CONTROL RELACIONAL

El control en cascada o control relacional es una técnica de control muy común, ventajoso y útil en las industrias de proceso; en esta sección se presentan sus principios e implementación mediante dos casos prácticos. En la mayoría de los procesos de pueden encontrar ejemplos de sistemas de control en cascada.

La idea básica es realimentar variables intermedias entre el punto donde entra la perturbación y la salida.

Se utiliza principalmente para eliminar el efecto de perturbaciones de la variable manipulada y mejorar las características dinámicas de lazos de control en procesos, compuestos por sub-compuestos.

El objetivo principal del control relacional o control en cascada es atenuar el efecto de la perturbación antes de que llegue a afectar significativamente la variable de salida.

Para que el sistema sea lo más insensible posible a las perturbaciones, es necesario que el lazo secundario sea más rápido que el primario. Esto es, la suma de las constantes de tiempo del lazo secundario debe ser menor que la suma de las constantes de tiempo del lazo primario.

Las variables que intervienen se clasifican de dos maneras:

Variables primarias:

• Temperatura:La Temperatura es una magnitud que mide el nivel térmico o el calor que un cuerpo posee. Toda sustancia en determinado estado de agregación (sólido, líquido o gas), está constituida por moléculas que se encuentran en continuo movimiento.
• Presión:Se le llama Presión, a la reacción inmediata que ejerce un cuerpo sobre otro en relación de peso o fuerza. La presión técnicamente se refiere a dos tipos fundamentales, opresión y compresión, la opresión es comúnmente asociada a la falta de libertad de un sujeto para movilizarse con plena independencia, y la compresión se refiere al esfuerzo o impedimento que realiza un cuerpo sobre otro impidiendo su salida de algún sitio.
• Volumen:La palabra volumen posee diversas definiciones según sea el ámbito. Una de ellas es como propiedad física de la materia: es el espacio que ocupa un cuerpo. El Sistema Internacional de Unidades establece como unidad principal de volumen al metro cúbico. También se encuentran el decímetro cúbico y centímetro cúbico y el muy utilizado litro (L).
• Flujo:El origen del vocablo Flujo es del latín “Fluxus” que significa “corriente o ir de un lado a otro”, generalmente cuando se emplea el término flujo, se hace para referirse al movimiento de algo, enfocándolo sobre todo desde el punto de vista de las cosas líquidas, porque son las que mayormente asociamos a la capacidad de fluir, por eso se entiende por un lado al flujo como el movimiento que puede experimentar un fluido, como por ejemplo el flujo de agua, aunque desde una perspectiva más amplia es considerado la acción y efecto de fluir (de cualquier cosa), además de circular, moverse, correr o deslizarse, cualquiera de estas acciones siempre efectuándolo de un lado a otro.

 Variables secundarias:

•  Válvulas:Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
  Las válvulas son unos de los instrumentos de más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. 
• Sensores: Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas.
• Tuberías:La tubería o cañería es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica de oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominación específica de gasoducto. También es posible transportar mediante tubería materiales que, si bien no son un fluido, se adecúan a este sistema: hormigón, cemento, cereales, documentos encapsulados, etcétera.
• Termómetros:Los termómetros son instrumentos utilizados para medir la temperatura. El método más usado para medir la temperatura empleando termómetros es el fenómeno de la dilatación de metales, principalmente el mercurio. El fenómeno de la dilatación se basa en el estiramiento del metal cuando la temperatura aumenta.
  Para tener una medida correcta de la temperatura, a los termómetros se les agrega una graduación que depende de la escala de temperatura en la que se desee obtener la medición.

Su aplicación principal es la "regeneración catalítica". La regeneración catalítica o reformación catalítica es un proceso químico utilizado en el refino del petróleo. Es fundamental en la producción de gasolina. Su objetivo es aumentar el número de octano de la nafta pesada obtenida en la destilación atmosférica del crudo. Esto se consigue mediante la transformación de hidrocarburos parafínicos y nafténicos en isoparafínicos y aromáticos. Estas reacciones producen también hidrógeno, un subproducto valioso que se aprovecha en otros procesos de refino.

Para ello se utilizan altas temperaturas (490-530 °C), presiones moderadas (10-25 bar) y catalizadores sólidos de platino y otros metales nobles soportados sobre alúmina.

EJEMPLO

Se considera el proceso de regeneración catalítica que aparece en la figura 8-10. En este proceso, como su nombre lo indica, se regenera el catalizador de un reactor químico. El catalizador se utiliza en un reactor donde se deshidrogena un hidrocarburo; después de un cierto período, el carbón (C) se deposita sobre el catalizador y lo contamina; cuando esto ocurre, el catalizador pierde su actividad y se debe regenerar. La etapa de regeneración consiste en quemar el carbón que se deposita, para lo cual se sopla aire caliente sobre la capa de catalizador; el oxígeno del aire reacciona con el carbón para formar CO*:

Después de que se quema todo el carbón, el catalizador queda listo para ser utilizado nuevamente. Éste es un proceso por lotes, sin embargo, la quema del carbón puede tardar varias horas.

Durante el proceso de regeneración, del catalizador una variable importante que se debe controlar es la temperatura de la capa de catalizador, TC. Con una temperatura muy alta se pueden destruir las propiedades del catalizador; por el contrario, con una temperatura baja el tiempo de combustión resulta largo. La temperatura de la capa se controla mediante el flujo de combustible que llega al calentador de aire (un horno pequeño), como se muestra en la figura 8-10; por razones de simplificación no se muestran los controles de la razón aire combustible, y por lo mismo se muestra un sensor de temperatura, aunque en la práctica se utilice como variable controlada un promedio de temperatura o la temperatura más alta en la capa.

A continuación se muestra un vídeo de control relacional

CONCLUSIÓN

Un sistema de control es aquel que determina los parámetros requeridos en un sistema, parámetros dependientes de las variables a utilizar como la presión, la temperatura, la velocidad, revoluciones por minuto, etc., el control se implementa a dicho sistema para moderar su operación adecuadamente.

ACTIVIDAD

¿Qué es control?

¿Como defines control relacional o control en cascada?

¿Cual es la importancia de su utilización?

¿Cuales son las variables dentro del control relacional?

¿Porqué es importante conocer las variables?

BIBLIOGRÁFICA

Refino del Petróleo (III): Reformado Catalítico(Artículo sobre el Reformado Catalítico en el portal de los ingenieros químicos en español) 

http://conceptodefinicion.de/temperatura/

http://conceptodefinicion.de/presion/

http://conceptodefinicion.de/volumen/

http://conceptodefinicion.de/flujo/

http://www.tecval.cl/que_son_las_valvulas.html

http://definicion.de/sensor/

https://boletinagrario.com/ap-6,tuberia,736.html

https://www.quiminet.com/articulos/los-termometros-funcionamiento-y-tipos-2637622.htm

NOMBRES

GARCÍA NERI ADRIANA

GONZÁLEZ CASTRO ANA LAURA

PADILLA RAZO BRENDA ANGÉLICA

REYES SOSTENES MARICELA

SANCHEZ GONZÁLEZ CLAUDIA ZUKEY

Estudiantes de la carrera de Ingeniería Química