Control de Processos Industrials: Exercicis Resolts

Exercici 1: Control de Temperatura en Cascada

A) Identificació d'Instruments i Seguretat

• TT: Transmissor de Temperatura
• TC: Controlador de Temperatura
• LC: Controlador de Nivell
• LT: Transmissor de Nivell
• Vàlvula automàtica
• Cooling water out: Fail Open, per evitar el sobreompliment del dipòsit.
• Cooling water make-up: Fail Close, per evitar el refredament incontrolat del reactor.

B) Configuració del Controlador

• Controlador primari: TC exterior (reactor)
• Controlador secundari: TC interior (camisa o jacket)

C) Funcions dels Controladors

• Primari: Determina quina ha de ser la temperatura de la camisa per mantenir el reactor a la temperatura desitjada (SP).
• Secundari: Regula el cabal d'aigua freda (H₂O) que entra al circuit de refrigeració mitjançant la vàlvula de refrigeració.

D) Set Points (SP)

• TC primari: SP correspon a la temperatura desitjada del reactor.
• TC secundari: SP és la sortida del TC primari.

E) Avantatges del Sistema

S'obtenen respostes ràpides, es garanteix una major estabilitat i s'obté més precisió en el control de la temperatura.

Exercici 2: Control de Ràtio de Cabal

A) Identificació d'Elements i Senyals

• FT: Transmissor de Cabal
• FY: Element de càlcul
• FIC: Controlador Indicador de Cabal
• Vàlvules Fail Close: Per evitar vessaments en cas de fallada del subministrament elèctric o pneumàtic.
• - - - - - : Senyal elèctric
• // : Senyal pneumàtic

B) Variables del Sistema

• Variable controlada: Cabal de pigment (mesurat pel FT de pigment).
• Variable manipulada: Posició de la vàlvula del pigment (grau d'obertura).

C) Funcionament del Control de Ràtio

El cabal de referència es mesura amb el FT; el FY multiplica aquest cabal per la ràtio establerta i genera el Set Point per al FIC del cabal de pigment. El FIC ajusta la vàlvula per estabilitzar el sistema.

D) Comparativa de Sistemes

La Figura C manté automàticament la proporció encara que el cabal variï; en canvi, en l'altre sistema, la proporció no es corregeix automàticament.

Exercici 3: Control Split Range i pH

A) Identificació d'Instruments

• AT: Analitzador de pH
• AIC: Controlador de pH
• AY: Convertidor de corrent a pressió (I/P)
• Connexió: La connexió del controlador a la vàlvula és elèctrica i les vàlvules reben el senyal pneumàtic del posicionador.

B) Seguretat de les Vàlvules (Fail Safe)

• Vàlvula de pigment: Fail Close; si falla, es talla la introducció del pigment.
• Vàlvula de base: Fail Open; si falla, s'obre per donar pas a la mescla i igualar la concentració.

C) Variables de Control

• Variable controlada: Color de la pintura (concentració de pigments) mesurat per l'AT.
• Variables manipulades: Cabal de pigment i cabal de base (mitjançant split range).

D) Diferències entre Control de Ràtio i Split Range

A la Figura E, un sol controlador gestiona dues vàlvules (obrint-ne una mentre l'altra està tancada). En canvi, a la Figura C, es manté una proporció fixa entre els dos cabals, on un segueix el valor que marca l'altre.