Resumen

En esta guía se presenta la forma adecuada de trabajar en la planta de procesos Lab–Volt, se describirá paso a paso el encendido y configurado del mando de velocidad, así como las recomendaciones que se deben de tener al trabajar con los componentes de ésta.

Control de Procesos

El objetivo principal del control de procesos es el de mantener alguna variable física como la presión, el caudal y el nivel, en una referencia predeterminada o dentro de un rango específico, sin importar que haya condiciones fluctuantes o perturbaciones.

El control de procesos es usado en una siempre creciente variedad de aplicaciones, incluyendo calderas, reactores, turbinas a vapor, manejadores de aire, construcción de aires acondicionados, tratamiento de aguas y control por lote (Control Batch). La razón por la cual el control de procesos es tan popular en el aumento en seguridad, facilidad de operación y rentabilidad que este provee:

  • Seguridad
  • : el control de procesos permite que un proceso sea inherentemente seguro debido a que cualquier desviación, desde el rango deseado, de la variable controlada será rápidamente corregida.

  • Facilidad de Operación
  • : el control de procesos permite o facilita la operación de los equipos por parte del personal, con un máximo de seguridad bajo condiciones de operación esperadas, para obtener un desempeño operacional requerido.

  • Rentabilidad
  • : el control de procesos puede maximizar la cantidad y calidad de los productos, y al mismo tiempo minimiza el consumo de energía.

    Control de procesos en modo de lazo abierto y lazo cerrado

    El control de procesos puede ser realizado tanto en lazo abierto como en lazo cerrado. La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema de control de procesos en lazo abierto:

    • El nivel de referencia
    • : es el valor deseado de la variable que está siendo controlada. El nivel de referencia puede ser configurado manualmente o puede ser programado por el operador.

  • El elemento de control
  • : es un dispositivo que manipula una variable que tiene influencia directa sobre la variable controlada.

  • Perturbaciones
  • : son condiciones variantes que causan que la variable controlada se aleje del nivel de referencia.

  • Proceso
  • : es una operación o secuencia de operaciones que involucran un cambio en la variable controlada.

  • Variable controlada
  • : es una función de la variable manipulada y de las perturbaciones.

    Lazo-Abierto.-1

    Fig 1. Sistema de control de lazo abierto

    La desventaja del control en lazo abierto es que el valor real de la variable controlada no se toma en cuenta. Si existen perturbaciones que ocasionen que la variable controlada se aleje del nivel de referencia, no se toma ninguna medida que corrija la desviación. Debido a esto, este tipo de sistema, es usado en aplicaciones en las cuales los requerimientos de control sobre la variable no son críticos.

    En lazo cerrado, un controlados y un lazo de realimentación son adicionados al sistema, como lo muestra la figura 2:

    • Lazo de realimentación
    • : contiene un sensor que mide el valor real de la variable controlada y genera una señal proporcional, la cual es enviada de vuelta al controlador.

  • Controlador
  • : compara el nivel de referencia con la variable medida y corrige cualquier diferencia entre los dos reajustando el elemento de control hasta que el lazo alcance un estado de equilibrio llamado estado estable.

    Debido a que se usa un controlador y un lazo de realimentación, el sistema puede medir y corregir las variaciones en la variable controlada causadas por las perturbaciones. Debido a esto, el control de lazo cerrado provee regulación más exacta de la variable controlada.

    Fig 2. Sistema de control de lazo cerrado

    Nota 1: En esta guía sólo se trabajará cómo configurar la planta de procesos para un sistema de lazo abierto. El sistema de lazo cerrado será implementado posteriormente.

    Procedimiento

    Primeramente, se deberá de conectar la unidad de bombeo a la red eléctrica. Seguidamente; se necesita configurar las manijas de las válvulas de manera correcta para no producir daños en la unidad.

    Fig 2. Vista superior de la unidad de bombeo

    La manija de la válvula HV1 (Manguera de Retorno) deberá estar totalmente abierta (girar la manija en sentido contrario a las manecillas del reloj), seguidamente, la manija HV2 (Manguera de Descarga) deberá estar totalmente cerrada (girar la manija en sentido de las manecillas del reloj). Por último, la manija de la válvula HV3 deberá estar configurada en Flujo Cruzado (girar la manija en sentido de las manecillas del reloj).

    Fig 3. Vista lateral de la unidad de bombeo

    De esta manera, se estará trabajando; de manera óptima, el flujo de la unidad de bombeo.

    Fig 4. Circuito de la unidad de bombeo

    Luego de haber configurado las manijas como corresponden, el sistema deberá de quedar así:

    • Al abrir completamente la válvula HV1 (Manguera de Retorno) el caudal que viene por ésta se deshecha en el tanque de distribución.
    • Teniendo la válvula HV3 en modo cruzado, el líquido reservado en el tanque pasa de éste a la entrada de la bomba.
    • Por último, teniendo la válvula HV2 totalmente cerrada, hace que el caudal que proviene de la bomba sea llevado a través de la manguera de descarga hacia el sistema.

    Esto produce un ciclo en el caudal de la planta. Haciendo que, el líquido reservado en el tanque pase a la entrada de la bomba, la cual, hace que el caudal sea dirigido a través de la manguera de descarga, llevando ésta el caudal hacia el sistema; luego, el caudal que pasa por el sistema es dirigido hacia la manquera de retorno y; por último, ésta distribuye el caudal en el tanque. Volviendo así al inicio del ciclo.

    Luego de estos pasos, se procede a encender la unidad de bombeo presionando su interruptor de potencia a I. Luego de este paso, se pasa al mando de velocidad variable. Este mando permite configurar la planta en modo de lazo abierto o cerrado, dependiendo de los parámetros que se le indiquen; así como también, de variar la velocidad de la unidad de bombeo.

    En primer lugar, luego de encender la unidad de bombeo en el mando de velocidad deberán de encenderse tres segmentos de display.

    Fig 5. Mando de velocidad variable

    En este punto, se procede a presionar el botón de variación del motor (M), al presionar aparece en el display unos comandos para configurar el sistema en modo de lazo abierto o cerrado.

    Fig 6. Mando de velocidad variable. Configuración de parámetros para sistema de lazo abierto o cerrado

    En este punto se presionar el botón que contiene la flecha en dirección hacia arriba hasta que en el display aparezca P.05, ahora, se procede a presionar nuevamente el botón “M” para ingresar a la configuración de éste parámetro. Entrado en éste parámetro deberá aparecer en el display “0.01”.

    Fig 7. Configuración de parámetros para sistema de lazo abierto

    En éste parámetro deberá estar configurado en “0.01”. Luego de configurar el parámetro P.05, se procede a pasar al parámetro P.10, aquí, deberá estar configurado igualmente con “0.01” para un sistema de lazo abierto. Para configurar P.10 siga los pasos previamente explicado.

    Para terminar, luego de que la unidad de bombeo ha sido configurada en lazo abierto deberá aparecer el display como inicialmente estaba (mostrando los tres segmentos de display). Por último, presione el botón de START (I) y deberán aparecer números en el display, pero estos no representan la velocidad máxima de la unidad de bombeo, para ello, usted debe de presionar el botón de la flecha apuntado arriba para aumentar la velocidad hasta la velocidad máxima. En el display se deberá de apreciar el número 50.0 o 5.00, éstos números representan la velocidad máxima posible por la unidad. Para luego de haber terminado el ejercicio que se le ha indicado deberá de bajar la velocidad de la bomba (presionando el botón de la flecha hacia abajo) hasta que en el display aparezcan 00.0 o 0.00, cuando estos números aparezcan en el mando de velocidad detenga la unidad presionando el botón de STOP (O).

    Recomendaciones

    Para no producir daño a los componentes de la planta de procesos Lab-Volt, deberá tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

    • En algunos ejercicios se le pedirá que produzca un bloqueo del caudal, esto se pide para calibrar el transmisor de presión o dependiendo de lo que se le solicite en el punto del ejercicio. No debe de pasar mucho tiempo con el caudal bloqueado, esto puede producir daños en la bomba.

    • La válvula HV3 deberá de estar en flujo directo o en flujo cruzado, no permita que la manija se encuentre en medio de éstos dos, ya que, esto puede provocar cavitación en la bomba y, al convertirse las moléculas de aire ingresadas en moléculas de agua, esto puede producir una destrucción de la bomba por la presión liberada por las moléculas de aire.

    • No permita que el sistema trabaje con una cantidad inferior de agua a la solicitada por el manual (12 Litros como mínimo) ya que esto puede hacer que aire ingrese a la bomba y esto puede producir el sellado de la misma por sobrecalentamiento, produciendo así, desgastamiento prematuro.