Para alcanzar estos objetivos no es necesario que el alumno egresadode facultades y escuelas domine la moderna y elegante Teoría deControl desarrollada en las últimas dos décadas, que estábasada en planteamientos matemáticos bastante complejos. Por elcontrario, estos objetivos pueden cubrirse con un enfoque mucho máspráctico del Control de Procesos, con la única precauciónde no caer en el extremo opuesto de limitar el proceso formativo al aprendizajede una serie de recetas prácticas más o menos justificadas.El soporte teórico ha de ser el necesario para entender el porqué,el cómo y el cuándo debe aplicarse una técnica decontrol específica a un caso concreto, para entender tambiéncuales son las limitaciones de esa técnica y que calidad de controlcabe esperar de ella, así como para seleccionar justificadamentelos instrumentos más adecuados para su realización física.
Con este enfoque mixto se ha escrito este libro, cuyo contenido estáindicado para un curso universitario de 60 a 90 horas lectivas. Esta extensiónposibilita que sea un libro de texto adecuado a los programas docentessobre la materia, de la mayoría de los departamentos universitarios.Contiene el material educativo suficiente para montar la asignatura deControl de Procesos de acuerdo con la visión particular que cadaprofesor tenga sobre la disciplina, tratando con mayor profundidad o extensiónlos temas que juzgue más interesantes. Así por ejemplo, unaasignatura con sólo 6 créditos y con un enfoque eminentementepráctico podría dejar a un lado el modelado del comportamientodinámico de procesos (Capítulo 2) y tratar con menos profundidadlas técnicas de análisis dinámico (Capítulos3, 4 y 5) para centrarse en el diseño de controladores PID (Capítulos7 y 9) y poner énfasis en la instrumentación básicade control (Capítulos 16, 17, 18, 19 y 20). Si bien esta obra estaenfocada, como se ha dicho, a la enseñanza universitaria, la orientaciónpráctica con la que ha sido concebida, hace que sea útiltambien para profesionales que quieran adquirir o completar una formaciónbásica en control de procesos. El modelado empírico de ladinámica de procesos (Capítulo 6), las reglas de sintonizaciónde controladores (Capítulo 9), la forma de incrementar la calidadde control mediante técnicas avanzadas que hoy en día sontécnicas estándar (Capítulo 10, 11 y 12) o la realizaciónfísica de las estrategias de control mediante computadores de controldistribuido, constituyen temas que tienen una aplicación prácticainmediata. Un enfoque eminentemente aplicado de la disciplina requierecomplementar las clases teóricas con la realización de unamplio conjunto de prácticas que cubran la mayor parte de los temasque se desarrollan. El mejor medio para satisfacer el enfoque prácticode la disciplina es el desarrollar las prácticas sobre alguna plantapiloto, lo que exige una inversión y un mantenimiento considerable.Afortunadamente, la enorme potencia de cálculo de los ordenadorespersonales, unida a la economía de su adquisición y uso,permite la realización de prácticas sobre simulaciones suficientementerealistas de procesos reales. Existe en el mercado abundante "software"especializado en simulación dinámica, que incorpora inclusorutinas de control, con el que se facilita extraordinariamente la tareade montar dichos prácticas. De hecho, buena parte de los ejemploscontenidos en esta obra han sido desarrollados utilizando este tipo deaplicaciones informáticas.
El libro se inicia con un capítulo de introducción enel que se hace una descripción general del problema de control deprocesos químicos, de las técnicas de control disponiblesy de la instrumentación necesaria para implementarlas. Es un capítulode lectura obligada, no sólo porque ofrece una panorámicaglobal del contenido de la obra, sino porque en él se definen unaserie de términos y conceptos que se utilizarán con profusiónen la misma y sobre cuyo significado no debe existir la menor duda.
Los restantes capítulos del libro se pueden agrupar en trespartes claramente diferencias: dinámica, control e instrumentaciónde procesos. La primera parte (Capítulos 2 a 6 ambos inclusive)tiene por objetivo el estudio del comportamiento dinámico de procesossometidos a perturbaciones exteriores. Este estudio comienza con el desarrollode modelos matemáticos dinámicos de procesos basados en losprincipios físico(químicos que los gobiernan: conservaciónde la materia, la energía y la cantidad de movimiento, leyes cinéticasy ecuaciones de estado. A continuación se aplican técnicasmatemáticas de análisis y transformación de esos modelos,con vistas a su utilización en problemas de control (linealizacióny análisis en el dominio del tiempo, análisis frecuencialy en el dominio de Laplace, funciones de transferencia e identificaciónde procesos para obtener modelos dinámicos empíricos).
La segunda parte del texto (Capítulos 7 a 14 ambos inclusive)comienza presentando la idea básica del control por realimentacióny analizando, desde un punto de vista más descriptivo que formalo puramente matemático, el problema de la estabilidad. Este enfoquepráctico conectado con el hecho físico es una constante quese mantendrá a lo largo de esta segunda parte, preservando únicamenteel soporte teórico indispensable para comprender las distintas técnicasy estrategias de control y justificar sus limitaciones. El concepto decontrol regulatorio básico mediante lazos o bucles de realimentaciónse extiende con la descripción detallada de un lazo de realimentación,que incluye los distintos tipos de controladores (analógicos y digitales)y acciones de control (proporcional, integral, derivativa), asícomo sus criterios de selección y los métodos de sintonización.A continuación se presentan técnicas de control avanzadopara procesos con dinámica difícil (procesos con elevadostiempos muertos y procesos con respuesta inversa) y para casos en los quese exija una mejor calidad de control (control en cascada y control anticipativo).Dentro del conjunto de técnicas avanzadas de control se incluyetambién el control selectivo, para situaciones en las que, ademásde controlar una variable de proceso, se requiere satisfacer simultáneamenteotros objetivos (maximizar una eficiencia, proteger un equipo). El estudiode técnicas de control para procesos continuos finaliza con un capítulodedicado a control multivariable que aborda la problemática de lasinteracciones entre lazos asociados a una misma unidad de proceso, conun planteamiento muy simple, pero también muy ilustrativo y práctico,de una cuestión formalmente compleja. La segunda parte de la obraconcluye tratando dos temas que no suelen incluirse en textos de controlde procesos para estudiantes de ingeniería química. Uno deellos es el control secuencial de procesos cuya aplicación no selimita a la automatización de procesos discontinuos, que tambiénes necesario su concurso en las operaciones de puesta en marcha y paradade procesos continuos. El otro tema versa sobre los sistemas de controldistribuido mediante computadores de control, que es la filosofíade control imperante hoy en día para plantas de tamaño medioy grande.
La tercera parte del libro (Capítulos 15 a 20 ambos inclusive)tiene por objetivo presentar los instrumentos necesarios (sensores, transmisoresy actuadores) para implementar las técnicas de control estudiadas.Habida cuenta que la instrumentación involucrada en el control deproceso químicos es extraordinariamente amplia, el estudio se limitaa aquellos instrumentos con los que se miden las variables físicasprincipales (presión, nivel temperatura, caudal y composición).El estudio de esta materia no se reduce a una mera descripción físicade los sensores, sino que incluye también un análisis delos principios físico químicos en los que se fundamentan,la discusión sobre su campo de aplicación y un análisiscomparativo con otros instrumentos que cumplen la misma finalidad. Estatercera pare concluye con un capítulo dedicado a válvulasde regulación, el elemento final de control en la mayoríade los lazos de control de proceso químicos.