Regulación y Control del Proceso Químico (ebook)

Argumento de Regulación y Control del Proceso Químico (ebook)

El control de los procesos de producción química es esencial para garantizar la seguridad, tanto del personal como de las instalaciones, la eficiencia energética, la calidad del producto y la protección del medio ambiente. Hoy en día, no se concibe una planta química sin un sistema de regulación y control avanzado que permita tener información en tiempo real de todos los parámetros del proceso a partir de los cuales el sistema de control pueda minimizar el efecto que las posibles perturbaciones tengan sobre la producción. Hay que destacar que en una planta química moderna más del 50% de la inversión se dedica a los sistemas de regulación y control. Todo ello justifica sobradamente la importancia que los conocimientos de regulación y control tienen en el currículum del futuro operador de planta química. Este libro responde a la necesidad de un texto centrado en los equipos y técnicas más utilizados en la regulación y control de un proceso químico adaptado a los actuales planes de estudio de la formación profesional de grado superior.0ÍNDICE 1. TRATAMIENTO ESTADÍSTICO DE DATOS Objetivos Mapa conceptual Glosario 1.1. Expresión de datos experimentales 1.1.1. Sistemas de unidades 1.1.2. Cifras significativas 1.2. Precisión y exactitud de medidas 1.3. Distribución normal de medidas 1.4. Intervalo de confianza 1.5. Descarte de medidas anómalas 1.6. Comparación de procedimientos. Pruebas de significación 1.6.1. Test F: comparación de precisión entre dos métodos de análisis 1.6.2. Test t de Student: comparación de la exactitud de un método de análisis 1.6.3. Test t de Student: comparación de exactitud entre dos métodos de análisis 1.7. Ajuste de ecuaciones a valores experimentales Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 1 Actividades de autoevaluación 2. PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS Objetivos Mapa conceptual Glosario 2.1. La densidad 2.1.1. Medida de la densidad en sólidos 2.1.2. Medida de la densidad en líquidos 2.2. La viscosidad 2.2.1. Medida de la viscosidad 2.3. pH 2.3.1. Neutralización 2.3.2. Medida del pH 2.3.3. Calibración y mantenimiento del pH-metro 2.4. Conductividad 2.4.1. Medida de la conductividad 2.5. Punto de fusión 2.5.1. Medida del punto de fusión 2.6. Índice de refracción 2.6.1. Medida del índice de refracción 2.7. Medida del color 2.7.1. Medida del color en líquidos 2.8. Cromatografía de gases 2.8.1. Análisis de una muestra por cromatografía de gases 2.8.2. Lectura de un cromatograma Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 2 Práctica n.º 3 Actividades de autoevaluación 3. TOMA DE MUESTRA Objetivos Mapa conceptual Glosario 3.1. Definición de muestreo 3.2. Planes de muestreo 3.2.1. Military Standard 105E 3.3. Obtención de una muestra representativa 3.3.1. Sólidos 3.3.2. Líquidos 3.3.3. Gases 3.4. Cadena de vigilancia Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 4 Actividades de autoevaluación 4. ANALIZADORES EN LÍNEA Objetivos Mapa conceptual Glosario 4.1. Analizadores de proceso en línea 4.2. Características de un análisis en línea 4.3. Características de un analizador en línea 4.4. Sistema de muestreo y condicionamiento en un analizador en línea 4.4.1. Toma de muestra 4.4.2. Transporte de la muestra 4.4.3. Condicionamiento de la muestra 4.5. Analizadores en línea en el control de emisiones a la atmósfera Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 5 Práctica n.º 6 Actividades de autoevaluación 5. CARACTERÍSTICAS DE LOS SENSORES Objetivos Mapa conceptual Glosario 5.1. Definición de sensor 5.2. Características de un sensor 5.2.1. Propiedades de un sensor 5.2.2. Grado de protección de un sensor 5.3. Señales de transmisión 5.3.1. Señal neumática 5.3.2. Señal eléctrica 5.3.3. Señal digital 5.4. Calibración de un sensor 5.4.1. Procedimiento de calibración 5.4.2. Calibración en una planta química Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 7 Actividades de autoevaluación 6. SENSORES DE TEMPERATURA Objetivos Mapa conceptual Glosario 6.1. La temperatura 6.2. Tipos de sensores de temperatura 6.2.1. Dilatación térmica 6.2.2. Termopares 6.2.3. Termorresistencia (RTD, Resistance Temperature Detector) 6.2.4. Termistores 6.2.5. Radiación térmica 6.3. Criterios de selección de un sensor de temperatura Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 8 Actividades de autoevaluación 7. SENSORES DE PRESIÓN Objetivos Mapa conceptual Glosario 7.1. Concepto de presión y unidades 7.1.1. Tipos de presiones 7.2. Clasificación de los sensores de presión 7.3. Sensores mecánicos 7.3.1. Columna de líquido 7.3.2. Elementos primarios elásticos 7.4. Sensores electromecánicos 7.4.1. Piezoeléctricos 7.4.2. Galgas extensiométricas 7.4.3. Sensores capacitativos 7.5. Accesorios de los manómetros 7.6. Criterio de elección de un sensor de presión Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 9 Actividades de autoevaluación 8. SENSORES DE CAUDAL Objetivos Mapa conceptual Glosario 8.1. Medida de caudal 8.2. Clasificación de los sensores de caudal 8.3. Sensores deprimógenos 8.3.1. Placa orificio 8.3.2. Tobera 8.3.3. Venturímetro 8.3.4. Tubo Pitot 8.3.5. Tubo Annubar 8.4. Sensores de área variable. Rotámetro 8.5. Sensores proporcionales a la velocidad 8.5.1. Ultrasonidos 8.5.2. Vórtex 8.5.3. Electromagnético 8.5.4. Turbina 8.6. Sensores de desplazamiento positivo 8.7. Sensores másicos 8.7.1. Térmico 8.7.2. Coriolis 8.8. Criterios de elección de un sensor de caudal Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 10 Actividades de autoevaluación 9. SENSORES DE NIVEL Objetivos Mapa conceptual Glosario 9.1. Medida de nivel 9.2. Clasificación de los sensores de nivel 9.3. Sensores de nivel de medida visual 9.4. Sensores de nivel a partir de la densidad 9.4.1. Pesada o nivel de báscula 9.4.2. Flotador 9.4.3. Desplazador 9.4.4. Transmisor electromecánico 9.5. Sensores de nivel a partir de la presión hidrostática 9.5.1. Sensores de nivel manométrico 9.5.2. Sensores por diferencia de presión 9.5.3. Sensores por burbujeo 9.6. Sensores de nivel a partir de propiedades eléctricas 9.6.1. Detección capacitativa de nivel 9.6.2. Detección conductiva del nivel 9.7. Sensores de nivel a partir de ondas electromagnéticas 9.7.1. Ultrasonidos 9.7.2. Radar de microondas 9.7.3. Barrera de microondas 9.7.4. Radiactivo 9.8. Sensores de nivel a partir de la viscosidad 9.8.1. Detección del nivel por horquilla vibrante 9.8.2. Detección del nivel por paletas rotativas 9.9. Elección de un sensor de nivel Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 11 Actividades de autoevaluación 10. LAZO DE CONTROL Objetivos Mapa conceptual Glosario 10.1. Lazo de control 10.2. Terminología básica en un sistema de control 10.3. Tipos de lazos de control 10.4. Elementos de un lazo de control 10.4.1. Controlador 10.4.2. Registradores Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 12 Actividades de autoevaluación 11. SIMBOLOGÍA DE INSTRUMENTACIÓN Objetivos Mapa conceptual Glosario 11.1. Letras de indentificación de instrumentos 11.2. Símbolos de instrumentación 11.3. Líneas de transmisión 11.4. Símbolos para las válvulas de control 11.4.1. Tipos de actuación Resumen Ejercicios propuestos Actividades de autoevaluación 12. VÁLVULAS DE CONTROL Objetivos Mapa conceptual Glosario 12.1. Tipos de válvulas 12.2. Partes de una válvula de control 12.3. Actuadores 12.3.1. Acción de las válvulas de control 12.4. Posicionador 12.5. Característica de caudal Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 13 Actividades de autoevaluación 13. CONTROL PID Objetivos Mapa conceptual Glosario 13.1. Dinámica de proceso 13.1.1. Carga 13.1.2. Capacitancia 13.1.3. Resistencia 13.1.4. Tiempo muerto 13.2. Tipos de control 13.2.1. Control todo o nada 13.2.2. Control proporcional (P) 13.2.3. Control Proporcional Integral (PI) 13.2.4. Control Proporcional Integral Derivativo (PID) 13.2.5. Selección de un control PID 13.3. Reglas de sintonización de un controlador PID Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 14 Práctica n.º 15 Actividades de autoevaluación 14. AUTÓMATAS PROGRAMABLES Objetivos Mapa conceptual Glosario 14.1. Introducción 14.2. Elementos típicos de automatización 14.3. Autómatas Lógicos Programables (PLC) 14.3.1. Partes de un PLC 14.3.2. Lenguajes de programación 14.4. Ciclo de funcionamiento 14.5. Entradas y salidas 14.6. Direccionamiento 14.7. Programar un PLC 14.7.1. Operaciones lógicas con bits 14.7.2. Operaciones con temporizadores 14.7.3. Operaciones de contaje Resumen Ejercicios propuestos Práctica n.º 16 Actividades de autoevaluación 15. CONTROL AVANZADO Objetivos Mapa conceptual Glosario 15.1. Introducción 15.2. Sistemas con múltiples entradas y una salida 15.2.1. Control en cascada 15.2.2. Control anticipativo o feedforward 15.2.3. Control de relación 15.2.4. Control selectivo 15.3. Una entrada y múltiples salidas 15.3.1. Control de rango partido 15.3.2. Control en paralelo 15.4. Control con múltiples entradas y múltiples salidas 15.5. Control distribuido 15.5.1. Niveles de un control distribuido 15.5.2. Niveles de comunicaciones 15.5.3. Estructura de un control distribuido 15.6. SCADA 15.6.1. Diferencia entre un SCADA y un control distribuido Resumen Ejercicios propuestos Actividades de autoevaluación