11_Introducción

Capítulo 1

Lección 1

Conceptos y terminología básica

Ing. Walter Noé

INSTRUMENTOS DE CONTROLPI - 415

ContenidoContenido

1.1.1 Introducción a la lección

1.1.2 Conceptos básicos

1.1.3 Terminología básica

1.1.4 Resumen

INSTRUMENTOS DE CONTROL PI-415INSTRUMENTOS DE CONTROL PI-415

1.1.1 Introducción1.1.1 Introducción

En esta lección se definen algunos conceptos básicos y términos que se utilizarán a lo largo del curso y que son fundamentales en el campo de la instrumentación y el control de procesos.

Los conceptos que se van a explicar hacen referencia a un intercambiador de calor

En este proceso hay muchas variables que pueden cambiar provocando que la temperatura de salida se desvíe del valor deseado.

OBJETIVO: Controlar la temperatura de salida del proceso en el valor deseado tomando alguna acción que corrija estas desviaciones.

1.1.2 Conceptos básicos (1/4)1.1.2 Conceptos básicos (1/4)

El propósito de este equipo es calentar el fluido del proceso desde una temperatura de entrada Ti(t) hasta un valor determinado de la temperatura de salida T(t), empleando como medio calefactor el vapor condensante.

Vapor

T(t) (Temperatura de salida)

Corriente de Proceso

Ti(t) (Temperatura de entrada )

INTERCAMBIADORDE CALOR

CONTROL MANUAL. Una forma de conseguir este objetivo seria medir la temperatura T(t) y compararla con el valor deseado. A partir de esta comparación el operador decide cómo corregir la posible desviación de forma manual.

Sin embargo, puesto que en la mayoría de las plantas de proceso existen cientos de variables que deben mantenerse en algún valor determinado, este procedimiento no es viable al requerir un ingente número de operadores.


Vapor





TC

Vapor





Para resolver este problema hay que diseñar o implantar un sistema de control automático. En el caso del intercambiador de calor tendría los siguientes componentes:

– Sensor: mide la temperatura de salida de la corriente de proceso.– Controlador: recibe una señal relacionada con la temperatura y la

compara con el valor deseado. Dependiendo de esta comparación decide qué hacer para obtener ese valor deseado de temperatura.

– Elemento final de control: a partir de la señal generada por el controlador modifica el caudal de vapor. En este caso es una válvula.


TE

La importancia de estos componentes es que realizan las tres operaciones básicas de un sistema de control automático:

– MEDIDA: la medida de la variable a controlar normalmente se realiza mediante la combinación de un sensor y un transmisor.

– DECISIÓN: basándose en la medida, el controlador decide qué hacer para mantener la variable controlada en el valor deseado.

– ACCIÓN: Como resultado de la decisión del controlador, el sistema debe tomar alguna acción. Normalmente esto lo realiza el elemento final de control.


1.1.3 Terminología básica (1/6)1.1.3 Terminología básica (1/6)

VARIABLE CONTROLADA (CV) o VARIABLE DE PROCESO (PV) – Es la variable del proceso que debe mantenerse o controlarse en

algún valor deseado.

Vapor





– En el ejemplo del intercambiador de calor es la temperatura de salida de la corriente de proceso.

Variable controlada

TC

TE

PUNTO DE CONSIGNA (SP)– Es el valor deseado para la variable controlada.

– En el ejemplo del intercambiador es el valor deseado de la temperatura de salida de la corriente de proceso.

Punto de consigna

Cambio punto de consigna Temperatura de

salida

1.1.3 Terminología básica (2/6) 1.1.3 Terminología básica (2/6)

TCVapor





VARIABLE MANIPULADA (MV)– Es la variable que se utiliza para mantener la variable controlada en su punto

de consigna.

– En el ejemplo del intercambiador es el caudal de vapor que puede modificarse abriendo y cerrando la válvula

Variable manipulada

Temperatura de salida ( Variable controlada )

Apertura de válvula (%) ( Variable manipulada )Perturbación en la

entrada Ti(t)

1.1. 3 Terminología básica (3/6) 1.1. 3 Terminología básica (3/6)

Vapor





TC

VARIABLE DE PERTURBACIÓN (DV)– Cualquier variable que pueda provocar una desviación de la

variable controlada respecto al punto de consigna.

– En casi todos los procesos existen diferentes fuentes de perturbación. Por ejemplo, en el intercambiador de calor:

Vapor





• Temperatura de entrada Ti(t) • Caudal de fluido de proceso q(t)• Calidad del vapor

• Condiciones ambientales • Ensuciamiento del intercambiador• Etc.


TC

LAZO ABIERTO– Se dice que el sistema está en lazo abierto cuando el controlador

se encuentra desconectado del proceso, es decir, el controlador no toma ninguna decisión sobre cómo mantener la variable controlada en su punto de consigna. Por ejemplo, MODO MANUAL de un controlador.

LAZO CERRADO– Se dice que el sistema está en lazo cerrado cuando el controla-

dor se encuentra conectado al proceso comparando el valor del punto de consigna con la variable controlada y determinando la acción correctiva necesaria. Por ejemplo, MODO AUTOMÁTICO de un controlador.


DIAGRAMA DE BLOQUES– En control de procesos normalmente se utiliza una representación

del sistema en forma de diagrama de bloques.

CONTROLADOR PROCESO

Punto de consigna (SP)

Variable de perturbación (DV)

Variable Controlada (PV o CV)

Variable manipulada (MV)


OBJETIVOOBJETIVOEl objetivo de un sistema de control de procesos automático, es emplear la variable manipulada para mantener la variable controlada en un valor lo más cercano posible a su punto de consigna, a pesar de las perturbaciones que se produzcan.

1.1.4 Resumen (1/2)1.1.4 Resumen (1/2)

1.1.4 Resumen (2/2)1.1.4 Resumen (2/2)

En esta lección se ha explicado en qué consiste el control automático de procesos, haciendo referencia al caso concreto del intercambiador de calor.

Se han visto algunos términos muy utilizados en control de procesos:– Variable controlada– Punto de consigna– Variable manipulada– Variable de perturbación– Lazo abierto (Modo Manual)– Lazo cerrado (Modo Automático)

FIN DE LA LECCIÓN

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