Instrumentación Industrial
1. Evaluación de Mediciones y Setpoint
La consigna (setpoint) es de 80 °C, y el sistema de medida presenta las siguientes características:
- Precisión: ±0,5 °C
- Resolución: 0,5 °C
Por lo tanto, su rango de tolerancia aceptable es de 79,5 ºC a 80,5 ºC. Esto implica los siguientes resultados para las mediciones registradas:
- 03/04 08:00 – 80 °C: Sí está dentro de las condiciones óptimas, ya que se encuentra dentro del rango de mediciones correctas.
- 03/04 14:00 – 80,5 °C: Sí está dentro de las condiciones óptimas, ya que se encuentra en el límite superior de las mediciones correctas.
- 04/04 08:00 – 81 °C: No está dentro de las condiciones óptimas, ya que se encuentra fuera del setpoint y del rango de precisión.
- 04/04 14:00 – 82 °C: No está dentro de las condiciones óptimas, ya que se encuentra fuera del setpoint.
En conclusión, el proceso no está bajo las condiciones óptimas de operación.
2. Diagnóstico de Errores
Esta desviación es debida a un error de multiplicación o de span, ya que todas las medidas van incrementándose progresivamente. Esto puede deberse, entre otras causas, a fallos en la calibración, averías en el equipo o errores humanos durante la operación.
3. Propuestas de Mejora
La situación podría solucionarse mediante la calibración del equipo, el reemplazo del sensor o la implementación de un programa de mantenimiento preventivo y revisiones constantes para evitar fallos futuros.
6. Parámetros de Medición Específicos
Para el día 03/5, la medición debería situarse en el rango de 80 + 0,2 / 80 – 0,02.
7. Clasificación de Protección IP65
El grado de protección IP65 significa:
- 6: Totalmente estanco al polvo (protección completa contra contacto).
- 5: Protegido contra chorros de agua a baja presión desde cualquier dirección.
En conclusión, se podría instalar el equipo siempre que la seguridad del reactor lo permita bajo estas especificaciones de estanqueidad.
Lazos de Control
1. Descripción del Sistema
En este esquema de control, un operador actúa junto a una caldera de vapor. El objetivo de dicho operador es mantener la temperatura de la caldera constante mediante la observación de un termómetro.
2. Tipo de Control
Sí, el sistema de generación de vapor está siendo controlado de forma manual. El operador es el encargado de monitorizar la temperatura para regular el caudal de combustible o energía.
3. Estado del Lazo
(Sin contenido adicional proporcionado).
4. Acción Correctiva
Lo que está sucediendo es que existe una temperatura superior a la nominal. Esto se puede corregir cerrando el aporte de gas hasta que el sistema retorne al valor de consigna de 85 ºC.
5. Eficacia del Sistema
El control manual no es muy efectivo porque depende enteramente de la atención del operador, lo que puede causar retrasos (tiempos muertos) y errores. Sería preferible implementar un control automático, ya que ofrece una respuesta más rápida y precisa.
6. Propuesta de Automatización
Sí, se recomienda instalar un sensor automático y un controlador en lugar de un termómetro convencional. De esta forma, se elimina la dependencia del factor humano y se obtiene una respuesta exacta y eficiente.
Simbología y Diagramas P&ID
1. Representación de Procesos
El control realizado a una planta, proceso o equipo se representa mediante un P&ID (Piping and Instrumentation Diagram). Este diagrama muestra el funcionamiento integral del proceso, incluyendo tuberías, válvulas y equipos, así como los instrumentos de medida y control (sensores y controladores), las variables de proceso y la lógica de regulación del sistema.
3. Identificación de Instrumentos (Tagging)
Se utiliza un código alfanumérico donde los números indican la ubicación o el lazo de control, y las letras identifican el tipo de instrumento y su función. Por ejemplo: PT-101A indica un Transmisor de Presión, perteneciente al lazo número 101, elemento A.
2. Referencias Adicionales
(Sin contenido adicional proporcionado).
Controladores y Respuesta Temporal
Las gráficas representan la respuesta temporal de un sistema de control ante una perturbación o cambio de setpoint:
- Gráfica A: Corresponde a una acción de control P (Proporcional). Muestra una oscilación inicial y se estabiliza con un error de régimen permanente (offset), ofreciendo una respuesta rápida pero incompleta.
- Gráfica B: Corresponde a una acción de control PI (Proporcional-Integral). Presenta una pequeña oscilación y logra estabilizarse en el valor deseado, eliminando el error gracias a la acción integral (Ti).
- Gráfica C: Corresponde a una acción de control PID (Proporcional-Integral-Derivativo). Presenta una respuesta muy rápida con mínima oscilación y alta estabilidad.
- Gráfica D: Representa una acción de control inestable, con múltiples oscilaciones que impiden que el sistema alcance un estado estacionario.
En este escenario, la opción más adecuada sería el control PI, ya que proporciona una respuesta rápida, mantiene la estabilidad y elimina el error de régimen permanente.
Válvulas de Control
1. Selección de Válvulas según su Característica
- a. Válvula de Igual Porcentaje (Isoporcentual): Permite un control más fino al inicio de la apertura y aumenta el caudal progresivamente.
- b. Válvula de Apertura Rápida: Se utiliza cuando se requiere alcanzar el caudal máximo de forma casi instantánea, ideal para procesos de vaciado rápido.
- c. Válvula Isoporcentual: La ganancia aumenta con la apertura, adaptándose a sistemas que requieren mayor sensibilidad a caudales elevados.
- d. Válvula Lineal: El caudal varía de forma directamente proporcional al grado de apertura de la válvula.
2. Acción de Seguridad y Fallo
En este caso, se requiere una acción inversa. Si se produce una disminución en la eficiencia de absorción del gas, la válvula debe cerrarse en caso de fallo (Fail Close). Si se eligiera una válvula de acción directa, ante un fallo esta se abriría, permitiendo una entrada excesiva de gas en la columna. Esto provocaría que el gas circule demasiado rápido, impidiendo una limpieza adecuada y aumentando la emisión de contaminantes, lo que compromete la seguridad y el medio ambiente.
3. Fenómenos Físicos en Válvulas
- a. Cavitación: Este fenómeno puede ocurrir en las válvulas debido a una caída de presión brusca que hace que el fluido alcance su punto de ebullición, formando burbujas de vapor que colapsan y dañan los componentes internos.