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Control de Procesos - Todo lo que necesitas saber

Si está considerando trabajar en la industria de fabricación de procesos y desea obtener más información sobre los conceptos básicos del control de procesos y cómo se utiliza, está en el lugar correcto. En este artículo, analizaremos todo lo que necesita saber sobre el control de procesos, con un énfasis especial en el control de procesos en la fabricación y en la comprensión de los diferentes sistemas de control de procesos. ¿Listo para comenzar? Comencemos y analicemos las definiciones básicas de control de procesos y cómo se utilizan.

proceso de control de

¿Qué es el control de procesos?

El control de procesos se utiliza en la producción continua, en la fabricación y en otros campos e industrias donde se produce algún tipo de material sin ningún tipo de interrupción, así como en el "procesamiento por lotes". Se utiliza para controlar automáticamente las condiciones en las que se encuentra un producto. Hecho - asegurando una mejor calidad y eficiencia.

La gestión de aguas residuales, por ejemplo, implica el tratamiento continuo e incesante de aguas grises y aguas residuales, sin interrupciones, por lo que este es un campo en el que se utiliza el control de procesos.

El diagrama a continuación es un ejemplo típico de algunos de los sistemas de control de procesos implementados:

Control del proceso de gestión de aguas residuales.

Imagen cortesía de Fab-Tech Inc

Otro ejemplo sería el refinado de petróleo y gas, e incluso el transporte de petróleo y gas a través de tuberías, donde se requiere un flujo ininterrumpido y uniforme del material. El siguiente diagrama tiene varios requisitos del sistema, tales como:

  • Monitorización remota, control y gestión de oleoductos desde el centro de control.
  • Utilice fibra óptica para la transmisión de datos a larga distancia en todo el país de instalación
  • Anillo redundante Gigabit para alta disponibilidad de datos
  • Diseño robusto capaz de operar bajo condiciones ambientales severas
Control de proceso de oleoducto Oli

Básicamente, el control de procesos combina las disciplinas de la ingeniería de control y la ingeniería química, y utiliza sistemas de control industrial especializados, a menudo personalizados. Estos sistemas controlan el flujo, la salida, la mezcla y otros aspectos similares de un proceso de producción continuo, basados ​​en la retroalimentación de sensores, sistemas de monitoreo de datos y más.

A su vez, esto permite a la compañía producir un producto más seguro, más viable económicamente y consistente para uso público. Los sistemas de control de procesos operan en un nivel mucho más refinado y poderoso que un sistema que es puramente controlado por humanos.

Por ejemplo, considere qué ofrecería mejores resultados al pasteurizar leche (un individuo toma una lectura de temperatura manualmente, luego apaga el calor cuando la leche alcanza la temperatura correcta) o un sensor en un tanque de pasteurización que detecta automáticamente cuándo ha salido la leche. pasteurizado correctamente, y luego vacía automáticamente la máquina, y mueve el producto al siguiente paso.

Esencialmente, entonces, el control del proceso consiste en eliminar la retroalimentación humana, y permitir que los sistemas avanzados y automatizados de una planta industrial manejen ajustes menores automáticamente, sin intervención más allá del monitoreo humano de cada sistema.

Este video de CrashCourse explica en detalle más sobre los elementos clave del control de procesos, junto con ejemplos de dónde se usa el control de procesos y los problemas que pueden surgir sin él:

¿En qué disciplinas se puede usar el control de procesos?

Hay una serie de diferentes disciplinas y especialidades en el lugar de trabajo en las que se puede utilizar el control de procesos, tales como:

  • Ingeniería - Los ingenieros son generalmente responsables de diseñar los sistemas de control de procesos y la maquinaria. Al usar las especificaciones establecidas por un fabricante u otra compañía, es responsabilidad de un ingeniero diseñar el sistema adecuado y asegurarse de que sea confiable, funcional y operacionalmente a prueba de balas. Los ingenieros también suelen ser responsables del desarrollo de la instrumentación de control de procesos para el personal de operaciones, lo que les permite supervisar cada proceso individual en forma granular y garantizar que esté funcionando correctamente.
  • Desarrollo de software y sistemas. - Los diseñadores y desarrolladores de software y sistemas son generalmente responsables de los sistemas basados ​​en software que interactúan con la maquinaria física utilizada para el control de procesos. Los ingenieros y los ingenieros de software suelen trabajar estrechamente entre sí cuando desarrollan sistemas de control de procesos.
  • Operaciones - El personal de operaciones, como los supervisores y sus trabajadores, son responsables de monitorear el equipo de control de procesos para garantizar que funcione correctamente y sin errores. A pesar de los avances en la automatización, la supervisión humana es una necesidad para garantizar que los sistemas de control de procesos estén funcionando correctamente, y para asegurar que la intervención manual sea posible, si es necesario.
  • Control de calidad - Todavía se requiere control de calidad en las plantas que utilizan el control de procesos: para detectar errores y equivocaciones, ajustar los sistemas de control de procesos y tomar otras medidas necesarias para garantizar una calidad, seguridad y eficiencia perfectas del producto.


¿Cuál es la importancia del control de procesos? ¿Cuáles son sus beneficios?

Ahora que comprende los conceptos básicos sobre los sistemas de control de procesos y cómo se utilizan, así como las profesiones y disciplinas que más comúnmente utilizan el control de procesos, analicemos los beneficios del control de procesos.

¿Por qué es importante y por qué deberían las empresas industriales esforzarse por mejorar sus sistemas de control de procesos o agregar nuevos controles de procesos? Aquí hay algunas razones.

  • Aumente el rendimiento del sistema sin gastos adicionales - Cuando los sistemas y procesos están automatizados y pueden realizarse automáticamente sin intervención humana, puede obtener más de sus equipos y procesos de fabricación existentes. La necesidad de intervención humana se reduce y puede garantizar la máxima eficiencia y calidad de cada máquina utilizada en su planta. Esto le permite aumentar el rendimiento máximo de su planta o instalación, sin gastos adicionales en equipos costosos.
  • Aumentar la automatización, disminuir la intervención humana. - La automatización es un elemento clave para cualquier proceso de fabricación. Si bien la intervención y la supervisión humanas siempre serán necesarias, la automatización le permite eliminar redundancias y verificaciones manuales innecesarias, lo que reduce el error humano y la ineficiencia, y pasos innecesarios que pueden llevar mucho tiempo y que pueden reducir el rendimiento de su planta.
  • Eliminar retrabajo, chatarra e ineficiencias. - La automatización y el control de procesos ayudan a mantener cada sistema en su planta operando a la máxima eficiencia, eliminando las ineficiencias, así como la necesidad de retrabajo y desguace de productos, según corresponda.
  • Mejora tus capacidades para asumir más trabajo - El control de procesos no solo le ayuda a aumentar el rendimiento del sistema, sino que también permite que su planta o empresa asuma más trabajo: a medida que continúe automatizando el control de procesos, se liberará a más empleados y sistemas para trabajar en otros proyectos y productos, mejorando rentabilidad.
  • Aumentar la eficiencia energética. - Usar su equipo y maquinaria existentes a su máxima capacidad lo ayudará a aumentar la eficiencia energética de su planta, ya que no habrá desperdicio de trabajo o productos, gracias al control del proceso. El consumo de energía es un gasto importante para las plantas industriales y de fabricación, por lo que maximizar la eficiencia energética ayuda a minimizar los costos y aumentar las ganancias, además de ayudar a preservar el medio ambiente.

Por estas razones, y docenas de otras, el control de procesos es una parte absolutamente esencial de la fabricación y el procesamiento industrial en muchas industrias diferentes. La automatización mejorada lo ayuda a aprovechar al máximo sus sistemas existentes, minimizar el desperdicio, optimizar la eficiencia, trabajar más e impulsar su rentabilidad, y eso es solo el comienzo de los beneficios que disfrutará con los sistemas de control de procesos.

Software y productos utilizados para ayudar con el control de procesos

Cada sistema de control de procesos es diferente, y esto es especialmente cierto cuando se trata del control de procesos en la fabricación. Desde la instrumentación de control de procesos hecha a medida hasta los conjuntos de software basados ​​en la nube, hay bastantes piezas diferentes de software, así como numerosos productos diferentes que se utilizan para ayudar con el control de procesos, así que analicemos algunos de ellos ahora.

Captura de pantalla de MPC en una aplicación típica.

Captura de pantalla de MPC en una aplicación típica cortesía de Siemens

  • Software de control de procesos - El software de control de procesos está en el corazón de cualquier sistema de control de procesos. Si bien generalmente es hecho a la medida, basado en su planta, procesos industriales y necesidades específicas, hay algunas compañías que ofrecen plataformas de control de procesos básicas y preconstruidas. Esto incluye Automation Direct, Sartorius, PQ Systems y muchos más.

    Estas plataformas generalmente se pueden personalizar y construir para satisfacer las necesidades de la mayoría de las plantas y fabricantes industriales a gran escala. Si bien las grandes empresas generalmente prefieren contratar ingenieros de software para construir software de control de procesos personalizados, una plataforma preconstruida puede ser útil si tiene un presupuesto más limitado, o si debe usar el mismo sistema en varias plantas o instalaciones.
  • Instrumentación de control de procesos: en su forma más básica, la instrumentación de control de procesos es simplemente uno o varios monitores de computadora, que proporcionan lecturas, salidas, información sobre cada sistema y proceso, y otra información similar en tiempo real, basada en sus sistemas de control de procesos. . Este tipo de instrumentación de control de proceso se puede utilizar en una planta de fabricación a pequeña escala.

    Las plantas e instalaciones más complejas, como una planta de energía nuclear, por ejemplo, utilizan una variedad de diferentes tipos de instrumentación de control de procesos, que incluyen pantallas grandes y complejas, lecturas físicas y botones, computadoras y muchas otras piezas de instrumentación, como diales, Medidores, lecturas digitales y otras herramientas similares.

    Independientemente de su complejidad, todos los tipos de instrumentación de control de procesos tienen la intención de hacer lo mismo: proporcionar a los operadores humanos una visión general de los bucles de retroalimentación y las funciones que se producen dentro de una instalación determinada en un momento dado.
  • Sensores y sistemas de monitorización. - En el corazón de cada sistema de control de procesos se encuentran una serie de sensores y sistemas de monitoreo, que se utilizan para recopilar datos en tiempo real sobre un proceso en particular, o “circuito de retroalimentación”. En una fábrica de alimentos, por ejemplo, termómetros y sensores de temperatura se puede usar para verificar la temperatura de un producto, para garantizar que esté dentro de niveles seguros y que la temperatura se pueda ajustar fácilmente al nivel adecuado, lo que garantiza la máxima calidad del producto.
  • Programas y software de control de calidad - El software de control de calidad es una parte crítica del control del proceso, ya que la garantía de calidad debe utilizarse para confirmar la calidad general de un producto y garantizar que cumple con todos los estándares requeridos. El control de calidad también permite ajustar los procesos individuales: si un lote de un producto no cumple con los estándares requeridos, por ejemplo, cada proceso individual y cada máquina involucrada en su fabricación puede examinarse para detectar fallas, o el proceso en sí puede ser revisado, en función de En los datos recogidos por el sistema de control de procesos.
  • Sistemas de análisis y almacenamiento de datos. - El análisis y el almacenamiento de datos a largo plazo garantizan que todos los datos recopilados por un sistema de control de procesos se puedan almacenar para el archivado a largo plazo. Si un producto termina siendo defectuoso, por ejemplo, los datos del lote de producción se pueden examinar para determinar la causa y para garantizar que el problema no se repita. El análisis de datos a largo plazo también se puede utilizar para mejorar la eficiencia de los sistemas de control de procesos.

Dependiendo de la compañía, la industria, la aplicación y el tipo de sistema de control de procesos, los productos y sistemas utilizados para implementar el control de procesos pueden variar enormemente. Esta es la razón por la que la mayoría de las grandes empresas recurren a empresas de ingeniería de procesos especializadas para desarrollar sus propias herramientas y sistemas de control de procesos personalizados. La complejidad de desarrollar un sistema de control de procesos significa que la mayoría de las compañías no pueden manejar todo el proceso "en casa".

Industrias clave para el control de procesos

Como se mencionó anteriormente, el control del proceso se usa típicamente en cualquier industria donde se produce la producción continua, donde se fabrica constantemente algún tipo de producto o material, con poco o ningún tiempo de inactividad. Entonces, con eso en mente, echemos un vistazo rápido a algunas de las industrias clave para los sistemas de control de procesos, y cómo se utilizan.

  • productos farmacéuticos. - Se requiere una precisión extrema al crear medicamentos farmacéuticos. Incluso los errores menores pueden hacer que un lote de medicamentos u otros productos similares sean completamente inutilizables, por lo que las compañías farmacéuticas deben minimizar la intervención humana y el error tanto como sea posible. Esto significa que la mayoría de las compañías farmacéuticas utilizan sistemas avanzados de control de procesos, lo que permite un control granular del proceso de fabricación, minimiza el desperdicio de productos y garantiza la seguridad de todos los medicamentos fabricados en la planta.
  • OEM y fabricación - Las empresas manufactureras de todo tipo pueden hacer uso del control de procesos. Una empresa que fabrica acero estructural, por ejemplo, probablemente hará uso de controles de proceso para tareas como garantizar la temperatura adecuada de los altos hornos, controlar la viscosidad del metal fundido y otras tareas similares que ayuden a garantizar la calidad general correcta de los productos. .
  • Pulpo y papel - El control de procesos es extremadamente importante en la industria de la celulosa y el papel. Esto se debe en parte a que la materia prima (madera) utilizada para la pulpa y el papel puede variar enormemente en calidad, y se requieren ajustes constantes y regulares en los procesos de fabricación para tener esto en cuenta, lo que garantiza que una entrada variada (madera) siempre genere una salida constante. (productos de pulpa y papel).
  • Empresas de semiconductores - Los fabricantes de semiconductores (microchips), como Intel, AMD, Nvidia y otros, hacen un uso extensivo del control de procesos. Los entornos en los que se crean los microchips deben controlarse en un grado increíblemente preciso; de lo contrario, lotes completos de semiconductores podrían arruinarse por completo y quedar inutilizables.
  • petroquímica - La consistencia es absolutamente clave en la industria petroquímica, especialmente cuando se crean productos como el caucho de alta calidad y los plásticos derivados del petróleo. El control del proceso se puede utilizar para monitorear de cerca los productos durante el proceso de refinación y producción, asegurando una calidad constante y una producción continua ininterrumpida de un producto petroquímico dado.
  • Generación de energía - Las plantas de energía no generan un producto físico, sino que generan electricidad y energía para ser utilizadas en otros lugares, y deben hacerlo constantemente, por lo que siempre hacen uso de una serie de sistemas de control de procesos. Estos sistemas se utilizan para controlar la producción de energía, lo que garantiza que no se genere un exceso de energía y que la planta no produzca una producción insuficiente de energía. El combustible, la temperatura de la planta, el suministro de refrigerante y otros factores deben ajustarse constantemente para garantizar la generación de energía adecuada.
  • Alimentos y lácteos. - Anteriormente, dimos un ejemplo del uso del control de procesos en la pasteurización de la leche. El uso del control de procesos para automatizar la producción de alimentos y productos lácteos es una excelente manera de garantizar que los alimentos sean seguros y de una calidad constante, y para maximizar la producción total de una fábrica de alimentos o una planta de procesamiento de alimentos.
  • Agua - El tratamiento del agua es una aplicación ideal para el control de procesos, ya que la entrada (aguas residuales, agua de mar, etc.) nunca se detiene, y puede variar bastante en la composición. No solo eso, sino que la salida (agua potable) también debe ser liberada en una corriente constante, y debe ser de una calidad lo suficientemente alta como para ser consumible. Los controles de proceso ayudan a ajustar automáticamente los procesos de tratamiento para manejar entradas variadas, y garantizar que el agua potable, sana y potable sea el resultado del proceso de tratamiento.
  • Gas de petróleo - Los oleoductos y gasoductos deben entregar un flujo constante y constante de petróleo o gas y mantenerse a la presión adecuada. Los controles de proceso pueden ayudar a ajustar automáticamente las tuberías y el rendimiento del producto, manteniendo la tubería confiable, segura y asegurando un flujo constante de petróleo o gas. Las refinerías también utilizan los controles de proceso para garantizar la seguridad, la calidad del producto y la producción ininterrumpida.

Estas son algunas de las industrias en las que el control de procesos es el más utilizado, pero cada empresa industrial hace uso del control de procesos de alguna manera.

3 Ejemplos de aplicaciones para control de procesos

Para simplificar las cosas, el control de procesos utiliza sensores, programas y computadoras automatizados para ajustar cualquier "circuito de retroalimentación". Por ejemplo, para controlar la temperatura de un compuesto de caucho durante la fabricación, para evitar que se "ajuste" y asegurarse de que sea maleable. .

El control del proceso podría incluir solo uno de estos ciclos de retroalimentación, o ser utilizado en toda una planta, que consta de miles de ciclos de retroalimentación individuales pero vinculados, que deben ser interoperables entre sí para garantizar la máxima seguridad y eficiencia.

¿Interesado en aprender más sobre control de procesos con ejemplos concretos? Aquí hay algunos ejemplos de aplicaciones de control de procesos, cómo se usan y por qué son tan importantes.

  • Varillas de control de centrales nucleares - Las barras de control son un ejemplo de control de proceso muy fácil de entender y un circuito de retroalimentación. La potencia de salida de un reactor nuclear es, en parte, controlada por barras de control. Las barras de control están hechas de un material, como el boro, que absorbe fácilmente la energía liberada por la fisión nuclear.

    Cuando la potencia de salida de un reactor sube, se utilizan sensores automáticos para bajar estas barras de control al reactor. A su vez, absorben energía y reducen la potencia de salida al nivel adecuado. Luego, si el nivel comienza a descender demasiado rápido, las barras de control se ajustan automáticamente una vez más.

    Este circuito de retroalimentación ocurre continuamente, y generalmente sin la intervención de un humano. Al realizar pequeños ajustes en las barras de control, el sistema de control del proceso mantiene la salida de potencia dentro del nivel especificado. Sin embargo, los operadores utilizan un sistema de monitoreo de control de proceso para asegurarse de que el reactor esté funcionando correctamente y para asegurar que las barras de control no fallen.
  • Desalinización - La desalinización se utiliza para convertir agua de mar o agua salada en agua potable, a través del proceso de eliminación de sal y otras impurezas.

    La desalinización por ósmosis inversa es el tipo más común de desalinización, que consiste en una membrana especializada a través de la cual se "empuja" el agua. El agua puede empujar a través de la membrana, mientras que las sales y los contaminantes se dejan atrás.

    Un ejemplo simple de control de proceso en la desalinización por ósmosis inversa sería el proceso de limpieza. A medida que pasa el tiempo, la membrana utilizada para filtrar los contaminantes debe limpiarse. Un sistema de control de proceso puede controlar el rendimiento de la membrana, luego detectar automáticamente cuándo debe limpiarse, y apagar el sistema para enjuagarlo con agua limpia y fresca, eliminar estos contaminantes y restaurar la membrana automáticamente.
  • Cocción de un producto cárnico. - Como se mencionó, el control del proceso se usa comúnmente en la industria alimentaria. Tomemos como ejemplo un producto de carne como un perro caliente. La carne debe cocinarse a la temperatura adecuada para asegurarse de que sea comestible y no contenga contaminantes transmitidos por los alimentos, pero no debe cocerse en exceso o el producto podría arruinarse.

Se podría usar un sistema de control de proceso para analizar el volumen de productos alimenticios en un horno o área de cocción en particular, y la temperatura del horno, y calcular el tiempo óptimo para que los alimentos permanezcan en el área de cocción. Luego, el producto se coloca en el horno, se cocina y se retira automáticamente. Esto garantiza un procesamiento por lotes rápido sin intervención humana y resultados perfectamente consistentes cada vez que se utiliza el sistema.

¡Comprenda el control de procesos y por qué es importante para su empresa!

Esperamos que este artículo haya sido útil y haya sido útil para mejorar su comprensión del control de procesos, sus beneficios, las disciplinas en las que se utiliza y en las industrias en las que es más importante.

Al implementar mejores controles de procesos, las compañías de todos los tipos, tamaños y especialidades, en cualquier industria, pueden beneficiarse de un proceso de producción más eficiente, mejor calidad del producto, mayor rendimiento y una serie de otras ventajas. Así que comience a pensar en cómo puede mejorar sus propios controles de procesos hoy, ¡y obtenga una ventaja competitiva!

Informador de la industria de procesos

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