Control e Instrumentación de Procesos: Fundamentos y Clasificación de Instrumentos, Ejercicios de Estereoquímica

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UNIDAD 1

CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL

E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS

DEFINICIONES BÁSICAS DE CONTROL.

• CAMPO DE MEDIDA (RANGE).
• ALCANCE (SPAN).
• ERROR.
• INCERTIDUMBRE DE LA MEDIDA (UNCERTAINTY).
• EXACTITUD.
• PRECISIÓN (ACCURACY).
• ZONA MUERTA (DEAD ZONE O DEAD BAND).
• SENSIBILIDAD (SENSITIVITY).
• REPETIBILIDAD (REPEATIBILITY).
• HISTÉRESIS (HYSTERESIS).
• OTROS TÉRMINOS. CLASES DE INSTRUMENTOS.
• EN FUNCIÓN DEL INSTRUMENTO.
• EN FUNCIÓN DE LA VARIABLE DE PROCESO.
• CÓDIGO DE IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS.

Los instrumentos han ido liberando al operario de su función de actuación física directa en la planta y al mismo tiempo, le han permitido una labor única de supervisión y de vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso o bien en salas aisladas separadas; asimismo, gracias a los instrumentos ha sido posible fabricar productos complejos en condiciones estables de calidad y de características, condiciones que al operario le serían imposibles o muy difíciles de conseguir, realizando exclusivamente un control manual.

• (^) En los procesos industriales es necesario mantener en un rango de variación,

variables como la temperatura, presión, temperatura, nivel, concentración, pH,

caudal o flujo volumétrico, velocidad, conductividad térmica, del fluido o del

producto.

• (^) Estas características de corrientes o propiedades del producto sólo serán posibles

gracias a un control exhaustivo de las condiciones de operación, ya que tanto la

alimentación al proceso como las condiciones del entorno son variables en el

tiempo.

• (^) La misión del sistema de control del proceso será corregir las desviaciones surgidas

en las variables de proceso respecto de unos valores determinados, que se

consideran óptimos para conseguir las propiedades requeridas en el producto

producido.

Las principales características que se deben buscar en un sistema de control serán:

• Mantener el sistema estable, independiente de perturbaciones y desajustes.
• Conseguir las condiciones de operación de forma rápida y continua.
• Trabajar correctamente bajo un amplio rango de condiciones operativas.
• Manejar las restricciones de equipo y procesos de forma precisa.

Los beneficios obtenidos serán:

• Incremento de la productividad
• Mejora de los rendimientos
• Mejora de la calidad
• Ahorro energético
• Control medioambiental
• Seguridad operativa
• Optimización de la operación del proceso y/o utilización del equipo
• Fácil acceso a los datos del proceso La implantación de un adecuado sistema de control del proceso, que se adapte a las necesidades de nuestro sistema, significará una sensible mejora de la operación. Resumiendo, los procesos industriales se controlan para obtener productos de mayor calidad que conducen a la empresa a obtener una mayor rentabilidad, es decir, a obtener mejores ganancias.

Esta serie de operaciones de medida, comparación, calculo y corrección, constituyen una cadena cerrada constituyen ciclo cerrado. El conjunto de elementos que hacen posible este control reciben el nombre de bucle de control (control loop).

Las variables de entrada y salida del proceso son de diferentes tipos:

• (^) Variable controlada. Es la cantidad o condición que se mide y controla. Normalmente la variable controlada es la salida del sistema y cambia con el progreso del proceso. Por Ejemplo: La Temperatura de salida de la corriente de proceso en un tanque de calentamiento, de un líquido, que utiliza vapor de agua para su calentamiento. La Composición de salida en un sistema de reacción.
• (^) Variable manipulada. Es la cantidad o condición modificada por el controlador a fin de afectar la variable controlada. Esta afecta el curso del proceso y puede ser medida y cambiada a voluntad. Por Ejemplo: El caudal de vapor en un calentador o tanque de calentamiento, de un líquido, que utiliza vapor de agua para su calentamiento. La Composición de entrada en un sistema de reacción.
• (^) Perturbación. Es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de la salida del sistema. Esta afecta directamente el curso del proceso pero no puede ser cambiada a voluntad. Por Ejemplo: Cambio repentino en el caudal de entrada en un sistema de reacción. Las perturbaciones pueden ser: Perturbaciones Internas: Cuando se generan dentro del sistema.

Clases de Control

• Control manual: Cuando el trabajo de regular alguna variable con el fin de compensar alguna alteración en el proceso, es ejecutada manualmente (por un operario), basado en mediciones previas de la variable controlada y en la experiencia.
  • Control automático simple: Cuando el trabajo anterior es ejecutado por una máquina, obedeciendo indicaciones dadas de antemano según el tipo de proceso a controlar y el modo de acción de la máquina (controlador). Este modo de control es ejecutado en forma individual para cada sistema de proceso.
• Control automático por computadora: Es la forma moderna de control de procesos, es un control integral (de todo el proceso) mediante una sola máquina (computadora digital), la cual analiza las señales dadas por los puntos de medición y emite las señales respectivas hacia los elementos que regulan las variables.