Procesos

Conceptos básicos, terminología y técnicas para control de procesos
Cualquier estudio de control de procesos debe comenzarse investigandocuál es el concepto de "proceso". Desde el punto de vista de la producción,se considera que un proceso es un lugar donde se juntan materiales y, la mayoría de las veces, energía para producir un producto deseado. Desde el
punto de vista del control, elsignificado es más específico. Un proceso se identifica como teniendo una o más variables asociadas con el mismo cuyos valores resulta importante conocer y controlar.
Inicialmente, el estudio se centrará sobre los procesos que tienen sólo una variable controlada, como ser el proceso de intercambio de calor que se muestra en la figura 1a. En este proceso, para mantener la temperatura del producto (aguacaliente) se debe disponer de otra variable capaz de afectar la variable que está siendo controlada y que pueda ser manipulada por el sistema de control.
En este ejemplo, el sistema de control manipula la posición de una válvula de vapor. Sin embargo, la temperatura del agua depende no sólo de la posición de esta válvula sino también del caudal del agua, su temperatura de entrada, la entalpía delvapor, el grado de ensuciamiento del intercambiador, y la temperatura ambiente.

[pic]
Este simple ejemplo muestra las variables controlada, manipulada y de carga - las tres categorías asociadas con cada proceso bajo control (fig. 1b).
Los parámetros que indican la calidad del producto o las condiciones de operación del proceso se denominan variables controladas, tales cómo presión, nivel,temperatura, pH, gravedad específica o densidad, composición, contenido de humedad, peso y velocidad, y otras variables según el proceso.
Las variables manipuladas incluyen posición de válvula, posición de registro, velocidad de motor y paso de alabe. Además, hay veces que se manipula un lazo de control para controlar otra variable en esquemas de control más complicados; por ejemplo, se manipula unavariable de flujo para controlar una temperatura o un nivel.
Todas las variables que afectan una variable controlada, menos la que está siendo manipulada, se define como cargas. Tanto las cargas como la variable manipulada pueden afectar una variable controlada sea del lado de alimentación o del lado de demanda del proceso. Por ejemplo, la temperatura de salida de un intercambiador de calorpuede ser controlada manipulando la
válvula de vapor, mientras el nivel de un tanque puede ser controlado manipulando una válvula sobre la salida del tanque. A menudo, una variable controlada en un proceso es la variable de carga para otro. Por ejemplo, la temperatura de la corriente de salida de un intercambiador de calor casi
seguramente habrá de afectar otras variables de planta de lo contrario,no tendría mucha importancia controlarla.
El problema de control
La relación entre las variables controladas, manipuladas y de carga define la necesidad de un control de proceso. La variable manipulada y las distintas variables de carga pueden aumentar o disminuir la variable controlada según el diseño del proceso. Las variaciones de la variable controlada
reflejan el balance entre las cargas yla variable manipulada. En el caso del intercambiador de calor, los aumentos de la apertura de la válvula de vapor, entalpía de vapor, temperatura de entrada y temperatura ambiente tienden a elevar la temperatura del producto, mientras ésta baja por aumentos de
caudal y ensuciamiento del intercambiador. La temperatura responde al efecto neto de estas influencias. Si las influencias positivas sonmayores que las negativas, la temperatura se eleva. Si se da el caso contrario, la temperatura baja. Si todas las variables de carga han de permanecer constantes, es posible ajustar la válvula de vapor hasta que la temperatura del producto sea constante
al valor deseado, y permanecer allí indefinidamente.
El equipo de control de proceso es necesario puesto que estas variables no permanecen...