9.9. Seguridad intrínseca 9.9.1 Introducción

Los instrumentos eléctricos instalados en espacios que contienen gases o vapores inflamables presentan un riesgo de explosión que obliga a utilizar técnicas especiales de protección, dentro de ellas se encuentra entre otros material antideflagrante (que no arde súbitamente) y seguridad intrínseca la que admite existencia de descargas y utiliza circuitos incapaces de producir chispas eléctricas que tengan suficiente energía para la ignición de la mezcla gas-aire.Dentro de las ventajas que tiene la seguridad intrínseca (SI) en relación al material antideflagrante (MA) están: es preferible evitar una explosión que contenerla; el MA es pesado, macizo y más caro de instalar, el MA no puede sacarse de su caja mientras que la SI permite la sustitución de elementos estándar y la calibración de aparatos sin tomar precauciones especiales.

9.9.2. Nivel de energía de seguridad

Para producir la explosión de una mezcla gaseosa es necesaria una cantidad mínima de energía para producir la ignición de un mínimo volumen de material. El diámetro de una esfera con este volumen se denomina distancia de extinción, de manera que si la llama incipiente que pueda formarse se encuentra dentro de este diámetro la llama naciente no se propaga.La energía requerida depende de la concentración de la mezcla combustible de modo que existe una concentración para la cual es mínima la energía de ignición.

9.9.3. Mecanismos de la ignición en circuitos de baja tensión

El proceso de ignición depende de cómo se libera la chispa y del tipo de material del electrodo, existen varias clases de ignición:

- Cierre de un contacto en un circuito capacitivo: cuando el contacto cierra el circuito, se descarga el condensador, siendo probable que la corriente vaporice una partícula de material cuando los contactos se tocan por primera vez. La ignición se produce con el valor máximo de la distancia de extinción.

- Apertura de un contacto en un circuito inductivo: al abrirse el contacto, se interrumpe la circulación de la corriente, de manera que la energía almacenada en la bobina intenta mantener la circulación de la corriente haciendo que haya un aumento en la tensión de los contactos. Existen circuitos de alta y baja inductancia, cuya principal diferencia a parte de los niveles de tensión con los que trabajan, es el nivel de corriente con que producen la ignición.

- Apertura o cierre de un contacto en un circuito resistivo: el arco se inicia por vaporización ya sea al tocarse los contactos o cuando se separan. La distancia de extinción es grande el efecto es poco importante comparado con la apertura de un circuito inductivo.

- Ignición con superficie o hilos calientes: los instrumentos que trabajan en áreas peligrosas no deben tener sus superficies excesivamente calientes (<=45 grados C). La corriente requerida para la ignición es mayor que en la de apertura de circuitos resistivos.

9.9.4. Clasificaciones de áreas peligrosasÁrea peligrosa es aquella donde puede haber gases o vapores inflamables en cantidad suficientes para producir la ignición de la mezcla. Según la National electrical Code N.E.C. de EE.UU y el reglamento electrónico para baja tensión MI BT 026, se dividen en:

- Clase I: gases o vapores o nieblas inflamables presentes en el aire en cantidades suficientes para producir la ignición. Existe una subclasificación de grupos de gases (ver tablas página 559), la cual establece la siguiente división:Zona 0: área o espacio cerrado donde puede estar presente durante un periodo de tiempo cualquier sustancia, ya sea gas, vapor o líquido inflamable o explosivo en cantidades dentro del rango de inflamabilidad.Zona 1: área en la cual se procesa, maneja o almacena cualquier sustancia inflamable o explosiva en cantidades suficientes que puede constituir un peligro de ignición. Zona 2: zona 1 pero que trabaja en condiciones controladas, de manera que cualquier peligro de ignición solo se podría dar en condiciones anormales.

- Clase II: presencia de polvo combustible.- Clase III: fibras o partículas suspendidas fácilmente inflamables pero que es probable

que no se encuentren en cantidades suficientes para producir la ignición.Por lo tanto el tipo de peligrosidad esta dado por la clase y el grado designado por la división.Existen 2 categorías de seguridad intrínseca: equipo de categoría ia, incapaz de producir inflamación en funcionamiento normal en presencia de la combinación de dos fallos con un coef. de seguridad de 1,5 en el primer fallos y 1 en el segundo.Equipo ib , incapaz de provocar inflamación ante la presencia de 1 fallo con un coef. de seguridad de 1,5.El coeficiente de seguridad en un circuito inductivo:

Para un circuito capacitivo:

9.9.5. NormasPara que un aparato o circuito cumpla con las certificaciones se utilizan normas de Canadá, España, Reino Unido, Alemania y EE.UU. los cuales lo certifican (ver normas pag.560).

9.9.6. Barreras ZenerNivel de seguridad predeterminado para los circuitos situados en la zona peligrosa. Para evitar los peligros se instalan limitadores de tensión y corriente a niveles seguros que se activan tan pronto se nota el fallo. La barrera Zener está proyectada para soportar una tensión de cresta de unos 350V.

9.9.7. Barreras galvánicasLas barreras Zener tienen el inconveniente de producir una caída de tensión y precisar una conexión a tierra cuyo costo puede ser muy elevado, las barreras galvánicas evitan este inconveniente pues proporcionan una alimentación flotante respecto a tierra y suministran la misma señal de transmisor gracias a un octoacoplador.

9.9.8 Factores de seguridadLa probabilidad de que un sistema de SI falle es casi despreciable, a continuación se dan las probabilidades ante diferentes tipos de falla:

- Ocurre un fallo y permance intermitente durante 1 hora en 1000 horas- 10-3

- Fallo de un componente critico de un total de 100 componentes- 10-2

- El hilo de campo se rompe o se pone una masa produciendo una chispa 1 hora por año-10-4

- Área en que ocurre la rotura es próxima a la mezcla de mas fácil ignición-10 -2

Con una probabilidad de 10-11de que ocurra una explosión, se certifica el equipo con un coef. de seguridad de 1,5 bajo condiciones con probabilidad de ignición de 10 -2en condiciones ideales.

9.10 Control por Computador

9.10.1 Generalidades

Si bien existen dos tipos de computadores, el analógico y el digital, es más ventajoso emplear el segundo para los procesos industriales debido a las ventajas que presenta al tratar exclusivamente con números puros y ser ideal para la solución de los problemas numéricos. Asimismo la alta velocidad conseguida en las señales de mando a las válvulas permite realizar el control en forma prácticamente continua. Frente al analógico, el digital tiene la desventaja de que al muestrear el proceso pierde parte de la información, pero las ventajas que presenta en la fácil modificación de parámetros y variables y en su versatilidad, hacen que sea ampliamente utilizado.

El computador digital presenta las siguientes ventajas:- Mayor rendimiento del proceso y por lo tanto una gran producción con menores costes gracias a la utilización eficiente del material y del equipo.- Mayor calidad en los productos fabricados.- Mayor seguridad, ya que la acción de corrección y la activación de alarmas es inmediata.- Proporciona una gran cantidad de información a la Dirección.

La decisión de instalación de un computador conectado al proceso se realizaba hace unos 20-25 años de acuerdo con múltiples factores de los cuales se exponen los siguientes:

- La planta debía tener una producción anual muy grande para que fuera factible obtener un pequeño porcentaje de mejora en su rendimiento que pudiera justificar la inversión grande que representaba la instalación de control por computadores. Actualmente los costes se han abaratado enormemente y las prestaciones han mejorado espectacularmente de modo que puede afirmarse que, a partir de unos 20-25 lazos, es más barata la adquisición de instrumentos de control digital que la de analógicos (neumáticos o electrónicos).- Que haya varías líneas del proceso muy importantes.- Que el proceso cambie sus características internas con el tiempo, tal como en el caso de los coeficientes de transferencia del calor en un horno, en un intercambiador de calor, etc., donde se prevé que la instalación de instrumentos convencionales dará menor rendimiento.- En procesos en desarrollo puede ser muy útil la instalación de un computador, puesto que permite realizar estudios de manera continua que facilitan su mejor diseño.

9.10.2 Control DDC

En el control digital directo que apareció hacia los años 60, el computador lleva a cabo todos los cálculos que realizaban individualmente los controladores P, P + 1, P + 1 + D generando directamente las señales que van a las válvulas. Este tipo de control se denomina «control digital directo» o DDC (direct digital control) y realiza las siguientes funciones:a) explora las variables de entrada analógica o digital;b) las compara con los puntos de consigna e introduce la señal de error en el algoritmo de control correspondiente;c) envía las señales de salida a las válvulas de control del proceso;d) se disponen instrumentos analógicos en paralelo con el computador en los puntos críticos y actúan como reserva en caso de fallo.

Las señales procedentes de los transmisores de campo se reqnen en un terminal y pasan a una unidad de filtrado y acondicionamiento donde son convertidas a señales digitales, para ser usadas en los cálculos posteriores del control.Estas señales de entrada pueden tener varios orígenes:- Señales de tensión procedentes de:- Termopares, que se caracterizan por una f.e.m. pequeña que les hace sensibles al ruido eléctrico, no mantienen una linealidad entre la f.e.m. y la temperatura y necesitan una compensación de la unión fría.- Reóstatos.- Tacómetros.- pH Y conductividad.- Señales de corriente procedentes de transmisores.- Variaciones de resistencia de sondas que se caracterizan por una relación no lineal con relación a la temperatura.

El computador permite comprobar cada señal de entrada y compararla entre límites prefijados para detectar si sale fuera de estas magnitudes y determinar así, a través de la lógica del computador, las causas de la desviación iniciando una alarma o bien imprimiendo instrucciones para la operación de la planta.La unidad central de tratamiento es el verdadero centro nervioso del computador al realizar por un lado las operaciones aritméticas y lógicas (unidad aritmética) y por el otro controlar el flujo de datos (unidad de control).

La presentación de la información accesible al operador desde el computador puede adoptar varias formas:- Teleimpresores e impresoras de alta velocidad.- Pantalla de televisión que muestra a voluntad del operador el estado operacional de la planta o de una sección de la misma, o bien de un bucle de control.Entre las ventajas del sistema DDC figuran:- Flexibilidad en el diseño del sistema de control, pudiéndose pasar fácilmente de una acción de control a otra, diseñar la ecuación de control que más convenga al proceso, y añadir cómodamente acciones de control en adelanto o en cascada.- Rendimiento del control al trabajar muy próximamente al punto óptimo de operación.- Seguridad al poder comprobar cada variable entre unos límites prefijados.

9.10.3 Control Supervisor

A pesar de estas ventajas, el gran problema que presenta el DDC es, como todo sistema electrónico, los posibles fallos de sus componentes a pesar de los avances constantes en la tecnología de los circuitos integrados y la simplificación creciente lograda en el diseño de los computadores.

Una protección parcial se consigue utilizando estaciones de transferencia automático- manual colocadas fuera del computador y disponiendo controladores analógicos adicionales en los lazos críticos. Sin embargo, para garantizar la ausencia total de fallos habría que utilizar más de un computador interconectado entre sí para que pudieran sustituirse mutuamente en su función.

Para alcanzar la máxima seguridad de funcionamiento y lograr la optimización idónea del proceso, el computador podría determinar los puntos de consigna más convenientes en cada instante, aplicarlos a los lazos de control situados dentro del propio computador o bien en el exterior en controladores individuales. Este tipo de control recibe el nombre de «control de puntos de consigna» o SPC (set point control), o bien control supervisor.Dentro del control supervisor se usa el término SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) significando el uso de un ordenador huésped (host) que usa los datos transmitidos desde el campo y presenta los resultados al operador para que actúe como supervisor e inicie

alguna acción de control, y utiliza unidades remotas de transmisión situadas a largas distancias (kilómetros) del ordenador.

9.10.4 Control Distribuido

En esencia, la diferencia entre el control distribuido y el control clásico puede compararse a la existencia entre el primer ordenador, el ENIAC, que se configuraba cambiando cables, y el actual ordenador personal donde los cables existen «electrónicamente» configurados por el programa escrito (software) que se ejecuta.El ordenador personal también se ha incorporado al control distribuido. Permite la visualización de las señales de múltiples transmisores, el diagnóstico de cada lazo de transmisión, el acceso a los datos básicos de calibración y a los datos de configuración de los transmisores.El controlador básico del sistema es un microprocesador que proporciona los clásicos controles PID y otros algoritmos de control. Es apto para el manejo de 8 lazos que proporciona, entre otros, los siguientes algoritmos de control:-Salida manual-PID normal-PID con ajuste externo del punto de consigna-PID con control anticipativo (feedforward)-Adelanto-retardo-Sumador-Multiplicador-Divisor-Relación-Extracción de raíz cuadrada-Rampas programadas (temperatura en procesos discontinuos)-Contador

9.10.5 Sistemas de control avanzado

Se emplean para mejorar el rendimiento económico del proceso. Cuando el control convencional presenta problemas, la alternativa es el control avanzado. El control avanzado viene definido por la estimación de los costos y cuantificación de los beneficios, el establecimiento de los recursos humanos y un plan de viabilidad. Se definen las estrategias y los bloques de control del software y del hardware, los programas de simulación y de optimización, los protocolos de comunicación, los recursos humanos y la puesta en marcha. Los rendimientos que ofrecen los sistemas de control avanzado abarcan: El ahorro de energía se aumenta en 5 %, La capacidad de fabricación de la planta aumenta desde 3 a 5 %, El costo de operación de la planta se reduce de 3 a 5 %, El porcentaje de recuperación de los productos se mejora de 3 a 5 %, El retorno de la inversión se consigue en un tiempo de 6 meses a 5 años, El rendimiento global es de 5 a 35 %.

Se expone algunas de estas aplicaciones referidas a control multivariable, calderas de vapor, reactores y control de procesos en base estadística. También corresponde al control avanzado el control anticipativo (feedforward), y el control con restricciones donde se imponen limitaciones a la variable controlada (por ej. en un reactor el controlador de composición es sustituido por un controlador de presión cuando condiciones anormales provocan el aumento indebido de presión dentro del reactor).

En el control multivariable existe una relación entre variables del proceso que se controla. En una planta, la mayoría de los lazos de control son de una entrada y una salida y pueden ser controlados con un instrumento PID. Sin embargo, algunos lazos son de múltiples variables, y presentan dificultades de control. Existen métodos para el control de multivariables que se ejecutan con ordenador:

- Modelizar el proceso con ecuaciones de estado, es decir, ecuaciones diferenciales del proceso que se linealizan en número igual al de variables ligadas y aplicar métodos de optimización que hacen mínimo el índice de funcionamiento cuadrático. De este modo, cuando actúe un controlador de una variable, se reducirá o eliminará la propagación de perturbaciones a otros controladores.

- Modelización con control predictivo con algoritmo de control basado en la igualdad entre las respuestas en lazo cerrado y en lazo abierto (se igualan las matrices de función de transferencia en lazo cerrado y en lazo abierto). Un programa de optimización determina los valores de los parámetros de ajuste del algoritmo de control. Y así, los lazos o bucles de control se harán menos interactivos.

En las calderas de vapor el sistema compensa las perturbaciones de la operación para reducir el consumo de combustible. Se dispone de un elemento de simulación y optimización de la caldera que recibe los datos de operación y económicos, y determina la forma óptima para operar la caldera. El sistema permite la operación online (el funcionamiento en tiempo real) y off-line (un estudio del comportamiento del sistema ante ensayos de funcionamiento sin peligro para el control). En este último pueden probarse hipótesis y sus consecuencias en el control de la caldera de vapor.

El sistema permite la optimización en el uso de combustibles y el cálculo del coste de la energía eléctrica suministrada por las turbinas asociadas a la caldera. Estas se utilizan en el aprovechamiento de la energía suministrada por el vapor y no utilizada en la planta, la que se envía y factura a la compañía eléctrica.

Los reactores se utilizan típicamente en plantas de polietileno y en procesos de polimerización. En las plantas de polietileno, se utilizan modelos matemáticos multivariables. Los sistemas de control avanzado predicen los productos que se fabrican y los controlan mediante la variación de los productos entrantes y permiten una transición suave de fabricación entre dichos productos. El sistema controla las propiedades del polietileno, estas propiedades son una función de la concentración de hidrógeno, de etileno, de la reactividad del catalizador, de la temperatura, de las impurezas y de otros factores. El modelo adoptado del proceso y las condiciones de operación predicen las propiedades del producto final que va a fabricarse, lo que permite al sistema el cálculo de las condiciones requeridas para mantener las propiedades deseadas en el producto final. En los reactores es necesario trabajar con un modelo del proceso que facilite la predicción rápida de la evolución de la reacción en el sentido de conocer la marcha de la fabricación de los productos. Algunas variables, tales como las desviaciones en el rendimiento del catalizador, las

variaciones en el intercambio calorífico, etc., que no pueden modelizarse, se tienen en cuenta cada vez que el modelo se actualiza.

El objetivo del control estadístico del proceso (SPC) es monitorizar el comportamiento de las variables aleatorias que pueden conducir a problemas de control o a variaciones en la calidad de los productos. La tendencia del control distribuido es a incorporar este tipo de control, extrayendo la información de la base de datos. Los cálculos que realiza el control estadístico abarcan la determinación de la media, la desviación estándar, los valores periódicos máximos y mínimos, etc.

El sistema trabaja en tiempo real con leyes de probabilidad de las variables para los valores no aleatorios y presenta los resultados en forma de gráficos generales y de tendencia, y de tablas. Este tipo de control, mediante visualizaciones especiales, alerta al operador para que pueda actuar sobre el proceso.

Los gráficos de control estadístico típicos se presentan en dos subgrupos X –R (muestreo del rango-diferencia entre el valor más alto y el más bajo de la variable), y X-X (promedio muestra variable).

Además de los gráficos X-X, X-R, existen los gráficos de atributos que proporcionan dos valores (conformidad, no conformidad, presente/ausente, etc.) de las variables muestreadas, y que se presentan en cuatro tipos de gráficos:

- P registro de defectos en muestras de tamaño variable.

- np registro de unidades no conformes en muestras de tamaño constante.

- c número de no conformidades en muestras de tamaño constante.

- U número de no conformidades por unidad a partir de muestras de tamaño variable.

Los gráficos de suma acumulativa (CUSUM) representan la suma algebraica de la variable menos el promedio. De este modo, cuando se presenta una tendencia clara de la variable, el gráfico indica un movimiento muy pronunciado y señala el tiempo en que ocurrió.

El control estadístico del proceso permite, mediante el análisis de Pareto, relacionar la ocurrencia de los problemas con su coste asociado, de modo que muestra la frecuencia de los mismos dando prioridad a los de mayor coste. De este modo, pueden determinarse las causas y los efectos y realizar estudios de correlación y de influencia de parámetros en la marcha del proceso.

Y así, puede averiguarse si un instrumento está averiado en el sentido de que ha quedado bloqueado en su señal de salida, si una válvula de control está con el obturador agarrotado por deformación del vástago o por otra causa, si es posible trabajar al límite de las especificaciones del producto, si los puntos de indicación de algunas variables han variado significativamente para que puedan representar algún problema de desviación, etc. Los beneficios que

proporciona este sistema abarcan: evitar paros de la planta, impedir -dentro de lo posible- que las variables salgan fuera de control, asistir al departamento de mantenimiento en los programas de mantenimiento preventivo y proporcionar al cliente registros o certificados de la bondad de los productos que adquiere.

9.10.6 Sistemas expertos

Los sistemas expertos emulan la capacidad de toma de decisiones de un experto humano. La diferencia fundamental con el software convencional es que el programa está separado de los datos con que trabaja. El sistema experto se integra en el sistema de control para asistir al operador en la detección de fallos y en la solución de los casos en que el proceso sale fuera de control.

Los sistemas expertos han sido posibles gracias al microprocesador. Es necesario adquirir el conocimiento que del proceso disponen los operadores de la planta y los ingenieros proyectistas, para incorporarlo al sistema experto. Este conocimiento se basa en las señales de alarma que el operador humano capta antes de presentarse las situaciones anómalas, que dan lugar a: paro de la planta, destrucción del producto, explosiones, desprendimientos de productos peligrosos, etc. Para la elaboración de las bases del conocimiento se hace un uso amplio de pantallas y menús que permiten al usuario, sin tener experiencia en sistemas expertos, construir los modelos del proceso, entrar los parámetros del sistema, especificar las variables críticas y otros datos del conocimiento.

El sistema experto también debe incorporar las operaciones necesarias para solucionar correctamente las situaciones anómalas del proceso.

En general, un sistema experto dispone de:

a) Un motor inferencial que controla y usa las bases del conocimiento del proceso (que contienen las reglas), para deducir conclusiones. Las reglas utilizan profusamente la sentencia IF-THEN. Por ejemplo, en un reactor exotérmico, se utilizaría:

IF - la reacción es exotérmica - AND - el próximo paso de la reacción es bajar la temperatura - THEN - actúa (cerrando) la válvula de vapor de control de temperatura del intercambiador de calor del proceso.

b) Un sistema para manejar en tiempo real grandes cantidades de datos del proceso y a diferentes niveles de prioridad.

c) El encadenamiento hacia adelante (aplicable a la monitorización de procesos) y hacia atrás (aplicable en diagnóstico de fallos) de los diferentes árboles de decisión, proporcionando por diagnóstico y predicción una o varias conclusiones con un determinado nivel de certeza.

d) La simulación y el ensayo de la base de conocimiento antes de su uso real en el proceso.

e) Explicaciones del razonamiento empleado para información y uso por parte del usuario en la comprobación o ampliación del sistema. Las etapas típicas con las que actúa un sistema experto en la planta son las siguientes:

a) Reconocimiento de las situaciones anómalas. Se realiza mediante la monitorización de todos los sistemas de control analógicos y digitales, tales como los controladores, alarmas, indicadores y registradores.

b) Su comparación con los datos provenientes del conocimiento del sistema experto.

c) Diagnóstico. Se efectúa a partir de la fase anterior de comparación si en la misma se han detectado situaciones problema. Se visualiza el diagnóstico de la planta en el estado actual de control.

d) Corrección del problema. El operador es asistido por el sistema inteligente de visualización que le muestra gráficamente los diagramas de flujo de interés, el resumen de alarmas, el estado de los indicadores y controladores afectados, y la secuencia de operaciones a realizar para atajar y solucionar el problema. Se dispone de ayudas en la visualización que provocan el centelleo de las áreas problemáticas dentro del diagrama de flujo.

En base a la información recibida, el operador actúa sobre el proceso, o bien puede hacerse que, eventualmente, esta actuación sea realizada automáticamente por el sistema de control, informando al operador de las acciones realizadas.

Entre las aplicaciones típicas que estos sistemas expertos pueden realizar figuran:

- La conexión a un sistema de control distribuido monitorizando las variables de proceso y alarmas para analizar las emergencias o las situaciones de fallos en el control, y proporcionando al operador de la planta las instrucciones necesarias para resolver el problema.

- La adición a controladores individuales (que sólo precisan de 100 a 200 reglas) en función de autoajuste reconociendo formas de ondas del proceso y ajustando los valores de las acciones en forma parecida al ajuste por el método de tanteo realizado clásicamente por el instrumentista. Esta característica es muy útil en el control de procesos difíciles, tales como el del pR.

- La supervisión de fábricas de cemento y de papel donde es difícil obtener un modelo del proceso y el correspondiente algoritmo de control, y donde clásicamente el control se realiza manualmente por los operadores de la planta.

- El control de nivel del fondo y la optimización del rendimiento en destilado de las columnas de destilación.

El beneficio que el sistema experto aporta a la planta es la reducción de los tiempos de paro y, lo que es más importante, la disminución de la probabilidad de que el funcionamiento anómalo de la planta conduzca a situaciones catastróficas.

9.10.7 Control por redes neuronales

Formadas por neuronas, que están conectadas entre sí semejante a la del cerebro humano. La señal procedente de las diversas entradas genera excitación en la salida, siempre que se sobrepase un determinado umbral. Cada conexión neuronal se caracteriza por un valor llamado peso que puede ser excitador (positivo), o inhibidor (negativo) del elemento del proceso. La excitación positiva o negativa depende de múltiples factores tales como el pH, la hipoxia, los medicamentos, el sueño, la vigilia, etc. Cada neurona suma los pesos de las demás neuronas que la estimulan y la suma total recibe el nombre de función de activación. Las redes neuronales pueden distribuirse en capas (de entrada, ocultas y de salida) conectadas entre sí hacia adelante o en conexionado total (cada salida de una capa pasa a través de cada nodo en la siguiente capa). Los pesos de las neuronas deben modificarse para adaptar las salidas a las entradas de la red (mediante una memoria situada en la sinapsis) que guarda los cálculos anteriores y, de este modo, puede cambiar los pesos para permitir a los elementos de proceso modificar su comportamiento en respuesta a las entradas) y este proceso se llama aprendizaje.

De este modo, puede simularse cualquier proceso mediante la aplicación de arquitecturas neuronales, siempre que se tenga la información sobre la entrada y salida del proceso. Una aproximación al controlador PID para obtener una respuesta deseada de la planta puede verse en la figura 9.77. Contiene un módulo generador de características a la salida de la planta que es comparado con un módulo de las respuestas deseadas.

La señal de error de características alimenta un módulo de aprendizaje que cambia los valores de las acciones PID. La habilidad para aprender es la característica más importante del módulo de aprendizaje, y las dificultades que presenta la creación de algoritmos estimulan todavía más los trabajos en el campo del control. Una vez diseñado el sistema de aprendizaje es necesario verificarlo y validarlo.

Un sistema que se presta al control por redes neuronales es el control de pR. Es difícil tener un buen control por retroalimentación con un controlador PID, ya que el proceso es altamente no lineal. Mediante el modelo predictivo del proceso y el del controlador, el módulo de aprendizaje es capaz de llegar al punto de consigna en varias pruebas.

9.10.8 Control por lógica difusa (fuzzy)

Es adecuada para el control de procesos no lineales y con un comportamiento variable en el tiempo. En el control digital la señal de salida es un conjunto de bits con dos valores, sí o no, todo o nada, 1 o 0. Por ejemplo, aplicada al control de temperatura de un producto, afirmaría «el producto está un poco caliente», o «algo frío», o «muy caliente» o <<justo lo caliente que deseamos». Un simple instrumento muy utilizado en la industria que puede considerarse de lógica difusa es el termostato. Trabaja con dos reglas:

(1) SI la temperatura es inferior al punto de consigna ENTONCES da calor [IF temperatura < consigna TREN contacto cerrado (da calor)]. (2) SI la temperatura es superior al punto de consigna ENTONCES no da calor [IF temperatura> consigna THEN contacto abierto (no da calor)].

En la figura 9.78 puede verse un ejemplo de control por lógica difusa, la relación que existe entre la temperatura de una habitación y las velocidades del motor del ventilador de aire acondicionado, considerando constante su temperatura.