Ingeniería Química – Introducción al control de procesos
Este post tiene como finalidad dar una entrada al mundo del control de procesos desde el punto de vista de la Ingeniería Química. Esto con el objetivo de motivar y ayudar a personas que estén interesadas en este tema y mostrar la importancia del control de procesos ya que representa una de las áreas con mayor aplicación dentro de la industria, es casi imposible alcanzar condiciones seguras y rentables en una planta sin la ayuda del Control de Procesos.
La competencia mundial ha cambiado rápidamente el panorama de la producción y el consumo de productos químicos, la naturaleza cambiante de los procesos industriales para satisfacer el mercado crea la necesidad de desarrollar procesos químicos que involucran transformar materias primas en productos deseados de forma eficiente, 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, entre otras operaciones unitarias) deben operarse correctamente.
¿Qué es un Proceso Químico?
Cualquier unidad de procesamiento o combinación de estas, utilizadas para la transformación de materia prima a través de cambios químicos, físicos, mecánicos y/o térmicos en un producto acabado es un proceso químico.
Estos procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre ocurren cambios y si no se emprenden las acciones pertinentes, las variables importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la calidad del producto y los índices de producción, no cumplirán con las condiciones de diseño. Esto se puede lograr con la instrumentación y control de procesos, la cual es una rama de la ingeniería que involucra la medición y recolección de información de los parámetros de campo así como también de realizar cambios en las variables del proceso para la operación segura y eficiente de plantas químicas. Esto sirve para mantener en determinado valor de operación las variables del procesos tales como:
- Temperatura
- Presión
- Flujo
- Composición
- Entre otras.
Vigilar y regular estas variables puede llevarse a cabo de manera automática mediante la instalación de un conjunto de instrumentos de medida y manipulación del proceso que constituyen el sistema de control.
Los principios básicos para la operación de las unidades de un proceso químico se enfocan en alcanzar los siguientes objetivos:
- Operar las unidades de procesamientos de forma segura. Esto implica que ninguna unidad debe operarse cerca de las condiciones consideradas peligrosas tanto para la salud de los operadores como para la vida útil de los equipos. Deben evitarse las condiciones de operación que puedan violar las regulaciones ambientales.
- Mantener constantes los flujos de producción. La cantidad de producto final requerido de una planta en cualquier momento está usualmente determinada por requerimientos del mercado por lo que los flujos de producción deben mantenerse tanto como sea posible en las especificaciones rentables.
- Mantener la calidad del producto dentro de las especificaciones. Los productos que no cubran las especificaciones de calidad requerida se deben descartar como desechos o cuando sea posible reprocesarlos. Satisfacer las necesidades de los clientes representa una gran motivación para alcanzar las especificaciones de calidad de los productos.
Para lograr los objetivos antes mencionados existe una necesidad de monitorear y ser capaz de inducir cambios en aquellas variables claves del proceso que están relacionadas con la seguridad, flujos de producción y calidad del producto.
Esta tarea dual de:
- Vigilar las condiciones del proceso.
- Promover cambios en las variables apropiadas para mantener las condiciones de operación,
Es trabajo de un sistema de control.
Es un ordenamiento de componentes físicos, unidos o relacionados de tal manera que regulan, dirigen o comandan al mismo sistema o a otro para obtener una especificación requerida en el proceso. Se dice que un sistema de control opera en forma MANUAL cuando interviene la mano del hombre y en AUTO (automático) cuando no interviene la mano del hombre. Un sistema de control debe diseñarse de manera que sea lo suficientemente versátil como para que pueda cambiarse su operación de AUTO a MANUAL o viceversa cuando las condiciones operacionales lo requieran.
La dinámica y control de procesos es el aspecto de la ingeniería química que se encarga del análisis, diseño e implementación de sistemas de control que facilitan la obtención de los objetivos específicos de seguridad, mantenimiento de la calidad y los niveles de producción.
Referencias:
- Holzbock (2007). Instrumentos para medición y control. Illinois, EEUU. CECSA.
- Smith y Corripio (2000). Control automático de procesos teoría y práctica. México. LIMUSA
- Seborg, Edgar y Mellichamp. (2009) Process Dynamics and control. Nueva York, EEUU. Wiley
- DiStefano, Stubberud y Williams (2004). Retroalimentación y sistemas de control. Bogotá, Colombia. McGraw-Hill.
- Luyben (1996). Process modeling, simulation and control for chemical engineers. McGraw-Hill.
- Ogata. (1998). Ingeniería de control moderna. Pearson.
Espero haya sido de su agrado mi primer post. Estoy abierto a sugerencia y recomendaciones.
La enseñanza que deja huella no es la que se hace de cabeza a cabeza, sino de corazón a corazón.
- Hendricks