MF0577_3 Sistemas de Control Básico de Procesos

OBJETIVOS

En el ámbito de la Química es necesario conocer los diferentes campos del análisis biotecnológico, dentro del área profesional del Proceso Químico. Así, con el presente curso se pretende aportar los conocimientos necesarios para supervisar los sistemas de control básico.

CONTENIDOS

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

1. Plan de muestreo:
2. - Representatividad de la muestra. Importancia. Factores a tener en cuenta
3. - Técnicas de muestreo. Condiciones del muestreo. Procedimientos
4. - Equipos y materiales de muestreo. Recipientes para la toma de muestra
5. - Transporte y conservación de la muestra (almacenamiento). Importancia
6. - Precauciones generales de seguridad en la toma de muestra
7. - Normas y PNT para la toma de muestras. Importancia. Ejemplos
8. Ejemplos de toma de muestras liquidas: Procedimientos generales. Recipientes más usuales:
9. - Toma de muestras en tanques. Toma de muestras en tanque por líneas toma muestras
10. - Toma de muestras en unidades y líneas
11. - Toma de muestras en camiones cisterna. Toma de muestras en buquestanques
12. - Toma de muestras en recipientes móviles
13. Ejemplos de toma de muestra de gases: Procedimientos generales. Recipientes más usuales
14. - Gases a presión. Gases a presión atmosférica
15. - Gases licuados
16. Ejemplos de toma de muestra de sólidos: Procedimientos generales. Recipientes más usuales

UNIDAD DIDÁCTICA 2. ENSAYOS FISICOQUÍMICOS Y CALIDAD EN PLANTA QUÍMICA

1. Importancia de los ensayos fisicoquímicos para:
2. - El control de la planta química
3. - La calidad del producto
4. - La seguridad de personas e instalaciones
5. - El respeto al medio ambiente
6. Ensayos fisicoquímicos en laboratorio químico: Concepto, descripción, escalas, métodos, aparatos utilizados. Normas estándares usuales; API, ASTM, BS, DIN, ISO
7. - 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
8. - Ensayos de aguas residuales: Residuos sólidos, DBO, DQO, Acidez Alcalinidad, Grasas-Aceites
9. - Ensayos de otros líquidos: densidad, viscosidad, color, humedad, conductividad, poder calorífico, corrosión
10. - Ensayos de gases: densidad, gravedad específica, humedad, concentración de O2 y otros gases, color-opacidad, poder calorífico
11. - Ensayos de sólidos: color, granulometría, humedad y otros
12. Control del proceso mediante la técnica de análisis on-line:
13. - Descripción de la técnica ?análisis on-line?. Dificultades que presenta. Beneficios sobre el análisis en laboratorio. Su importancia para el control del proceso
14. - Ejemplos de análisis on-line más habituales: densidad, viscosidad, color, composición química
15. - 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

1. Plan de análisis
2. - Establecimiento de ensayos a realizar
3. - Especificaciones del control de proceso
4. - Establecimiento de las frecuencias de muestreo
5. - Identificación de los puntos de muestreo en los Diagramas de Proceso
6. - Información y formación del plan de análisis al equipos de la Unidad
7. - El plan de análisis y su relación con el sistema de gestión de calidad
8. - El plan de análisis y su relación con la seguridad y el respeto al medio ambiente
9. - Coordinación con los departamentos y equipos de trabajo externos:
10. - Laboratorio de Control y Calidad. Almacén. Otros departamentos involucrados
11. - Equipo de operarios tomamuestras
12. - Envío de muestras al exterior (laboratorios externos, Universidades, etc...)
13. Registro y tratamiento de datos
14. - Sistemas de registro de resultados de ensayos en industria química:
15. - Herramientas informáticas específicas. Sistema de gestión de calidad
16. - Registros ambientales
17. - 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

1. Generalidades:
2. - Terminología usual en instrumentación y control: Rango o campo de medida, sensibilidad, error, tolerancia, exactitud, precisión (accuracy), fiabilidad, repetibilidad, linealidad, otros términos
3. - Parámetros más frecuentes de control en industria química: Concepto, unidades, conversión
4. - Simbología de instrumentos y lazos: normas y estándares (ISA, IEEE, y otros)
5. Clasificación de los instrumentos:
6. - Instrumentos por Función: Elementos primarios. Transmisores. Indicadores locales. Interruptores. Convertidores. Elementos finales de control
7. - Instrumentos por Variable de Proceso

UNIDAD DIDÁCTICA 2. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE ?PRESIÓN?.

1. Instrumentos de medida de la variable Presión: Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación
2. - Medida y concepto de; presión relativa o manométrica, presión absoluta, presión diferencial
3. - Indicadores locales de presión: tipo bourdon, tipo diafragma, tipo fuelle
4. - Interruptores de presión o presostatos: Descripción, clases, funciones
5. - 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?.

1. Instrumentos de medida de la variable Caudal:
2. Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida
3. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación del instrumento
4. - Medidores de presión diferencial: Tubos Venturi. Toberas. Tubos Pitot. Placas de orificio. Tubos Annubar
5. - Medidores área variable: Rotametros
6. - Medidores de velocidad: Turbinas. Ultrasonidos
7. - Medidores de fuerza: Medidor de placa
8. - Medidores de tensión inducida: Magnéticos
9. - Medidores de desplazamiento positivo: Medidor de disco oscilante. Medidor de pistón oscilante. Medidor rotativo
10. - 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?.

1. Instrumentos de medida de la variable Nivel:
2. - Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación
3. - Indicadores de nivel de vidrio, magnéticos, con manómetro, de nivel de cinta, regleta o flotador/cuerda
4. - Interruptores de nivel por flotador, por láminas vibrantes, por desplazador
5. - 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?.

1. Instrumentos de medida de la variable Temperatura:
2. - Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación
3. - Indicadores locales de Temperatura (termómetros). Termómetros de vidrio. Termómetros bimetálicos. Termómetro de bulbo y capilar
4. - Termopares
5. - Termoresistencias
6. - Termistores
7. - Pirometros de radiación: Ópticos y de radiación total
8. - Interruptores de Temperatura o Termostatos

UNIDAD DIDÁCTICA 6. ELEMENTOS CONVERTIDORES

1. Elementos convertidores
2. - Definición de transmisor y transductor
3. - Tipos de transmisores y transductores. Analógicos. Digitales
4. - Problemática general de la transmisión. Principios básicos de operación
5. - Características técnicas. Hoja de especificaciones e instalación
6. - Criterios de selección y especificaciones técnicas. Normas ISA, ANSI, API
7. - Calibración. Conservación y mantenimiento
8. Elementos finales de control
9. - Válvulas de control. Introducción
10. - Generalidades
11. - Tipos de válvulas: globo, tres vias, bola o rotatoria, mariposa, sauders
12. - 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
13. - Calibración. Conservación y mantenimiento
14. - Otros como: Actuadores. Dampers, Motores. Servomotores. Relés de estado sólido. Variadores de frecuencia. Contactores. Cilindros neumáticos. Otros
15. - 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
16. Parámetros más frecuentes de control de sistemas eléctricos en industria química
17. - Parámetros de medida e instrumentos: voltaje, intensidad, potencia, ángulo de fase y otros
18. - Centros de control de motores: protecciones, indicadores, armarios de maniobra

UNIDAD DIDÁCTICA 7. ANÁLISIS ON-LINE

1. Analizadores en planta química. Análisis on-line:
2. - Variables físicas: peso, velocidad, densidad, humedad y punto de rocío, viscosidad, llama, oxigeno disuelto, turbidez
3. - Variables químicas: Conductividad, pH.
4. - Sistemas de toma de muestras. Casetas de analizadores. Tipos de análisis on-line más frecuentes: calibración y contraste

UNIDAD DIDÁCTICA 8. CONTROL: REGULACIÓN AUTOMÁTICA

1. Introducción. Características del proceso
2. Sistemas de control electrónicos
3. - Conceptos, descripción básica y definiciones de automatización
4. - 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
5. - El Controlador
6. - Descripción mediante ejemplo del lazo de control. Lazo abierto y lazo cerrado
7. - Lazos de control básico. Concepto. Descripción mediante ejemplo
8. - Control manual. Control automático
9. - Lazo abierto y lazo cerrado (feedback)
10. - Control de 2 posiciones
11. - Control todo/nada (on/off)
12. - Control proporcional, integral, derivativo. Control PID
13. - Otros tipos de control: de relación, en cascada, de adelanto, programadores
14. Análisis comportamiento dinámico de los controladores: Acción proporcional. Acción proporcional+integral. Acción proporcional+integral+derivada
15. Iniciación a la optimización del proceso
16. - Análisis experimental del comportamiento del proceso
17. - Dinámica del proceso: respuesta según variables; clases de procesos; resistencia; capacitancía, tiempo muerto y retraso
18. - Estabilidad

UNIDAD DIDÁCTICA 9. CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS Y CONTROL DE PLANTA

1. - Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración
2. - Calibración de instrumentos de presion, nivel y caudal
3. - Calibración de instrumentos de temperatura
4. - Calibración de válvulas de control
5. Sistemas electrónicos de control (analógicos) en industria química
6. - Sistemas neumáticos: evolución histórica
7. - Sistemas electrónicos: descripción, componentes, cableado. Elementos de control
8. - Sistemas de Control Distribuido: descripción, componentes, cableado. Elementos de control
9. Control y seguimiento de la operación de la planta
10. - Vigilancia y control de la condiciones de operación. Actuaciones en caso de desviación
11. - Control y gestión de las incidencias y anomalías de la operación de la planta
12. - Cuadro y/o listado de alarmas. Protocolos de actuación. Registro histórico de alarmas
13. - Control y gestión de la producción
14. - Control y gestión de las incidencias y anomalías de instrumentos y servicios
15. - Control y gestión de vertido de residuos (líquidos y gases) a recipientes en el interior de la planta
16. - Control y gestión de los residuos (líquidos y gases) vertidos al exterior
17. - Libro de Operación de la planta. Contenido. Importancia
18. Control básico de columnas de destilación, de reactores, de hornos, de calderas de vapor en industria química
19. - Variables de control en columnas de destilación. Lazos típicos de control para columnas de destilación. Desviaciones usuales: inundación, sub y sobre fraccionamiento, otras
20. - Variables de control en reactores. Lazos típicos: Proceso discontinuo, proceso continuo. Desviaciones usuales: sobrereacción, disparos, otras
21. - 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
22. - 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
23. - 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

1. Sistemas de alarma independientes del sistema de control
2. Procedimientos y protocolos en el sistema de alarmas
3. Sistemas de vigilancia: circuitos de TV.
4. Sistemas de comunicación vía radio. Interfonos y megafonía
5. 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