MF0577_3 SISTEMAS DE CONTROL BÁSICO DE PROCESOS

– Efectuar las operaciones de toma y análisis de muestras, relacionándolas con la puesta a punto y el control de un proceso químico.
– Aplicar los planes de análisis y explicar su relación con los sistemas de control del proceso y de la calidad del mismo.
– Identificar los parámetros de control de un proceso químico industrial a partir de la información técnica del proceso.
– Caracterizar los sistemas de control básico del proceso químico, de producción y distribución de energía y otros servicios auxiliares.
– Manejar correctamente los sistemas de regulación y control asociados al proceso químico.

MÓDULO 1. SISTEMAS DE CONTROL BÁSICO DE PROCESOS
UNIDAD FORMATIVA 1. TOMA DE MUESTRAS EN LA PLANTA QUÍMICA Y SU CARACTERIZACIÓN ANALÍTICA
UNIDAD DIDÁCTICA 1. TOMA DE MUESTRA: IMPORTANCIA PARA EL CONTROL DE LA PLANTA.
Plan de muestreo:
– Representatividad de la muestra. Importancia. Factores a tener en cuenta.
– Técnicas de muestreo. Condiciones del muestreo. Procedimientos.
– Equipos y materiales de muestreo. Recipientes para la toma de muestra.
– Transporte y conservación de la muestra (almacenamiento). Importancia.
– Precauciones generales de seguridad en la toma de muestra.
– Normas y PNT para la toma de muestras. Importancia. Ejemplos.
Ejemplos de toma de muestras liquidas: Procedimientos generales. Recipientes más usuales:
– Toma de muestras en tanques. Toma de muestras en tanque por líneas toma muestras.
– Toma de muestras en unidades y líneas.
– Toma de muestras en camiones cisterna. Toma de muestras en buquestanques.
– Toma de muestras en recipientes móviles.
Ejemplos de toma de muestra de gases: Procedimientos generales. Recipientes más usuales.
– Gases a presión. Gases a presión atmosférica.
– Gases licuados.
Ejemplos de toma de muestra de sólidos: Procedimientos generales. Recipientes más usuales.
UNIDAD DIDÁCTICA 2. ENSAYOS FISICOQUÍMICOS Y CALIDAD EN PLANTA QUÍMICA.
Importancia de los ensayos fisicoquímicos para:
– El control de la planta química.
– La calidad del producto.
– La seguridad de personas e instalaciones.
– El respeto al medio ambiente.
Ensayos fisicoquímicos en laboratorio químico: Concepto, descripción, escalas, métodos, aparatos utilizados. Normas estándares usuales; API, ASTM, BS, DIN, ISO.
– Ensayos de agua limpia: Caracteres organolépticos. Color. Turbidez. pH. Residuo seco a 110 °C. Conductividad eléctrica. Contenido (mg/l) en; Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Cloruros, Bicarbonatos, Sulfatos, Nitratos.
– Ensayos de aguas residuales: Residuos sólidos, DBO, DQO, Acidez Alcalinidad, Grasas-Aceites.
– Ensayos de otros líquidos: densidad, viscosidad, color, humedad, conductividad, poder calorífico, corrosión.
– Ensayos de gases: densidad, gravedad específica, humedad, concentración de O2 y otros gases, color-opacidad, poder calorífico.
– Ensayos de sólidos: color, granulometría, humedad y otros.
Control del proceso mediante la técnica de análisis on-line:
– Descripción de la técnica “análisis on-line”. Dificultades que presenta. Beneficios sobre el análisis en laboratorio. Su importancia para el control del proceso.
– Ejemplos de análisis on-line más habituales: densidad, viscosidad, color, composición química.
– Descripción básica de los equipos utilizados en los análisis on-line: Ubicación en la planta, control y vigilancia, mantenimiento.
UNIDAD DIDÁCTICA 3. PLANES DE ANÁLISIS Y CONTROL. REGISTRO Y TRATAMIENTO DE RESULTADOS.
Plan de análisis.
– Establecimiento de ensayos a realizar.
– Especificaciones del control de proceso.
– Establecimiento de las frecuencias de muestreo.
– Identificación de los puntos de muestreo en los Diagramas de Proceso.
– Información y formación del plan de análisis al equipos de la Unidad
– El plan de análisis y su relación con el sistema de gestión de calidad.
– El plan de análisis y su relación con la seguridad y el respeto al medio ambiente.
– Coordinación con los departamentos y equipos de trabajo externos:
* Laboratorio de Control y Calidad. Almacén. Otros departamentos involucrados.
* Equipo de operarios tomamuestras.
* Envío de muestras al exterior (laboratorios externos, Universidades etc.).
Registro y tratamiento de datos
– Sistemas de registro de resultados de ensayos en industria química:
* Herramientas informáticas específicas. Sistema de gestión de calidad.
* Registros ambientales.
* Tratamiento estadístico de resultados en industria química: Estadística. Distribución estadística. Análisis y representación de resultados.
UNIDAD FORMATIVA 2. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EN PLANTA QUÍMICA
UNIDAD DIDÁCTICA 1. INSTRUMENTACIÓN.
Generalidades:
– Terminología usual en instrumentación y control: Rango o campo de medida, sensibilidad, error, tolerancia, exactitud, precisión (accuracy), fiabilidad, repetibilidad, linealidad, otros términos.
– Parámetros más frecuentes de control en industria química: Concepto, unidades, conversión.
– Simbología de instrumentos y lazos: normas y estándares (ISA, IEEE, y otros).
Clasificación de los instrumentos:
– Instrumentos por Función: Elementos primarios. Transmisores. Indicadores locales. Interruptores. Convertidores. Elementos finales de control.
– Instrumentos por Variable de Proceso.
UNIDAD DIDÁCTICA 2. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “PRESIÓN”.
Instrumentos de medida de la variable Presión: Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
– Medida y concepto de; presión relativa o manométrica, presión absoluta, presión diferencial.
– Indicadores locales de presión: tipo bourdon, tipo diafragma, tipo fuelle.
– Interruptores de presión o presostatos: Descripción, clases, funciones.
– Transmisores de presión: Capacitivos. Resistivos. Piezoeléctricos. Piezoresistivos o “Strain Gage”.De Equilibrio de Fuerza.De medida de vacío: fuelle y diafragma, transductores térmicos, transductores de ionizacion.
UNIDAD DIDÁCTICA 3. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “CAUDAL”.
Instrumentos de medida de la variable Caudal:
 Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida.
Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación del instrumento.
– Medidores de presión diferencial: Tubos Venturi. Toberas. Tubos Pitot. Placas de orificio. Tubos Annubar.
– Medidores área variable: Rotametros.
– Medidores de velocidad: Turbinas. Ultrasonidos.
– Medidores de fuerza: Medidor de placa.
– Medidores de tensión inducida: Magnéticos.
– Medidores de desplazamiento positivo:Medidor de disco oscilante.Medidor de pistón oscilante.Medidor rotativo.
– Medidores de caudal másico:Medidores térmicos de caudal.Medidores efecto Coriolis.
UNIDAD DIDÁCTICA 4. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “NIVEL”.
Instrumentos de medida de la variable Nivel:
– Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
– Indicadores de nivel de vidrio, magnéticos, con manómetro, de nivel de cinta, regleta o flotador/cuerda.
– Interruptores de nivel por flotador, por láminas vibrantes, por desplazador.
– Transmisores de nivel por servomotor, por “burbujeo”, por presión hidrostática y diferencial, conductivos, capacitivos, ultrasónicos, por radar, radioactivos.
UNIDAD DIDÁCTICA 5. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “TEMPERATURA”.
Instrumentos de medida de la variable Temperatura:
– Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
– Indicadores locales de Temperatura (termómetros).Termómetros de vidrio. Termómetros bimetálicos. Termómetro de bulbo y capilar.
– Termopares.
– Termoresistencias.
– Termistores.
– Pirometros de radiación: Ópticos y de radiación total.
– Interruptores de Temperatura o Termostatos.
UNIDAD DIDÁCTICA 6. ELEMENTOS CONVERTIDORES.
Elementos convertidores.
– Definición de transmisor y transductor.
– Tipos de transmisores y transductores. Analógicos. Digitales.
– Problemática general de la transmisión. Principios básicos de operación.
– Características técnicas. Hoja de especificaciones e instalación.
– Criterios de selección y especificaciones técnicas. Normas ISA, ANSI, API.
– Calibración. Conservación y mantenimiento.
Elementos finales de control
– Válvulas de control. Introducción.
* Generalidades.
* Tipos de válvulas: globo, tres vias, bola o rotatoria, mariposa, sauders.
* Descripción mecánica de Válvulas de control. Partes: Cuerpo, asiento, obturador, (tipos de hermeticidad), empaquetaduras, actuadores. Accesorios: Conversor I/P, finales de carrera, indicadores de posición, posicionadores, posicionadores inteligentes. Características técnicas. Hoja de especificaciones e instalación.
* Calibración. Conservación y mantenimiento.
– Otros como: Actuadores. Dampers, Motores. Servomotores. Relés de estado sólido. Variadores de frecuencia. Contactores. Cilindros neumáticos. Otros.
– Situaciones que afectan la selección y el funcionamiento de las válvulas de control: Cavitación. Flasheo. Flujo critico en gases. Ruido. Descripción de los fenómenos. Problemas que acarrean. Formas de disminuir y/o evitar los daños. Normas de aplicación. Selección de la válvula más adecuada.
Parámetros más frecuentes de control de sistemas eléctricos en industria química.
– Parámetros de medida e instrumentos: voltaje, intensidad, potencia, ángulo de fase y otros.
– Centros de control de motores: protecciones, indicadores, armarios de maniobra.
UNIDAD DIDÁCTICA 7. ANÁLISIS ON-LINE.
Analizadores en planta química. Análisis on-line:
– Variables físicas: peso, velocidad, densidad, humedad y punto de rocío,viscosidad, llama, oxigeno disuelto, turbidez.
– Variables químicas: Conductividad, pH.
– Sistemas de toma de muestras. Casetas de analizadores. Tipos de análisis on-line más frecuentes: calibración y contraste.
UNIDAD DIDÁCTICA 8. CONTROL: REGULACIÓN AUTOMÁTICA.
Introducción. Características del proceso.
Sistemas de control electrónicos:
– Conceptos, descripción básica y definiciones de automatización:
* El Proceso: proceso continuo, proceso discontinuo. Elementos del lazo de control; sensor o elemento primario, transmisor, variable de proceso, punto de consigna, señal de salida, elemento final de control, variable controlado, variable manipulada.
* El Controlador.
* Descripción mediante ejemplo del lazo de control. Lazo abierto y lazo cerrado.
– Lazos de control básico. Concepto. Descripción mediante ejemplo.
* Control manual. Control automático.
* Lazo abierto y lazo cerrado (feedback).
* Control de 2 posiciones.
* Control todo/nada (on/off).
* Control proporcional, integral, derivativo. Control PID.
* Otros tipos de control: de relación, en cascada, de adelanto, programadores.
Análisis comportamiento dinámico de los controladores: Acción proporcional. Acción proporcional+integral. Acción proporcional+integral+derivada.
Iniciación a la optimización del proceso.
– Análisis experimental del comportamiento del proceso.
– Dinámica del proceso: respuesta según variables; clases de procesos; resistencia; capacitancía, tiempo muerto y retraso.
– Estabilidad.
UNIDAD DIDÁCTICA 9. CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS Y CONTROL DE PLANTA.
– Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración.
* Calibración de instrumentos de presion, nivel y caudal.
* Calibración de instrumentos de temperatura.
* Calibración de válvulas de control.
Sistemas electrónicos de control (analógicos) en industria química.
– Sistemas neumáticos: evolución histórica.
– Sistemas electrónicos: descripción, componentes, cableado. Elementos de control.
– Sistemas de Control Distribuido: descripción, componentes, cableado. Elementos de control.
Control y seguimiento de la operación de la planta.
– Vigilancia y control de la condiciones de operación. Actuaciones en caso de desviación.
– Control y gestión de las incidencias y anomalías de la operación de la planta.
– Cuadro y/o listado de alarmas. Protocolos de actuación. Registro histórico de alarmas.
– Control y gestión de la producción.
– Control y gestión de las incidencias y anomalías de instrumentos y servicios.
– Control y gestión de vertido de residuos (líquidos y gases) a recipientes en el interior de la planta.
– Control y gestión de los residuos (líquidos y gases) vertidos al exterior.
– Libro de Operación de la planta. Contenido. Importancia.
Control básico de columnas de destilación, de reactores, de hornos, de calderas de vapor en industria química.
– Variables de control en columnas de destilación. Lazos típicos de control para columnas de destilación. Desviaciones usuales: inundación, sub y sobre fraccionamiento, otras.
– Variables de control en reactores. Lazos típicos: Proceso discontinuo, proceso continuo. Desviaciones usuales: sobrereacción, disparos, otras.
– Variables de control en Hornos: Aire y Combustión. Control del combustible, aire, tiro y humos. Seguridad en los hornos: Choque de llamas, tiro,explosiones. Sistema de disparo y alarmas. Método general de ajuste de hornos.
– Control básico de calderas de vapor en industria química: Aire y combustión. Control del combustible, aire, tiro y humos. Seguridad en calderas: Choque de llamas, tiro, sistema de disparo y alarmas, método general de ajuste de calderas, explosiones, sobrecalentamiento. Método general de ajuste de calderas.
– Control básico de instalaciones de producción eléctrica (cogeneradores) en industria química: Control de la combustión. Control de la turbina de gas. Control del generador.
UNIDAD DIDÁCTICA 10. SISTEMAS DE ALARMA Y VIGILANCIA EN INDUSTRIA QUÍMICA.
Sistemas de alarma independientes del sistema de control.
Procedimientos y protocolos en el sistema de alarmas.
Sistemas de vigilancia: circuitos de TV.
Sistemas de comunicación vía radio. Interfonos y megafonía.
Plan de mantenimiento de los elementos de instrumentación y control de la planta: Control y archivo de incidencias. Protocolos de actuación según incidencias. Mantenimiento preventivo. Procedimientos de mantenimiento correctivo. Archivos de vida de las maquinas principales.