Elementos de un sistema de control y representación de sistemas usando Norma ISA/ANSI S 5.1

Elementos de un sistema de control y representación de sistemas usando Norma ISA/ANSI S 5.1

Daniel Carmona López*. Juan Fernando Mesa Granda*. Luz Valentina López Marulanda*.

*Facultad de ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, Antioquia

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Resumen: Este informe tiene como objetivo plasmar el funcionamiento de La Estación Experimental Multipropósito De Tanques En Cascada, con la intención de interiorizar los conceptos aprendidos anteriormente sobre la normativa ISA -5.5- 1985 y ANSI/ISA-5.1-2009, diagramas de proceso e instrumentación (P&ID), componentes y simbología. Esto con el fin de poder interactuar con los equipos activamente y realizar adecuadamente la práctica de laboratorio

Palabras clave: Tanques, Cascada, Normativa, ISA 5.1; Diagramas, Instrumentación.

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Abstract: The objective of this report is to capture the operation of the Cascade Tank Multipurpose Experimental Station, with the intention of internalizing the concepts previously learned about the ISA - 5.5- 1985 and ANSI/ISA-5.1-2009 regulations, process and instrumentation diagrams ( P&ID), components and symbols. This in order to be able to actively interact with the equipment and properly carry out the laboratory practice.

Keywords: Cascade, Diagrams, Instrumentation, ISA 5.1, Regulations, Tanks.

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1. INTRODUCCIÓN

Los sistemas de control y automatización en el ámbito industrial cubren la automatización de una industria de forma completa con el diseño e implementación de un sistema de control que se integra completamente en el negocio y que actúa de forma inteligente, utilizando herramientas digitales

Con la evolución constante de la tecnología y la adaptación del sector industrial a estas han aparecido nuevas ciencias y elementos que buscan suplir las necesidades que se pueden presentar dentro de una planta o sistema industrial.

Para comprender como funciona un sistema, primero se tiene que entender que este es un objeto en el que interactúan y producen señales. Las señales externas que pueden ser manipuladas por el observador se denominan entradas; las que no se pueden manipular se denominan perturbaciones y se dividen en aquellas que son directamente medibles y aquellas que son solo observables por su influencia sobre la salida

Existen sistemas de control en bucle abierto y bucle cerrado, en el informe se trabajará el sistema de tanques en cascada que se trata de un sistema de bucle cerrado. Estos se caracterizan por recibir información en sus entradas sobre el valor de la variable que controlan, por ello se dice que son sistemas retroalimentados.

En el informe se presentan los instrumentos de medición que están presentes en la estación multipropósito de tanques en cascada de la Universidad Pontificia Bolivariana, lo que trae consigo el necesario entendimiento del funcionamiento del sistema y con esto todas las variables físicas que se presentan a lo largo de este.

Cada instrumento de medición presente en el sistema funciona bajo su propia física lo que permite al instrumento cumplir con su trabajo de forma efectiva bien sea haciendo mediciones de forma análoga o digital. Los sensores y actuadores son una parte imprescindible de cualquier sistema industrial de control automatizado. De hecho, representan el nivel de campo de la pirámide de la automatización. Los sensores son los sentidos del sistema de control: le proporcionan información sobre lo que está ocurriendo. Los actuadores son las manos del sistema de control: le permiten modificar lo que ocurre en la planta. Se pueden distinguir

Al conocerse un sistema y el funcionamiento del mismo se debe tener en cuenta la calibración de los instrumentos lo cual se refiere a comparar los valores medidos por el instrumento con un valor de referencia que se va a ver establecido por el fabricante o por los resultados que se necesitan obtener por parte del sistema; otro ítem a tener en cuenta deber ser la parametrización en conocer como es el funcionamiento y el fin de cada instrumento para que cumpla su propósito.

1. MARCO TEÓRICO

Algunas de las ventajas que aportan los sistemas control y automatización son las siguientes:

• Disminución de los costes de producción. La producción de cada elemento será más rápida y barata.
• Reducción del tiempo de trabajo que realiza cada empleado en la producción, puesto que las tareas repetitivas y tediosas las podrá realizar un software robot.
• Optimización de la productividad de los empleados y de los recursos materiales.
• Mejora en la adaptación a cambios en la producción impuestos por el mercado, la normativa o una decisión empresarial.
• Mejora de la transparencia y el control de cada paso del proceso, de manera que cualquier persona implicada pueda conocer a fondo cada fase.
• Reducción de los plazos de entrega a los clientes y, por lo tanto, aumento en la satisfacción de estos.
• Garantía de un flujo de trabajo que sea continuo y no tenga interrupciones.

Para realizar las tareas de control de un proceso industrial, los sensores nos permiten conocer el valor de las variables físicas adecuadas que participan en el proceso y convertirlas en señales eléctricas. En base a estas señales, el programa de control debe marcar las directrices de actuación sobre las máquinas y elementos que intervienen en el proceso. Para llevar a cabo las acciones oportunas, los actuadores se encargan de convertir las señales eléctricas de control en otro tipo de señales o en señales eléctricas de mayor potencia. Se pueden distinguir tres tipos de actuadores según la fuente de energía con la que trabajan: eléctricos, neumáticos (aire) e hidráulicos (aceite)

Una válvula de control es aquel instrumento montado en un proceso industrial cualquiera el cual se encarga de implementar la acción de control, que es ordenada a través de la salida que proviene del controlador (conocida como señal de control) y en consecuencia la variable manipulada es ajustada para manipular el comportamiento del proceso. Una válvula de control dentro de un lazo es conocida como elemento final de control.

Los vertederos son elementos usados con dos funciones principales, la primera es como un elemento que evacua fluido cuando hay exceso del mismo y así tener control del nivel de fluido y a la vez sirve como instrumento de medición para obtener el flujo del fluido con la ayuda de la ecuación y constantes especificas del vertedero.

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