Control

CONTROL DE PROCESO MULTIVARIABLE

Hasta este punto, en el estudio del controlZautomático de proceso únicamente se consideraron
procesos con una’sola variable controlada y manipuîada; dichos procesos se conocen
como de entrada simple y salida simple (ESSS) (SISO por sus siglas en inglés). Sin
embargo, frecuentemente se tienen procesos en los que se debe controlar más de una variable;
éstosse denominan procesos multkriables o procesos de múltiples entradas y múltiples
salidas (MEMS) (MIMO por sus siglas en inglés); en la figura 8-45 se muestran
algunos ejemplos de tales procesos.
En la figura 8-45~ se describe un-sistema de mezcla donde es necesario controlar
el flujo de salida y la fracci6n de masa que sale de un componente A; para lograr tal objetivo
se utilizan dos válvulas:una para ~on&-olar. la corriente A, y otra para la corriente
S. En la figura 8-451> se muestra un reactor químico en el.cual se necesita controlar la
temperatura de salida y la composici6n;‘en este’ proceso las variables manipuladas son
el flujo de agua para enfriamiento y el flujo’desalida.del proceso. En la figura 8-45~ se
ilustra un evaporador en-el :que elnivel y ‘la concentración a lasalida son las variables
controladas, y el flujo de salida del proceso y el flujo de vapor, las variables manipuladas.
En la figura 845d se muestra una máquina secadora de papel, las variables controladas son
la humedad y el peso del pfoducto final (fibraskea), las dos variables manipuladas son el
flujo del depósito a la máquina y el flujo de vapor que llega al último grupo de tambores
desecado. Por último, en la figura 8-45e se describe una columna típica de destilación
con las variables controladas necesarias; presión en la columna, composición del destilado,
nivel del acumulador, nivel báisico :y temperatura de la charola; para completar este
control se utilizan cinco variablesnranipuladasi, flujo de agua para enfriamiento -la cual
llega al condensador-, flujo del destilado,reflujo, flujo de los sedimentos y flujo de vapor
que llega al rehervidor.
En los ejemplos anteriores se observa qúe el control de estos procesos puede ser completamente
complejo y motivante para el ingeniero de proceso. Generalmente, el ingeniero
se debe hacer tres preguntas’ cuando se enfrenta con un problema de control de este tipo:
%. .
1. ¿Cuál es la “mejor’ ’ agrupación por pares devariables controladas y manipuladas?
2. ¿Cuánta interacción existe entre los diferentes circuitos de control y cómo afecta
a la estabilidad de los circuitos?
3. $e puede hacer algo para reducir la interacción entre los circuitos?
En esta sección se muestra cómo responder tales preguntas mediante técnicas simples y
probadas. Para empezar se presenta una breve explicación sobre gráficas de flujo deseñal
(GFS) (SFG’por sus siglas eninglés); GFS es un metodo conveniente y fácil para reducir
a funciones de transferencia los diagramas de bloques complicados, y será útil para contestar
la pregunta 2. A continuación se analizan las preguntas individualmente.
.&Bficas de flujo de señal (GFS)
Las gráñcas de flujo de señal (GFS) son representaciones gráficas de las funciones de
transferenciacon que se describre a los sistemas de control. Para sistemas complejos es
480 TÉCNICAS ADICIONALES DE CONTROL
.’
(4
Fluyo de salida
Figura 8-45. Procesos multivariable. a) Sistema de mezcla&. b) Reactor químico. c) Evaporador.
,&) Máquina para papel. e) Columna de dgstilacih.
CONTROL DE PROCESO MULTIVARIABLE 4 8 1
Destilado
mucho más fácil desarrollar la función de transferencia decircuito cerrado y la ecuación
característica mediante la utilización de técnicas GFS que mediante la utilización de los
métodos de diagramas de bloques que se estudiaron en el capítulo 3. En esta sección se
presenta la técnica GFS, pero para una presentación más detallada se remite al lector a
la referencia bibliográfica 6.
En la figura 8-46~1 se muestra la representación gráfica de una función...