Modelo PNT

CONTROL DE PROCESOS QUÍMICOS
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo general de una planta química es transformar unas materias primas en unos productos de forma segura, económica y respetuosa con el medio ambiente. Para lograrlo, los equipos que integran la planta –reactores, columnas de destilación y absorción, filtros, decantadores, intercambiadores de calor, et.- deben operarse correctamente desde quela planta se arranca hasta que, después de un período de tiempo más o menos largo, se para para hacer una revisión general, reparar algún equipo, cambiar el catalizador o por cualquier otro motivo. Durante ese período de funcionamiento la planta química está sujeta a perturbaciones o influencias externas inevitables tales como cambios en la composición de las materias primas, cambios en lacantidad o en la calidad del producto fabricado, cambios en la calidad del vapor suministrado por la planta auxiliar, etc. Estas perturbaciones obligan a ejercer una vigilancia continua sobre el proceso y también actuar constantemente sobre el mismo al objeto de corregir las desviaciones que se detecten. La automatización de un proceso o de una planta química consiste en efectuar ambas acciones–vigilancia y actuación correctora- de forma automática, mediante la instalación de un conjunto de instrumentos de medida y manipulación del proceso que constituyen el sistema de control. Conforme aumenta el grado de automatización, más segura y eficiente es la operación de la planta, y menos operadores requiere pero más complejo y costoso será el sistema de control.
El objetivo básico que debe satisfacercualquier sistema de control es alcanzar una operación segura y estable de la planta. La seguridad de la operación es un requerimiento primario para evitar accidentes que puedan afectar al personal que trabaja en la planta y destruir parcial o totalmente la instalación productiva. Esta seguridad está ligada generalmente a que determinadas variables de operación tales como temperaturas, niveles,presiones o composiciones, no superen unos determinados valores límite. En un reactor que ha sido diseñado mecánicamente para operar a una presión inferior a 10 bar, el sistema de control deberá actuar sobre el proceso para que en ningún momento esa presión sea superada. Si por el motivo que fuera la acción correctora del sistema de control, que podría consistir en incrementar el caudal derefrigeración o en reducir el caudal de alimentación, no diera resultado y la presión siguiera acercándose peligrosamente a su límite, el sistema de control debe hacer saltar las alarmas y desencadenar otro tipo de actuaciones más drásticas para abortar rápidamente la situación. Deberá cerrar completamente la válvula de alimentación al reactor, introducir un inerte para apagar la reacción, abrir unaválvula de seguridad o cualquier otra acción de este tipo que frecuentemente va acompañada de una secuencia de actuaciones sobre otros equipos que finalmente conducen a la parada de la planta.
Otro requerimiento básico que debe satisfacer el sistema de control es lograr una operación estable de la planta, esto es, una operación sin grandes oscilaciones en las variables que pudieran llevar al proceso asituaciones peligrosas o a períodos durante los cuales el producto obtenido está fuera de especificaciones. Para lograr una operación estable la acción correctora sobre la planta debe tener la intensidad adecuada y debe efectuarse en el momento preciso. Una actuación correctora excesiva o a destiempo da lugar normalmente a una desviación de sentido contrario mayor y a grandes oscilaciones.
Elsistema de control debe también impedir que se violen las restricciones de operación de los equipos para evitar el deterioro de los mismos o caídas de rendimiento inaceptables. En una columna de destilación, por ejemplo, el caudal de vapor que asciende por ella está acotado inferior y superiormente. Un caudal de vapor demasiado bajo, debido a un aporte energético insuficiente en el calderín,...