Ingenieria de sistemas






Seguridad de Procesos Industriales a través de la Automatización
Cristina Verde R.
Instituto de Ingeniería, UNAM,
Ciudad Universitaria, 04510 DF México,
verde@servidor.unam.mx,
http://www.iingen.unam.mx/Automatizacion/default.aspx


RESUMEN

Se discuten e introducen los principios de operación de los sistemas de monitoreo automático por software para diagnosticar casosanormales y fallas en procesos industriales y sistemas físicos complejos. Se muestran dos casos de estudio en donde la seguridad de las instalaciones, medio ambiente y sociedad son primordiales. La primea aplicación es un localizador en línea de posiciones y gastos de fugas en redes de hidrocarburos; como segundo estudio, se presenta un algoritmo para el diagnóstico de condiciones anormales en unbioreactor de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales. Ambas aplicaciones están validadas con simulaciones y experimentos llevados a cabo en el Instituto de Ingeniería de la UNAM.


INTRODUCCIÓN

Tener la capacidad de observar, predecir y controlar el entorno de manera segura ha sido siempre una prioridad para el hombre y por tanto se han buscado mecanismos que ayuden a gobernarlos fenómenos que rodean a éste. Los logros para gobernar sistemas complejos han permitido en cierto sentido bienestar y seguridad inimaginables por nuestros antepasados.
Así, junto con la disciplina de Control Automático, la Informática, las Comunicaciones y la Electrónica son pilares en el desarrollo de la Cibernética. Es difícil pensar en un sistema o proceso eficiente y confiable moderno queno involucre de manera interdisciplinaria herramientas desarrolladas por estas disciplinas. En este sentido se podría hablar de servomecanismos simples como el de una puerta automática, pasando por la operación de una planta de tratamiento de aguas residuales o de redes de hidrocarburos, llegando hasta sistemas complejos y poco comunes como los vehículos exploradores de planetas. Estos sistemasson controlados por dispositivos inspirados por la naturaleza, a la que el intelecto humano imitó, al diseñarlos. Este tipo de sistemas comparten tres características: pretenden gobernar comportamientos de elementos físicos de manera exacta, desean manipular situaciones no previstas en el diseño con una gran seguridad, e involucran como principio básico de operación la retroalimentación integradacon la telemática. La teoría de control se puede considerar como una rama reciente de las matemáticas aplicadas, que estudia y diseña las acciones que deben realizar un sistema automático de control, hoy en términos de mercadotécnica llamadas acciones inteligentes, para lograr procesos físicos eficientes, confiables, seguros y de bajo costo a pesar de la complejidad y dinámicos de los procesos.Así, la sinergia producida por la teoría de control integrada con la electrónica y el cómputo ha permitido un mejor nivel de vida y seguridad de la sociedad. Detrás de todo autómata hay un cerebro oculto diseñado por software frecuentemente ignorado y responsable de las acciones de sistema.
Adicionalmente, a los requerimientos básicos de un control automático, los sistemas deben ser seguros yconfiables por lo que es necesario dotarlos de capacidades para monitorear permanentemente el estado y comportamiento del proceso y detectar fallas provocadas por envejecimiento y perturbaciones extremas no previstas que causan daños y catástrofes de grandes consecuencias; como podrían ser la falta de energía eléctrica, el desplome de un avión, la explosión en una planta nuclear o petroquímica, pormencionar algunas. Esta tarea de monitoreo automático para detectar fallas se puede lograr por software cuando se dispone de información del comportamiento del proceso en condiciones normales, y existe cierta redundancia en la información que se observa o mide del proceso.
En esta presentación se introduce de manera muy general el principio de la detección de fallas y de monitoreo automático para...