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Automatización
Control Avanzado en la optimización
de procesos, productos y servicios
Parte II

En nuestros días, es imprescindible la integración con otras disciplinas. La solución de un problema de ingeniería involucra múltiples aspectos de gestión, operación, informática, comunicaciones e interacción con procesos de diferente índole: físicos, químicos, biológicos, electrónicos, mecánicos y muchos otros. Esta interacción en múltiples niveles, entre sistemas cada vez más complejos, requiere tanto de productos tecnológicos de última generación, como de métodos de control y optimización, que permitan emplear la tecnología en todo su potencial.

En la Parte I de este artículo presentamos brevemente las principales técnicas de Control Avanzado e indicamos algunos de sus beneficios. En esta segunda parte mostraremos otras ventajas y una aplicación en la que fue posible mejorar notablemente el desempeño de un sistema de control de pH.


Beneficios de las técnicas de Control Avanzado

Emplear componentes de costo menor: En algunos casos, el admitir características no lineales en los elementos -por ejemplo, en los sensores- permite ahorrar costos; la linealidad es difícil de obtener en el mundo real, y tiene costos asociados.

Abrir nuevos mercados a un producto tecnológico: Desarrollar nuevas metodologías con un determinado producto tecnológico, permite agregarle valor, es decir, darle nuevos usos en otras áreas, o -equiva-lentemente- abrir nuevos nichos de mercado para el producto.

Diseñar sistemas más complejos y, por lo tanto, tecnológicamente más avanzados: La mayoría de los diseños de avanzada involucran procesos de mayor complejidad, en los que existen múltiples requerimientos y restricciones. La industria competitiva debe innovar continuamente para mantener sus ventajas en el mercado global. La biotecnología, la robótica, los nuevos materiales, los nuevos procesos para extracción de mineral o la producción limpia, tienen como denominador común un mayor grado de complejidad.

Los riesgos de introducir nuevas técnicas, pueden ser minimizados con un buen diseño conceptual y básico, a través de la simulación previa y la construcción de prototipos o plantas piloto. Hoy existe bastante información sobre casos de aplicación, experiencia que debe ser considerada y que será de utilidad para seleccionar las técnicas más adecuadas según el proceso o producto en el que se emplearán.


Figura 1 (a). Control de pH con controlador industrial convencional.



Figura 1 (b). Control de pH con controlador no lineal desarrollado en la USACH.


Un caso de aplicación: Control No Lineal de pH

El control de pH ha demostrado tener un comportamiento no lineal; por este motivo es atractiva la aplicación de técnicas de control avanzado en este tipo de problema. Estas meto-dologías permiten conseguir resultados notablemente mejores que aquellos logrados mediante métodos de control clásico. La figura 1 muestra una comparación entre la evolución del pH a partir de un controlador industrial convencional diseñado para controlar pH, y el resultado logrado con un método desarrollado en el Laboratorio de Sistemas No Lineales de la Universidad de Santiago, cuando se emplea en una reacción ácido-base fuerte, para neutralizar el pH (pH=7). Ambos experimentos se realizaron en la misma planta piloto, en condiciones similares. Se escogió este tipo de reacción y la referencia en pH=7, considerando éste constituye uno de los casos de mayor dificultad para estabilizar el pH.

Por otra parte, el control de pH es un proceso frecuentemente encontrado en sectores de gran impacto económico, tales como la minería (ej.: procesos de biolixiviación y tratamiento de residuos), la agroindustria y la biotecnología (ej.: control de condiciones ambientales en el cultivo de microorganismos, control de pH de alimentos), los servicios (ej.: tratamiento de aguas servidas), la industria química, etc. En el caso de la biolixiviación en particular, mantener estable el pH en el valor óptimo es fundamental para que las bacterias oxiden la mayor cantidad de cobre posible, en el mínimo tiempo. En minería, el proceso de bio-lixiviación tiene grandes perspectivas de desarrollo futuro, pues permite aprovechar el mineral de baja ley que no ha podido ser explotado mediante procesos convencionales, y genera menor contaminación del medioambiente. Beneficios similares pueden obtenerse de las técnicas aquí descritas, en todas las áreas productivas y de servicios donde se requiera controlar procesos continuos, discretos o híbridos (incluyendo el caso de los procesos batch o los procesos de manufactura).

Por Ingeborg Mahla, académico de la Universidad de Santiago de Chile y miembro del Comité de Automatización de AIE.
imahla@lauca.usach.cl - automat@aie.cl

Mayo 2004
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