Control de Procesos (2015710)

Profesores Dolly Santos Barbosa y Luis Fernando Crdoba

Departamento de Ingeniera Qumica y Ambiental

Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogot

ESTRATEGIA DE CONTROL PARA UNA PLANTA

PROYECTO DE APLICACIN PARA EL CURSO DE

CONTROL DE PROCESOS

Objetivo del trabajo final: Estructurar un problema de control de procesos con base en la informacin

del diagrama de flujo, en trminos de objetivos, variables manipuladas, variables controladas y

restricciones.

Objetivo especfico: Dado un proceso qumico y un conjunto de especificaciones, disear un sistema de

control que garantice su cumplimiento.

PARA EL PROCESO (desde el punto de vista de operaciones unitarias) COMPLETO:

1. Descripcin del proceso (planta). En este apartado se debe realizar una descripcin general del

proceso, incluyendo el correspondiente diagrama PFD, de manera tal que contextualice al lector

sobre la temtica a desarrollar y alcanzar finalmente el grado de abstraccin requerido.

2. Definicin del objetivo del proceso (desde el punto de vista de operaciones unitarias).

3. Definicin del objetivo de control en toda la planta.

4. Seleccin de tres unidades consecutivas en la lnea de proceso (desde el punto de vista de

operaciones unitarias). Tabla con: listado de variables, nomenclatura, condiciones de operacin,

unidades.

5. Definicin del objetivo de control especfico para las tres unidades.

6. Definicin de las variables asociadas al objetivo de control.

7. Diagrama causa efecto para analizar las variables y su relacin.

8. Definicin de las variables controladas. Justificacin tcnica, econmica, de seguridad y/o ambiental.

9. Definicin de las correspondientes variables manipuladas. Justificacin de la seleccin desde el

punto de vista tcnico (Anlisis de causa-efecto, comparacin de ganancias en estado estacionario y

condiciones de proceso), econmico y de seguridad.

10. Para los 3 equipos realizar una propuesta de estrategia de control seleccionando y justificando la(s)

configuracin(es) de control requerida(s) para los objetivos de control planteados: feedback /

inferencial / feedforward /cascada / sobreposicin. Presentar los lazos de control en P&ID.

11. Seleccin de un lazo de control para hacer su diseo.

PARA CADA UNO DE LOS ELEMENTOS DEL LAZO SELECCIONADO:

1. Proceso: (desde el punto de vista de control).

a. Identificacin de la Variable Controlada. Cuantificacin del intervalo de variacin.

b. Identificacin de la variable manipulada

c. Grfica de la caracterstica del proceso en estado estacionario.

UNIVERSIDAD

NACIONAL DE COLOMBIA . SEDE BOGOT FACULTAD DE INGENIERA

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d. Modelo Dinmico: Para el desarrollo del modelo se requiere determinar las ecuaciones

diferenciales que representan el comportamiento dinmico de las variables relacionadas

e indicar las suposiciones realizadas; no olviden especificar los parmetros y condiciones

iniciales; realizan un breve anlisis del modelo obtenido (usualmente no lineal).

e. Para el modelo obtenido desarrollar la solucin numrica (representacin de las

ecuaciones diferenciales obtenidas en Simulink) y la solucin analtica (linealizacin,

Laplace). No olviden realizar el correspondiente anlisis y comparar los resultados

obtenidos por los dos caminos de solucin.

f. Obtencin de la funcin de transferencia, con la cuantificacin de los parmetros

g. Identificacin de las perturbaciones y sus posibles intervalos de variacin

h. Anlisis dinmico del proceso. El anlisis dinmico en este caso consiste en determinar

el comportamiento en lazo abierto de las salidas especificadas en los objetivos de

control, cuando se presentan perturbaciones tipo escaln de cada una de las

perturbaciones consideradas.

i. Elaboracin del correspondiente diagrama de bloques especificando funciones de

transferencia y perturbaciones presentes

2. Sensor:

a. Descripcin de las posibilidades

b. Criterios de seleccin

c. Para la seleccin realizada:

i. Caractersticas principales

ii. Grfica de la caracterstica donde se visualice las ganancias en estado

estacionario para el elemento

iii. Funcin de transferencia, con los parmetros cuantificados

iv. Accesorios necesarios para la adecuacin de la seal

3. EFC:

a. Descripcin de las posibilidades

b. Criterios de seleccin

c. Para la seleccin realizada:

i. Accin

ii. Dimensionamiento.

iii. Especificaciones

iv. Grfica de las caractersticas en estado estacionario

v. Justificacin del tipo de vlvula: LINEAL, RAPIDA APERTURA, IGUAL PORCENTAJE,

con el anlisis del comportamiento lineal del lazo analizando cada uno de sus

componentes. Anlisis de KL

vi. Funcin de transferencia

4. Controlador:

a. Criterios de seleccin para P, PI, PD o PID

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b. Accin. Definida segn el anlisis en estado estacionario

c. Ajuste de los Parmetros - Sintonizacin: Por los diferentes mtodos, comparar la

respuesta en lazo cerrado y seleccionar el mejor ajuste de acuerdo a las necesidades del

sistema.

PARA EL LAZO DE CONTROL:

1. Diagrama de flujo

2. Diagrama de bloques con las funciones de transferencia.

3. Funcin de Transferencia del Lazo y valor de KL

4. Respuesta en lazo cerrado. Efectos de polos y ceros sobre la respuesta del sistema.

5. Realizar el ANLISIS DE ESTABILIDAD

a. Lugar geomtrico de las races

b. Diagrama de Bode

c. Diagrama de Nyquist

d. Respuesta en el tiempo para una perturbacin

NO slo es obtener una grfica, en todos los casos, se debe analizar el comportamiento y

concluir.

El trabajo escrito debe incluir: presentacin, introduccin (objetivo del trabajo y justificacin de la

seleccin de la planta), cuerpo o desarrollo del trabajo, anlisis, conclusiones y bibliografa (fuentes

consultadas para el desarrollo del trabajo, incluyendo catlogos y recursos de internet). Diagramas,

figuras y tablas numeradas.

Especificar el aporte del trabajo y todas las decisiones y selecciones deben justificarse.

Recuerden que es indispensable que utilicen las notas a pie de pgina para referenciar la informacin

respetando los derechos de autor y que la nomenclatura que utilicen en la tabla debe ser coherente en

todo el trabajo (diagramas, ecuaciones y descripcin).

Conformar grupos de 3 o 4 estudiantes