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1. Instrumentacin y Control (Automtico) de Plantas Qumicas 1.
Introduccin al Control Automtico _______________________________
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1.1. La Asignatura
___________________________________________________________________________________________________
2 1.2. Objetivos del Control
_____________________________________________________________________________________________
5 1.3. Idea de Control
__________________________________________________________________________________________________
8 1.4. Caractersticas del Control
_______________________________________________________________________________________
10 1.5. Historia
_______________________________________________________________________________________________________
12 1.6. Los Componentes del Sistema de Control
___________________________________________________________________________
18
1.6.1. El Proceso
________________________________________________________________________________________________________________
22 1.6.2. Objetivos
_________________________________________________________________________________________________________________
23 1.6.3. Sensores
_________________________________________________________________________________________________________________
24 1.6.4. Los actuadores
_____________________________________________________________________________________________________________
25 1.6.5. Comunicaciones
____________________________________________________________________________________________________________
26 1.6.6. El cmputo
________________________________________________________________________________________________________________
27 1.6.7. La arquitectura y las interfaces
________________________________________________________________________________________________
28 1.6.8. Algoritmos utilizados
________________________________________________________________________________________________________
32 1.6.9. Influencia de las perturbaciones e
incertidumbres__________________________________________________________________________________
34 1.6.10. Coherencia
_______________________________________________________________________________________________________________
34 1.6.11. Anlisis de Costos
_________________________________________________________________________________________________________
34
1.7. Lazo Cerrado y Lazo Abierto
______________________________________________________________________________________
35 1.8. El Control como Rama de la Ingeniera
_____________________________________________________________________________
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1.1. La Asignatura Nombre: 76.56 Instrumentacin y Control de
Plantas Qumicas Crditos: 10 (10 horas semanales) Docentes: Anbal
Zanini e-mail: [email protected] Matas Segal Manuel Remer Nicols
Galanternik Sergio Hanela Horarios: Teora: Viernes de 18 a 22 hs
Prctica: Lunes de 18 a 22 hs
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Metodologa: Terico prctico con prcticos en computadora y planta
Modalidad: La materia se evala mediante:
- un parcial dividido en dos partes a mediado y fin del
cuatrimestre - un trabajo prctico de simulacin - un coloquio
integrador final
- El parcial y el trabajo prctico no tienen nota sino que estarn
aprobados o des-
aprobados. - Cada parte del parcial tendr un recuperatorio. -
Existe un ltimo recuperatorio, que se puede utilizar para aprobar
una de las partes
del parcial - La nota final ser la del coloquio integrador. -
Para estar apto para el coloquio se deben tener aprobada las dos
partes del parcial
y el Trabajo Prctico. - La fecha lmite de entrega del Trabajo
Prctico es una semana antes del ltimo re-
cuperatorio. - Se deber tener un 80% asistencia a las clases
prcticas
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Pgina: http://materias.fi.uba.ar/7609/ Bibliografa bsica:
- Chemical Process Control - Stephanopoulos,G.Prentice-Hall,1988
- Control Automtico de Procesos - Smith-Corripio, Limusa,1991 -
Control System Design. Goodwin, G. C., Salgado M.E., y Graebe S.
F.. Prentice
Hall, 2001. - Ingeniera de Control Moderna - Ogata, K.,
Prentice-Hall. 2002 - Process Control - Harriot, P., McGraw-Hill. -
Teora de Control para Procesos Industriales Zanini, A. AADECA -
2006 - Apuntes de Clase ver pgina web de la materia.
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1.2. Objetivos del Control
u
r
G
y
sd
ed
Hacer que la salida (y) sea lo ms prxima posible a una
referencia (r) calculando
una seal de entrada (u). Se debe cumplir esto independiente
de
- ed perturbaciones de entrada
- sd perturbaciones de salida
- G imprecisin en el conocimiento de la planta (G G )
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e sy G u d d [1.1]
Ejemplo: "mantener el caudal de salida de una bomba teniendo en
cuenta variaciones de fric-cin del fluido con la temperatura,
variaciones del caudal de entrada, una medicin poco precisa y que
no se conoce exactamente las caractersticas de la bomba"
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e sy G u d d [1.3]
y s G s
r s 1G s
u s
y s G s
r s K s
u s e s ed s sd s
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1.3. Idea de Control Bases de nuestro curso:
Necesidad del conocimiento del sistema o proceso a controlar
Estudio de tcnicas para el control, especialmente dinmico.
Cantidad muy grande de sistemas controlados en forma automtica:
Sistemas diseados por el ser humano: La Tecnologa Oculta control de
velocidad, posicin, nivel, temperatura En seres vivos control de
presin de sangre, temperatura, cantidad de azcar, dimetro de
pupilas. Control con realimentacin: caso especial. ejemplo heladera
o caldera
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Histricamente se utilizaba el control automtico para reemplazar
tareas humanas Hoy es usado para: - aumento y constancia
(repetitibilidad) en la calidad - mejor rendimiento - menor
desperdicio y reprocesado de productos - menos contaminacin - mayor
margen de seguridad - menor consumo de energa Reduccin de 2-10% en
los costos operativos representan un monto anual muy
importante.
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1.4. Caractersticas del Control
- Control con Realimentacin Se usa para:
- Regulacin: controlar un sistema para mantener una condicin
inicial o estado ce-ro
- Seguimiento de referencia: el sistema debe seguir una
trayectoria con cierta espe-cificacin. Muy comn en sistemas
mecnicos
- Rechazo de perturbaciones: el sistema debe ser inmune a
variaciones de carga u otro tipo de cambios. Comn en control de
procesos.
- Generalmente se necesita una combinacin de todas llegando a un
compromiso. - El conocimiento del procesos es la clave para la
solucin de los problemas de con-
trol - Utilizar la lgica para analizar los problemas - Describir
los procesos en diagramas de bloques y modelos - La tcnica de diseo
del control (Ziegler-Nichols, LQG, H ) es de relevancia secun-
daria.
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- Estabilidad un sistema es estable cuando es atrado y permanece
en un punto de equilibrio
- Estabilidad marginal el sistema tiene una oscilacin
sostenida
- Inestabilidad - el sistema tiene una oscilacin creciente o
crece constantemente
- El control puede - estabilizar un sistema inestable o
marginalmente estable - desestabilizar un sistema estable - mejorar
la velocidad de respuesta - reducir el efecto de las perturbaciones
- reducir el efecto de las incertidumbres
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1.5. Historia
- Control de nivel
Sensor y actuador coinciden
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- Control de Temperatura (1620)
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- Control de Velocidad de Rotacin (1788)
se utilizan como sensor de velocidad - varan la salida de
vapor
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La industria moderna cuenta con sofisticados sistemas de control
que son crucia-les en su operacin.
Planta de Reduccin Directa
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La Ingeniera de Control ha tenido, y tiene, un fuerte impacto
social.
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- Teora J.C. Maxwell 1868 On Governors ecuaciones diferenciales,
linealizacin, es-
tabilidad, ecuacin caracterstica. E. J. Routh 1877 gana premio
Adams con su criterio de estabilidad. A. M. Lyapunov 1892
estabilidad (recin se utiliz en control a partir de 1958) H.
Nyquist estabilidad en frecuencia H. W. Bode (1945) amplificadores
realimentados anlisis frecuencial impacto de las comunicaciones
Callender (1936) PID para procesos industriales Wiener (1930)
procesos estocsticos Kalman y Bellman 1950 optimizacin y filtrado
Pontryagin variables de estados (edo) control ptimo Moscu 1960 nace
IFAC AADECA Argentina 1960 - miembro fundador de IFAC
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1.6. Los Componentes del Sistema de Control Automatizacin
Tpica
- nivel proceso
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Nivel Planta
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PDY1305
TY1928
TIC1928
TT1928A
TT1928B
HS1928
PSL/L1322A
FS 1320B
FS 1320A
100561
PCV1322B
PSL/L1322B
100563
PSH/H1322
100562
FT1322
PCV1322A
SV1322A
SV1322B
SV1322C
FT1924B
PCV1323
SV1323A
SV1323B
SV1323C
PSH/H1323
100403
PSL/L1323B
100404
FY1924
HIC1924B
FS1309
Temp.Techo
TY1903
TT2308/1
TIC2308/A1
TY2308A
TY2308B
TT2308/11
TT2308/29
TT2308/2