Capitulo uno Measeurement and control basics.

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCCIÓN                                                                3

1. INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOS                                4

1. INTRODUCCIÓN                                                                4
2. DEFINICIÓN DE CONTROL DE PROCESOS                                4
3. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL

DE PROCESOS                                                                5

1. REQUISITOS GENERALES DE UN SISTEMA

DE CONTROL                                                                10

1. ENFOQUE INTUITIVO PARA PROCESAR

CONCEPTOS DE CONTROL                                                12

1. EJERCICIOS                                                                31

INTRODUCCIÓN:

En el siguiente trabajo se presenta la traducción del Capítulo 1 del libro “Medición y Control Básico – Cuarta Edición, Thomas Hughes”, en el cual vemos los aspectos básicos de un sistema de control y definimos los requerimientos mínimos del mismo, dando así la pauta para que los estudiantes de la carrera de “Técnico en Control, Automatización y Manufactura Esbelta” de la Universidad San Pablo de Guatemala, Campus Escuintla, puedan reconocer los aspectos mencionados de un sistema de control de procesos.

1. INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOS

1. INTRODUCCIÓN:

Para estudiar el tema de control de procesos industriales con eficacia, primero se debe obtener una comprensión general de sus principios básicos. Para presentar estos principios de control de forma clara y concisa, se utiliza un enfoque intuitivo para el control de procesos. En primer lugar, sin embargo, se presentan algunas definiciones y conceptos de control de procesos básicos.

1. DEFINICIÓN DE CONTROL DE PROCESOS:

Las operaciones que están asociadas con el control de procesos siempre han existido en la naturaleza. Tal control de procesos "natural" se puede definir como cualquier operación que regula alguna característica física interna que es importante para un organismo vivo. Ejemplos de una regulación natural en los seres humanos incluyen temperatura corporal, la presión arterial y la frecuencia cardíaca.

Los primeros humanos encontraron necesario regular algunos de sus parámetros ambientales externos para mantener la vida. Esta regulación se podría definir como "proceso de control artificial " o más simplemente como "control de procesos", como se refieren a ello en este libro. Este tipo de control de proceso se lleva a cabo mediante la observación de un parámetro, comparándolo algún valor deseado y la iniciación de una acción de control para llevar el parámetro tan cerca como sea posible al valor deseado. Uno de los primeros ejemplos de este tipo de control fue el uso de los primeros hombres de fuego para mantener la Temperatura de su medio ambiente.

El  término control automático de proceso entró en uso amplio cuando la gente aprendió a adaptar los procedimientos de regulación automática para la fabricación de productos o material de proceso más eficiente. Tales procedimientos se llaman automáticos porque no se requiere la intervención humana para regularlos.

Todos los sistemas de proceso consisten en tres factores principales o términos: las variables manipuladas, disturbios y las variables controladas (Figura 1-1). Las variables manipuladas típicas son la posición de la válvula, la velocidad del motor, posición del regulador o paso de las palas. Las variables controladas son aquellas condiciones- tales como la temperatura, nivel, posición, presión, pH, densidad, contenido de humedad, el peso, y velocidad- que deben ser mantenidos en algún valor deseado. Para cada variable controlada existe una variable manipulada. El sistema de control debe ajustar las variables manipuladas, por lo que el valor deseado o "set point (punto de consigna)" de la variable controlada se mantiene a pesar de las perturbaciones.

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FIGURA 1-1. VARIABLES DE CONTROL DE PROCESOS

Los disturbios entran o afectan el proceso y tienden a conducir las variables controladas fuera de su valor deseado o establecer condiciones al respecto. Las perturbaciones típicas incluyen cambios en temperatura ambiente, en la demanda de producto o la fuente de alimentación. El sistema de control debe ajustar la variable manipulada por lo que el valor del punto de ajuste de la variable controlada se mantiene a pesar de los disturbios. Si se cambia el punto de ajuste, la cantidad manipulada debe cambiarse para ajustar la variable controlada a su nuevo valor deseado.

Para cada variable controlada el operador del sistema de control selecciona una variable manipulada que se pueden combinar con la variable controlada. A menudo, la elección es obvia, tal como manipular el flujo de combustible a un horno de hogar para controlar la temperatura de la casa. A veces, la elección no es tan obvia y sólo puede ser determinada por alguien que entiende el proceso bajo control. El emparejamiento de variables manipuladas y controladas se realiza como parte del proceso de diseño.

1. ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS

La figura 1-2 ilustra los elementos esenciales de un sistema de control de procesos. En el sistema mostrado, un transmisor de nivel (LT), un controlador de nivel (LC), y una válvula de control (LV) se utilizan para controlar el nivel de líquido en un tanque de proceso.

El propósito de este sistema de control es mantener el nivel de líquido en alguna altura prescrita (H) por encima del fondo del tanque. Se asume que la tasa de flujo en el tanque es al azar. El transmisor de nivel es un dispositivo que mide el nivel de líquido en el tanque y la convierte en una señal de medición útil, que se envía a un controlador de nivel. El controlador de nivel evalúa la medición, lo compara con un punto de ajuste deseado (SP), y produce una serie de acciones correctivas que se envían a la válvula de control. La válvula controla el flujo de fluido en la tubería de salida para mantener un nivel en el tanque.

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FIGURA 1-2. PROCESO DE CONTROL DE NIVEL: EJEMPLO.

Por lo tanto, un sistema de control de proceso se compone de cuatro elementos esenciales: proceso, medición, evaluación y control. Un diagrama de bloques de estos elementos es muestra en la Figura 1-3. El diagrama también muestra las perturbaciones que afectan el proceso. Si no hubo trastornos a un proceso, no habría necesidad del sistema de control. Figura 1-3 muestra también la entrada y la salida del proceso y el punto de ajuste utilizado para el control.

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FIGURA 1-3. CUATRO ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL

PROCESO

En general, un proceso consiste en un conjunto de equipos y materiales que está relacionada con alguna operación de fabricación o de secuencia. En el ejemplo presentado en la Figura 2.1, el proceso cuyo nivel de líquido se coloca bajo control incluye componentes tales como un tanque, el líquido en el tanque, el flujo de líquido dentro y fuera del tanque, y las tuberías de entrada y de salida. Cualquier proceso dado puede implicar muchas variables dinámicas, y puede ser deseable para controlar todos ellos. En la mayoría de casos, sin embargo, el control de un solo variable será suficiente para controlar el proceso dentro de límites aceptables. Una vez en cuando se encuentra con un proceso multivariable en el que muchas variables, algunos relacionados entre sí, requieren regulación.

MEDICIÓN

Para controlar una variable dinámica en un proceso, debe tener la información sobre la entidad o variable en sí. Esta información se obtiene mediante la medición de la variable. Medición refiere a la conversión de la variable de proceso en un análogo o la señal digital que puede ser utilizado por el sistema de control. El dispositivo que realiza la medición inicial se denomina un sensor o instrumento. Típico medidas son de presión, nivel, temperatura, flujo, posición y velocidad. El resultado de cualquier medición es la conversión de una variable dinámica en alguna información proporcional que se requiere por los otros elementos en el bucle de control de proceso o secuencia.

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