Procedimiento de Pruebas de Lazo [PDF]

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PROCEDIMIENTO DE PRUEBAS DE LAZO Pruebas de Lazo de Control. El objeto de una prueba de lazo es comprobar la continuidad del conexionado, que los parámetros de las especificaciones de los equipos estén correctos, sus señales, alarmas y así como también detectar fallas y corregirlas, en un lazo de control. Los documentos y herramientas necesarios para realizar las Pruebas de lazo son: 1. Carpeta de lazo: en ella deben estar involucrados los siguientes documentos y/o certificados:  Diagramas de lazo Los Diagramas de Lazos son una representación esquemática que identifica todos los componentes asociados a los lazos de control e indican los requerimientos especiales, tales como, barreras de seguridad. En ellos se debe anexar la información de instrumentos, especificaciones de cables, características de las señales involucradas, sistemas de control, información de las cajas de interconexión, etc.     

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Certificados de calibración (Sensor y Transmisor) Certificados de pruebas de continuidad. Certificado de aceptación mecánica (Instalación). Hojas de datos y especificaciones de instrumentos y equipos, Diagramas de tubería e instrumentación, diagramas lógicos, diagramas de lazos complejos)

2. Herramientas: Hand Help o Conigurador Hart Simulador de Procesos Bomba de Presion Herrmientas manuales Laptop

Tipos de Lazos de Control:  Lazo Abierto Se identifica por no contar con un elemento de medición en la salida del proceso, por lo tanto no puede verificar si se llega al punto de consigna que se requiere.

Lazo Cerrado Incluye dentro de sus elementos al medidor de variable del proceso, para que su señal sea comparada con el punto de consigna.

Conformación de Lazo El proceso sufrirá variaciones, por lo que se deberán tomar acciones correctivas a través de lazos de control, con la finalidad de llevar los indicadores del proceso a los puntos de consigna Elemento Primario de Medición: Se encarga de monitorear el proceso y llevar información al controlador. Controlador: Recibir la información del proceso, tomar unas decisiones e indicar al elemento final sus nuevos valores. Elemento Final: Realizar la acción correctiva, que conllevara un cambio en el proceso.

Lazos Complejos Inspección preliminar para los lazos de control Complejos:  

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Haber completado las pruebas de lazos sencillas involucradas en los lazos complejos. Tener identificados en los Diagramas de Tubería e Instrumentación en cada uno de los tipos de lazos asociados con los sistemas de control complejos: • Control en Cascada- Modo CAS (Modo Cascada): Configuración de un lazo de control donde la salida de un controlador es el punto de ajuste para otro controlador. • Control feedforward • Control de relación(ratio) • Control selectivo • Control override • Control de rango partido (split range) • Control inferencial Se realizará un bloqueo de cualquier energía peligrosa antes de realizar las pruebas en caso sea necesario (debido a que algunas pruebas se realizarán con los tableros energizados). Asegurará el cumplimiento de la narrativa de control del funcionamiento de las pruebas de lazo sencilla. Aplicar una señal de prueba a la salida del transmisor o equipo que emita señal simulada al transmisor y/o simular a través del DCS. Proceder a realizar la prueba del lazo complejo de acuerdo con la narrativa de Control. Verificar las alarmas. Colocar los disparos de alarmas en los valores especificados. Verificar la acción correcta del sistema lógico y algoritmo de Control y que las señales de salida asuman el modo correcto de operación.

CONTROL EN CASCADA Un Control en Casca es aquel en el cual, la señal de salida de un controlador ingresa como valor deseado a otro controlador y su señal de salida, va directamente al elemento final de control. Es una estructura alternativa de control para rechazar perturbaciones parcialmente medibles. La idea básica es realimentar variables intermedias entre la perturbación y la salida. Estructura básica de un control en cascada: Presenta dos lazos: básicamente El control secundario se diseña para atenuar el efecto de la perturbación antes de que alcance a afectar significativamente la salida P(t). Lazo primario con un controlador primario LC (s). Lazo secundario con un controlador secundario FC (s).

Sintonización de un Control en Cascada: Sintonizar primero los lazos interiores, luego los exteriores En general, un sistema en cascada resulta mas rápido que uno simple Si un lazo está en manual, todos los externos a el deben estar en manual.

CONTROL DE RELACIÓN (RATIO CONTROL) Este tipo de estrategia de control se aplica cuando 2 flujos ingresan a un recipiente y los fluidos están en relación tal como se observa en la figura Objetivo: Mantener la relación entre dos variables a un valor predeterminado Aplicaciones: Normalmente las variables son caudales. Mezcla de dos corrientes de distinta composición o Tª, para conseguir una mezcla de composición o Tª determinadas Relación aire/combustible en el control de la combustión en un horno o caldera. CONTROL DE RANGO DIVIDIDO (SPLIT - RANGE CONTROL Es un sistema de control en el cual existe una sola variable controlada y dos o más variables manipuladas, que deben tener el mismo efecto sobre la variable controlada. Para realizar éste sistema se requiere compartir la señal de salida del controlador con los varios elementos finales de control.

Control de Feedforward La idea del control por Feedforward es crear un controlador auxiliar en el lazo cerrado de control que permita atenuar o eliminar el ingreso de perturbaciones medidas o conocidas al lazo de control, es por eso que se llama control anticipativo, porque trata de anticiparce a las perturbaciones que van a afectar mi sistema.

Respuesta ante cambios en el caudal q : La salida del regulador se modifica de acuerdo a los cambios de q para compensar su efecto en T

Producir a traves de GFy G un cambio en Y(s) igual y de sentido contrario al que se produce a traves de GPal cambiar P(s) para compensar este.

Funcionamiento del Control FeedForward Primero se mide alguna variable que afecta la salida controlada (perturbación) y se crea un camino alternativo de la señal para intentar compensar el efecto que esta causa. Este camino es a través del control feedforward presentado en la siguiente figura y como puede apreciarse el control feedforward o control anticipativo es un control ede lazo abierto.

En resumen, podemos aplicar un control FeedForward siempre y cuando se pueda medir la perturbación que va a entrar al proceso o salida controlada y crear un camino alternativo de la señal para intentar compensar el efecto que esta produce. Veamos cómo se representa esto en diagrama de bloques.

Con la adición del Control FeedForward tenemos dos caminos por donde va a pasar nuestra perturbación, y la idea entonces es anticiparnos al camino rojo que pasa por Gq(s) por medio del camino rojo que pasa por Ca(s). La estrategia de FeedForward control junto con el control por realimentación se presenta en la siguiente figura.

Controlador básico (Regulador digital) Es un módulo estructurado en torno a un microprocesador que permite realizar controles PID (Proporcional-Integral-Derivativo) y otros algoritmos de control basados en sumas, multiplicaciones, divisiones, relaciones, raíces cuadradas, contadores, etc. Un controlador básico puede controlar varios lazos, es decir, puede estar “pendiente” de múltiples variables de forma simultánea y proporcionar un control sobre ellas. Estos algoritmos pueden configurarse, y en caso de avería en las unidades de control superiores, el control que ejercerá el regulador digital será el correspondiente al último algoritmo configurado: tipo de control (directo, inverso, etc.), tipo de señal de entrada (lineal, exponencial, etc.), alarmas a generar, sensores a muestrear, etc. Como vemos, en este controlador básico se establece ya el primer paso en la dotación de cierta autonomía a los diferentes elementos de un control distribuido. La red de comunicación externa suministra los datos necesarios que definen el comportamiento del regulador. Estos datos externos junto a los propios del proceso se optimizan, obteniéndose los parámetros que se introducen en el algoritmo de regulación y que unidos a la consigna (referencia), permitirán enviar al proceso la actualización correspondiente. Paquete 1 P&ID TAL-PHP-PRO-PID-0001 CONTROL SELECTIVO FY-00102

Control de Nivel de Nafta. Tambor de carga PHP-D-001 Descripción de Control de Proceso. La nafta liviana hidrotratada proveniente del límite de batería es recibida en el tambor de carga PHP-D-001. La nafta alimentada se considera libre de oxígeno, por lo cual no se requiere realizar la desaireación de la misma. El nivel de líquido en el tambor de carga de nafta es regulado por el control de nivel LIC00101 modulando la válvula de control LV-00101 y consecuentemente el flujo de nafta alimentada al tambor. El nivel de líquido de nafta es calculado como la mediana de las tres medidas de nivel LIT-00101A/B/C provenientes de ESD

GLOSARIO DE TÉRMINOS Actuador: En un dispositivo de potencia que de acuerdo a la señal de control produce una acción (se pueden observar en las válvulas de control). Controlador: Compara el valor real de de la salida de una señal con la entrada de referencia (valor deseado), determina el error, y produce una señal de control que reducirá el error a cero. DCS: Sistema de Control Distribuido Elementos Primarios: Son aquellos Instrumentos de medición, también denominados instrumentos sensores, a través de los cuales se obtiene la señal de medición, que representa el valor de la variable de proceso. Estos incluyen placas de orificio, bulbos, termopares, etc.

Elementos Controladores: Son aquellos instrumentos que reciben la “Señal de Medición”, proveniente del elemento primario o secundario, y la comparan con una “Referencia” (Set-point o punto de ajuste” que representa como debería marchar el proceso. La diferencia entre las dos representa el “error” del proceso. En función del “error”, el controlador envía una “señal de control”, para corregir el proceso. Elemento Final de Control: Este es el instrumento que “actúa” sobre el proceso para corregirlo y mantenerlo dentro de las condiciones de operación prefijadas. Usualmente es una válvula de control.

Elementos Secundarios: Son aquellos instrumentos transmisores o transductores que toman la señal del “Elemento Primario”, o directamente del proceso, y la convierten en una “Señal de Medición”, es decir, una señal en función de la magnitud de la variable de proceso. Instrumentación: Es la disciplina que se encarga de lo relacionado con los instrumentos empleados en la operación de una planta o instalación. Instrumentos de Indicación Local: Son aquellos que se emplean localmente para conocer como marcha el proceso. Presión: Manómetros, etc.

Instrumentos del Sistema de Control: Corresponde a la instrumentación de los lazos de control y de indicación remota. Es un sistema capaz de sensar el proceso, evaluarlo con respecto a condiciones prefijadas y tomar acciones correctivas, para lograr que el proceso se comporte según condiciones previamente establecidas. Lazo: Es una trayectoria que puede ser abierta o cerrada. Medición: Es un conjunto de actos experimentales que tiene por objeto determinar el valor de una cantidad de una magnitud física con ayuda de medios técnicos. Proceso: Es una operación progresivamente continua, que consiste en una secuencia de acciones controladas, cambios graduales o movimientos, dirigidos sistemáticamente hacia un determinado resultado o fin. Sensores: Son las partes del instrumento en contacto con el proceso, los cuales permiten recolectar y enviar información sobre el mismo. Esencialmente son dispositivos que convierten una forma de energía en otra, esta conversión puede ser presión en movimiento, temperatura en corriente eléctrica, nivel de líquido en el giro de un eje, etc. Señal Analógica: Se obtiene de la variación progresiva del valor de la señal entre

dos valores prefijados. Señal Discreta (On-Off): Señal proveniente de un circuito conectado o desconectado. Señal Digital (Serial): Secuencia discontinua y aleatoria de pulsos de amplitud conocida. Sistema: Es la combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.

Sistema de control: Es una combinación de componentes o dispositivos capaces de medir o sensar una o mas variables de proceso, para limitar sus desviación con respecto a condiciones prefijadas. Señal de medición: Es la variable eléctrica, neumática, mecánica o cualquier otra, que corresponde a la señal de entrada de un instrumento, pero que proviene de otro instrumento y no directamente del proceso. Las señales de medición constituyen el lenguaje de comunicación de los instrumentos. Tag: Numero de identificación del instrumento. Transductor: Un dispositivo que convierte un tipo de serial a otro. Transmisor: Elemento que reciben la información de los sensores y la transforman en una señal capaz de llevar la información al receptor remoto. Variable Controlada: Es la cantidad o condición que se mide o controla. Variable Manipulada: Es la cantidad o condición modificada por el controlador, a fin de afectar la variable controlada. Normalmente la variable controlada es la salida del sistema