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23.2  INSTRUMENTOS AUTOMATIZADOS: CONTROL DE PROCESOS

 

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Los dispositivos automatizados se usan mucho en los sistemas de control del proceso, 

en tanto que los instrumentos automáticos, de diversa sofisticación, se usan en el labora-

torio analítico. Estos últimos pueden efectuar todos los pasos de un análisis, desde la toma 

de muestra y la medición hasta la reducción y la presentación de los datos.

23.2  Instrumentos automatizados: control de procesos

En el análisis de los procesos químicos se hacen mediciones analíticas para proporcionar 

información sobre el avance del proceso o la calidad del producto. Hay varias formas en 

las que se puede analizar el proceso, y éstas se presentan en la figura 23.1. Las muestras 

se pueden tomar en forma intermitente y transportarlas al laboratorio para su medición. 

Esto permite el acceso a los instrumentos usuales de laboratorio y la capacidad de hacer 

diversas mediciones. Sin embargo, este procedimiento es relativamente lento, y en general 

se debe completar para disponer de la información analítica. Por lo anterior, el análisis de 

laboratorio es más adecuado para el control de calidad, a fin de determinar la calidad de un 

producto. Se pueden hacer mediciones más eficientes si el instrumento se transfiere a la 

planta química. Sin embargo, para que los análisis sean verdaderamente en tiempo real, 

Los instrumentos automáticos 

mejoran la eficiencia de los ana-

listas al ejecutar algunas de las 

operaciones que se hacen ma-

nualmente. Los instrumentos au-

tomatizados controlan un 

sistema con base en los resulta-

dos del análisis.

PLANT

FUERA DE LÍNEA

LAB

A LA LÍNEA

SOBRE LA LÍNEA

N O   I N V A S I V O

EN LÍNEA

Figura 23.1. 

Métodos para analizar procesos. [Según J. B. Callis, D. Illman y B. R. Kowalski, 

Anal. Chem., 59 (987) 624A. Copyright 1987 por American Chemical Society. Reimpresión au-

torizada por el propietario de los derechos.]

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CAPÍTULO 23 

AUTOMATIZACIÓN EN LAS MEDICIONES

deben conectarse los instrumentos directo al proceso químico y tener muestreo y análisis 

automáticos. Un método ideal sería instalar un sensor directo en la línea para que las 

mediciones sean continuas y no se requiera tratamiento químico de la muestra. Estos sen-

sores tienen acción y disponibilidad más limitadas, porque deben ser selectivos para de-

terminado analito y resistir el ambiente químico; no se deben envenenar y deben mantener 

su calibración. Un método todavía más ideal sería hacer mediciones no invasivas. Por 

ejemplo, un analito puede tener un espectro de absorbancia que permita su medición se-

lectiva haciendo pasar luz por el sistema químico. También en este caso los tipos de me-

diciones del proceso serían limitados.

Un aspecto importante del análisis de procesos en tiempo real es el uso de los datos 

analíticos para controlar el proceso químico mediante retroalimentación de la información 

a un controlador que pueda alterar la adición de reactivos químicos para mantener a un 

intermediario, por ejemplo, en un nivel predeterminado. La aplicación de mediciones sobre 

la línea con control de procesos químicos por retroalimentación puede ahorrar millones o 

hasta cientos de millones por año a una empresa química al permitir la optimización del 

proceso para alcanzar la eficiencia máxima de reacción y formación de productos, y evitar 

así reacciones fallidas, detectar contaminantes, y cosas semejantes. Esta aplicación de la 

química analítica se ha convertido en una parte crítica de la producción industrial. El 

Centro de Química Analítica de Procesos (CPAC) de la Universidad de Washington es 

patrocinado por la industria para investigar sobre el avance de la tecnología para medición 

de procesos (ver www.cpac.washington.edu).

Los dispositivos de medición se pueden clasificar en continuos y discretos (por lote). 

El  instrumento continuo mide constantemente alguna propiedad física o química de la 

muestra y produce una señal que es una función continua (uniforme) del tiempo. Un ins-

trumento discreto o por lote analiza una muestra discreta o un lote y suministra infor-

mación sólo en etapas discretas. En cualquier caso, se retroalimenta la información sobre 

la variable medida para vigilar o controlar los equipos. En cada técnica se usan procedi-

mientos convencionales de medición analítica, y deben ser capaces de trabajar continua-

mente sin atenderlos.

ANALIZADORES CONTINUOS

Los instrumentos para el control continuo del proceso pueden hacer mediciones directa-

mente en una corriente o en un reactor de procesos por lote, como un fermentador. En 

general, eso elimina cualquier operación analítica en la muestra y se deben usar dispositi-

vos de detección directa, como los electrodos. Si se requiere diluir la muestra, controlar 

la temperatura o agregar un reactivo o si se hacen mediciones con instrumentos sin sensor, 

se desvía una pequeña fracción de la corriente que va a un conducto de pruebas donde los 

reactivos pueden mezclarse en forma continua y automática con la muestra para hacer la 

medición de prueba. La muestra puede pasar por un filtro antes de la medición.

Los instrumentos de control del proceso funcionan mediante un circuito de control 

formado por tres partes principales:

1.  Un sensor o medidor, que vigila la variable que se controla.

2.  Un controlador, que compara la variable medida con un valor de referencia (punto 

de control o de ajuste) y envía la información a un operador.

3.  Un  operador que activa algún dispositivo, como una válvula, para que la variable 

regrese al punto de control.

El ciclo de control funciona mediante un mecanismo de retroalimentación, como el que 

ilustra la figura 23.2. El proceso puede ser cualquier sistema industrial que prepare algún 

producto y tiene una o más entradas que se pueden controlar para proporcionar el producto 

(salida). El sensor mide la variable a controlar (por ejemplo, el pH, la temperatura, el 

El uso de datos analíticos en el 

control automatizado del pro-

ceso puede ahorrar millones en 

efectivo en mejoras a la eficien-

cia de producción y a la calidad 

del producto.

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