CONTROL BASICO DE PROCESOS-1

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Fundamentos de instrumentación y control UNIDAD 16

CONTROL BASICO PROCESOS-1 DE

GUIA DEL INSTRUCTOR

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SENA - Dirección General Julio de 1990

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FUNDAMENTOS DE INSTRUMENT ACION Y CONTROL • UNIDAD 16

CONTROL BASICO DE PROCESOS - I

GUIA DEL INSTRUCTOR

T�� ��M

Prólogo ... 1

Objetivos de esta unidad ... 2

Preparación del instructor... 2

Procedimientos en el salón de clase... 4

Utilización del cuaderno del estudiante ... 5

Segmento 1 Presentación del segmento ... 7

Respuestas al repaso del segmento... 8

Segmento 2 Presentación del segmento ... .. .. .... .. .. .... .... .. .. .... .. .. . . .. .. .. . . .. .. .. . . .. .. .. . . .. . . .. .. . . .. . . .. . . . 9

Respuestas al repaso del segmento... 1 O Segmento 3 Presentación del segmento ... ... ... ... 11

Segmento 4 Presentación del segmento . .... .... .. .. ... . .... .. .. .. .. .... .. .. .. . . .. . . .. .. .. . . .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. . . . 13

Segmento 5 Presentación del segmento ... 15

Segmento 6 Presentación del segmento ... ... ... ... ... ... 17

Respuestas al repaso del segmento... 18 Examen... E-1 Respuestas al examen... R-1

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CONTROL BASICO DE PROCESOS - I Guía del instructor

l. PROLOGO

Guía del instructor

CONTROL BASICO DE PROCESOS - I

La experiencia ha demostrado que la retención de información aumenta proporcionalmente al número de sentidos que se emplean en el proceso de aprendizaje. Es así como este programa de capacitación fue desarrollado especialmente para estimular varios sentidos:

• Vista - observar la videocinta y leer el texto

• _Oído - escuchar la videocinta y al instructor

• Tacto - realizar los ejercicios prácticos

La unidad de Control básico de procesos - I consiste en la presentación de una videocinta que se utiliza conjuntamente con el Cuaderno del estudiante, esta Guía del instructor y ejercicios prácticos. El Cuaderno del estudiante incluye las preguntas que deben ser contestadas por los estudiantes en forma de repaso de los conceptos cubiertos en la videocinta, con el objeto de reforzar la comprensión del material. El instructor debe programar suficiente tiempo para que cada estudiante aprenda la información presentada en esta unidad y se familiarice con la terminología incluida en ésta. Se debe recomendar a los estudiantes que hagan preguntas y el instructor debe repetir el segmento de la videocinta cuantas veces sea necesario para que cada estudiante pueda entender el material claramente.

La Guía del instructor contiene las respuestas a las preguntas de repaso de cada segmento.

Además, se proporciona una prueba final o examen que deben rendir los estudiantes despúes de concluir la unidad, Para conveniencia del instructor, se recomienda que se hagan copias fotostáticas de esta prueba, y que se incorporen preguntas adicionales sobre los requisitos específicos de la planta.

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CONTROL BASICO DE PROCF.SOS - I

Guía del instructor

II. OBJETIVOS DE ESTA UNIDAD

La unidad de entrenamiento Control básico de procesos - 1 enseña a los técnicos en las bases del control de la planta y de los sistemas de control de la planta. Los estudiantes aprenden lo que es el control de la planta, cómo funcionan algunos sistemas sencillos de control de la planta, cuáles son algunos de los diferentes métodos de control y cómo, algunas características comunes del proceso, afectan el control . También aprenden alguna terminología asociada con los sistemas de control de la planta.

Al final de esta unidad, los estudiantes deberán entender los principios básicos del funcionamiento de los sistemas simples de control de procesos. Deberán conocer también las bases del control automático y manual, y generalmente, cómo reacciona a las alteraciones del proceso un sistema común de control. También los estudiantes se familiarizarán con diferentes características de retrazo, presentes en cualquier proceso y conocerán alguna de la terminología asociada con los sistemas de control de la planta. Los objetivos específicos de cada segmento de la unidad aparecen en el texto del estudiante.

III. PREPARACION DEL INSTRUCTOR

Esta unidad del programa de instrumentación y control ha sido desarrollada de manera que facilite la labor del instructor al mismo tiempo que proporciona a cada estudiante ·un método didáctico de éxito comprobado para obtener un alto nivel de aprendizaje y retención. Para lograr el máximo beneficio de esta unidad, se recomienda que el instructor siga los siguientes pasos:

• Lea esta Guía del instructor.

• Repase los objetivos para el segmento o segmentos que va a enseñar.

• Ensaye la lección. Este ensayo debe incluir: observación de la videocinta, lectura del texto del estudiante y repaso de las preguntas del segmento.

A medida que vea cada segmento de la videocinta, anote los números del contador al principio y al final del segmento. La primera página del segmento en esta Guía del instructor contiene una sección titulada "Presentación del segmento," en la cual se han proporcionado espacios en blanco para que pueda anotar en ellos los números del contador del segmento.

Prepare los ejercicios prácticos que se recomiendan en la videocinta. Seleccione el equipo de práctica que utilizará la clase, incluyendo los procedimientos de la planta y las instrucciones del fabricante.

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Es posible que usted desee incluir ejercicios prácticos aplicables y escribir preguntas adicionales sobre el equipo o normas específicas de la planta.

Tenga presente que puede ser necesario hacer los arreglos correspondientes con bastante anticipación para poder obtener suficientes herramientas y equipo para los ejercicios.

Después de que se haya determinado el horario de clase, reúna con suficiente anticipación todos los materiales que necesitarán los estudiantes.

Inspeccione el sitio donde va a dar la clase. Este debe ser un lugar cómodo, con suficiente ventilación y luz. La pizarra y el televisor que se empleen para mostrar la videocinta deben estar en un lugar visible a todos los estudiantes:

• Materiales necesarios:

- Texto: Control básico de procesos - I - Videocinta: Control básico de procesos - I

- Exámenes (se pueden multicopiar de la Guía del Instructor) - Monitor para la videocinta

- Tiza, tablero y borradores.

- Instrumentos típicos de la planta que representen los elementos básicos de un sistema de control

- Diagramas del sistema de la planta

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CONTROL BASICO DE PROCESOS - I

IV. PROCEDIMIENTOS EN EL SALON DE CLASE

• Revise la videograbadora y el televisor. Compruebe que tiene la videocinta adecuada para la lección que va a enseñar.

• Pase lista de asistencia.

• Verifique que todos los estudiantes pueden ver la pantalla del televisor sin ninguna dificultad.

• Distribuya un Cuaderno del Estudiante y un lápiz a cada estudiante. Pídales que escriban sus nombres en la primera página.

• Introduzca la unidad de capacitación sobre Control básico de procesos - l. Dé a los estudiantes una idea general de los temas que serán tratados.

• Explique el orden de instrucción que usted piensa seguir para enseñar el material.

• Antes de ver cada segmento de la videocinta, identifique los objetivos para ese segmento. Haga que los estudiantes lean el cuadro que contiene los objetivos en la primera página de cada segmento en el Cuaderno.

• A vanee la videocinta hasta el número en el contador que corresponde al segmento que va a enseñar.

• Deje a los estudiantes que observen el segmento apropiado sin interrupciones

• Después de mostrar cada segmento de la videocinta, haga que los estudiantes lean el material en el texto que corresponde a ese segmento y pídales que contesten las preguntas de repaso al final del segmento.

• En las conversaciones en clase, compare las respuestas de los estudiantes con las que se proporcionan en esta Guía del instructor. Si los estudiantes tienen preguntas, aclárelas antes de seguir adelante. Las preguntas al final del segmento tienen como fin repasar el contenido del segmento y verificar que los estudiantes efectivamente han comprendido.

• Anime a los estudiantes a que hagan preguntas relacionadas al contenido del segmento. Si hacen preguntas sobre otros temas, sugiera que esperen hasta después de la clase.

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• Si hay alguna duda o confusión sobre el material cubierto en la cinta, vuelva a pasar la parte del segmento correspondiente. Dirija los ejercicios prácticos que se recomiendan en la unidad o los ejercicios que sean aplicables a los requisitos específicos de la planta.

• Después de concluir toda la unidad, distribuya la prueba.

• Califique la prueba. Si algunos de los estudiantes reciben una nota inferior a setenta por ciento o si durante los ejercicios prácticos usted determina que no han entendido los conceptos que se presentan en la videocinta, debe pedirles que vuelvan a ver la videocinta.

V. UTILIZACION DEL CUADERNO DEL ESTUDIANTE

El Cuaderno del estudiante del programa de instrumentación y control ha sido elaborado de manera que sea un texto y un cuaderno de trabajo al mismo tiempo. Por consiguiente, debe recomendarles a sus estudiantes que hagan anotaciones en el cuaderno en las secciones en blanco. Al concluir la unidad, este cuaderno se convertirá en un manual de trabajo al cual podrá referirse el estudiante mientras lleva a cabo las técnicas y procesos que ha aprendido.

Además, se proporciona un glosario que contiene las definiciones de los términos comúnmente empleados en el campo de la medición de nivel de los líquidos.

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CONTROL BASICO DE PROCESOS • I

Segmento 1 INTRODUCCION

(12 minutos) Contador desde el número __ hasta el número __.

En este primer segmento se introducen los procesos y las variables de los procesos y en general, cómo se controlan, ya sea manual o automáticamente. También se cubren los conceptos básicos de sistemas de control de bucle o circuito abierto y de bucle cerrado. Aquí puede ser de gran ayuda identificar los sistemas de control automáticos y manuales en su planta. Para cada sistema, describa el proceso básico, identifique la variable del proceso y los cuatro elementos del control. Seleccione sistemas sencillos que no necesiten descripciones técnicas detalladas. También evite el empleo de terminología que aún no ha sido presentada.

Puntos Principales:

(1) Compruebe que todos entienden el significado de los términos proceso, variable del proceso, y variable controlada.

(2) Cerciórese de que todos saben cuáles son los elementos básicos de un sistema de control.

(3) Explique que los ejemplos de los controles manuales y automáticos son ejemplos muy elementales, y que los sistemas de las plantas son más complejos.

(4) Recalque que los conceptos básicos presentados aquí, facilitarán el conocimiento de los sistemas de control empleados en sus planta.

Ejercicio práctico:

(1) Relacione los cuatro elementos simples de control a un sistema de control elemental de su planta. De ser posible, visite lleve a los estudiantes a que visiten la planta, e identifique los componentes específicos de los sistemas de control de la planta.

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RESPUESTAS AL REPASO DE SEGMENTO 1

1-1 Un proceso es una serie de operaciones en las que se actua sobre substancias o materias primas para lograr un producto final. También se puede llamar un proceso cualquiera de las operaciones.

1-2. Las variables del proceso.

1-3. Un operador.

1-4. a. El elemento primario: Siente o detecta los cambios de la variable del proceso y transforma el cambio en un movimiento mecánico o cambio físico

proporcional al cambio de la variable del proceso.

b. El elemento medidor: Mide el movimiento mecánico o el cambio que procede del elemento primario y lo transforma en una señal proporcional.

c. Elemento controlador: Mide la señal que procede del elemento medidor, compara el valor medido con el valor deseado de la variable del proceso;

calcula la diferencia entre el valor medido y el valor deseado de la variable del proceso; y pr^oduce una señal correctiva.

d. Elemento de control final: Transforma la señal que procede del elemento controlador en una acción correctiva.

1-5. Falso.

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Segmento 2

PERTURBACIONES DEL PROCESO (7 minutos)

Contador desde el número __ hasta el número __.

Este segmento cubre la razón principal del control, o sea, la corrección de las alteraciones del proceso. Los estudiantes aprenden el significado del punto de referencia y del estado estable en relación con la variable del proceso. También aprenden dónde pueden tener lugar las alteraciones del proceso, y cómo reacciona un sistema básico de control a las alteraciones del proceso

Puntos principales:

(1) Sin entrar en situaciones específicas, hable del punto de referencia en relación a los diferentes procesos de su planta.

(2) Para el caso de los procesos tenidos en cuenta en (1), haga que los estudiantes identifiquen las posibles alteraciones que pueden hacer cambiar las variables del proceso.

(3) Compruebe que todos entienden los principios generales sobre cómo reacciona un sistema de control a una alteración del proceso.

(1) Identifique los componentes específicos de los sistemas de su planta con diferentes puntos de referencia.

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CONTROL BASICO DE PROCESOS • I Guía del instructor

2-1. Un punto de referencia es el valor deseado de la variable del proceso.

2-2. Estado estable.

2-3. Una alteración del proceso es una condición que hace cambiar el valor de la variable del proceso de su punto de referencia.

2-4. Verdadero.

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Segmento 3

TERMINOLOGIA DEL PROCESO (6 minutos)

Contador desde el número __ hasta el número __ .

Hasta aquí, los estudiantes han aprendido los sistemas elementales de control y alteraciones del proceso. Ahora pueden aprender algunos de los términos que normalmente se emplean para describir las actividades de un sistema de control y la señal registrada que representa la condición de una variable de proceso. Los términos aquí presentados incluyen error, desviación, fluctuación, punto de control, desajuste y oscilación pendular.

( 1) Explique qué instrumentos, tales como los registradores, documentan los valores de las variables del pr^oceso, para mostrar lo que ha ocurrido y lo que está ocurriendo a las variables del proceso.

(2) Compruebe que los estudiantes entienden todos los términos cubiertos en este segmento. Puede que sea necesario explicar en más detalle la diferencia entr.e error y desviación.

(1) Si es posible, use el papel de los registradores empleados en su planta, para tratar la terminología de control. Haga una relación entre las indicaciones registradas con las condiciones físicas de la planta, tales como nivel, presión, temperatura y flujo.

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3-1.

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ESTADO ESTABLE

TIEMPO (minutos)

ERROR

DURACION DE LA FLUCTUACION

3-3.

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PUNTO DE CONTROL

PUNTO DE REFERENCIA

3-4. a. Desviación es la cantidad total de error en un determinado punto.

b. Un ciclo es una fluctuación completa del valor de una variable del prveeso, por encima y por debajo del valor de arranque.

c. Punto de control es el valor en el que la variable del pr^oceso regresa a su estado estable.

d. Desajuste es la diferencia entre el punto de control y el punto de referencia.

e. Oscilaciones pendulares son las fluctuaciones que tienen lugar cuando un sistema de control trata sin éxito de alcanzar el control de una variable del proceso.

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Segmento 4

CONTROL DE RETROALIMENT ACION (8 minutos)

Contador desde el número __ hasta el número __

Este segmento presenta el concepto de control de retroalimentación. La manera como se presenta refuerza los conceptos referentes a los controles manual y automático, que fueron presentados anteriormente. Igualmente, refuerza lo que los estudiantes han aprendido sobre los cuatro elementos del control.

(1) Recalque que el control de retroalimentación es el control que trata de corregir los errores de una variable de proceso, después de que han ocurrido.

(2) Hable sobre un sistema de control de retroalimentación elemental de su planta.

(1) Identifique y hable sobre un sistema normal de control de retroalimentación de los que hay en su planta.

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4-1. Control de retroalimentación es el método de control en el que se compara un valor medido de una variable de un proceso con su punto de referencia, y se toman las medidas para corregir cualquier error.

4-2. Falso.

4-3. Los instrumentos del control de proceso.

4-4. a. Cambiar

b. Punto de referencia

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Segmentos

CONTROL PREVENTIVO

(6 minutos)

Contador desde el número. __ hasta el número __

Este segmento presenta el concepto de control preventivo. Como se hizo en los segmentos anteriores, la manera como está presentado este segmento refuerza los conceptos referentes al control manual y al automático y los cuatro elementos de un sistema de control.

(1) Recalque que el control preventivo es el control que trata de evitar que ocurran errores en una variable de proceso.

(2) Hable sobre un sistema elemental de control preventivo en su planta.

(3) Hable de la diferencia entre control de retroalimentación y control preventivo.

(1) Identifique y hable sobre ún sistema normal de control preventivo de los que hay en su planta.

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5-1. Control preventivo es el método de control en el que se mide el valor de una alteración y se toman las medidas para impedir por adelantado que la alteracióncambie el valor de la variable del proceso.

5-2. Dentro 5-3. Verdadero.

5-4. Falso.

5-5. Verdadero.

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Segmento6

DINAMICA DEL PROCESO (9 minutos)

Contador desde el número_· __ hasta el número ___.

Este segmento se concentra en las características de un proceso normal, que generalmente retardan la reacción del sistema de control a una alteración. Estas características del proceso incluyen la resistencia, la capacitancia y el tiempo muerto. Los estudiantes tembién aprenden los conceptos generales de retraso y constantes de tiempo.

(1) Hable de las características de la resistencia. Presente algunos ejemplos de procesos elementales de su planta y pida a los estudiantes que identifiquen las posibles

fuentes de resistencia.

(2) Hable de las características de la capacitancia. Dé algunos ejemplos elementales de procesos de su planta y haga que los estudiantes identifiquen las posibles

capacitancias.

(3) Compruebe que todos entienden qué es tiempo muerto.

(4) Hable sobre el concepto de retraso. Si es oportuno, puede mencionar que hay retardos relacionados a la parte de control de un sistema y con el tiempo de reacción de varios instrumentos. Sin embargo, si lo menciona, tiene que explicar que el retraso más importantes resulta de las características del proceso, que es el punto que se cubre aquí.

(5) Hable sobre la relación entre constantes del tiempo, en témúnos de la rapidez con que el sistema de control reacciona a una alteración.

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6-1. U na entrada de escalón es un cambio inmediato en el valor de una entrada a lavariable de un proceso.

6-2. Falso.

6-3. Resistencia es la oposición al flujo, como el flujo de corriente, de gas, de líquido ocalor.

6-4. Capacitancia es la habilidad para almacenar energía.

6-5.

700 RÉTRASO

. .

� 600

�500

� � 400 1---c:,� 300 :

cj

²⁰⁰

1---::-� ...

1- 100 TIEMPO MUERTO

1 2 3 4 5 6 · 7 8 9 10 11 12 TIEMPO

MINUTOS

6-6. U na constante temporal es el tiempo necesario para que la variable de un proceso cambiante alcance el 63.2% de su cambio total.

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CONTROL BASICO DE PROCESOS - I

EXAMEN

Nombre _____________________ Fecha. ______ _ Seleccione la definición en la columna de la derecha, que define el elemento d� control en la columna de la izquierda. Escriba en el espacio dado la letra correspondiente.

l. _ Elemento primario

2. Elemento medidor 3. Elemento controlador 4. Elemento de control final

a. Mide una señal, compara el valor medido con el valor deseado, calcula la diferencia y produce una señal correctiva.

b. Percibe los cambios de la variable del proceso.

c. Transforma una señal en una acción correctiva.

d. Mide un cambio y lo transforma en una señal.

Llene los siguientes espacios con el término correspondiente a la descripción.

5. El valor deseado de una variable de proceso -

6. La condición de una variable de proceso cuando es estable - _______ _

7. Una condición que hace cambiar el valor de una variable de proceso - ____ _ 8. La cantidad total de error en cualquier momento - ___________ _

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10. El tipo de fluctuación que ocurre cuando un sistema de control trata de alcanzar el control de un proceso, sin éxito -

Emplee la siguiente ilustración para las preguntas del 11 al 13.

,,

11. Indique en el dibujo anterior, dónde se registró por primera vez un error.

12. Indique en el dibujo anterior la parte de la señal que representa el punto de control.

13. Señale en el dibujo anterior la cantidad de desajuste.

14. Verdadero o falso. El control de retroalimentación es un método de control en el que se compara el valor medido de una variable del proceso con el valor deseado.

15. Verdadero o falso. El control de retroalimentación busca evitar los errores antes de que tengan lugar.

16. Verdadero o falso. El control preventivo es un método de control en el que se mide el valor de una alteración y se toman las medidas para evitar que la alteración cambie el valor de la variable del proceso.

17. Verdadero o falso. En un sistema normal de control de retroalimentación, no hay modo de saber el valor de los cambios de la variable controlada.

E-2

________________________________

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18. Verdadero o falso. El control preventivo se usa con más frecuencia que el control de retroalimentación para las operaciones que no son críticas.

19. Nombre las tres características principales que puedan retardar o retrasar la reacción de un sistema de control a la alteración.

a.

b. _______________________________________________

c.

20. Verdadero o falso. Los efectos combinados de las tres características del proceso nombradas en la pregunta 19, ocasionan retraso en la cUIVa de reacción de un proceso sencillo que ha sido sometido a una entrada de escalón.

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CONTROL BASICO DE PROCESOS - 1

RESPUESTAS DEL EXAMEN

l. b

2. ^d 3. ^a 4. ^c

5. Punto de referencia 6. Estado estable 7. ^Alteración

8.

^Desviación

9. Duración de la fluctuación 10. Oscilaciones pendulares

11.-13.

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14. Verdadero 15. Falso 16. Verdadero

17. Falso 18. Falso

19. (Estas respuestas pueden estar en cualquier orden.) a. Resistencia

b. Capacitancia c. Tiempo muerto 20. Falso

R-2

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