MF0577_3 Sistemas de Control Básico de Procesos

CAMPO DE CONOCIMIENTO 1. SISTEMAS DE CONTROL BÁSICO DE PROCESOS

UNIDAD FORMATIVA 1. TOMA DE MUESTRAS EN LA PLANTA QUÍMICA Y SU CARACTERIZACIÓN ANALÍTICA

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.

SCORM 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.