Las necesidades OPERACIONALES: la clave para una buena SINTONIZACION acorde con nuestro "cliente"

12 Agosto 2011

Como se definió en alguna parte de este curso, el control “robusto” tiene la característica de mantener la variable de proceso muy estable a pesar de los cambios de carga, producir una rápida respuesta ente los cambios de setpoint, una mínima oscilación sin importar el tiempo de cambio y un mínimo offset (error entre el valor de setpoint y variable de proceso) en el tiempo.

 

Sin embargo, este criterio no es igualmente valorado por todos los procesos y puede ser que ninguno de ellos se pueda alcanzar con un control PID simple en todos los procesos. Puede ser crítico, por ejemplo, en un control de nivel de agua de una caldera que tenga una rápida respuesta ente los cambios de carga, pero un mínimo offset en el tiempo no es para nada importante. Puede ser completamente aceptable tener un error persistente de 5% entre PV y SP en estos sistemas en particular, pero si asegurarse que el nivel de agua no se desvíe más del 20% en ningún tiempo cuando haya cambios de carga. En otros procesos, como el control de nivel de líquido dentro de una fase en un sistema evaporador multi-fase, una prioridad puede ser tener relativamente estable el control de flujo a través de la válvula que mantener estable el nivel en el proceso.Un controlador de nivel sintonizado para una respuesta agresiva ante cambios de setpoint causará fluctuaciones en el flujo de líquido en todas las fases (“efectos”) del evaporador en el caso de tener repentinos cambios de carga o setpoint, lo cual sería másperjudicial para la calidad del producto que alguna desviación del setpoint en esa fase.

 

 

 

Por tanto, debemos primero determinar las necesidades operacionales de un sistema de control antes de intentar ajustar la performance de ese sistema de control. El personal operativo (operadores, supervisores de planta, ingenieros de proceso) serán nuestro mejor recurso aquí. Al fin de cuentas ellos son nuestros “clientes internos”. Nuestra tarea es dar a los clientes un sistema con la performance que ellos necesitan para hacer el mejor trabajo!!!.

 

Tengamos en mente los siguientes objetivos en el control de proceso, sabiendo que será prácticamente imposible lograr todos en CONJUNTO con cualquier sintonización de un controlador PID. Debemos intentar priorizar o hacer un ranking de la importancia de estos objetivos, y luego centrarnos en lograr los más importantes, a expensas de los menos importantes:

 

- - Mínimo cambio de PV (estabilidad dinámica) con cambios de carga.

- - Rápida respuesta ante cambios de setpoint (mínimo error dinámico)

- - Mínimo overshoot (sobre impulso) / undershoot / oscilación seguido de cambios repentinos de carga o cambios en el setpoint.

- - Mínimo error PV – SP en el tiempo (offset).

- - Mínima velocidad de acción en la válvula.

 

Las acciones de control mejor utilizadas para un rápida respuesta ente cambios de carga o setpoint son la proporcional y la derivativa. La acción integral toma efecto solo DESPUES que el error ha tenido tiempo para desarrollarse y no puede actuar de manera inmediata como lo hace la proporcional y derivativa.

 

Si la prioridad es minimizar el overshoot o sobre impulso, undershoot y/o oscilaciones, la respuesta del controlador probablemente necesitará ser más lento de lo normal. Un nuevo valor de setpoint tomará su tiempo en lograrse, y ante cambios de carga no responderá con la misma agresividad. La acción derivativa podría ser útil en algunas aplicaciones para “domar” tendencias de oscilaciones de las acciones proporcional e integral.

 

Un mínimo error en el tiempo (offset) puede realmente ser logrado con la acción integral. Ninguna otra acción pone su “atención especial” en la magnitud y duración del error. Esto no quiere decir que el proceso trabajará bien solo con la acción integral, pero la acción integral será absolutamente necesaria.

 

Una mínima velocidad en la válvula es prioridad en procesos donde la variable manipulada tiene un efecto sobre OTRO proceso en el sistema. Por ejemplo, el control de nivel de líquido en un sistema evaporador multi-fase donde la descarga de flujo de un evaporador viene a ser la entrada de flujo para el evaporador siguiente, es un sistema donde los cambios en la variable manipulada de un lazo de control pueden perturbar los procesos en adelante.

 

En otras palabras, una sintonización agresiva del controlador de nivel en un evaporador podría lograr mantener el nivel de líquido estable en ese evaporador variando su flujo de salida, pero se hará a expensas de causar variaciones de nivel en todos los evaporadores en adelante. Casos como estos demandan una sintonización del controlador que responda de manera lenta ente los errores. La acción proporcional será probablemente limitada a valores bajos (alta banda proporcional), y la acción derivativa (si es usada) debería ser fijada para que responda solo con la variable de proceso y no con el error (PV-SP). Debemos entender que sintonizar un PID con la meta de minimizar el movimiento de la válvula resultará un una mayor desviación del setpoint que si el controlador fuera sintonizado agresivamente.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 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 nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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