Clasificación de los procesos industriales

A continuación, se presenta una clasificación de los procesos industriales, realizada a partir de determinados parámetros.

Según el lazo de control, se pueden clasificar en lazo abierto o lazo cerrado.

Procesos en lazo abierto. La estructura de bloques del proceso corresponde al de la figura. Este tipo de estructura solamente es aplicable en procesos muy simples, pues el sistema de control no recibe, en ningún momento, información de la evolución del proceso, y cualquier alteración o suceso imprevisto no sería controlado y llevaría el proceso a un funcionamiento defectuoso.

Procesos en lazo cerrado. Es la estructura habitual de los procesos automatizados y se corresponde con la ya descrita en apartados anteriores.

Según el tipo de señal, los procesos se pueden clasificar en procesos de variable discreta o continua.

Procesos de variable discreta. Se caracterizan por el empleo de señales binarias, provenientes del estado del proceso. Generalmente, corresponden a procesos de manipulación y transformación de la materia prima mediante diferentes acciones. En la figura siguiente , se muestra un proceso de tratamiento de superficies, en el que una pieza metálica es sometida a diversos baños sucesivos. En este caso, e introduciendo muchas simplificaciones, el proceso se puede reducir al tratamiento de señales discretas cuya combinación indica la situación y el baño en que se encuentra una pieza determinada (no se tienen en cuenta otras variables como el tiempo, etc.).

Procesos de variable continua. Se caracterizan porque realizan el control de variables analógicas muestreadas y codificadas, relacionadas generalmente con la medición y el control de variables físicas como son el control de presión, humedad, composición, temperatura, etc. Con el empleo de transductores adecuados, las variables físicas se transforman en señales de tipo eléctrico, que son procesadas por el equipo de control.

La figura siguiente muestra un proceso cuyo objetivo es la regulación de la temperatura de la corriente que abandona un intercambiador de calor. Dicha temperatura puede tomar cualquier valor continuo, que depende de la temperatura de entrada de la corriente fría, de la temperatura del vapor de calefacción, de los caudales de las corrientes, etc.

Según cómo esté implementado el sistema de control, éste se puede clasificar en tecnologías cableadas y tecnologías programadas.

Tecnología cableada. En este caso, el sistema de control se realiza mediante la asociación y conexión física de diferentes tipos de elementos, de tal manera que el control dependerá única y exclusivamente de la interconexión de los mismos. Cualquier modificación del ciclo de trabajo implicará la modificación de la estructura física de las conexiones. Generalmente, este tipo de control se utiliza en sistemas automatizados muy sencillos, en que el número de variables a controlar es pequeño.

Tecnología programada. En este caso, el sistema de control se realiza mediante un dispositivo programable, generalmente un PLC, que permite modificar el ciclo de trabajo del proceso mediante la modificación de un programa insertado en su memoria.

Según el tipo de lógica utilizada, la clasificación puede ser combinacional o secuencial.

Sistema lógico combinacional. Se caracteriza porque presenta en cada momento las variables de salida como resultado de una función lógica del estado de las variables de entrada (x_i), sin tener en cuenta la variable tiempo. Siempre se pueden expresar las salidas (y_i) como una función lógica de las entradas, y_i= f(x_i). Como ejemplo, puede citarse el inicio de un proceso de reacción de síntesis, que puede depender de determinadas condiciones: niveles mínimos de carga, presión del vapor de calefacción, etc. En este caso, el proceso no se iniciará hasta que se cumplan todas las premisas previas, independientemente del orden en que se vayan cumpliendo.

Sistema lógico secuencial. Se caracteriza porque presenta unas variables de salida que no solamente son función de las variables de entrada, sino que también dependen de alguna situación pasada y/o de la secuencia de entradas que se hayan aplicado al sistema. De alguna manera, habrá que disponer de dispositivos de memoria que recuerden cada uno de los estados del sistema. De este modo, la salida dependerá del estado en que se encuentre el sistema y de su combinación de variables de entrada. Un ejemplo lo constituye un sistema de mezcla en el que se necesitan determinadas informaciones previas para seguir con el proceso, como por ejemplo haber llegado a un nivel determinado para poner en marcha el sistema de agitación. Esta sencilla situación muestra la necesidad de conocer el estado del proceso antes de ejecutar una nueva orden.

La mayoría de los procesos industriales químicos que se presentan en este libro corresponden a sistemas donde intervienen tanto señales discretas como continuas, que estarán asociadas a tecnologías de control programadas mediante PLC, y serán resueltos mediante sistemas combinacionales y secuenciales.

Inicialmente, se introducen los procesos discretos, para cuyo estudio se emplea el álgebra de Boole como herramienta básica adecuada, debido a que trata de variables que únicamente pueden tomar dos valores (normalmente representados por 1 o 0).

La forma de expresar los sistemas lógicos mediante el álgebra de Boole se denomina expresión lógica. Si se observa el ejemplo de la figura 1.7, se comprueba que se puede asignar a las variables uno de los dos valores mencionados: el agitador está en marcha (1) o parado (0), los sensores de nivel están activados (1) o no (0), las válvulas están cerradas (0) o abiertas (1), etc., con lo que cada situación se considera suficientemente explícita empleando los dos valores posibles como información del estado de las mismas.