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Los controladores a instalar son: un controlador de nivel para el separador V-100, controlador de temperatura y nivel para el separador V-101 y controlador de relación de hidrocarburos gas/aire.

La Figura 73 muestra un diagrama de bloques con las etapas para implementar los lazos de control del sistema de Tea en Aspen Hysys.

Figura 73. Etapas para implementar los lazos de control en el sistema de Tea. Fuente: Autores

Teniendo la simulación en estado estable completa se procede a instalar los lazos de control para el proceso. En este proceso los lazos de control a considerar son; lazo de control de flujo para la entrada de aire, lazo de control de relación, en el lazo de control de relación de aire se especifica en relación con los gases que están ingresando al reactor de conversión (llamado Quemador) teniendo en cuenta la cantidad de aire necesaria para alcanzar la mayor conversión de los hidrocarburos gaseosos como; metano, etano y propano, y se incluye un lazo de control de nivel, para el separador (llamado Knock- out drum). Los lazos de control de flujo se instalan con las válvulas que están después de las entradas, siendo la válvula la variable manipulada y la entrada la variable controlada.

El lazo de control de nivel de líquido en el separador (llamado Knock-out drum) se hace con la válvula V-6 como variable manipulada y el porcentaje de nivel de líquido como variable controlada. El porcentaje de nivel de líquido en el separador (llamado Knock-out drum) es una variable importante para controlar en el proceso debido que si los condensados no se controlan los hidrocarburos quemados van hacer una mezcla liquido-gas, generando problemas en el funcionamiento del sistema e inseguridad en el proceso.

El controlador de nivel tiene una acción directa, y el valor del set point, que establece el simulador corresponde al valor de estado estable que se ha fijado en cada una de las variables que se van a controlar. Los límites mínimo y máximo de la variable de proceso los define el usuario teniendo en

cuenta entre que valores puede variar la variable controlada para este trabajo los límites para cada controlador se presentan en la Tabla 9.

Para la instalación de los lazos de control se tiene en cuenta el siguiente procedimiento, lo primero es seleccionar adecuadamente el modelo de control que se quiere implementar, para esto se dirige a la zona inferior de la barra de herramientas del simulador y en el botón identificado como control Ops se hace clic, hay aparece una nueva casilla con cinco modelos de control disponibles en Aspen HYSYS®: Split Range de rango predictivo, Ratio de relación, PID control PID, MPC control predictivo multivariable, y DMCplus control por matriz dinámica. Se elige la opción de control PID y se instala sobre el diagrama de flujo. De la misma manera se establece el controlador de nivel y el controlador de flujo.

Teniendo el controlador instalado sobre el diagrama de flujo, se hace doble clic sobre el icono instalado y aparece la ventana de configuración del controlador como se muestra en la Figura 22 En la primera pestaña Connections se ingresa la información correspondiente a la variable De proceso PV (Process Variable Source) y la señal de salida del controlador OP (Output Target Object).

Figura 74. Ventana de configuración del lazo de control. Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®.

Para el caso de la instalación de del lazo de control de nivel en el sello hidráulico en el proceso se hace clic en el botón Select PV y se sigue la ruta Case>V-101>Liquid Percent Level y luego se hace clic en el botón OK, de esta forma queda definida la variable controlada. Luego se define la variable

manipulada para esto se hace clic en el botón Select OP y se sigue la ruta Case>V-8>Actuator Desired Position y se hace clic en el botón OK, tal y como se muestra en la Figura 75.

Figura 75. Configuración de las variables del controlador. Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®.

Teniendo definida cada una de las variables para el controlador se procede hacer clic en la pestaña Parameters, en esta se cargan la acción del controlador (Direct o Reverse), el modo de operación (Man o Auto), el valor mínimo y máximo que puede tomar la variable de proceso, los valores de la ganancia proporcional, el tiempo integral y el tiempo derivativo, como se muestra en la Figura 76. De la misma manera se configura cada uno de los otros lazos de control que se instalan en el proceso.

Figura 76. Configuración de los parámetros del controlador de nivel para el separador V-101. Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®.

Estando cada uno de los lazos de control configurados, se hace clic en el botón Face Plate para cada controlador, ahí aparece una pantalla que permite visualizar de manera simultánea el valor de la variable de proceso PV, el set point SP del controlador y la salida del controlador OP de la válvula. Para configurar la gráfica de tendencia en la que se puede observar el cambio en el tiempo, se hace clic en la pestaña Stripchart de la ventana de configuración del controlador y de la lista de opciones que aparecen al desplegar la casilla Variable Set se elige la opción SP, PV, OP Only y se hace clic en el botón Create Stripchart, tal y como se muestra en la Figura 77.

De esta manera queda configurado el controlador de nivel para el separador V-101, paso siguiente es instalar el resto de controladores teniendo en cuenta el mismo procedimiento que se explicó anteriormente.

Figura 77. Visualización del face Plate y la gráfica de tendencia para observar las variaciones en el tiempo, para la entrada 1. Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®.

En la eliminación de hidrocarburos gaseosos es necesario tener presente aire o vapor de agua, que este ingresando constantemente al quemador a medida que se están eliminando los hidrocarburos gaseosos, y así, se de la conversión a unas condiciones de operación específicas. Para esto se tiene que la relación hidrocarburos gaseosos/Aire es, 1:2.

Debido a que la simulación está en estado dinámico se instala un controlador de relación que varié el flujo de aire en función de la corriente F-029 que es la corriente que entra al reactor de conversión (llamado quemador). Para la instalación de lazos de control de relación, se tiene en cuenta el siguiente procedimiento, lo primero es seleccionar adecuadamente el modelo de control que se quiere

implementar, para esto se dirige a la zona inferior de la barra de herramientas del simulador y en el botón identificado como control Ops se hace clic, hay hay aparece una nueva casilla con cinco modelos de control disponibles en Aspen HYSYS®, se elige la opción Ratio Controller y se instala sobre el diagrama de flujo.

Teniendo el controlador de relación instalado sobre el diagrama de flujo, se hace doble clic sobre el icono instalado y aparece la ventana de configuración del controlador de relación como se muestra en la Figura 78. En la primera pestaña, Connections, se ingresa la información correspondiente a la variable de proceso PV (esta variable es la del flujo es la corriente F-029 y F-030) y la señal de salida

Figura 78. Ventana de configuración del controlador de relación. Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®. Teniendo definida la variable de entrada y salida del controlador de reflujo, se procede a configurar dicho controlador para esto se dirige a la pestaña, Parameters, y en la página configuration se establecen los límites de PV, SP y OP, tal como se muestra en la Figura 79. Estando establecido los límites de las variables anteriormente mencionadas se dirige a la página Operation, aquí se fija la acción del controlador (En este caso la acción es directa) y la relación de cuánto debe ir variando el set point y la variable de salida a medida que se va modificando el flujo de la corriente F-029, este valor se fija haciendo clic en la casilla Enable Ratio Control y se digita en la opción Ratio para que la relación sea el doble en la casilla Ratio se pone 0,5. En este caso se pone 0,6.

Figura 79. Ventana de configuración de los parámetros para el controlador de relación Fuente: adaptado de Aspen HYSYS®. Habiendo realizado los ajustes anteriormente mencionado a los equipos del proceso e instalado todos los lazos de control, se procede a ejecutar el botón Dynamics Assistant. Esto para verificar que todas las especificaciones requeridas para la ejecución de la simulación en estado dinámico se cumplan. El resultado obtenido se muestra en la Figura 80, en donde se puede observar cuales son los cambios que hacen falta realizar y propone ejecutarlos de forma automática. Los cambios sugeridos facilitan el cálculo de las presiones en la simulación dinámica a través de las ecuaciones que relacionan el flujo con la presión. En la pantalla que muestra los resultados del análisis del asistente dinámico se hace clic en el botón Make Changes, posteriormente se da de nuevo clic en al botón de modo dinámico de la barra de herramientas.

De esta manera han quedado especificados todos los equipos del proceso en estado dinámico y el entorno de la simulación del proceso se muestra en la Figura 81.