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Unidad 5. Conceptos de Control de Procesos

1.1 Proceso Industrial.

Se puede definir un proceso como un conjunto de personas, equipos, maquinarias, procedimientos, materiales y variables que conforman una unidad con una función objetivo determinada, la cual consiste en producir un producto con unas características específicas y dentro de parámetros de calidad y costo determinados.

En un proceso industrial el producto es un bien que se produce con una calidad y un precio que pueda satisfacer las necesidades de los consumidores. Para garantizar esta calidad y mantener los costos que permitan precios satisfactorios a las necesidades de los consumidores, se hace necesario que existan mecanismos para minimizar los efectos que producen las posibles perturbaciones. Estos mecanismos son los estudiados en este trabajo y que definirán el control de los procesos industriales.

Dentro de un proceso general existen varios procesos particulares que contribuyen al objetivo final. De esta forma, estos procesos serán más sencillos en la medida que el número de variables a considerar es menor y el número de perturbaciones también es menor.

Ejemplo 1.1.1: En el proceso de fabricación de alcohol a partir de yuca hay un subproceso donde se mantiene la mezcla a fermentar a una temperatura determinada. El recipiente, la yuca rayada, el caldo de bacterias, el agua, la energía para calentar y las otras materias primas involucradas en esta preparación conforman el proceso de fermentación. Este proceso puede ser visualizado en la figura 1.1.1.

Figura 1. 1. 1

CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS (DIP) 1/25Tema 1. Conceptos Básicos. Unidad 5. Conceptos de Control

MEZCLA

ENTRADAS SALIDASH(S)

PERTURBACIONES

Cada proceso tiene sus características propias y estas definen el comportamiento dinámico del mismo. Una de estas características es su constante de tiempo, la cual define el tiempo de reacción del proceso ante eventuales cambios en las condiciones de operación. Otra característica es su sensibilidad ante cambios o perturbaciones. Quiere decir esto que ante un eventual cambio en magnitud, en algunas de sus condiciones, se generaría un cambio en la magnitud de los valores a ser observados. Adicionalmente, se tiene un tiempo para comenzar a reaccionar ante un cambio en las condiciones de operación, este tiempo es conocido como tiempo muerto.

Desde el punto de vista de sistemas, el proceso puede ser visualizado como un sistema con variables de entradas, variables de salidas, variables de perturbación y una función de transferencia que relacione las variables de entrada, las variables de salida y las variables de perturbación. Los procesos pueden ser de una sola variable o multivariable, ver figura 1.1.2. Es de suponer que los procesos de una sola variable son los más sencillos de entender y resolver. Para efectos de este curso mucho de los procesos a considerar se aproximarán, en la medida de lo posible, a elementos de primer orden, para facilidad de estudio.

Figura 1.1.2


1.2 Variables de Proceso.

La variable de proceso es la medida que representa la magnitud de un fenómeno físico natural. Este es el caso de fenómenos tales como: temperatura, presión, flujo, pH, voltaje y cualquier otra manifestación de la energía y la materia en la naturaleza.

Los procesos industriales involucran cambios en la estructura física y química de los materiales y sustancias, tal es el caso por ejemplo de procesos de petróleo, manufactura, minería y energía. En este sentido para representar el valor de una magnitud de estos cambios se hace uso de las variables de proceso.

Las variables de proceso permiten interpretar de manera cuantitativa los valores de las magnitudes medidas. Estas variables pueden ser de varios tipos: variables controladas, variables manipuladas y variables de perturbación. En este sentido todas las variables de proceso se convierten en entradas, salidas y perturbaciones dentro del sistema que se ha denominado proceso.

Ejemplo 1.2.1: Se va a considerar el proceso de separación indicado en la figura 1.2.1. En este proceso se involucran varias variables de proceso entre las cuales se tiene: Nivel de líquido dentro del separador, presión de gas dentro del separador, caudal de mezcla bifásica (líquido y gas) que entra al separador, caudal de salida de líquido del fondo del separador, flujo de gas a la salida del tope del separador y temperatura dentro del separador. Generalmente las variables a controlar son: Nivel y presión en el separador. Las variables que pueden ser manipuladas son: caudal de salida de líquido y flujo de gas de salida del separador. Las variables que están fuera de cualquier manejo por parte del operador son: caudal de mezcla a la entrada y temperatura dentro del separador.


Caudal de Líquido

Flujo de Gas

Nivel de Líquido

Presión

Caudal de Mezcla Temperatura

SEPARADOR

Figura 1.2.1

El proceso de separación puede ser representado de manera sistémica de acuerdo al siguiente diagrama:

Diagrama 1.2.1


M

M

M

Intercambiador

Ejercicio 1.2.2: Considerar el proceso de intercambio de calor indicado en la figura 1.2.2, en el cual se tiene un intercambiador de flujo cruzado para enfriar aceite proveniente de motores. Se quiere que se determinen las variables de proceso, se clasifiquen y se genere el diagrama de sistemas representando el proceso.

Figura 1.2.2


GAS VAPOR

HORNO

1.3 Calidad

Los procesos industriales permiten la producción de bienes para ser usados en otros procesos o como producto directo al usuario final. En cualquiera de ambos casos la calidad es criterio fundamental en la bondad del producto. Para garantizar la calidad, en valores establecidos de acuerdo a las estadísticas de producción y la gestión de producción, se controlan las variables de proceso para que permanezcan dentro de las bandas de operación.

En la producción del bien se tiene una relación para establecer el nivel de producto rechazado en función de la variable de proceso controlada. Esto hace suponer que el tiempo que una variable de proceso, indicativa de la calidad, permanezca fuera de los límites de control, generará que todo el producto en ese intervalo sea considerado como producto rechazado. En consecuencia el costo de producción se incrementa y afecta el precio del producto.

Ejemplo 1.3.1: Se considera el proceso de producción de pan en el cual uno de los procesos es el horneado y en el cual la temperatura y la humedad garantizan la calidad para obtener la preferencia del usuario, ver figura 1.3.1. Se requiere mantener la temperatura entre 335 °F y 365 °F con una humedad entre 70% y 85%. De acuerdo a la curva histórica de las variables de proceso se puede determinar los lotes de producción que estarían como producto rechazado, ver gráfica 1.3.1.

Figura 1.3.1


Intervalo 1 Intervalo 2

350

335

365

° F

TIEMPO EN HORAS

TIEMPO EN HORAS

70

85

75

%

Durante los intervalos 1 y 2 el producto está rechazado.

Gráfica 1.3.1


1.4 Control

El concepto de control está dirigido a enmarcar el funcionamiento de una actividad dentro de una serie de fronteras o límites previamente establecidos. Sobre esta base se dice que estas actividades están en control, claro está mientras ninguno de los límites o fronteras haya sido violado,

En el área de control de procesos se dice que una variable de proceso está en control, si el valor de dicha variable está enmarcado dentro de unos límites o banda de operación durante todo el tiempo. Querría decir esto que si la variable de proceso sale de estos límites entonces se puede indicar que la variable está fuera de control, sin embargo, si la variable vuelve dentro de la banda se puede decir que la variable está nuevamente en control.

De acuerdo a lo anterior se puede concluir que se establecerá control cuando la variable de proceso se mantenga dentro de una banda de valores en un tiempo suficientemente largo con relación a las duraciones de los eventos que afecten al proceso.

Ejemplo1.4.1: En un control de nivel para un recipiente como el indicado en la figura 1.4.1 se tiene que el valor del nivel está al 50% del rango especificado de operación. La válvula XV-001 está al 25% y la válvula LCV-001 está al 50%. Si alguien abre la válvula XV-001 al 35% es de esperarse que el nivel dentro del recipiente suba. Si se establece que la banda de operación es de +/- 10% entonces, si el nivel sube por encima de 60% se considera que se está fuera de control. Sin embargo, si una vez que se produce esta perturbación en el sistema y comienza a subir el nivel se abre la válvula LCV.001 hasta lograr que no suba más el nivel y este nivel no alcanza más de 60%, entonces se dice que se ha logrado controlar el nivel y por ende la situación causada por la perturbación al sistema.Una situación similar se podría observar si la perturbación se realizara en sentido contrario cerrando la válvula XV-001 al 20%.


XV-001

LCV-001

LIT001

Figura 1.4.1

Ejercicio 1.4.1: Usando el CD del curso explorar la carpeta ejercicios y ejecutar el ejercicio 1.4.1. En este caso se deberá producir una perturbación en la válvula XV-001 y se procederá a realizar control manipulando la válvula LCV-001. Repita el caso del ejemplo 1.4.1 y analice los resultados.


1.5 Elementos de Control

Los elementos de control son los dispositivos, procedimientos, variables y algoritmos que son necesarios para ejecutar el control de procesos.

Los dispositivos que se consideran son los que forman el lazo de control, ver figura 1.5.1, tales como son: Medidor de variables a controlar, controlador, elemento de acción final y medidores de otras variables relacionadas con el control.Los procedimientos se refieren a la forma de ejecutar el control el cual podrá hacerse de manera automática o manual, siendo automático aquel en el cual no existe intervención humana, la acción a tomar sea directa o inversa en función de la reacción resultante de un cambio en la variable a controlar y finalmente la transferencia de modos de control automático a manual y viceversa.Las variables están constituidas por las variables controladas, las variables manipuladas, las variables de salida para ejecutar control y las variables que perturban al proceso y por lo cual se hace necesario el control de los mismos.Finalmente las relaciones usadas para que, de acuerdo a las variables que se observan, se generen las salidas de control y se puedan realizar cambios en las variables manipuladas, se denominan algoritmos. En la actualidad existen varios algoritmos de control cuyo uso dependerá de la aplicación de control a ser realizada.

Figura 1.5.1

Ejemplo 1.5.1: Considerando el ejemplo 1.3.1 para el proceso de hornear el pan se puede determinar los elementos de control de acuerdo a lo anterior.

Medidores: Transmisor de temperaturaTransmisor de humedad

Controladores: Controlador de temperaturaControlador de humedad


Elementos deAcción final: Válvula de Gas

Válvula de admisión de vapor

MedidoresAdicionales: Medidor de temperatura exterior al horno

Variables Controladas: Temperatura

Humedad

Variables Manipuladas: Flujo de Gas

Entrada de vapor

Variables Perturbadoras Volumen de pan a hornearse

Temperatura ambiente exterior

Modos de control: AutomáticoManualCascadaConfiguración

Acciones deControl: Acción inversa de control de temperatura.

Acción inversa de control de humedad

Algoritmos: Control PID de temperaturaControl por límites para la humedad


PROCESOTEMPERATURA

CONTROLADOR

MEDIDOR DETEMPERATURA

CANTIDAD DE PANTEMPERATURA EXTERIOR

TEMPERATURADESEADA

VÁLVULA DE GAS

PROCESOHUMEDADCONTROLADOR

MEDIDOR DEHUMEDAD

HUMEDADDESEADA

SOPLADOR DE VAPOR

CANTIDAD DE PANHUMEDAD EXTERIOR

Lazo de control:

Ejercicio 1.5.1: Para el proceso indicado en el ejemplo 1.2.1 definir los elementos de control tal como se indicó en esta sección 1.5.


1.6 Error

El error se define como la diferencia entre el valor real o valor esperado y el valor medido. Es importante evaluar el error ya que a través de su magnitud se establecen los parámetros de calidad. Como se indicó que la calidad esta directamente ligada a los controles de los procesos en la manufactura y producción de los productos, entonces el error pasa a ser de igual importancia en el control de procesos.

La magnitud del error esta representada generalmente en valores porcentaje del valor requerido o deseado, sin embargo este puede ser representado en términos absolutos como se indica en la siguiente ecuación.

ε = ABS ( λ % ∗ SP )donde λ % es el error en porcentaje .y SP es el valor deseado de operación

Ejemplo 1.6.1: En un proceso de control de temperatura se indica que el punto de operación es de 300 °C y que el error máximo permitido es de ±5%. Esto quiere decir que:

ε = ABS ( 5 % ∗ 300 ° C )ε =± 15 ° C

El valor de temperatura puede oscilar y es aceptable entre 285 °C y 315 °C.

Para efectos de este trabajo el cálculo del error se tomará como la diferencia entre el valor deseado SP y el valor medido de la variable a controlar o PV.

ε = SP − PVdonde SP es el valor deseado de operacióny PV es el valor medido de la var iable a controlar

Ejercicio 1.6.1: Indicar el error en porcentaje si los valores de desviación máximo son 75°C y 45°C.

Ejercicio 1.6.2: En un proceso productivo se tiene un rechazo de 550 Kg en una producción diaria continua de 12000 Toneladas. Si el controlador de la variable de calidad ha estado fuera de rango de operación durante un lapso en el día proponer un escenario de error en el controlador para disminuir a 250 Kg el rechazo diario.


Ec. 1.6.1

Ec. 1.6.2

1.7 Regulación

Se ha definido como controlar mantener el valor de una variable de proceso dentro de una banda de operación definida por un error con respecto al valor de operación deseado. Esto quiere decir, tal como se indicó anteriormente, que si se logra manipular una variable, denominada variable manipulada, de forma tal de no permitir violar estos límites, se afirma que el proceso está bajo control.

Optimizando el concepto de control se introduce un concepto más exigente que se denomina regulación. La regulación no solamente busca mantener el valor de la variable controlada dentro de la banda de operación, sino que persigue que la variable controlada se iguale a la variable deseada y como consecuencia el error tienda a cero.

ε = 0 óSP − PV ≡ 0

Para cumplir con la regulación entonces se deberá cumplir con la condición que ε = 0 indicada en la ecuación 1.7.1, por lo tanto el algoritmo de control permitirá seguir actuando mientras el error no sea cero. Posteriormente se analizará el efecto proporcional, integral y derivativo que permitirán lograr el control y regulación en los procesos.


Ec. 1.7.1

1.8 Seguridad

En el área de Cibernética se considera fundamentalmente la relación humano máquina. A través de esta relación, donde la mecánica, la electrónica y la biología convergen para generar soluciones, se presenta la interacción del humano con los procesos a través de medios electrónicos y mecánicos (Meca trónica).

Al estar el humano involucrado en estas operaciones, también lo hace formar parte integral de las operaciones y por ende así como se protegen las instalaciones, que son activos, también se pasa a proteger el humano como el activo más importante en el control de procesos.

A partir de este punto la seguridad se convierte en uno de los aspectos importantes a considerar en el control de procesos. Esto se hace a través de: equipos detectores, análisis de riesgos y situaciones peligrosas, procedimientos de seguridad y desarrollos de equipos de seguridad y paradas de emergencia.

Aspectos tales como: presencia de agentes peligrosos y contaminantes, posibilidad de incendio, situaciones de riesgo eléctrico, contaminación con productos explosivos y volátiles, riesgos operacionales y contaminación ambiental, deben ser analizadas para lograr eliminar y a lo mínimo reducir su impacto dentro de los sistemas de producción.

Esta área es atendida, en lo referente a control, a través del control lógico secuencial y sistemas de seguridad y parada de emergencia.

El principio fundamental que deberá considerarse es el de eliminar la entrada de energía a los procesos ante una eventualidad de peligro.


PITT

TI

TI

TI

PI

PI

LSH

LSL

CALENTADOR

TANQUE DESURGENCIA

BOMBAS DEACEITE

I

I

ITIC

Ejemplo 1.8.1: En un proceso de calentamiento de aceite como el indicado en la figura 1.8.1 se usa gases calientes provenientes de la salida de gases de escape de un turbo compresor. El damper de control TCD-001 se deberá cerrar ante una eventualidad como es la falla del compresor de aire de instrumentos (Aire para abrir ATO). Aplicando el concepto de seguridad el damper deberá seleccionarse con actuador de aire para abrir, de forma que al fallar el aire el damper se cierre y no permita la entrada de más energía al proceso de calentamiento de aceite.

Figura 1.8.1

Ejercicio 1.8.1: Usando el CD del curso explorar la carpeta ejercicios y ejecutar el ejercicio 1.8.1. En este caso se deberá producir una falla de aire de instrumentos posterior a seleccionar el tipo de cada damper de control. Una vez producida la falla se deberá verificar que el proceso tiende a una situación no peligrosa. Ejecutar el ejercicio hasta lograr el objetivo. Analice sus resultados.


RED LOCAL

ESTACION DEINGENIERIA

I / O

REDES YBUSES DE

CAMPO

ESTACIONES DEOPERACION

CONTROLADORES

I / OI / O

Area deSala deControl

Area deCampo

1.9 Sistemas de Control

Los sistemas de control son los equipos (hardware & software) de control, interfaces humano máquina (CRT, mouses, teclados y accesorios) y equipos (hardware & software) de entrada y salida de señales. Ver figura 1.9.1.

Figura 1.9.1

Los equipos de control están conformados por los controladores electrónicos, los computadores de aplicaciones (Paquetes de software, almacenamiento e integración operacional y de sistemas), computadores de comunicaciones y red de control de procesos.

La interfaz humano máquina es aquel equipamiento necesario para la interacción de los operadores e ingenieros de procesos para operar, configurar y gerenciar los procesos que son controlados. Generalmente este equipamiento esta constituido por los monitores de computador, computadores de aplicación humano máquina, almacenamiento de bases de datos de operación, teclados, mouses, track balls, detectores sensibles al tacto, impresoras, pen drive, unidades reproductoras y grabadoras de DVD y cualquier otro dispositivo que permita esta interacción de humanos con el control de los procesos.

Los equipos de adquisición de información y datos, generalmente llamados de entradas y salidas, permiten la recolección de información y datos provenientes de campo (sitio donde están los equipos de procesos) o de otros sistemas que integren el sistema de control. Esta información y datos pueden ser del tipo analógicos, discretos y digitales.


Las señales de entradas tipo analógicas son señales provenientes de instrumentos tales como los transmisores, convertidores y generadores de señales, que se generan de forma continua tal como puede ser el caso de un transmisor de presión con señal de salida de 4-20 mA, o la señal de un convertidor de frecuencia de 1-5 Vdc, o la señal de un generador pick-up magnético de 0-10 KHz, o la señal de un termopar de 0-100 mV o cualquier otra señal de naturaleza continua en el tiempo. Estas señales comúnmente son conectadas en un circuito cada una a cada entrada del sistema de adquisición de datos como lo indica la figura 1.9.2.

Figura 1.9.2

Las señales de entradas tipo discretas son señales provenientes de dispositivos de contacto, tales como contactos de relees, auxiliares de arrancadores, interruptores de campo, pulsadores y cualquier otro dispositivo de tipo prender apagar. Estas señales comúnmente son conectadas en un circuito cada una a cada entrada del sistema de adquisición de datos como lo indica la figura 1.9.3.


Figura 1.9.3

Las señales de salida tipo analógicas son aquellas que se generan en los dispositivos de entrada y salida y van a dispositivos de campo conocidos como elementos de acción final. Estos dispositivos son equipos tales como válvulas de control, posicionadores de válvulas, punto de ajustes remotos y todas aquellas señales que son continuas en el tiempo. Estas señales comúnmente son conectadas en un circuito cada una a cada salida del sistema de adquisición de datos como lo indica la figura 1.9.4.


Figura 1.9.4 Las señales de salida tipo discretas son aquellas generadas en los dispositivos de entradas y salidas y que actúan sobre elementos de acción final discretos tales como los arrancadores, relees, actuadores de válvulas solenoides y todas aquellas señales del tipo discreto prender y apagar que son enviadas a elementos de acción final. Estas señales comúnmente son conectadas en un circuito cada una a cada salida del sistema de adquisición de datos como lo indica la figura 1.9.5.

Figura 1.9.5

Las señales de entrada y salida del tipo digital son aquellas provenientes de campo o de otros dispositivos de adquisición de campo y las cuales son incorporadas al sistema de control a través de redes y buses de campo. Este es el caso de información recolectada por un controlador lógico programable tipo PLC y la cual es necesaria para tomar decisiones en el sistema de control y este equipo esta conectado como un nodo más en la red de control del sistema de control de procesos. Otro caso puede ser un conjunto de instrumentos de medición que están sobre un bus de campo (Pe. Netbus con protocolo de comunicación Modbus RTU) conectados con un cable para comunicaciones en configuración de anillo entre ellos y la unidad de adquisición de datos. Otro ejemplo para finalizar, puede ser un conjunto de válvulas solenoides manejando las alineaciones en un patio de tanques de almacenamiento las cuales van a través de un bus de campo (FieldBus con protocolo Modbus ASCII) y conectados en anillo al dispositivo de entrada y salida del sistema de control. Estas señales comúnmente son conectadas en


un circuito en anillo al sistema de adquisición de datos como lo indica la figura 1.9.6.

Figura 1.9.6


RED DE CONTROL

ESTACION DE OPERACION

INTERFAZ DE CAMPO

BUS DE CAMPO

1.10 Automatización

La automatización, en control de procesos, se refiere cuando la intervención humana es mínima. Consecuentemente las acciones son tomadas por máquinas, las cuales reciben información de campo de acuerdo a sensores y medidores, ubicados directamente donde la variable es afectada en el proceso.

Para hablar de control automático en los procesos se considera el uso de controladores, transmisores, transductores, válvulas, actuadores, motores, bombas y toda una serie de dispositivos que realizan las funciones indicadas en el concepto de automatización de procesos industriales.

Debe considerarse también que la automatización, en el control de los procesos industriales, va más allá de un procedimiento rutinario establecido, sino que con el desarrollo de nuevas tecnologías en el área de la Cibernética, permite que los dispositivos usados sean adaptativos y por lo tanto se obtenga una optimización en los procesos. Tal es el caso de los conceptos de inteligencia artificial, lógica difusa y redes neuronales. Estos desarrollos han permitido realizar aplicaciones para incrementar el poder de adaptación de los dispositivos de instrumentación y control.

En función de lo anterior, se define el concepto de la Aplicación de Automatización para Supervisión y Control de Procesos Industriales (ASC-PI), el cual se presenta en este trabajo.

Un ASC-PI constituye una metodología para desarrollar Automatización en un proceso industrial determinado. Para lograrlo se siguen los siguientes pasos: 1) Definición del objetivo de automatización, 2) Desarrollo de las mediciones necesarias para la automatización, 3) Desarrollo de las estrategias de control para los procesos, 4) Generación de las bases de datos para la aplicación, 5) Desarrollo y selección de los sistemas de supervisión y control, 6) Definición y desarrollo de otras aplicaciones, 7) Ingeniería de integración operacional y 8) Desarrollo del proceso de implantación.

1.10.1 El objetivo de automatización se define de acuerdo a las necesidades de calidad y seguridad requeridas por el usuario. El nivel de calidad y seguridad establecen la rigurosidad de una aplicación de automatización. Por ejemplo: automatizar una línea de empaque de cervezas puede tener como objetivo permitir el aumento de producción en un 40% o aumentar la disponibilidad de la línea de producción en un 35%; sin embargo, para una estación de flujo puede ser reducir los riesgos de derrame y contaminación a un 2% o reducir el contenido de agua en un 50% en el crudo despachado.


1.10.2 Las mediciones para automatizar representan lo que son los sentidos en el ser humano, es importante recordar que en los procesos de automatización la intervención humana es reducida al mínimo posible. En este procedimiento se definen, calculan y seleccionan los instrumentos para la medición y control de las variables de proceso. Por ejemplo: para la automatización de la línea de empaque de cervezas se usan celdas fotoeléctricas, interruptores de final de carrera, interruptores magnéticos, gatos hidráulicos, actuadores neumáticos y otros dispositivos para esta función. En una estación de flujo se hace uso de transmisores de presión, nivel, temperatura, válvulas de control, bombas, motores, válvulas solenoides, medidores de flujo y otros dispositivos para este fin.

1.10.3 El desarrollo de las estrategias para control se ejecuta sobre la base de las acciones que deben ser tomadas para garantizar el control de una o más variables de proceso. Una estrategia de control puede ser una lógica, una relación matemática, un conjunto de bloques operacionales, una investigación de operaciones y cualquier representación de funciones que permitan lograr el control del proceso. Por ejemplo: en la línea de empaque señalada se desarrolla una serie de operaciones lógicas que dan como resultado una serie de acciones y las cuales son tomadas de acuerdo a las condiciones que produzcan los medidores o sensores. En la estación de flujo se puede tener una configuración de control en cascada para controlar la temperatura del crudo a la salida del calentador controlando el flujo de gas combustible y también en la misma estación se puede tener una lógica de control para realizar la prueba de un pozo determinado.

1.10.4 Una vez que las mediciones y las estrategias de control se han definido y desarrollado, se generan las bases de datos para ser usadas en los sistemas que se vayan a incorporar. Asimismo, se mantiene un control de todos los parámetros utilizados en el proceso de automatización. Por ejemplo: para cualquiera de los casos ejemplificados anteriormente se deben elaborar las listas de instrumentos, los despliegues operacionales y las interconexiones necesarias para la relación entre los parámetros, así como los comportamientos y atributos de los elementos en los despliegues operacionales.

1.10.5 La fase que sigue es la definición y selección del sistema de supervisión y control. El sistema se selecciona en función de las capacidades de entrada y salida requeridas, la disponibilidad, la robustez, las bondades de interacción humano máquina, las


capacidades de integración de los subsistemas, capacidad de almacenamiento histórico, manejo operacional, amigabilidad, flexibilidad y ampliación futura. Por ejemplo: en el caso de la línea de empaque el sistema deberá tener mayor capacidad de operaciones lógicas, sin embargo, no requiere de una interfaz humano máquina muy sofisticada pero si una capacidad de integración operacional para incorporarse a otros sistemas de control existentes. En el caso de la estación de flujo se requiere un sistema confiable y robusto, con capacidad de desarrollar aplicaciones de cálculo y almacenamiento histórico así como una capacidad de integración operacional para ser integrado a sistemas de supervisión de mayor jerarquía.

1.10.6 En algunos ASC-PI es necesario el desarrollo de aplicaciones de cálculo y optimización. Esto se refiere principalmente a programas que haciendo uso de las bases de datos existentes pueden generar reportes con resultados provenientes de cálculos más complejos. Por ejemplo: En la estación de flujo podría existir la oportunidad de ejecutar una aplicación que permita la optimización de la producción en función de las características de los pozos que se dispongan, esto pudiera involucrar cálculos avanzados sobre la base de modelos matemáticos.

1.10.7 En el proceso de automatización generalmente se presenta la necesidad de operaciones y manejo de información de manera remota. Gracias a los desarrollos tecnológicos en telecomunicaciones, electrónica y mecánica se logra ejecutar lo que se conoce como integración operacional. Esta ingeniería consiste en definir la data y el tipo de data que será intercambiada, los protocolos de comunicación, los enlaces y medios de comunicación, los equipos y dispositivos involucrados, las codificaciones y controles de acceso a las redes de información y de control y finalmente los procedimientos de operación local y remota. Por ejemplo: El caso de la estación de flujo puede ser uno particular, pero cuando la estación forma parte de varias estaciones de flujo que están integradas operacionalmente a varios Centros de Operación y Centros de Supervisión. Esta integración se realiza localmente a través de las redes de control de los sistemas y externamente a través de enlaces de fibras ópticas o enlaces de radio frecuencias.

1.10.8 El proceso de implantación de una ASC-PI permite desarrollar el proyecto desde su fase conceptual hasta la instalación y arranque y puesta en marcha. La implantación deberá considerar una ingeniería conceptual, básica y detalle, durante las cuales se hará definiciones, desarrollos, selección de equipos y sistemas,


adquisiciones y control de calidad. Posteriormente se construye e instala, se realizan pruebas y verificaciones para confirmar el correcto funcionamiento de los sistemas. Como una fase final se procede a ejecutar el arranque y puesta en marcha de sistemas tanto locales como remotos. Por ejemplo: En la estación de flujo se hace la ingeniería conceptual, básica y detalle para definir la instrumentación y control, así como seleccionar los dispositivos y sistemas de control, se procede a instalar, probar y poner en servicio los sistemas de integración operacional y automatización.

Ejercicio 1.10.1: Realizar un ASC-PI para el proceso de enfriamiento de aceite con intercambiador de flujo cruzado descrito en el ejercicio 1.2.2.


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