DINÁMICA Y CONTROL DE PROCEOS 1 1.1 INTRODUCCIÓN Motivación
Sin profundizar en la multiplicidad de tareas que puede encarar un Ingeniero de Procesos, podemos señalar algunas áreas esenciales de su campo de acción: En primer lugar el diseño o adaptación de procesos y equipos, esto es, la selección de los mismos, las conexiones entre los diferentes componentes, su dimensionamiento. En general,para procesos en flujo tales como los que encontramos en la industria química o petroquímica, el diseño se realiza para condiciones de trabajo en estado estacionario, sin variaciones en el tiempo de las variables que caracterizan al sistema. En segundo lugar, como el Ingeniero se ocupa de la operación de esos procesos, debe realizar las acciones necesarias para que los procesos o equipos operen enlas condiciones de diseño. Esto ya implica considerar otros factores que no aparecen en el análisis de estado estacionario, tales como la estabilidad de los puntos de trabajo, las variaciones que puedan ocurrir en las entradas al sistema y períodos especiales de funcionamiento (arranques, transiciones de un punto de operación a otro). Vemos entonces que las variaciones en las condiciones delproceso o equipo en el tiempo deben ser estudiadas para poder tener un gobierno del mismo. Es más, existen procesos que son esencialmente variables en el tiempo: los procesos discontinuos (batch) o semicontinuos. En tercer lugar, y como muchas veces no alcanza con conocer el comportamiento dinámico del sistema para garantizar la operabilidad del mismo, se deben encarar acciones de control. Esto es,manejo de ciertos parámetros o variables que garanticen que el sistema opere en las condiciones deseadas. Para ello resulta clave conocer cuál es la respuesta dinámica del sistema a los cambios que se introduzcan. Si esto se realiza sin la intervención directa de un operador estamos frente al control automático del proceso. Vemos entonces que el estudio de la dinámica del proceso presenta una granimportancia por varias razones: i) hay sistemas que no funcionan en estado estacionario; ii) aún los sistemas en flujo, diseñados para trabajar en estado estacionario, pueden recibir pequeñas perturbaciones que los aparten del punto de diseño, y por lo tanto es necesario evaluar la estabilidad del mismo; iii) los sistemas en flujo tienen períodos de puesta en marcha o transiciones de un punto deoperación a otro; iv) conocer la dinámica del proceso nos permite diseñar de mejor modo el sistema de control y eventualmente implementarlo en automatismos. Los conceptos esbozados más arriba son sumamente generales y no se restringen solamente a procesos industriales. Si bien en lo que sigue aparecen normalmente ejemplos de aplicaciones tales como reactores, intercambiadores, tanques, etc. esto esfundamentalmente por sencillez y por considerar sistemas ya conocidos por el estudiante. El objetivo principal es conocer el comportamiento dinámico de los sistemas y cuando se analicen los sistemas de control se hará desde esta perspectiva; la implementación de los automatismos queda en manos de los especialistas correspondientes, con los cuales el Ingeniero de Procesos deberá poder interactuardesde el conocimiento del proceso y su dinámica.
Dr. Ing. Iván López Moreda – IIQ – FACULTAD DE INGENIERÍA
DINÁMICA Y CONTROL DE PROCEOS 1.2 Operación de un proceso
Veamos un ejemplo muy sencillo: un tanque de alimentación de un fluido es alimentado en forma continua con un caudal constante y en la cañería de salida hay una válvula para regular el caudal (Figura 1.1)
Fig. 1.1 Un tanquede líquido con alimentación constante. Para asegurar que el tanque no desborde ni se vacíe es posible actuar sobre una válvula ubicada en la cañería de salida.
El operador deberá cuidar el llenado del tanque de manera que no se desborde ni se quede vacío. Para ello deberá observar el nivel del tanque, visualmente o con algún instrumento de medida y comparará su observación con los niveles de…
