fbpx
.st0{fill:#FFFFFF;}

Control y Automatizacion

5 Pasos Indiscutibles para hacer Control Automatico de Procesos (PID)

 diciembre 16, 2019

By  Jose Carlos Villajulca

La secuencia o método para aprender cualquier tema es muy “importante”, definitivamente te ahorrará tiempo, dinero y MUCHOS dolores de cabeza (recuerda lo malo que es el estrés). En mis 12 años de experiencia, he seguido muchos “métodos” y muchos “pasos” de muchas “personas” para aprender Control de Automático de Procesos (específicamente Control PID).

Muchos métodos fueron un poco “malos”, otros “terribles”, y algunos “muy muy buenos”. Buenos o malos de todo se aprende; es una gran ventaja aprender que “no” hacer y que realmente funciona.

En este artículo deseo darles una “pastilla” de los 5 “grandes” pasos que si o si debes aprender si quieres “realmente” ser un referente en Control Automatico de Procesos. Estos 5 “grandes” pasos marcan el camino que debes seguir, y luego debes profundizar en cada uno (en cada paso hay tanto que aprender que probablemente debas tomar un curso para aprender cada uno).

Ok, ready? Iniciemos tu viaje “a una excelente carrera profesional” en el mundo del Control Automático de Procesos.

Paso 1. Aprende TODO sobre el Proceso. 

Vamos, si actualmente eres un programador de PLCs, DCS o configuras cualquier otro sistema automatico, debes estar enterado que si NO sabes del proceso industrial que va a interactuar o automatizar con tu PLC, DCS; etc estas PERDIDO. 

Entonces, particularmente si quieres implementar toda una estrategia de control PID, hacer una excelente configuracion, poner en prueba tu “método” de sintonización que siempre te funciona, y quieres ser el “rey del baile” cuando toda tu implementación funcione excelente!, entonces debes y tienes que conocer el PROCESO.

Conocer el proceso significa, a mi criterio 2 cosas mínimas (pero pueden ser mas):

a. Haz estudiado cómo se produce el producto final del proceso industrial, es decir sabe desde el inicio hasta el final como se transforma las materias primas y como es el resultado del producto que procesa la planta. Quiere decir que has estudiado el Manual Operativo, sabes a grandes rasgos que flujos, presiones, temperaturas, etc requiere el proceso para funcionar y que acciones hace el operador, que enclavamiento intervienen, etc.
Luego debes haber estudiado los Diagramas de Flujo del Proceso (PFD) y los P&ID a detalle, sabes cómo exactamente se mueve el “proceso”, que cambios van ocurriendo en cada parte, así mismo sabes qué instrumentos y lazos de control intervienen en cada parte del proceso, incluso debes ver que tan grandes son las tuberías, el volumen de los tanques, donde se ubican los equipos, tipos de instrumentos, tipos de válvulas, los tags de los EQUIPOS e Instrumentos, velocidades típicas, potencias típicas, etc. Toda esta información es muy importante entenderla de manera global. Y si, mucha de esta información te ayudará a configurar y controlador tu lazo de control (si ese te han mandado a configurar y sintonizar). Si es que estás diseñando o vas a sintonizar todo un sistema dentro de un proceso, o algo más grande, y no sabes esto estarás “perdido”. Se tenía que decir, y se dijo!!.

b. Define las características y el modelo del Proceso. Se que sientes miedo en hacer pruebas en un proceso (en perturbarlo), y peor si no lo conoces bien (por ello lo anterior es vital). Sin embargo, aquí tu mejor amigo es el operador. Si ese señor que probablemente tengas años y años operando la planta y que cambiar un valor de temperatura o presión, es como saludar por las mañanas (pan de cada dia). Pregunta cuándo y cuanto podrías mover las variable de interes para hacer unas pruebas y sacar el modelo del proceso. SI, debes saber la ganancia del proceso (Kp), el tiempo muerto (DT), la constante de tiempo del proceso (Tau), si es de primer orden o segundo (o mas), si tiene ruido y cuanto? Que tipo característico de proceso es? Es lineal o no? Que accion tiene? Cómo se comportan y qué característica tienen válvulas? Que perturbaciones son las más comunes y cuales afectan más al proceso? Y muchas otras cuestiones.
Y es que, como vas a CONTROLAR algo si no lo conoces a profundidad. Si quieres ser un experto en Control Automatico de Procesos, pues debes saber todo esto y más del procesos. Nadie dijo que fuera algo simple, pero con un “método” correcto muchas lágrimas se puede ahorrar.

Paso 2. Aprende con que vas a Controlar el Proceso, pero bien! 

A estas alturas eres un maestro del proceso y los operadores son tus mejores amigos. Pues bien, dado que ya tienes todo “claro” con el proceso, es la hora de usar un “controlador” para controlarlo. Cual o que tipo? Generalmente es un Controlador PID (si nuestro amado controlador de siempre), pero en algunos cosas mucho más complejos debemos elegir otro (esto es otra historia a contar en otro momento). Si bien el controlador PID es “simple”, técnica y matemáticamente hablando, existen muchas variaciones, versiones, tipos, etc que pueden hacer difícil su implementación y configuración. Para empezar, debes saber y conocer de manera genérica como es un Controlador PID, porque y como se usan esos tres componentes, debes saber interpretar claramente el efecto de cada componente y/o  el efecto y movimiento de las tres acciones en su conjunto (su efecto en el proceso), cuáles son las bondades y debilidades de cada acción y cómo usarlas a tu favor, debes entender en qué formato físico o de hardware están embebidos y cómo y cuándo usar cada uno. Que ecuaciones están disponibles y porque se usan?…etc.

Ok, luego de esto, generalmente TU vas a usar el controlador PID que esté disponible en un PLC, DCS o Controlador de campo, etc. Y No vas a decir quiero usar este Equipo o Controlador PID en específico (o muy pocas veces tendrás esta oportunidad). Entonces, dado que ya tienes el Controlador PID a usar (el equipo que esté disponible), debes y tienes que estudiar a detalle su estructura, las unidades y características que tiene. Esto es sumamente critico, a mi experiencia todos los controladores PID (de cada marca), siempre son diferentes. Unos tienen más herramientas o otros menos, unos usan estas unidades otros otras, etc etc. Mucho que aprender? De hecho que si, pero es necesario SI quieres hacer un excelente trabajo. Evita ser como yo, que aprendiendo he detenido “algunas” veces el proceso, dañado algunos equipos, malogrado la producción de un dia entero. Por ello te cuento todo esto, ok?

Paso 3. La famosa sintonía del controlador

Este “paso” no es algo menor, y de hecho la base para una sintonización exitosa son los dos pasos anteriores, si obvias alguno de ellos y los pasas por “agua caliente” (no los aprender y ejecutas bien), creeme que todo puede acabar en un desastre. Se dice que “sintonizar” un controlador PID es todo un “arte” y de hecho que lo es. He visto a muchos profesionales perder “cabello” enfrentando un controlador PID (jajajaja no es broma, uno de ellos soy yo :D). Son tan variadas las situaciones o variaciones de procesos que un simple “procedimiento” no es suficiente, debemos tener un “método” o “paso a paso” claro que nos guíe hacia el éxito (y no perdernos en el camino). Algunas veces, he tenido, literalmente, que estar días sintonizando un lazo de control, esto básicamente porque no tenía claro un procedimiento o “método” claro.

Igualmente son muchas preguntas que debes responder, como qué hacer antes de sintonizar? La instrumentación y válvulas están ok? El proceso está en condiciones normales? Qué es lo más peligroso que puede ocurrir? Dentro de que rango puedo manipular las variables? Qué método de sintonización usar? El prueba y error? Qué método formal es el mejor? Que valores iniciales de sintonía debo poner? El diseño físico de la planta es el adecuado? Como debo documentar este proceso? Que herramientas usar? Que combinaciones de PID debo usar para cada proceso? Cuándo y dónde usar cada método de sintonía? Porque no funciona un método de sintonización? Y mas mucho mas…

Y la pregunta quizás más importante es: Cuál es el objetivo operacional de este lazo de control? Nuevamente, trabajo arduo SI pero con un procedimiento o “metodo” adecuado y serio, esto podría ser “pan comido”.

Paso 4. Monitorea la performance del lazo de control.

Ya sintonizamos y la variable de proceso y responde bien! Excelente, y le muestras al operador la respuesta y él está feliz de cómo está respondiendo el proceso. Listo nos vamos a casa!. Error. Siempre destina uno o dos días para monitorear el lazo y ver su performance, lo cierto es que pudiste “triunfar” en la sintonización de lazo de control solo es un instante dado, y luego el proceso cambio y su sintonización literalmente esta “en la basura”. Por ello es importante, identificar claramente el rango operativo más usual que va a trabajar el proceso, validar correctamente los cambios físicos que pudieron y podrán ocurrir (cambio de tamaño de tuberías, válvulas etc), que tipo de producción y producto estuveo presente cuando sintonizamos? Era una ocasión particular? El operador con que sintonize el lazo, ha cambiado? Se han elevado las tasas de producción? Sintonizaste el lazo muy cerca de la estabilidad? Los procedimientos operativos cambiaron? , hay otras partes del proceso que han comenzado a interactuar con tu lazo? etc, etc.

Paso 5. Acompaña y mejora tu lazo de control, usa Estrategias avanzadas.

El siguiente “nivel” sería acompañar la controlador PID con una estrategia de control definida para mejorar y catapultar la performance del control. Estoy hablando de usar las famosas configuraciones como Control en Cascada, Relación o Ratio, Feedforward, Procesos no lineales y ganancia programada, curvas de caracterización, desacoplamiento de lazos, Control Override, control de rango partido, compensación de tiempo muerto, etc. Ojo solo si se requiere.

El control automático de procesos es un “proceso” cíclico, debes estar constantemente alerta a cualquier cambio en el proceso o equipos (y cualquier otro) y re-evaluar desde el paso 1 al 5, y sus interacciones. Debes ver el Control Automatico de Procesos como un TODO, no lazo por lazo de control de manera individual.

Más adelante voy a profundizar en cada paso y en cada pregunta, es un tema amplio vamos por partes.

Ok, parece mucho?, nuevamente un “procedimiento” o “metodo” o “paso a paso” correcto hará que esto no sea tan dificil y puedas ser un verdadero Especialista en Control Automatico de Procesos. De mi lado, ire escribiendo mas detalles de mi “metodo” que he aprendido en muchos años y después de varias “caídas” y “exitos”.

Si te ayudo o gusto este articulo, COMENTA y COMPARTE con tus amigos. Saber tu opinion es muy importante para mi.

Por ultimo, si estas decido aprender Control Automatico de Procesos (Control PID) y su Sintonizacion nuestro cursos Premium te podrian interesar (donde muesro mi «metodo» por completo):
Controladores PID Master Class – 100% practico
PID Tuning Ultimate: Curso defintivo para Sintonizar
The Ultimate Process Control Formula (Todo incluido Control PID, Sintonizacion y Modelamiento)

Hasta la proxima.



Jose Carlos Villajulca


Soy un apasionado Ingeniero Electrónico con especialización en Automatización, Control e Instrumentacion Industrial. Me encanta aprender cada dia, y sobre todo compartir mis conocimientos con el resto del mundo.

Tambien te podria interesar...

{"email":"Email address invalid","url":"Website address invalid","required":"Required field missing"}

Registrate a nuestra lista de novedades!

>

MIRA MI ENTRENAMIENTO GRATIS (Replay):

"5 Pasos de mi "Metodo" para Aprender Control de Procesos (Control PID)"