¿Qué es el control en cascada?

El control en cascada se refiere a una estrategia de control de proceso en la que una variable de proceso se controla manipulando el punto de ajuste de una variable de proceso relacionada. En esta estrategia particular, la variable de interés es controlada por dos lazos de control que trabajan en conjunto. En las industrias de procesos químicos, a menudo se usa un sistema de control en cascada para reducir el efecto de las perturbaciones y los trastornos en el objetivo de control primario.

Un bucle de control en cascada consta de un bucle primario y un bucle secundario. Estos bucles también pueden denominarse bucle externo y bucle interno, respectivamente. El ciclo primario proporciona al ciclo secundario un punto de referencia u objetivo para un proceso relacionado con el objetivo de control primario. El bucle primario a veces se conoce como el bucle maestro porque proporciona un punto de ajuste que debe seguir el bucle secundario o esclavo.

El propósito principal para usar el control en cascada como una estrategia de control de proceso es permitir que el bucle secundario controle las perturbaciones antes de que puedan afectar el objetivo de control primario. Para que este sistema de control funcione de manera efectiva, la dinámica del proceso del bucle secundario debe ser mucho más rápida que la dinámica del bucle primario. Como regla general, la dinámica del proceso del bucle secundario debe ser al menos cuatro veces más rápida que la dinámica del proceso del bucle primario.

La aplicación más común del control en cascada para la mayoría de los procesos químicos implica el uso de un controlador de flujo como el bucle secundario. La mayoría de los controladores de flujo tienen un tiempo de respuesta muy rápido, lo que los convierte en candidatos adecuados para bucles secundarios. Los circuitos primarios tienden a enfocarse en variables como temperatura, nivel, niveles de hidrógeno (pH) o composición química.

El control en cascada no se limita necesariamente a los sistemas basados ​​en solo dos bucles de control. Múltiples arreglos en cascada funcionan de la misma manera que un bucle de control en cascada tradicional pero tienen más de dos bucles. Por ejemplo, un analizador de composición química y un circuito de control con un tiempo muerto prolongado pueden depender de un circuito de control de temperatura para eliminar las alteraciones del proceso. El circuito de control de temperatura podría depender de un controlador aún más rápido, como un controlador de flujo.

Hay varios factores que son relevantes en el desarrollo de controladores en cascada para un proceso dado. Por ejemplo, un ingeniero de controles necesitaría considerar si un ciclo secundario elegido tuvo un fuerte efecto en el ciclo primario de interés. El ingeniero también necesitaría conocer la dinámica del proceso del ciclo secundario propuesto. Dichos factores podrían determinar si el ciclo secundario propuesto es capaz de absorber alteraciones del proceso y evitar que afecten al ciclo primario.