Control de Procesos

Tecnicatura Superior en Mantenimiento Industrial (TSMI)Cátedra: Mantenimiento Industrial ISede: Río Colorado

Proceso

• El término proceso utilizado en “control deprocesos” o “procesos industriales”, se refiere acambiar o refinar materias primas para lograr unproducto 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

• Ejemplos de procesos industriales

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

• Control de Procesos

• El controlar un proceso, se refiere a comose controlan variables inherentes al mismopara:• – Reducir la variabilidad del producto final• – Incrementar la eficiencia• – Reducir impacto ambiental• – Mantener el proceso dentro de los límites deseguridad que corresponda

El lazo de control

• Un lazo de control requiere la ocurrenciade tres tareas:– Medida– Comparación– Ajuste

NIVEL MAXIMO

• Variable de proceso– Son aquellas que pueden cambiar lascondiciones de un proceso

• Setpoint– Valor al que se desea mantener una variablede proceso

• Variable medida– Es aquella que se desea mantener estable

• Variable manipulada– Es aquella que varía para mantenerconstante la variable medida

Error

• Es la diferencia entre la variable medida y elsetpoint. Puede ser + ó -. Está compuesto por:– Magnitud– Duración– Velocidad de variación X

T

Duración

Magnitud

variación

SP

• Offset– Es una variación constante de la variable deproceso, respecto del setpoint.

• 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

Lazo abierto y lazo cerrado

• Lazo cerrado existe cuando la variable deproceso es medida, comparada con el setpoint yse genera una acción tendiente a corregircualquier desviación respecto del mismo.

• A lazo abierto, la variable de proceso no escomparada y se genera una acciónindependientemente de las condiciones de lamisma.

Componentes del lazo de control• Elemento primario o sensor– Es el primer elemento en un lazo de control el cualmide la variable de proceso.

• Trasductor– Convierte una señal física en una eléctrica

• Convertidor– Convierte una señal de un dominio en otro

• Transmisor– Convierte la lectura de un sensor en una señalestándar que pueda ser transmitida

Señales• En procesos industriales existen tres tiposde señales para transmitir información– Neumáticas (3 – 15 psi)• Cambios en la presión de aire de una cañería,proporcionales a las variaciones de magnitudmedida.• Se siguen utilizando en aplicaciones particulares– Analógicas (4 – 20 mA), (1 – 5 V)• La forma de transmisión mas común desde losaños 1960.• A partir de los 90 se comenzaron a reemplazar porseñales digitales.

• Digitales– Señales de niveles discretos que combinadosde forma particular representan la magnitudde las variables del proceso

– La metodología utilizada para combinar lasseñales digitales, se denomina protocolo.

– Los protocolos de comunicacion pueden ser estándar opropietarios (abiertos o cerrados). EjemplosEthernet, Profibus, CAN, Hart, etc.

Indicadores

• Son dispositivos leíbles por los humanos quemuestran información del proceso• Pueden ser analógicos o digitales, simples ocomplejos.

Controladores• Es un dispositivo que recibe los datos delinstrumento de medida, lo compara con eldato de setpoint programado, y si esnecesario ordena al elemento de controlque genere una acción correctiva.• Pasaron de neumáticos y analógicosmonolazo a:– CDS– CDD / Control Centralizado / Multilazo– Control Distribuido / multilazo / monolazo

• 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 setpoint.

• DCS (Distributed Control System)– Además de realizar las funciones de control, proveenlecturas del estado del proceso, mantienen bases dedatos, manejan HMIs• IED (Intelligent Electronic Device)– PLCs utilizados en las denominadas “Power Utilities”

• Dispositivo Corrector o Elemento final decontrol.– Es quien actúa físicamente para cambiar lavariable manipulada. Ej. Válvula• Actuador– Es la parte final del dispositivo de control queproduce un cambio físico en el elemento finalde control. Ej. Actuador eléctrico o neumáticode una válvula.

Simbología ISA• 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

Los círculos representan instrumentos de medidaindividuales. Ej. Sensor, transmisor, etc.

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

Un cuadrado con un círculo interno, representainstrumentos que muestran información y realizanacciones de control

Idem Anterior

Un hexágono representa dispositivos concapacidades de cómputo. Ej. controladores

Idem Anterior

El siguiente símbolo indica PLCs

Idem Anterior

Los siguientes símbolos representan válvulas con susrespectivos tipos de actuador

ActuadorNeumático

ActuadorManual

ActuadorEléctrico

Cañerías y conexiones

cañería

conexión entre proceso e instrumentos

señal eléctrica

señal neumática

conexión de intercambio de datos

Identificación

• La primer letra indica la variable medida– T (temperatura)– F (Flujo)– P (presión)

• La segunda letra indica la función del dispositivo– T (transmisor)– E (sensor)– I (indicador)

• La tercer letra es un modificador o indicamultifunción (función del dispositivo)

EjemploFIC

123

instrumento que muestra informaciónen sala de controlF FlowI IndicatorC Controller

El número representa una etiqueta, frecuentemente relacionada conun lazo de control particular

Ejemplo

SENSORES

Tipos:

* Sensores de contacto

* Sensores digitales

* Sensores analógicos

* Sensores mecánicos

* Sensores electro-mecánicos

* Sensores de no contacto

Control Manual

Control Automático