deben lidiar diariamente con instrumentos, válvulas y sistemas de control, no han tenido la oportunidad de recibir una preparación específica formal en la especialidad “CONTROL DE PROCESOS”. En particular los ingenieros, ya sean aquellos encargados del mantenimiento de los sistemas, o de sus mejoras, o aquellos que deben resolver problemas del proceso, o quienes, desempeñándose en empresas de ingeniería, deben establecer estrategias de control, en general han adquirido esas habilidades a partir del trabajo cotidiano, aprendiendo por la vía empírica, en forma autodidacta, ayudados por algunos compañeros con más experiencia y, en contados casos, apuntalados por algunos cursos breves. Pero casi todos ellos se encontrarían con una insospechada ampliación de sus recursos profesionales si tuvieran la oportunidad de adquirir una plataforma sólida de conocimientos específicos de la disciplina conocida como “CONTROL DE PROCESOS”. A aquéllos dispuestos a acceder a dicha plataforma va destinado este curso intensivo de 4 días de capacitación teórico-práctica, con énfasis en el desarrollo de ejemplos de aplicaciones en los cuales el expositor ha tenido experiencia directa.

DESARROLLO DEL CURSO

Si bien se pondrá empeño en transmitir conceptos cuantitativos usando herramientas matemáticas (simples) para consolidarlos sólidamente, a través de simulaciones de procesos los asistentes lucharán contra ellos casi como en una planta real, practicando sintonía de controladores y, en algunos casos, cambios de estrategia de control. Arrancando con “procesos” defectuosos (inestables, erráticos) deberán llevarlos a una condición razonablemente normal. Estas prácticas sobre estaciones de operación se irán intercalando con los temas teóricos. PROGRAMA

1. DINÁMICA DE PROCESOS.

1.1. Conceptos básicos de dinámica de procesos. Estado estacionario y estado transitorio. Balances de masa y energía. Modelos matemáticos simples del estado transitorio. Variables dinámicas. La función de transferencia (repaso básico de la Transformación de Laplace). Respuesta temporal a señales simples: escalón y pulso. Ganancia estática, retardo capacitivo y retardo de transporte. Procesos con autorregulación y sin autorregulación. Modelos aproximados por linealización. Casos especiales de procesos inherentemente inestables..

1.2. El lazo cerrado. El problema de la estabilidad enfocada en forma intuitiva. y complementada con las herramientas de respuesta en frecuencia. ¿Por qué usamos como herramienta la respuesta en frecuencia? Algoritmo de control proporcional. El error estacionario. Impacto de las ganancias y retardos variables sobre la estabilidad. Variación de ganancias y retardos con el estado de carga del proceso Primera aproximación al concepto de robustez.

2. ALGORITMOS DE CONTROL.

2.1. Fórmula básica del algoritmo ideal (ISA) con modos P + I + D correspondientes a un controlador continuo (neumático o eléctrico o hidráulico): efecto de cada modo y de los parámetros de sintonía sobre la respuesta de un lazo simple a una perturbación y a un cambio de valor deseado.

2.2. Algoritmos: P + I y P + I + D. Parámetros de sintonía primarios. Parámetros de sintonía secundarios. Recursos simples para compensar variaciones de la ganancia y de los retardos con la carga de la planta: adaptación programada. Parámetros “conectables” en los sistemas de control digitales. Algoritmo no-lineal.

2.3. Algoritmos digitales P + I + D (funciones de transferencia) disponibles en la mayoría de los sistemas de control distribuidos

1. Atributos más generales y

su aplicación: transferencias “bump less”, conexión externa del modo Integral, ingreso de señales “feedforward”, límites, etc. Parámetros, ejemplos, aplicaciones. Muestreo y estabilidad.

3. ELEMENTOS FINALES DE CONTROL. 3.1. La válvula de control desde el punto de vista de la importancia de su

selección y dimensionado en la performance de un lazo de control. Curvas de capacidad vs. grado de apertura, inherentes y en línea. Resolución. Velocidad. El posicionador. La válvula de control en una línea impulsada por una bomba centrífuga. Dimensionado de las válvulas de control y especificación de las bombas. Correcciones aplicables a instalaciones existentes.

3.2. El variador de frecuencia como herramienta para variar la velocidad de las bombas centrífugas y de desplazamiento positivo: ventajas y limitaciones. Presión estática y rango de utilización.

4. SINTONÍA DE LAZOS AISLADOS1.

4.1. Sintonía de lazos simples. Criterios de optimización: IAE y otros. Ecuaciones de Shinskey para minimizar el IAE; condiciones para su aplicabilidad. Influencia del tiempo de muestreo (sampling rate). Ajustes para cambios de setpoint y de carga del proceso (variaciones de caudal, temperatura y composición de la alimentación, etc.). El modelo dinámico simplificado del proceso.

4.2. Control de nivel. Particularidades: resonancia. Acumuladores de reflujo,

rehervidores, fondo de columnas de destilación, evaporadores. Respuesta inversa. La acción Integral enemiga de la estabilidad. Validez de la propuesta de Shinskey. Cadena de controles a demanda y a carga.

4.3. Control de caudal y presión de líquidos: presiones intermedias entre bombas. Particularidades. Medidores cuadráticos y otras no linealidades.

5. LAZOS EN CASCADA Y FEEDFORWARD.

5.1. El lazo en cascada en general. Beneficios potenciales. Condiciones de aplicabilidad. El lazo en cascada con esclavo de caudal. Acciones de control en ambos controladores. ¿”Back calculation” o “external reset”?. Sintonía de lazos en cascada.

5.2. El concepto de feedforward. Los beneficios potenciales. Compensación estática. El modelo matemático simplificado. El ingreso de la realimentación negativa en el modelo para compensar no-linealidades del proceso. Condiciones para la aplicación exitosa de compensación feedforward. La compensación dinámica. Procedimientos para el ajuste de parámetros dinámicos. Los beneficios reales. Ejemplo de un horno.

6. LAZOS CON MÚLTIPLES SALIDAS y/o MÚLTIPLES ENTRADAS. 6.1. Múltiples salidas. Arreglos para la distribución de flujos en paralelo.

Combinación de modulación y arranque-parada de motores. Ejemplos: alimentación de combustible a hornos que queman residuos sólidos y aerocondensadores.

6.2. Múltiples entradas. Ejemplo: presiones en tanques criogénicos interconectados.

6.3. Control de posición de válvulas. Ejemplo: arreglo para distribución óptima de caudales en hornos de varios pasos. Aplicación a ahorro de energía.

6.4. Control de variables calculadas. Ejemplos: control de reflujo interno. Control del “boíl-up” en columnas de destilación.

6.5. Bases conceptuales del control multivariable: control basado en un modelo del proceso.

7. LAZOS CON ESTRUCTURA VARIABLE.

7.1. Varios controladores y un único elemento final de control con cambio de prioridad en la variable a controlar.

7.1.1. Múltiples restricciones. Ejemplo: controles de presión y de caudal en poliductos.

7.1.2. Dos variables a controlar y dos elementos finales de control, con una de las variables a controlar con prioridad absoluta. Aplicaciones: control de temperatura de un horno de recuperación de calor; control de presión de columnas de destilación con mínimo caudal de no condensables.

8. INTERACCIÓN ENTRE LAZOS DE CONTROL.

8.1. ¿Cuándo se dice que dos o más lazos de control son interactuantes? La

interacción positiva, negativa y dinámica. El Arreglo de Ganancias Relativas de Bristol. Cálculo de ganancias relativas deducido de ecuaciones básicas y con simuladores. Pautas estáticas y dinámicas para decidir el apareamiento de variables controladas y manipuladas.

8.2. Consecuencias de la interacción sobre la sintonía de lazos interactuantes. 8.3. Desacoplamiento parcial y total. Similitud con la estructura del control

feedforward. Aplicaciones: mezclado on line.

9. APLICACIONES DE LOS TEMAS DESARROLADOS SOBRE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN. 9.1. El control de la presión: discusión sobre alternativas, sus virtudes y sus

problemas según el medio refrigerante, el tipo de condensador, con destilados en una única fase o en dos.

9.2. El control del nivel del acumulador de destilado y del fondo (columna o reboiler). 9.3. El control de la entalpía de la carga. 9.4. El control de composición; temperatura como variable sucedánea de la

concentración: ventajas y limitaciones; información de instrumentación analítica discontinua: el cromatógrafo. Arreglo de los algoritmos digitales para control basado en datos cromatográficos.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Se comentarán algunas diferencias entre los DCS’s más difundidos en el mercado.

1 Lazo aislado: su sintonía es absolutamente independiente de que otros lazos sobre el

mismo proceso se encuentren en operación manual o automática. Nota: Para llevar a cabo la operación la parte interesada deberá enviar una orden de compra a Emerson Argentina S.A. Los pagos se efectuaran en efectivo o con cheque a nombre propio emitido a nombre de Emerson Argentina S.A. El cobro del mismo debe ser posible con limite fecha de inicio del curso. De no efectuarse, en su totalidad, el pago antes del inicio del curso, la parte interesada pierde el derecho a participar del mismo.

Ante cualquier duda, favor de comunicarse con Educational Services,

Contacto: Cintia Gisele Hassan

Tel.: (54 11) 4796-7448 / 4837-7002 E-mail: Cintia.Hassan@Emerson.com o a través de la Web: www.EmersonProcess.com.ar