Carga del proceso y perturbaciones en control industrial: tipos y características

Resumen

El texto explica el concepto de carga del proceso, es decir, la cantidad de agente de control necesaria para mantener el equilibrio, y los factores que la modifican. También define el tiempo muerto, la unidad BTU y las características básicas de los atrasos en los procesos. Por último, describe la naturaleza de las perturbaciones y sus tipos: escalón, declive, pulso y senoidal.

Puntos clave

La carga del proceso es la cantidad total del agente de control que un proceso requiere para mantener una condición de balance o estabilidad.
Cualquier cambio de carga exige un ajuste del elemento final de control para recuperar el equilibrio.
Causas de cambios de carga: demanda del medio, calidad del agente de control, condiciones ambientales, cambios internos y cambios en el punto de control (set point).
El tiempo muerto es el periodo que tarda en realizarse una medición.
BTU (Unidad Térmica Británica) es la cantidad de calor necesaria para elevar 1 °F la temperatura de una libra de agua.
Los atrasos del proceso se deben a características como la resistencia y el tiempo muerto.
Tipos de perturbaciones: escalón (cambio repentino), declive (cambio continuo), pulso (perturbación momentánea) y senoidal (ciclaje continuo).

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Carga del Proceso

La carga del proceso es la cantidad total del agente de control requerido por un proceso en cualquier momento para mantener una condición de balance o estabilidad. Por ejemplo, el vapor es la carga en un intercambiador de calor.

La carga del proceso está directamente relacionada con el ajuste del elemento final de control. Cualquier cambio de carga en el proceso requiere un cambio en el elemento final de control para mantener una condición equilibrada.

Tanto la magnitud como la velocidad del cambio de la carga son factores principales en la aplicación de controladores industriales automáticos.

Cambio en la demanda del medio controlado por el agente de control.
Cambio en la calidad de un agente de control: por ejemplo, si disminuye la presión del vapor, la temperatura baja.
Cambio en las condiciones ambientales: la temperatura ambiente varía entre invierno y verano. Por las pérdidas, se necesitará más vapor en invierno.
Cambios internos en el proceso: en un reactor usado en la polimerización, estos procesos parten siendo con una reacción endotérmica. Una vez que la reacción está bajo control, estos cambian a ser exotérmicos. En un punto, el vapor es requerido para calentar el reactor y, más tarde, agua helada para remover el calor.
Cambio en el punto de control (set point): este es un ajuste externo al proceso. Esto requiere principalmente una nueva energía para mantener nuevas condiciones estables en el proceso.

Tiempo Muerto

El tiempo muerto es el periodo que demora en realizar una medición (por ejemplo, en una refinería de petróleo).

BTU

BTU (Unidad Térmica Británica) es igual a la cantidad de calor que se debe aplicar a una libra de H₂O para subir su temperatura 1 °F.

Características Básicas

Los cambios en la variable controlada debido a variaciones en las condiciones del proceso, generalmente llamados cambios de carga.
Una demora en el tiempo que hace que la variable del proceso deba alcanzar un nuevo valor cuando ocurren cambios en la carga, llamados atrasos del proceso. Este atraso es producido por una o más de las características del proceso, tales como resistencia y tiempo muerto (tiempo en que se demora en estabilizar el proceso).

Naturaleza de las Perturbaciones

A un aumento en el caudal o la temperatura del fluido le sigue un cambio de carga, porque el cambio del fluido exige más vapor e, inversamente, el aumento en la temperatura demanda menos vapor.

Perturbación y cambio son esencialmente lo mismo; ambos resultan de las alteraciones de una o más de las entradas del proceso.

Tipos de Perturbaciones

Escalón: es un cambio repentino a un nuevo nivel, tal como abrir una válvula.
Declive: es una graduación o cambio continuo en un intervalo de tiempo, como el aumento de velocidad en una máquina.
Pulso: es una perturbación momentánea que retorna a un nivel antiguo o a un nuevo nivel si se combina con un cambio de escalón.
Senosoidal: es un ciclaje continuo, tal como cuando la fuerza ocurre al controlador para una válvula; es un punto donde la banda proporcional es muy baja.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la carga del proceso?

Es la cantidad total del agente de control que un proceso necesita en cualquier momento para mantener una condición de balance o estabilidad. Por ejemplo, el vapor es la carga en un intercambiador de calor.

¿Qué es el tiempo muerto en un proceso industrial?

Es el periodo que demora en realizarse una medición. El texto pone como ejemplo una refinería de petróleo.

¿Cuáles son los tipos de perturbaciones?

Según el texto, son escalón (cambio repentino a un nuevo nivel), declive (cambio continuo en un intervalo de tiempo), pulso (perturbación momentánea) y senoidal (ciclaje continuo).