ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO - LATACUNGA

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO LATACUNGA

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL 2

INTEGRANTES:

LEANDRO GUEVARA

SEBASTIAN ECHEVERRIA

INFORMEA. TEMA: CONTROL PROPORCIONAL P ONLY DE UN PROCESO DE PRESIN

B. OBJETIVOS

1. Analizar la curva de respuesta de un control proporcional para un proceso de presin.

2. Analizar la respuesta del proceso de presin variaciones en la banda proporcional del controlador FOXBORO 761.3. Analizar las variaciones en la respuesta del proceso al variar el set-point de la variable controlada un control proporcional.

C. MARCO TEORICOEs importante para el individuo que debe calibrar los instrumentos usados para controlar el proceso, entender como el proceso responde a cambios. Un mtodo fcil para observar como se afectan las caractersticas de ajuste del controlador de un proceso, es provocando perturbaciones en el proceso y monitoreando la reaccin en un registrador de velocidad variable.

El punto de referencia escogido representa el valor deseado de la variable controlada. Las entradas del controlador resultan de la medida de la variable controlada y determina una salida apropiada para el elemento de control final, de acuerdo con la magnitud de i desviacin desde el punto de referencia y como el operador haya establecido el instrumento. El resultado de as diferentes referencias puede ser observado en el registrador de grficas de papel, obtenidas del registro.

Figura 6.1. Respuesta de un controlador proporcional.

La funcin de un controlador proporcional es mantener 1 proceso dentro de una banda especfica de puntos de control. Este proporciona una relacin lineal entre la salida y la entrada.

BP = [(% Cambio IN) * 100%] / (% Cambio OUT)

BP = Banda proporcional

La ganancia es la razn de la salida con respecto a la entrada de cualquier sistema controlado y esta inversamente relacionado con la banda proporcional.

Kp = (Cambio OUT) / (Cambio IN)Kp = Ganancia proporcional

Dentro de la banda proporcional, la salida del controlador es proporcional a la entrada de la seal medida y el factor de ganancia determina la relacin proporcional- Una ganancia alta da como resultado un error offset reducido pero incrementa la inestabilidad. La figura 6.1 muestra una respuesta tpica del modo de control proporcional.

D. EQUIPO Y MATERIALES : Estacin de procesos de presin. Controlador Foxboro 761. Transmisor de presin electrnico (TP).

Registrador de curva de papel (PR) (1-5Vcd/4-20mA)

Conversor de corriente a presin I/P (4-20mA/3-15psi).

E. PROCEDIMIENTO

1. Configure el controlador en:

- Automtico/Manual = Manual

- Punto de referencia = 50%

- Modo = P

- Ganancia = 1 (PF = BP = 100%)

- P'(0) = 50% (BIAS = 50%)

- Accin = Reverso (INC/DEC)

2. Coloque y conecta el equipo como en el diagrama de lazo de la figura 6.2.

83. Calibre el transmisor de presin (0-100psi/4-20mA).

4. Asegrese de que el controlador est en manual.

5. Obstruya el orificio entre las vlvulas V3 y V4, abra totalmente V4, cierre V5 y parcialmente abra V3 para introducir carga al proceso. Las vlvulas V1 y V2 deben estar abiertas parcialmente (1/4 a 1/2 vuelta).

6. Manualmente ajuste la salida del controlador hasta que la variable medida sea igual al punto de referencia. Comience el registro y coloque el controlador en automtico.

Fig. 6.3 Salida del controlador estabilizado en 50%.7. Registre los efectos en la respuesta de la ganancia original al realizar cambios en la carga, para esto:

a. Abra parcialmente V5.

b. Detenga el registro cuando el proceso se estabilice.

Fig. 6.4 Salida del controlador estabilizado en 44%.

c. Cierre V5 y deje que el proceso se estabilice.

Fig. 6.5 Salida del controlador estabilizado en 51.6%.8. Registre el cambio en la respuesta al variar la banda proporcional para cambios en la carga, para esto:

a. Incremente la banda proporcional PF = 120%.

b. Comience el registro.

c. Repita los pasos 7 (a, b y c).

Fig. 6.6 Salida del controlador estabilizado en 50.8%.

9. Registre el cambio en la respuesta al cambiar el set-point y mantener la ganancia original, para esto:

a. Ajuste la ganancia a 1 (PF = 100%).

b. Comience el registro y rpidamente decremente el punto de referencia (set point) al 20%.

Fig. 6.7 Salida del controlador estabilizado en 41%

c. Detenga el registro cuando el proceso se estabilice y ajuste el set point al 50%, permita que el proceso se estabilice.

Fig. 6.8 Salida del controlador estabilizado en 50.1%.

10. Registro de la respuesta al incrementar la ganancia y variar el punto de referencia, para esto:

a. Ajuste la banda proporcional PF = 120%.

b. Comience el registro y rpidamente decremente el set point al 20%.

c. Detenga el registro cuando el proceso se estabilice y apguelo.

Fig. 6.9 Salida del controlador estabilizado en 42.6%.

Fig. 6.10 Cambios que ha ido sufriendo la salida del controlador mediante todo el proceso.F. ANLISIS DE RESULTADOS

Nota: El transmisor est calibrado de 0-80 PSI en la siguientes respuestas se hablara de porcentajes de acuerdo a los valores de calibracin .

1. Para el efecto de la perturbacin por el cambio de carga del proceso (paso 7), describa la forma de respuesta en el registrador en trminos del error offset y la estabilidad.

Para el efecto del incremento en la ganancia sobre la respuesta al cambio de carga (paso 8) describa la forma de onda del registrador en trminos del error offset y la estabilidad. Compare con el paso 7.

La perturbacin que sufre el proceso en este punto hace que la seal de salida tenga un error de offset de 6.9% ya que el punto de referencia es 50%, estabilizndose en 44.1%, en el primer paso, luego este pasa a estabilizarse en 51.7% teniendo un error de offset del 1.7%.Para el efecto del incremento de la carga del proceso, tenemos que este genera un error de offset mayor que en el estado inicial del proceso, es decir cuando la carga vara se produce un error de offset mayor pero se genera mayor estabilidad.2. Para el efecto del incremento en la ganancia sobre la respuesta al cambio en el set point (paso 9), describa la forma de respuesta en el registrador en trminos del error offset y la estabilidad.

La seal de salida al tener una ganancia de 100, un set point de 50% de la calibrada en el transmisor (40 PSI), se estabiliza en 44.1% (35.28PSI) teniendo un error de offset de 5.9% (4.72)Aumentamos el porcentaje de set point teniendo un erro de offset menor y mayor estabilidad.3. Para el efecto del incremento en la ganancia sobre la respuesta al cambio del set point (paso 10), describa la forma de respuesta del registrador en trminos del error offset y la estabilidad. Compare con el paso 7.

En este paso aumentamos la ganancia y decrementamos el valor del set point teniendo como resultado que la estabilidad es menor consiguiendo as un error de offset mayor al que se tena al inicio del proceso, comparndola con el paso siete en este punto es ms estable.G. CUESTIONARIO

1. Para el efecto del incremento en la estabilidad sobre la respuesta del proceso, utilizando un controlador proporcional, usted incrementara o decrementara el ajuste de la ganancia proporcional? Explique.

Decrementara la ganancia proporcional a pesar de que aumentara el tiempo de estabilizacin y bajaran las oscilaciones, haciendo ms lento el proceso.

2. En trminos del offset y la estabilidad, cmo podra la respuesta con un cambio en el set point cambiar si se afecta el proceso, pasando de 2 tanques de un galn de capacidad a un tanque de un galn de capacidad?. Asuma que el ajuste de la ganancia proporcional del controlador no cambia.

3. En un controlador nicamente proporcional, cmo podra el error offset ser compensado luego de tener una perturbacin?

Aumentando la ganancia proporcional, pero esto causara que el sistema se vuelva inestable si elevamos en forma exagerada a la ganancia proporcional.

4. Analice las desventajas encontradas en el funcionamiento del controlador proporcional.

Una consecuencia de la aplicacin del control proporcional es el error de offset que presenta. Esto significa que el controlador mantendr la medida a un valor diferente del valor de consigna o set point. El aumento de la ganancia proporcional en forma exagerada puede hacer que el sistema se convierta en inestable.

H. CONCLUSIONES

La curva de respuesta del control proporcional en la estacin de presin, presenta un sobre impulso, pero tiende a estabilizarse a medida que acta el controlador, los picos que se muestran en la figura 6.10 se deben a las perturbaciones que se han introducido en el controlador. Comprobamos que al introducir una perturbacin, como el incrementar o decrementar el set point la seal de salida tiende a ser afectada, desvindola del valor deseado. Por cada valor de la banda proporcional toda vez que la medicin se igual al valor del set point, la salida es del 50%. A medida que la banda proporcional es reducida, la respuesta del controlador a cualquier cambio en la medicin se hace mayor y mayor. Cuando la banda proporcional es alta y el set point se encuentra en el 50% de la carga la seal de salida se estabiliza ms rpidamente y sin mucha variacin del set point en nuestro caso 50.4% del valor de la carga. Cuando la banda proporcional es alta y el set point se reduce al 20% del valor de la carga la seal de salida tarda ms tiempo en estabilizarse y se tiene un error de offset mayor. El control proporcional se estabiliza pero con un offset, el cual depender de la ganancia de la banda proporcional. El control proporcional puede tener varias aplicaciones , pero lamentablemente no elimina el error en estado estable.I. RECOMENDACIONES

Calibrar los instrumentos en una forma correcta para as evitar mediciones errneas. Cerciorarse que todos los dispositivos a utilizar estn funcionando de una manera correcta. Tener cuidado con las conexiones que se realizan en el mdulo ya que se est trabajando con alta presin. Tener conocimiento previo de lo que se va a realizar en la prctica.J. BIBLIOGRAFA.

JOHNSON CURTS D., "Process Control Instrumentation Technology", McGraw Hill, 2 Edicin, EE.UU, 1977.

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