Procesos Runaway o descontrolados o "Open-loop unstable": felizmente son muy pocos en la industria

29 Junio 2011

Un clásico ejemplo de un procesos runaway (descontrolado o “Open-loop unstable”) es un péndulo invertido: un brazo de madera vertical equilibrado en el extremo moviéndose de lado a lado. Un péndulo invertido es típicamente construido en el ambiente de laboratorio para fijar el  brazo sobre un eje soportado en una carrocería, entonces se equipa la carrocería con ruedas y un motor de giro reversible para dar la habilitad de control lateral.

 

Un sensor (usualmente un potenciómetro) detecta el ángulo del brazo con referencia eje vertical, reportando el ángulo al controlador como la variable de proceso. El motor vendría a ser el elemento final de control.

 

 

 

La característica de un proceso runaway es su tendencia a acelerar rápidamente  alejándose de su condición estable sin corrección alguna. Podemos ver este comportamiento en la siguiente tendencia de proceso:

 

 

Un sinónimo de “runaway” es auto-regulación negativa o retardo negativo, porque la variable de proceso respecto al tiempo se parece al inverso de la curva de un auto-regulatorio con tiempo de retardo.

 

Lo que hace que un proceso “runaway” tenga ese comportamiento es su feedback positivo interno. Es fácil demostrar por uno mismo cuando dificultoso resulta controlar procesos runaway. Simplemente intentemos balancear un brazo grande madera verticalmente en la palma de nuestras manos. Entenderlas que única forma de mantener la estabilidad es reaccionar rápidamente ante o en contra los cambios de ángulo del brazo vertical, especialmente aplicando saludables dosis de acción de control derivativa para contra restar cualquier movimiento fuera de lo vertical.

 

Afortunadamente, los proceso runaway (Open-loop unstable)   son los menos comunes de los procesos industriales. Digo “afortunadamente” porque estos procesos son notoriamente más difíciles de controlar y usualmente se asume un MAYOR riesgo que con los procesos auto-regulatorios. Muchos procesos runaway también son NO lineales, haciendo su comportamiento menos intuitivo para los operadores.

 

Generalmente los reactores de fisiones nucleares un comportamiento “runaway”. Como el reactor de Chernóbil (Ucrania, Rusia) que fue un diseño donde su potencia de salida podría “descontrolarse” bajo ciertas condiciones, y eso fue lo que exactamente paso el 26 Abril del 86. El reactor utilizada boques de grafito sólido como su principal sustancia de moderación y neutralización, y como su agua circulante fría no produjo suficiente feedback negativo para estabilizar empezó a “descontrolarse” hasta provocar el desastre.

 

Resumen

- Los procesos runaway con caracterizados o graficados con una rampa exponencial de la variable de proceso en respuesta de un escalón o step-change en el elemento final de control o carga.

- Este “descontrol” o “runaway” ocurre como resultado de alguna forma de feedback positivo dentro del mismo.

- Los procesos runaway no pueden ser controlados solamente con acción de control proporcional e integral, y siempre van a necesitar de la acción derivativa para estabilizarlo.

- Una cantidad moderada de acción integral es necesaria en procesos runaway para compensar los cambios de carga.

- Un proceso runaway se convertirá en auto-regulatorio si naturalmente se le introduce el feedback negativo interno necesario, como es el caso de water-moderated fision reactos (reactores de fisión moderados con agua).

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 8 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo a mi email.

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