Sistemas de control básico de procesos (MF0577_3) (I9966P15-01)

1. MÓDULO 1. SISTEMAS DE CONTROL BÁSICO DE PROCESOS

UNIDAD FORMATIVA 1. TOMA DE MUESTRAS EN LA PLANTA QUÍMICA Y SU CARACTERIZACIÓN ANALÍTICAUNIDAD DIDÁCTICA 1. TOMA DE MUESTRA: IMPORTANCIA PARA EL CONTROL DE LA PLANTA.

1. Plan de muestreo:
2. - Representatividad de la muestra. Importancia. Factores a tener en cuenta.
3. - Técnicas de muestreo. Condiciones del muestreo. Procedimientos.
4. - Equipos y materiales de muestreo. Recipientes para la toma de muestra.
5. - Transporte y conservación de la muestra (almacenamiento). Importancia.
6. - Precauciones generales de seguridad en la toma de muestra.
7. - Normas y PNT para la toma de muestras. Importancia. Ejemplos.
8. Ejemplos de toma de muestras liquidas: Procedimientos generales. Recipientes más usuales:
9. - Toma de muestras en tanques. Toma de muestras en tanque por líneas toma muestras.
10. - Toma de muestras en unidades y líneas.
11. - Toma de muestras en camiones cisterna. Toma de muestras en buquestanques.
12. - Toma de muestras en recipientes móviles.
13. Ejemplos de toma de muestra de gases: Procedimientos generales. Recipientes más usuales.
14. - Gases a presión. Gases a presión atmosférica.
15. - Gases licuados.
16. Ejemplos de toma de muestra de sólidos: Procedimientos generales. Recipientes más usuales.

UNIDAD DIDÁCTICA 2. ENSAYOS FISICOQUÍMICOS Y CALIDAD EN PLANTA QUÍMICA.

1. Importancia de los ensayos fisicoquímicos para:
2. - El control de la planta química.
3. - La calidad del producto.
4. - La seguridad de personas e instalaciones.
5. - El respeto al medio ambiente.
6. Ensayos fisicoquímicos en laboratorio químico: Concepto, descripción, escalas, métodos, aparatos utilizados. Normas estándares usuales; API, ASTM, BS, DIN, ISO.
7. - Ensayos de agua limpia: Caracteres organolépticos. Color. Turbidez. pH. Residuo seco a 110 °C. Conductividad eléctrica. Contenido (mg/l) en; Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Cloruros, Bicarbonatos, Sulfatos, Nitratos.
8. - Ensayos de aguas residuales: Residuos sólidos, DBO, DQO, Acidez Alcalinidad, Grasas-Aceites.
9. - Ensayos de otros líquidos: densidad, viscosidad, color, humedad, conductividad, poder calorífico, corrosión.
10. - Ensayos de gases: densidad, gravedad específica, humedad, concentración de O2 y otros gases, color-opacidad, poder calorífico.
11. - Ensayos de sólidos: color, granulometría, humedad y otros.
12. Control del proceso mediante la técnica de análisis on-line:
13. - Descripción de la técnica “análisis on-line”. Dificultades que presenta. Beneficios sobre el análisis en laboratorio. Su importancia para el control del proceso.
14. - Ejemplos de análisis on-line más habituales: densidad, viscosidad, color, composición química.
15. - Descripción básica de los equipos utilizados en los análisis on-line: Ubicación en la planta, control y vigilancia, mantenimiento.

UNIDAD DIDÁCTICA 3. PLANES DE ANÁLISIS Y CONTROL. REGISTRO Y TRATAMIENTO DE RESULTADOS.

1. Plan de análisis.
2. - Establecimiento de ensayos a realizar.
3. - Especificaciones del control de proceso.
4. - Establecimiento de las frecuencias de muestreo.
5. - Identificación de los puntos de muestreo en los Diagramas de Proceso.
6. - Información y formación del plan de análisis al equipos de la Unidad
7. - El plan de análisis y su relación con el sistema de gestión de calidad.
8. - El plan de análisis y su relación con la seguridad y el respeto al medio ambiente.
9. - Coordinación con los departamentos y equipos de trabajo externos:
10. * Laboratorio de Control y Calidad. Almacén. Otros departamentos involucrados.
11. * Equipo de operarios tomamuestras.
12. * Envío de muestras al exterior (laboratorios externos, Universidades etc.).
13. Registro y tratamiento de datos
14. - Sistemas de registro de resultados de ensayos en industria química:
15. * Herramientas informáticas específicas. Sistema de gestión de calidad.
16. * Registros ambientales.
17. * Tratamiento estadístico de resultados en industria química: Estadística. Distribución estadística. Análisis y representación de resultados.

UNIDAD FORMATIVA 2. INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EN PLANTA QUÍMICAUNIDAD DIDÁCTICA 1. INSTRUMENTACIÓN.

1. Generalidades:
2. - Terminología usual en instrumentación y control: Rango o campo de medida, sensibilidad, error, tolerancia, exactitud, precisión (accuracy), fiabilidad, repetibilidad, linealidad, otros términos.
3. - Parámetros más frecuentes de control en industria química: Concepto, unidades, conversión.
4. - Simbología de instrumentos y lazos: normas y estándares (ISA, IEEE, y otros).
5. Clasificación de los instrumentos:
6. - Instrumentos por Función: Elementos primarios. Transmisores. Indicadores locales. Interruptores. Convertidores. Elementos finales de control.
7. - Instrumentos por Variable de Proceso.

UNIDAD DIDÁCTICA 2. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “PRESIÓN”.

1. Instrumentos de medida de la variable Presión: Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
2. - Medida y concepto de; presión relativa o manométrica, presión absoluta, presión diferencial.
3. - Indicadores locales de presión: tipo bourdon, tipo diafragma, tipo fuelle.
4. - Interruptores de presión o presostatos: Descripción, clases, funciones.
5. - Transmisores de presión: Capacitivos. Resistivos. Piezoeléctricos. Piezoresistivos o “Strain Gage”.De Equilibrio de Fuerza.De medida de vacío: fuelle y diafragma, transductores térmicos, transductores de ionizacion.

UNIDAD DIDÁCTICA 3. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “CAUDAL”.

1. Instrumentos de medida de la variable Caudal:
2.  Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida.
3. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación del instrumento.
4. - Medidores de presión diferencial: Tubos Venturi. Toberas. Tubos Pitot. Placas de orificio. Tubos Annubar.
5. - Medidores área variable: Rotametros.
6. - Medidores de velocidad: Turbinas. Ultrasonidos.
7. - Medidores de fuerza: Medidor de placa.
8. - Medidores de tensión inducida: Magnéticos.
9. - Medidores de desplazamiento positivo:Medidor de disco oscilante.Medidor de pistón oscilante.Medidor rotativo.
10. - Medidores de caudal másico:Medidores térmicos de caudal.Medidores efecto Coriolis.

UNIDAD DIDÁCTICA 4. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “NIVEL”.

1. Instrumentos de medida de la variable Nivel:
2. - Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
3. - Indicadores de nivel de vidrio, magnéticos, con manómetro, de nivel de cinta, regleta o flotador/cuerda.
4. - Interruptores de nivel por flotador, por láminas vibrantes, por desplazador.
5. - Transmisores de nivel por servomotor, por “burbujeo”, por presión hidrostática y diferencial, conductivos, capacitivos, ultrasónicos, por radar, radioactivos.

UNIDAD DIDÁCTICA 5. MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE LA VARIABLE “TEMPERATURA”.

1. Instrumentos de medida de la variable Temperatura:
2. - Unidades. Características constructivas. Fundamento físico de la medida. Ventajas. Inconvenientes. Características de mantenimiento, calibración y validación.
3. - Indicadores locales de Temperatura (termómetros).Termómetros de vidrio. Termómetros bimetálicos. Termómetro de bulbo y capilar.
4. - Termopares.
5. - Termoresistencias.
6. - Termistores.
7. - Pirometros de radiación: Ópticos y de radiación total.
8. - Interruptores de Temperatura o Termostatos.

UNIDAD DIDÁCTICA 6. ELEMENTOS CONVERTIDORES.

1. Elementos convertidores.
2. - Definición de transmisor y transductor.
3. - Tipos de transmisores y transductores. Analógicos. Digitales.
4. - Problemática general de la transmisión. Principios básicos de operación.
5. - Características técnicas. Hoja de especificaciones e instalación.
6. - Criterios de selección y especificaciones técnicas. Normas ISA, ANSI, API.
7. - Calibración. Conservación y mantenimiento.
8. Elementos finales de control
9. - Válvulas de control. Introducción.
10. * Generalidades.
11. * Tipos de válvulas: globo, tres vias, bola o rotatoria, mariposa, sauders.
12. * Descripción mecánica de Válvulas de control. Partes: Cuerpo, asiento, obturador, (tipos de hermeticidad), empaquetaduras, actuadores. Accesorios: Conversor I/P, finales de carrera, indicadores de posición, posicionadores, posicionadores inteligentes. Características técnicas. Hoja de especificaciones e instalación.
13. * Calibración. Conservación y mantenimiento.
14. - Otros como: Actuadores. Dampers, Motores. Servomotores. Relés de estado sólido. Variadores de frecuencia. Contactores. Cilindros neumáticos. Otros.
15. - Situaciones que afectan la selección y el funcionamiento de las válvulas de control: Cavitación. Flasheo. Flujo critico en gases. Ruido. Descripción de los fenómenos. Problemas que acarrean. Formas de disminuir y/o evitar los daños. Normas de aplicación. Selección de la válvula más adecuada.
16. Parámetros más frecuentes de control de sistemas eléctricos en industria química.
17. - Parámetros de medida e instrumentos: voltaje, intensidad, potencia, ángulo de fase y otros.
18. - Centros de control de motores: protecciones, indicadores, armarios de maniobra.

UNIDAD DIDÁCTICA 7. ANÁLISIS ON-LINE.

1. Analizadores en planta química. Análisis on-line:
2. - Variables físicas: peso, velocidad, densidad, humedad y punto de rocío,viscosidad, llama, oxigeno disuelto, turbidez.
3. - Variables químicas: Conductividad, pH.
4. - Sistemas de toma de muestras. Casetas de analizadores. Tipos de análisis on-line más frecuentes: calibración y contraste.

UNIDAD DIDÁCTICA 8. CONTROL: REGULACIÓN AUTOMÁTICA.

1. Introducción. Características del proceso.
2. Sistemas de control electrónicos:
3. - Conceptos, descripción básica y definiciones de automatización:
4. * El Proceso: proceso continuo, proceso discontinuo. Elementos del lazo de control; sensor o elemento primario, transmisor, variable de proceso, punto de consigna, señal de salida, elemento final de control, variable controlado, variable manipulada.
5. * El Controlador.
6. * Descripción mediante ejemplo del lazo de control. Lazo abierto y lazo cerrado.
7. - Lazos de control básico. Concepto. Descripción mediante ejemplo.
8. * Control manual. Control automático.
9. * Lazo abierto y lazo cerrado (feedback).
10. * Control de 2 posiciones.
11. * Control todo/nada (on/off).
12. * Control proporcional, integral, derivativo. Control PID.
13. * Otros tipos de control: de relación, en cascada, de adelanto, programadores.
14. Análisis comportamiento dinámico de los controladores: Acción proporcional. Acción proporcional+integral. Acción proporcional+integral+derivada.
15. Iniciación a la optimización del proceso.
16. - Análisis experimental del comportamiento del proceso.
17. - Dinámica del proceso: respuesta según variables; clases de procesos; resistencia; capacitancía, tiempo muerto y retraso.
18. - Estabilidad.

UNIDAD DIDÁCTICA 9. CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS Y CONTROL DE PLANTA.

1. - Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración.
2. * Calibración de instrumentos de presion, nivel y caudal.
3. * Calibración de instrumentos de temperatura.
4. * Calibración de válvulas de control.
5. Sistemas electrónicos de control (analógicos) en industria química.
6. - Sistemas neumáticos: evolución histórica.
7. - Sistemas electrónicos: descripción, componentes, cableado. Elementos de control.
8. - Sistemas de Control Distribuido: descripción, componentes, cableado. Elementos de control.
9. Control y seguimiento de la operación de la planta.
10. - Vigilancia y control de la condiciones de operación. Actuaciones en caso de desviación.
11. - Control y gestión de las incidencias y anomalías de la operación de la planta.
12. - Cuadro y/o listado de alarmas. Protocolos de actuación. Registro histórico de alarmas.
13. - Control y gestión de la producción.
14. - Control y gestión de las incidencias y anomalías de instrumentos y servicios.
15. - Control y gestión de vertido de residuos (líquidos y gases) a recipientes en el interior de la planta.
16. - Control y gestión de los residuos (líquidos y gases) vertidos al exterior.
17. - Libro de Operación de la planta. Contenido. Importancia.
18. Control básico de columnas de destilación, de reactores, de hornos, de calderas de vapor en industria química.
19. - Variables de control en columnas de destilación. Lazos típicos de control para columnas de destilación. Desviaciones usuales: inundación, sub y sobre fraccionamiento, otras.
20. - Variables de control en reactores. Lazos típicos: Proceso discontinuo, proceso continuo. Desviaciones usuales: sobrereacción, disparos, otras.
21. - Variables de control en Hornos: Aire y Combustión. Control del combustible, aire, tiro y humos. Seguridad en los hornos: Choque de llamas, tiro,explosiones. Sistema de disparo y alarmas. Método general de ajuste de hornos.
22. - Control básico de calderas de vapor en industria química: Aire y combustión. Control del combustible, aire, tiro y humos. Seguridad en calderas: Choque de llamas, tiro, sistema de disparo y alarmas, método general de ajuste de calderas, explosiones, sobrecalentamiento. Método general de ajuste de calderas.
23. - Control básico de instalaciones de producción eléctrica (cogeneradores) en industria química: Control de la combustión. Control de la turbina de gas. Control del generador.

UNIDAD DIDÁCTICA 10. SISTEMAS DE ALARMA Y VIGILANCIA EN INDUSTRIA QUÍMICA.

1. Sistemas de alarma independientes del sistema de control.
2. Procedimientos y protocolos en el sistema de alarmas.
3. Sistemas de vigilancia: circuitos de TV.
4. Sistemas de comunicación vía radio. Interfonos y megafonía.
5. Plan de mantenimiento de los elementos de instrumentación y control de la planta: Control y archivo de incidencias. Protocolos de actuación según incidencias. Mantenimiento preventivo. Procedimientos de mantenimiento correctivo. Archivos de vida de las maquinas principales.