Módulo 1. Fundamentos, conceptos básicos de plantas de proceso y de instrumentación

Transcripción

1 Módulo 1. Fundamentos, conceptos básicos de plantas de proceso y de instrumentación (Del 16 al 20 de septiembre de 2013) Se trata de fijar desde el principio de Master, todos aquellos conceptos básicos de Física, Química y Matemáticas, que se utilizan de forma habitual en la Instrumentación y el Control de Procesos, distinguiendo por un lado aquellas descripciones y conceptos que son fundamentales para entender los diferentes procesos de aquellos, tales como, precisión, repetitividad, histéresis, etc. más ligados a la Instrumentación. 1A1Fundamentos Conceptos de física, química, termodinámica y matemáticas aplicados a la instrumentación y control de procesos Estados de la materia Termodinámica Mecánica de fluidos, propiedades de los fluidos Combustión y transmisión del calor Magnitudes eléctricas y electromagnéticas Conceptos matemáticos para control 1A2Conceptos básicos de plantas de proceso Descripción básica de una planta de proceso Fuentes de energía Sistemas de almacenamiento y transporte Sistemas de vapor, aire y agua Instrumentación. Generalidades 1A3 Fundamentos de medida: precisión, repetitividad, banda muerta, histéresis, etc. Variables fundamentales: temperatura, presión, caudal, nivel, rango, span, cero Elementos sensores, transmisores, contactos, conversores de señal Simbología y terminología de instrumentación y control Normas y reglamentos En el último día se realizará una visita a una de las plantas pilotos del Centro de Tecnología de Repsol con objeto de consolidar los conceptos de instrumentación impartidos.

2 Módulo 2. Medida de variables de proceso (Del 14 al 18 de octubre de 2013) Este capítulo tiene por objeto profundizar en los métodos utilizados para llevar a cabo la medición de variables de proceso de plantas industriales: Analizadores de Proceso Medición de Temperatura Medición de Caudal Medición de Presión Medición de Nivel Instrumentación Inteligente Se proporcionará una descripción de los diversos sistemas de medición desde un enfoque teórico / práctico. Se explicarán los principios físicos - químicos de funcionamiento, campos de aplicación para las diferentes tecnologías, analizando sus ventajas y desventajas. Se revisarán los criterios de selección que se deben considerar para elegir el tipo de instrumento apropiado considerando las características del proceso, de la instalación y de la operación y se establecerá un equilibrio entre los requerimientos técnicos y los presupuestos disponibles. La definición de la información asociada a las hojas de datos (para medición de temperatura, caudal, presión y temperatura) será discutida estableciendo la información requerida correspondiente tanto al proceso como al instrumento. 2A1Sistemas analíticos Introducción a los analizadores de proceso Tipos de analizadores Sistemas de análisis Adquisición y mantenimiento de sistemas de análisis Aplicaciones de los analizadores Ingeniería de proyecto de sistemas de análisis 2A2Medida de variables de proceso Caudal, temperatura, presión, nivel, densidad y otras medidas Variables deducidas 2A3Instrumentación inteligente Transmisores de tecnología avanzada Estructura básica Funcionalidades Comunicaciones

3 Módulo 3. Elementos finales de control (Del 11 al 15 de noviembre de 2013) Los elementos finales de control tienen un papel fundamental en el Control de Procesos y tanto la metodología de cálculo y selección como su posterior mantenimiento exigen unos conocimientos muy específicos, no sólo contemplados como instrumentos individuales sino también como elementos funcionales dentro del lazo de control. En este Módulo-3, dedicado a los elementos finales de control estudiaremos aquellos equipos que manipulan y regulan los productos, normalmente en estado líquido y gas, dentro de las plantas de proceso continuo. Se pretende alcanzar un conocimiento práctico de los tipos de válvulas automáticas (auto-reguladas y on-off) y las de control. Sus aspectos mecánicos, constructivos y de diseño que son necesarios para un adecuado cálculo y selección para terminar con la especificación completa de la válvula. Estudio de los fenómenos físicos asociados al derrame y su influencia en el cálculo, selección de válvula, rendimiento y seguridad de la planta en que trabajen. Operación de las válvulas. Selección de actuadores e instrumentos asociados, analógicos y digitales; su integración en el control del proceso. Montaje, puesta en marcha y organización del mantenimiento. En este módulo se incluye también una visión general de las válvulas de seguridad. Todo esto facultará al ingeniero de instrumentación y a los profesionales relacionados, técnicos ó técnicos-comerciales, para su óptima participación en las diversas fases de desarrollo de un proyecto ó en la explotación de una unidad de proceso. Facilitará su relación con otros departamentos: procesista, piping, mecánico, eléctrico, usuario final, en una búsqueda e intercambio de información que posibilite la mejor obtención de datos y criterios para el cálculo y selección del elemento final de control. 3A Elementos finales de control Visión general de los elementos finales de control Válvulas de control La válvula como equipo mecánico Operación de una válvula de control. Posicionadores Análisis de fenómenos físicos. Cavitación - Flash - Ruido La válvula como instrumento dentro del lazo de control Montaje válvulas de control. Puesta en marcha y mantenimiento Válvulas de seguridad 3B6 Especificaciones de ingeniería de válvulas de control Preparación de datos de cálculo y hojas de datos Cálculos en diversos regímenes de derrame Selección final de válvulas y actuadores 3C1 Demostraciones con válvulas de control Cuerpos, tapas, internos Calibración posicionadores analógicos Parametrización posicionadores inteligentes. Hart y FieldbusF Diagnósticos en válvulas de control

4 Módulo 4. Instalación, pruebas, puesta en marcha y mantenimiento de instrumentación. Ajuste y calibración de instrumentos. (Del 9 al 13 de diciembre de 2013) En este modulo se estudian los criterios, técnicas, normas, códigos especificaciones y mejores practicas, para el diseño e instalación de instrumentos en plantas industriales de proceso. Se analizan las particularidades de medida de las distintas variables de proceso y se indican las mejores opciones para cada tipo de medida. Se indican criterios de organización para la recepción, pruebas y puesta en marcha de la instrumentación y sistemas de control, y se complementa el módulo con una amplia exposición de las técnicas de gestión y organización del mantenimiento de instrumentación, así como de los métodos y herramientas informáticas mas utilizadas. Con instrumentos y herramientas del mercado, se efectúan prácticas de ajuste y calibración de instrumentos de presión, presión diferencial, nivel y temperatura. 4A1 Instalación de instrumentos Tuberías y accesorios Elementos de caudal Conexiones de temperatura Medidas de temperatura Conexiones de instrumentos de caudal Conexiones de presión y nivel Transmisión de señales Organización de señales Diseño de cableado 4A2 Pruebas y puesta en marcha El papel del Ingeniero de Control Actividades una vez construido el sistema de control FAT Simulación Software de control Instalación Pruebas en planta Puesta en marcha Actividades después de la puesta en marcha 4A3 Mantenimiento de Instrumentación Visión del mantenimiento Sistemas de Gestión de Mantenimiento Asistido por Ordenador Fiabilidad/ Mantenibilidad Control de costes de Mantenimiento Mantenimiento preventivo Técnicas de diagnósticos Contratación del Mantenimiento Planificación y programaciónde los trabajos Gestión de Materialesy repuestos Auditorías de mantenimiento Sección 4B1 Ajuste y calibración de Instrumentación Presión y presión diferencial Instrumentos de temperatura Instrumentos de nivel

5 Módulo 5. Ingeniería de instrumentación (Del 13 al 17 de enero de 2014) Este módulo sirve para dar comienzo a una de las actividades más interesantes del Máster, que es el desarrollo de un proyecto de Instrumentación. Para ello, se imparte conocimiento de cómo afrontar un proyecto en general y uno de Instrumentación en particular. Se explica el tratamiento de Unidades Paquete, sistemas auxiliares, documentación específica de Instrumentación y gestión técnica y de compras del proyecto. Durante las tardes y bajo la tutoría de los profesores del módulo, los alumnos inician el desarrollo del proyecto, aplicando los conocimientos impartidos no sólo en este módulo sino también los vistos en los anteriores. 5A1 Proyectos Industriales Generalidades Documentos y estudios previos Sistemas auxiliares Ingeniería Básica 5A2 Proyectos de instrumentación Objeto y características Documentación de partida Metodología de trabajo 5A3 Documentación de instrumentación Especificaciones generales Hojas de datos y cálculos Requisiciones Montaje 5A4 Gestión técnica de compras y control del proyecto Requisiciones, compras y revisión de documentación del vendedor Unidades paquete Inspecciones Contratos de montaje Control del proyecto Gestión económica. Planificación. Horas y recursos 5C1 Prácticas de proyecto de ingeniería de instrumentación

6 Módulo 6. Instalaciones en atmósferas explosivas y sistemas instrumentados de seguridad (Del 10 al 14 de febrero de 2014) Este modulo comprende dos partes: Una, corresponde a las instalaciones en emplazamientos donde haya riesgo potencial de presencia de una atmósfera explosiva; la otra parte, comprende los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS). En las instalaciones donde hay o puede haber atmósferas explosivas gaseosas o pulverulentas, es necesario el cumplimiento de unos reglamentos y normas específicos, cuyo objetivo es determinar el grado de peligrosidad de cada emplazamiento y exigir que las instalaciones y aparatos eléctricos y de instrumentación cumplan unos requisitos adicionales para que no actúen como fuente de ignición en servicio normal. Los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) comprenden los sensores, la lógica de control y los elementos finales con el propósito de vigilar el funcionamiento de los equipos de proceso en funcionamiento normal y adoptar las actuaciones necesarias para llevar las instalaciones a una situación segura cuando haya una disfunción o anomalía. Comprenden las paradas de seguridad y de emergencia, así como la generación de las alarmas correspondientes. Para cada instalación hay que determinar el índice SIL de cada una de las funciones instrumentadas de seguridad (SIFs) requeridas. El objetivo de las dos partes del módulo es que los alumnos conozcan la existencia de estos requisitos especiales, necesarios para diseñar y mantener las instalaciones y así proteger la salud de los trabajadores y conseguir un funcionamiento seguro. 6A1 Instalaciones en atmósferas explosivas Generalidades Clasificación de emplazamientos peligrosos con presencia de líquidos, gases o polvos Modos de protección Seguridad intrínseca Instalaciones en emplazamientos peligrosos Electricidad estática Exigencias administrativas para un proyecto nuevo Ídem para una instalación existente Documento de protección contra explosiones 6A2 Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) Introducción al análisis de riesgos industriales Marco legislativo/div> Métodos de identificación y análisis de riesgos Estudio HAZOP Capas de seguridad Ciclo de vida Metodologías para el cálculo del índice SIL Diseño conceptual y de detalle Relación entre los sistemas de control y de seguridad Pruebas, puesta en marcha y mantenimiento Ejercicios y problemas prácticos

7 Módulo 7. Control básico (Del 10 al 14 de marzo de 2014) El objetivo de este módulo es empezar a trabajar en el Control de Procesos. Se explican todos los conceptos relacionados con el control básico y los algoritmos utilizados en la base de dicho control. Se analizan en profundidad las técnicas de control sobre las que se va a soportar el control de más nivel: Control de Ratio, en Oposición, Rango Partido, control Feedforward, Override, Compensación de tiempo muerto, etc. Se incluye también la enseñanza no solo teórica sino también práctica, de las diferentes técnicas de sintonía de lazos, utilizando simuladores para la parte práctica. 7A1Control básico Control servo y regulatorio Dinámica del proceso Sensores y transmisores Válvulas de control Controladores básicos Control ratio Control en cascada Control feedforward Control override y selectivo Compensación de tiempos muertos 7A2Sintonía de lazos de control Métodos de sintonía teóricos/empíricos Selección del método empírico Método de Harold L. Wade Método de Cecil Smith Método de Ziegler-Nichols Método de Cohen Coon Control de nivel Otros procesos 7CPráctica de sintonía de lazos

8 Módulo 8. Sistemas de control (Del 7 al 11 de abril de 2014) Los objetivos de este módulo son: Afianzar conceptos en relación con proyectos de Sistemas de Control Analizar los elementos y requisitos claves para la generación de una especificación técnica de Sistemas de Control así como la mejor manera de realizar el análisis de ofertas. Particularizar el estudio y la metodología asociados a PLCs como solución de control Analizar las posibilidades de la utilización de un Scada Contemplar como elemento clave en el diseño de una solución de control los conceptos de Ergonomía Afrontar una solución de control como un proyecto en si mismo con gestión documental propia Revisar normativas, certificaciones y estándares de posible aplicación en proyectos de Sistemas de Control El contenido del mismo abarcará desde aspectos puramente conceptuales hasta el estudio de casos prácticos mediante el uso de Sistemas de Control presentes en el mercado. Su contenido o temario está orientado a personal de ingenierías, suministradores (fabricantes) así como a usuarios finales de todo tipo de industrias. Los alumnos deberán de disponer de una formación básica en Instrumentación y Control con objeto de que puedan asimilar de manera correcta los contenidos del módulo. En el caso de jóvenes titulados, dichos conocimientos se pueden adquirir en los módulos anteriores. 8A1 Sistemas de Control Conceptos Especificación Ingeniería de Diseño Gestión de Proyectos Gestión Documental Certificaciones y Normativas 8A2 Ergonomía Diseño de Salas de Control El Factor humano en Salas de Control Gestión de alarmas Documentación 8A3 Petición de Oferta y su análisis en un SCD Documento de P.de Oferta de un SCD. Criterios fundamentales y opciones Análisis de Ofertas de un SCD. Criterios fundamentales

9 8A4PLCs Conceptos Especificación Lenguajes Lógicos Métodos de Programación 8B1 Prácticas con SCD Demostración Práctica de Sistemas de Control Presentación en taller / laboratorio de las diferentes Demos de Sistemas de Control Revisión y repaso de conceptos y aspectos constructivos Análisis en detalle de diferentes soluciones de diseño de Sistemas de Control Ejercicio práctico (hardware y software) con dos Sistemas de Control 8B2 Prácticas con PLC Realización de un caso práctico 8B3 Scadas y Sistema de información de planta Explicación sobre un caso real de las diferentes utilidades de un SCADA 8A1 Sistemas de Control Conceptos Especificación Ingeniería de Diseño Gestión de Proyectos Gestión Documental Certificaciones y Normativas 8A2 Ergonomía Diseño de Salas de Control El Factor humano en Salas de Control Gestión de alarmas Documentación 8A3 Petición de Oferta y su análisis en un SCD Documento de P.de Oferta de un SCD. Criterios fundamentales y opciones Análisis de Ofertas de un SCD. Criterios fundamentales 8A4 PLCs Conceptos Especificación Lenguajes Lógicos Métodos de Programación 8B1 Prácticas con SCD Demostración Práctica de Sistemas de Control Presentación en taller / laboratorio de las diferentes Demos de Sistemas de Control Revisión y repaso de conceptos y aspectos constructivos Análisis en detalle de diferentes soluciones de diseño de Sistemas de Control Ejercicio práctico (hardware y software) con dos Sistemas de Control

10 8B2 Prácticas con PLC Realización de un caso práctico 8B3 Scadas y Sistema de información de planta Explicación sobre un caso real de las diferentes utilidades de un SCADA

11 Módulo 9. Control de equipos de proceso (Del 5 al 9 de mayo de 2014) : Lo visto en el módulo 6, tiene su continuidad en este módulo, en el que se da un paso más en el nivel de Control. Se estudian los esquemas de control utilizados en equipos de proceso comunes en la mayoría de las industrias: torres de destilación con diferentes modalidades, reactores, compresores alternativos y centrífugos, cambiadores, bombas y blending. Se realizan diferentes tipos de prácticas y los alumnos disponen de simuladores de la mayoría de los equipos para autoformación una vez terminado el módulo. 9A 1 Control de destilación Aplicaciones de control avanzado convencional Control multivariable predictivo 9A 2 Control de cambiadores Control feedback y feedforward con feedback Control con válvula de dos y tres vías Cambiadores con vapor de agua 9A 3 Control de reactores Reactores discontinuos (Batch) y continuos Craking catalítico (lecho fluidizado) Hidrodesulfuración Reformado catalítico 9A 4 Control de compresores Compresores alternativos y centrífugos Compresores axiales 9A 5 Control de bombas Conceptos generales Bombas centrífugas y de desplazamiento positivo 9A 6 Control Batch Conceptos generales 9A 7 Prácticas de control de procesos comunes

12 MODULO 10. Control de procesos energéticos (Del 2 al 6 de junio de 2014) OBJETIVOS Como continuación a lo explicado en el módulo anterior, así como la importancia de este tipo de procesos, es objetivo de este módulo que todos los alumnos tengan una idea mas detallada de los procesos, equipos principales y de los controles más típicos que se pueden encontrar hoy en día en los procesos de generación térmica y eléctrica. Este tipo de plantas son habitualmente sistemas auxiliares de otros procesos o utilities en si mismas. Es claro que todas las plantas industriales, así como nuestros hogares, consumen electricidad por lo que es entendible su criticidad en nuestras vidas diarias. Este tipo de plantas son habitualmente sistemas auxiliares de otros procesos o utilities en si mismas. Es claro que todas las plantas industriales, así como nuestros hogares, consumen electricidad por lo que es entendible su criticidad en nuestras vidas diarias. En definitiva, el objetivo es afianzar los conocimientos de como se genera la electricidad y el vapor, como grandes necesidades de nuestra vida diaria, todo ello desde el punto de vista de su automatización. DESCRIPCIÓN 10A1PROCESOS DE GENERACIÓN TÉRMICA Y ELECTRICA Introducción. Principales tipos de procesos Descripción de Equipos principales (Turbinas de Gas y Vapor, Sistemas de refrigeración, Sistemas de condensación, etc.). Arquitecturas típicas de Control en plantas de generación y su monitorización. Sistemas de monitorización de vibraciones. Sistemas de monitorización de Emisiones. 10A2CONTROL DE HORNOS Introducción a los hornos (Generalidades, Tipos) Dispositivos de hornos industriales (quemadores, ignitores, detectores de llama, instrumentación específica) Sistemas de Seguridades de Hornos (Test de Fugas, Barrido para hornos de tiro natural / forzado, Encendido de ignitores / pilotos, Encendido de quemadores de gas y de combustible liquido, Purga del fuel oil, Mínimo fuego, Paso de tiro forzado a tiro natural). Control de hornos (controles auxiliares, Control del producto a calentar, Rampa de Carga, Reparto de carga, Balance de pasos, Control de la Combustión, Control del tiro)

13 10A3CONTROL DE CALDERAS Introducción. Tipos de Calderas. Instrumentación de las Calderas Sistemas de Seguridades (secuencias de barrido, test de fugas, rearme y encendido/apagado de quemadores). Controles auxiliares, control de nivel, control de temperatura, control de combustión, control de tiro, etc. 10A4CONTROLES ESPECÍFICOS DE PLANTAS DE GENERACIÓN. Lazos de control y protecciones de plantas de generación Térmica/Eléctrica Lazos de control de turbinas de gas y de vapor. Secuencias de arranque y parada de plantas eléctricas. Descripción de las plantas termosolares y de sus principales lazos de control.

14 Módulo 11. Control Avanzado multivariable (Del 23 al 27 de junio de 2014) : Aquí se trata el control de alto nivel, siempre sobre la base de lo visto en los capítulos anteriores. Se ven todos los aspectos técnicos del Control Multivariable Predictivo, utilizando un algoritmo real y haciendo prácticas con cálculos reales. Se ve como se construye el modelo dinámico de un proceso, la ley de control, la programación lineal y las restricciones y un resumen de los parámetros de ajuste. Así mismo se estudia toda la metodología de desarrollo de un proyecto de Control Multivariable y el mantenimiento y seguimiento de este tipo de aplicaciones. 11A1 11A2 11 C Control avanzado Control multivariable Niveles de automatización Procesos multivariables Modelo dinámico de un proceso Ley del control Programación lineal y restricciones Funcionamiento de un controlador multivariable Operación de un controlador multivariable Resumen de parámetros de ajuste Metodología de un proyecto de controlador multivariable Prácticas de implementación de control avanzado