Control Automático de Procesos: Dinámica y Elementos Clave
Dinámica de Procesos
La dinámica de procesos se refiere al estudio del comportamiento no estacionario de los procesos frente a diversos estímulos. Su objetivo principal es la comprensión y el análisis de situaciones reales que ocurren en condiciones no estacionarias de operación.
Sistema de Control de Procesos
El objetivo principal de un sistema de control de procesos es mantener el proceso en un estado estacionario de operación. Los procesos son, por naturaleza, dinámicos. El control automático de procesos implica contar con instrumentos que regulen las variables sin necesidad de la intervención de un operador.
Elementos de un Sistema de Control
Los componentes básicos son:
- Sensor (elemento primario)
- Transmisor (elemento secundario)
- Elemento final de control (válvula de control, bombas de velocidad variable, etc.)
Las tres operaciones básicas que deben estar presentes son:
- Medición: Se refiere a la variable que se controla. Generalmente, se realiza mediante la combinación de un sensor y un transmisor.
- Decisión: El controlador decide qué acción tomar para mantener la variable en el valor deseado.
- Acción: Esta acción es ejecutada, por lo general, por el elemento final de control.
Terminología y Objetivos del Control Automático de Procesos
- Variable controlada: Es la variable que se debe mantener o controlar dentro de un valor deseado.
- Set point: Es el valor deseado para la variable controlada.
Objetivo: Utilizar la variable manipulada para mantener la variable controlada en el set point a pesar de las perturbaciones.
Razones para Implementar el Control de Procesos
- Evitar lesiones al personal de la planta o daños al equipo.
- Mantener la calidad del producto.
- Mantener la tasa de producción de la planta al mínimo costo.
Concepto de Proceso
Se refiere a una operación química y/o física controlada en la que las materias primas se transforman en productos bajo condiciones establecidas, mediante procesos de transferencia de masa, calor o cantidad de movimiento, o reacciones químicas.
Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&I)
Es un esquema que muestra la instrumentación sobre un diagrama de flujo del proceso. Cada elemento tiene asociada una denominación llamada "tag number", indicada en el P&I y en el mismo elemento en terreno. Este tag es un código alfanumérico.
Identificación de Instrumentos
Se utiliza una secuencia de letras y números que permite interpretar la funcionalidad del instrumento en el P&I.
Existen dos formas comunes de identificación:
- Uso de 3 letras de identificación:
- 1ª: Variable
- 2ª: Función secundaria
- 3ª: Función principal
- Uso de 2 letras de identificación:
- 1ª: Designa la variable que mide el instrumento
- 2ª: Función principal
Después de las letras, se indica un número que relaciona los instrumentos a un equipo o zona determinada. El objetivo es que el instrumento quede identificado tanto en su funcionalidad como en su ubicación.
Lazo Abierto
Se refiere a la situación en la cual se desconecta el controlador del sistema. En este caso, el controlador no realiza ninguna función relativa a cómo mantener la variable controlada en el set point.
Lazo Cerrado
Se refiere a la situación en la cual se conecta el controlador al proceso. El controlador compara el set point con la variable controlada y determina la acción correctiva necesaria.