Sistemas avanzados de control de procesos
Páginas: 9 (2212 palabras)
Publicado: 27 de febrero de 2012
TEMA 8 SISTEMAS AVANZADOS DE CONTROL DE PROCESOS
CONTROL DE RAZÓN
Una técnica de control muy común en los procesos industriales es el control de razón.
Mezclar corrientes A y B; R= B/A
2 Lazos de control de caudal
Controlamos A y B
La corriente A es un “flujo salvaje”. Solo se mide, no se controla.
2.1) ESTACIÓN RELACIÓN (MULTIPLICADOR)
A*B^SP=A• B^SP/A=B^SP
ESTACIÓN DE RELACIÓN (DIVISOR)
¿Cuál de las 2 técnicas anteriores es más rentable?
Para esta cuestión vamos a estudiar las GANANCIAS
B= R•A
dB/dA=R=cte Ganancia=Cte
R = B/A
dR/dA=-B/A^2 Ganancia varia con "A" ¡No linealidad!
Es mejor la técnica de control con ganancia constante
EJEMPLO: CALDERA
Otro ejemplo común decontrol de razón que se utiliza en la industria de proceso es el control de la razón aire/combustible que entra a una caldera o a un horno.
El aire se introduce en una cantidad superior a la que se requiere estequeométricamente para asegurar la combustión completa del combustible; el exceso de aire que se introduce depende del tiempo de combustible y del equipo que se utilicen; sin embargo, a unacantidad mayor de aire en exceso corresponde una mayor pérdida de energía, debido a los gases de escape; por lo tanto, el control del aire que entra es muy importante para una operación adecuadamente económica. Generalmente se utiliza el flujo de los combustibles como variable manipulada para mantener en el valor que se desea la presión del vapor que se produce en la caldera.
V.S. PRESIÓN DE VAPORV.M. CAUDAL COMBUSTIBLE
R= razón de señales a los elementos de control (No Razón de flujos)
Con el esquema de control que se muestra en la figura 8-7 no se mantiene realmente una razón de flujo aire/combustible, sino más bien una razón de señales para los elementos finales de control. El flujo a través de dichos elementos depende de estas señales y de la caída de presión a través deellos; en consecuencia, con cualquier fluctuación de presión a través de la válvula o del regulador de aire, se cambia el flujo aunque no se cambie la abertura, y esto, a su vez, afecta al proceso de combustión y a la presión CONTROL DE RAZÓN 437 de vapor. En la figura 8-8 se muestra un esquema de un mejor control, que se conoce como control por medición completa y con el cual se evita este tipo deperturbaciones; la razón aire/combustible todavía se ajusta manualmente. En el esquema mencionado, el flujo de combustible se fija mediante el controlador de presión, y el de aire se raciona a partir del flujo de combustible. Cualquier perturbación en el flujo se corrige por medio de los circuitos de flujo.
CONTROL EN CASCADA
2 VARIABLES CONTROLADAS
1 VARIABLE MANIPULADA
El procesode regeneración del catalizador consiste en quemar el carbón que se ha depositado sobre el catalizador así lo “regeneramos” para ello metemos aire
C+O_2→ CO_2
Durante el proceso de regeneración del catalizador una variable importante que se debe controlar es la temperatura de la capa de catalizador, TC. Con una temperatura muy alta se pueden destruir las propiedades del catalizador; por elcontrario, con una temperatura baja el tiempo de combustión resulta largo. La temperatura de la capa se controla mediante el flujo de combustible que llega al calentador de aire (un horno pequeño).
ESTE SISTEMA FUNCIONARÁ SIEMPRE QUE NO OCURRA PERTURBACIÓN, PARA CORREGIR ESTO SE UTILIZA “CONTROL EN CASCADA”.
(FIG 8.11) Mido T_H (Tª salida del horno) la mido y la controlo manipulando el caudal decombustible, pero la que en realidad quiero medir es la T_C (Tª del catalizador) entonces el controlador primario (TIC/101) lo conecto con el secundario (TIC/102) además de ser la respuesta más rápida el proceso es más estable.
1 sola variable manipulada
La consideración más importante al diseñar un sistema de control en cascada es que el circuito interno o secundario debe ser más rápido que el...
CONTROL DE RAZÓN
Una técnica de control muy común en los procesos industriales es el control de razón.
Mezclar corrientes A y B; R= B/A
2 Lazos de control de caudal
Controlamos A y B
La corriente A es un “flujo salvaje”. Solo se mide, no se controla.
2.1) ESTACIÓN RELACIÓN (MULTIPLICADOR)
A*B^SP=A• B^SP/A=B^SP
ESTACIÓN DE RELACIÓN (DIVISOR)
¿Cuál de las 2 técnicas anteriores es más rentable?
Para esta cuestión vamos a estudiar las GANANCIAS
B= R•A
dB/dA=R=cte Ganancia=Cte
R = B/A
dR/dA=-B/A^2 Ganancia varia con "A" ¡No linealidad!
Es mejor la técnica de control con ganancia constante
EJEMPLO: CALDERA
Otro ejemplo común decontrol de razón que se utiliza en la industria de proceso es el control de la razón aire/combustible que entra a una caldera o a un horno.
El aire se introduce en una cantidad superior a la que se requiere estequeométricamente para asegurar la combustión completa del combustible; el exceso de aire que se introduce depende del tiempo de combustible y del equipo que se utilicen; sin embargo, a unacantidad mayor de aire en exceso corresponde una mayor pérdida de energía, debido a los gases de escape; por lo tanto, el control del aire que entra es muy importante para una operación adecuadamente económica. Generalmente se utiliza el flujo de los combustibles como variable manipulada para mantener en el valor que se desea la presión del vapor que se produce en la caldera.
V.S. PRESIÓN DE VAPORV.M. CAUDAL COMBUSTIBLE
R= razón de señales a los elementos de control (No Razón de flujos)
Con el esquema de control que se muestra en la figura 8-7 no se mantiene realmente una razón de flujo aire/combustible, sino más bien una razón de señales para los elementos finales de control. El flujo a través de dichos elementos depende de estas señales y de la caída de presión a través deellos; en consecuencia, con cualquier fluctuación de presión a través de la válvula o del regulador de aire, se cambia el flujo aunque no se cambie la abertura, y esto, a su vez, afecta al proceso de combustión y a la presión CONTROL DE RAZÓN 437 de vapor. En la figura 8-8 se muestra un esquema de un mejor control, que se conoce como control por medición completa y con el cual se evita este tipo deperturbaciones; la razón aire/combustible todavía se ajusta manualmente. En el esquema mencionado, el flujo de combustible se fija mediante el controlador de presión, y el de aire se raciona a partir del flujo de combustible. Cualquier perturbación en el flujo se corrige por medio de los circuitos de flujo.
CONTROL EN CASCADA
2 VARIABLES CONTROLADAS
1 VARIABLE MANIPULADA
El procesode regeneración del catalizador consiste en quemar el carbón que se ha depositado sobre el catalizador así lo “regeneramos” para ello metemos aire
C+O_2→ CO_2
Durante el proceso de regeneración del catalizador una variable importante que se debe controlar es la temperatura de la capa de catalizador, TC. Con una temperatura muy alta se pueden destruir las propiedades del catalizador; por elcontrario, con una temperatura baja el tiempo de combustión resulta largo. La temperatura de la capa se controla mediante el flujo de combustible que llega al calentador de aire (un horno pequeño).
ESTE SISTEMA FUNCIONARÁ SIEMPRE QUE NO OCURRA PERTURBACIÓN, PARA CORREGIR ESTO SE UTILIZA “CONTROL EN CASCADA”.
(FIG 8.11) Mido T_H (Tª salida del horno) la mido y la controlo manipulando el caudal decombustible, pero la que en realidad quiero medir es la T_C (Tª del catalizador) entonces el controlador primario (TIC/101) lo conecto con el secundario (TIC/102) además de ser la respuesta más rápida el proceso es más estable.
1 sola variable manipulada
La consideración más importante al diseñar un sistema de control en cascada es que el circuito interno o secundario debe ser más rápido que el...
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