sábado, 3 de octubre de 2026
01g.- Sistemas de Control - Parcial Nro. 1 - Semestre 2025-II (Solución del Profesor)
En el diagrama anexo se detalla como es tratada las aguas residuales de la planta de servicios industriales de la Refinería Cardón de forma de purificarla y posteriormente extraerle la mayor cantidad de 02 de manera de que genere la mayor cantidad de vapor posible.
Inicialmente las aguas residuales son mezcladas con cloro a baja concentración (5%) en un Mixer (Mezclador). Al mezclador deben entrar una parte de cloro por once partes de agua residual. Una vez en el mezclador se eleva la temperatura haciendo pasar el producto a través del horno f-501 y recirculándolo al mixer. El operador debe tener sumo cuidado que el Mixer no se quede vacío.
Una vez se hayan integrado el cloro con las aguas residuales a altas temperaturas son almacenadas en el tanque de techo flotante T-503 en donde se produce la desaireación por acción del enfriamiento del agua con cloro. Esa agua posteriormente es bombeada a la caldera de forma de producir el vapor de agua requerido para las turbinas. Es importante saber que la caldera siempre debe operar con alimentación de agua de lo contrario se dañarían las paredes de la caldera.
1.- Determine la acción de control de cada controlador maestro (R=Reverso – D=Directo):
LC1____ LC2___ PC1____
2.- Determine que algoritmo corresponde a FY1. Argumente su respuesta.
3.- Determine que algoritmo corresponde a FY3. Argumente su respuesta.
4.- En el dibujo ubique las normalizaciones (Fy4, fy5, etc) y coloque la ecuación de cada una de ellas en la parte baja del dibujo.
5.- ¿El esquema presentado inicialmente presenta algún error?, de ser así indique cual es el error y como se corregiría.
SOLUCIÓN
1.- Determine la acción de control de cada controlador (R=Reverso – D=Directo):
LC1 Rev LC2 Dir PC1 Dir
2.- Determine que algoritmo corresponde a FY1. Argumente su respuesta.
No ejecuta ninguna ecuación. No es selector, no es inversor y no puede manejar una relación porque afectaría la bomba. Tampoco determina la relación
Cloro vs agua, el algoritmo debe ser eliminado del esquema.
3.- Determine que algoritmo corresponde a FY3. Argumente su respuesta.
Es un selector de alta (>), dado que se debe impedir que la caldera trabaje con poca agua o lo que es lo mismo permitir que trabaje con niveles altos de agua.
4.- En el dibujo ubique las normalizaciones (Fy4, fy5, etc.) y coloque la ecuación de cada una de ellas en la parte baja del dibujo.
Resp.
FY4: En la línea que pone el set point del FC1 exactamente después de la bifurcación
sal=ent*(30-0)/(100-0)=> Sal=ent*0.3
FY5: En la línea que pone el set point del FC2 después de la bifurcación
sal=ent*(330-0)/(100-0)=> Sal=ent*3.3
FY6: En la línea del SP del FC3=> Sal=ent*(180-0)/(100-0)=> Sal = ent*1.8
FY7: Entre el FY2 y el FC4 => Sal=ent*(180-0)/(100-0)=> Sal = ent*1.8
FY8: Entre el sp del fc5 y la bifurcación previa =>
Sal = ent*(300-0)/(100-0)=> Sal=ent*3
5.- El esquema presentado inicialmente contiene algún error?, de ser así indique cual es el error y como se corregiría.
Hay 3 errores:
(1ro) Si, aparece un algoritmo FY1 que no es requerido. Ver respuesta pregunta 2. Acción: Eliminarlo
(2do) El esquema no presenta un inversor requerido. Acción se debe colocar un Inversor después de la bifurcación a la salida del LC1 y antes de la bifurcación previa al set point del FC3
(3ro) La ecuación del del FY2 es incorrecta. Acción: Cambiar a Salida=100-Entrada.
Éxito!!!
miércoles, 30 de septiembre de 2026
02j.- Sistemas de Control - Prueba Corta Algebra de Bloques (Semestre 2027 - I) - SOLUCIÓN DEL PROFESOR
LO QUE SIENTE EL COYOTE
(Unlucky doesn't have a day off)
domingo, 27 de septiembre de 2026
miércoles, 23 de septiembre de 2026
01f.- Sistemas de Control - Parcial Nro. 1 - Semestre 2025-II
En el diagrama anexo se detalla como es tratada las aguas residuales de la planta de servicios industriales de la Refinería Cardón de forma de purificarla y posteriormente extraerle la mayor cantidad de 02 de manera de que genere la mayor cantidad de vapor posible.
Inicialmente las aguas residuales son mezcladas con cloro a baja concentración (5%) en un Mixer (Mezclador). Al mezclador deben entrar una parte de cloro por once partes de agua residual. Una vez en el mezclador se eleva la temperatura haciendo pasar el producto a través del horno f-501 y recirculándolo al mixer. El operador debe tener sumo cuidado que el Mixer no se quede vacío.
Una vez se hayan integrado el cloro con las aguas residuales a altas temperaturas son almacenadas en el tanque de techo flotante T-503 en donde se produce la desaireación por acción del enfriamiento del agua con cloro. Esa agua posteriormente es bombeada a la caldera de forma de producir el vapor de agua requerido para las turbinas. Es importante saber que la caldera siempre debe operar con alimentación de agua de lo contrario se dañarían las paredes de la caldera.
1.- Determine la acción de control de cada controlador maestro (R=Reverso – D=Directo):
LC1____ LC2___ PC1____
2.- Determine que algoritmo corresponde a FY1. Argumente su respuesta.
3.- Determine que algoritmo corresponde a FY3. Argumente su respuesta.
4.- En el dibujo ubique las normalizaciones (Fy4, fy5, etc) y coloque la ecuación de cada una de ellas en la parte baja del dibujo.
5.- ¿El esquema presentado inicialmente presenta algún error?, de ser así indique cual es el error y como se corregiría.
Éxito!!!
01e.- Sistemas de Control - Literatura de Referencia
Enlaces de descarga de la literatura recomendada:
Ingeniería de Control Moderna – Katsuhiko Ogata – 7ma Edición
Instrumentación Industrial – Antonio Creus – 8va Edición
Sistemas de Control Automático – Benjamín Kuo - 7ma Edición
Éxito.
01d.- Sistemas de Control - Normalización - Semestre 2026-I
Normalización
Los esquemas en cascada requieren que un controlador maestro le escriba el Set Point (SP) a un controlador esclavo, el problema es que la salida de un controlador opera en el rango de 0 - 100% o inferior, mientras que el set point de los controladores esclavos se trabaja en unidades de ingeniería al igual que las PV, por lo tanto debemos incluir al esquema un algoritmo que ejecute la conversión de rangos. En la nomenclatura ISA (Industry Standard Architecture) las siglas que se utilizan para los cálculos matemáticos corresponde a las letras "FY".
Veamos el caso de que necesitemos cambiar de rango de 0-100% a 70-150 gpm (galones por minuto)
Cuando tenemos que cambiar de rango se aplica la ecuación universal de normalización:
E= Entrada (Valor que vamos a cambiar de rango)
S= Salida (Valor con rango cambiado)
VMaxE= Rango máximo de la Entrada
VMinE= Rango mínimo de la Entrada
VMaxS= Rango máximo de la Salida
VMinS= Rango mínimo de la Salida
La ecuación establece lo siguiente:
para nuestro ejemplo
Revisemos los valores:
Veamos el esquema del horno y trabajemos en Unidades de Ingeniería. Supongamos que la temperatura opera de 0-700 cent y el flujo de gasoil opera en el rango de 10 a 66 gpm. El SP y la PV del controlador de temperatura opera en el rango de 0-700 cent. pero la salido del TIC presenta un rango de 0-100%, esto dado que es el estándar de todos los controladores.
La salida del TIC se conecta con los SP de los dos FIC pero a esos controladores no les sirve una señal que trabaja en el rango de 0 a 100%, necesitamos convertir el valor a uno equivalente en el rango de 10 a 66 gpm. Revisemos esto gráficamente:
En consecuencia entre la salida del TIC y los SP de los dos FIC debemos colocar una ecuación de Normalización que cambie el rango de 0-100% a el rango de 10-66 gpm, basado en los rangos podemos determinar la ecuación:
Salida= [(Entrada-0)% * (66-10)gpm/(100-0)%] + 10 gpm =>
Salida = Entrada*0.56 + 10
Modifiquemos el esquema para incorporar la normalización:
01c .- Sistemas de Control - Esquemas de Control - (2027 - I) - Parte 3 de 3
Esquema de Control Saturado
El esquema de control saturado esta basado en la presencia de dos o más maestros tratando de darle instrucciones a un esclavo. Un ejemplo de control saturado es el proceso de separación del crudo en sus distintos componentes. El crudo reacciona con un catalizador en un equipo denominado Torre de Craqueo, este proceso provoca la separación del crudo en sus distintos componentes: Gasolina, Diesel, Keroseno, Aceites, etc. Esta reacción química produce un incremento de la temperatura y presión en la torre. Se debe controlar la temperatura de forma de evitar que un incremento desproporcionado de la misma dañe las paredes de la torre.
Además, se debe impedir que por aumento de presión el fluido contenido en la torre retorne al recipiente que contiene el catalizador dado que esto contaminaría el producto, este fluido que retorna presenta cantidades considerables de crudo y/o sus derivados. Para evitar esto se coloca un control de temperatura en la torre y un control de presión diferencial a la altura de la válvula que mide la diferencia entre la presión a la salida de la válvula y la presión a la entrada de la misma, si esta diferencia tiende a cero es porque las presiones se están igualando y hay riesgo de que el fluido contaminado retorne. veamos la grafica asociada:
Tanto el controlador de temperatura TC y el control de presión diferencial DPC van a solicitar aumento o disminución de catalizador al controlador de flujo, para proteger el proceso el controlador de flujo debe hacer caso al controlador maestro que le solicita la menor cantidad de flujo, si lo hace el de temperatura es porque esta protegiendo la torre para evitar daños sobretemperatura. Si lo hace el de presión diferencial es porque esta tratando de pedir menos flujo para reducir la reacción en la torre y así disminuir la presión en la misma, de esa manera evita que la presión a la salida de la válvula iguale a la presión a la entrada.
En consecuencia es necesario colocar un algoritmo de selector de baja, considerando que si un controlador pide mas catalizador y el otro menos, "debemos hacerle caso al que solicita una cantidad menor de catalizador porque es el que esta protegiendo al sistema".
Determinamos el tipo de válvula, bajo cualquier concepto para proteger el sistema si la válvula falla debemos impedir que el catalizador entre en la torre de craqueo, por lo tanto esa válvula debe fallar cerrada la válvula correcta es una válvula tipo Aire Para Abrir (ATO), la cual en caso de falla, lo hace cerrada.
Para determinar la acción del Controlador esclavo consideramos que el flujo de catalizador aumenta, en ese caso debemos cerrar la válvula, como ella es aire para abrir (ATO), para que cierre debemos quitar aire, por lo tanto en controlador de flujo es "Reverso", tal como se aprecia en la grafica:
Ahora planteamos una hipótesis en el TC a ver si funciona, vamos a colocar la errada que el maestro sea "Directo", hacemos el recorrido y verificamos:
Como se aprecia en color azul, al final con alta temperatura la válvula abre en vez de cerrar, por lo tanto, la opción correcta es "Reverso". Corregimos y revisamos:
Para determinar el controlador de presión diferencial hacemos lo mismo, consideramos que la presión diferencial se hace pequeña, eso es muy malo, dado que la presión de salida de la válvula se esta igualando con la de la entrada y el fluido contaminado esta a punto de retornar al recipiente que contiene el catalizador, por lo tanto, se requiere cerrar la válvula, veamos el escenario:
Ahora asumimos que el selector va a seleccionar la salida del controlador de presión diferencial, en consecuencia planteamos una hipótesis, para este caso voy a usar la correcta "Directa", chequeamos que funcione:
Como se aprecia el esquema opera apropiadamente.
El siguiente enlace corresponde a una demostración del funcionamiento del esquema de control Saturado del proceso de craqueo catalítico estudiado en la clase y explicado en la parte de arriba. Por favor detallen como se saturan los controladores, en este caso se saturan a 100%, en otros casos lo pueden hacer a 0%.
por favor analícenlo y cualquier consulta me la hacen llegar por el grupo "Whatsapp" o en la próxima clase. Recuerden el control de temperatura es Reverso y el de Presión Diferencial es "Directo".
Éxito.
martes, 22 de septiembre de 2026
domingo, 20 de septiembre de 2026
sábado, 19 de septiembre de 2026
02e.- Sistemas de Control - Ejercicio Propuesto Nro. 1 - Algebra de Bloques (2027 - I) - SOLUCIÓN DEL PROFESOR
1.- Dado el siguiente diagrama de bloques, redúzcalo a su mínima expresión (Entrada - Bloque - Salida) aplicando algebra de bloques.
Solución
miércoles, 16 de septiembre de 2026
02c.- Sistemas de Control - Ejercicio Propuesto Nro. 1 - Algebra de Bloques (2027 - I)
1.- Dado el siguiente diagrama de bloques, redúzcalo a su mínima expresión (Entrada - Bloque - Salida) aplicando algebra de bloques.
Solución
02b.- Sistemas de Control - 1er ejercicio elaborado en clase de algebra de bloques (2027-I)
Dado el sistema representado por la siguiente figura:
Encuentre la mínima expresión equivalente (Entrada - Bloque - Salida)
Solución
02a.- Sistemas de Control - Tabla Algebra de Bloques
NOTA: En caso de que no puedas aplicar ninguna de las estrategias de la tabla deberás aplicar la técnica del replanteo.
01b.- Sistemas de Control - Esquemas de Control - (2027 - I) - Parte 2 de 3
Pensemos que el ingeniero químico o de proceso nos dice que la relación entre el oxigeno y el combustible de 1.2 o sea por cada unidad de combustible yo debería suministrar 1.2 unidades de oxigeno. nuestro esquema cambiaria de la siguiente forma:
El FY es un algoritmo multiplicador, él le pide al FIC de Oxigeno 1.2 veces lo que se le solicita al de Gasoil.
Como se aprecia un aumento del caudal de Oxigeno obligaría al FIC2 a cerrar la válvula, para que esto ocurra el FIC2 aumenta su salida de forma de cerrar la válvula, por lo tanto el FIC2 es Directo.
Ahora debemos verificar que el esquema trabaja completamente, esto es que los dos controlares esclavos (FIC1 y FIC2) respondan apropiadamente del maestro (TIC). Probemos el escenario, asumamos que la temperatura esta por encima de la deseada nuestro esquema debería cerrar la válvula de gasoil y la de oxigeno. Verifiquemos si esto se produce:
Como se aprecia el esquema opera apropiadamente, el aumento de la temperatura a la salida del horno genera un cierre de las válvulas de aire y de combustible.
Para ver un resumen de la explicación dada por el profesor en la clase anterior acceda a los siguientes enlaces.
Resumen de la clase de control de horno industrial
Sistema de control de Nivel (Sala de Control)
Sistema de control de Horno (Sala de Control)
por favor analícenlo y cualquier consulta me la hacen llegar por el grupo "Whatsapp" o en la próxima clase. Recuerden el control de temperatura es Reverso y el de Presión Diferencial es "Directo".
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