Antecedentes históricos del control de procesos.

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El analizador de infrarrojo Luft fue el primer proceso de análisis en línea para sistemas de instrumentación; este tenía como base el principio de no-dispersión para medir la concentración de radiación infrarroja absorbida por los gases. Desde entonces, los analizadores en línea se han utilizado por aproximadamente 25 años. Así, en un proceso de análisis la identidad del gas es conocida y la concentración de este gas es la variable a medir. Cada molécula de gas absorbe energía de IR (Infrarrojo) en un espectro distinto y esta energía absorbida incrementa la energía cinética del gas mediante el aumento de la presión y temperatura. Entonces se utiliza la expansión del gas para presionar sobre un diafragma flexible en un circuito capacitivo. La energía de IR atraviesa la muestra alternadamente y a través de una referencia que contienen los gasesdel fondo. Entonces se produce una señal modulada con la amplitud de la señal relacionada con la concentración del gas. El primer cromatógrafo de gases en línea introducido en 1950 tenía programas y micro interruptores para la ejecución de las funciones, además los puntos máximos de un componente del gas que se analizaba eran visualizados en un registrador por medio de gráficos. Las capacidades estaban limitadas por la habilidad del operador para entender dichos máximos y para interpretar las gráficas de barra desplegadas en el registrador. Ahora, gracias a los sistemas digitales que manejan los datos y limpian la pantalla, el número de componentes está limitado únicamente por la capacidad de la columna para separar los componentes. A fines de 1950, Beckman Instruments desarrolló un fotómetro ultrasensitivo de capacitancia Luft para la medición de gases como CO, CO2, SO2 y otros gases heteroatómicos. También en esa misma década Beckman Instruments formó una división de procesos de instrumentación que abrió camino en mediciones tales como la ionización de flama para la detección de hidrocarburos. El desarrollo de estos procesos siguió con otras compañías tales como Phillips Petroleum, quién desarrolló su propio cromatógrafo de gases con aplicaciones en refinerías y procesos petroquímicos. La era electrónica. Los controles neumáticos y electrónicos se desarrollaron paralelamente en la década de los 60 y fueron usados en combinación para el control de grandes plantas. Estaciones neumáticas de alta densidad conenlaces a computadoras se desarrollaron para 1965. A la vez, servicios tales como convertidores de señal electrónica a señal neumática (I/P) y señal neumática a señal electrónica (P/I) fueron desarrollados como ayudas para el enlace de sistemas de control neumático con controles eléctricos y computadoras digitales. Las computadoras eran los receptores centrales; en ellas se conectaban los racks de controles electrónicos PID vía convertidores analógicos-digitales (A/D) y digitales-analógicos (D/A), además de los controles neumáticos mediante convertidores de P/I e I/P. Algunas plantas tenían cientos de circuitos bajo el control PID; todo estaba en el mismo cuarto de control y de este modo se veían cientos de cables de los controles a las computadoras. No fue sino hasta 1970 cuando las ventas de controles electrónicos excedieron a los neumáticos. Muchos sistemas de control neumático siguieron y continúan usándose actualmente, particularmente en áreas peligrosas y ambientes explosivos, esto debido a que en el control neumático no se usa electricidad, por lo que no se generan chispas que puedan causar explosiones. Así, los controles neumáticos son de gran confiabilidad, el único problema estriba en la dificultad para encontrar los repuestos o refacciones de estos sistemas que ya se han vuelto obsoletos. El desarrollo de transistores, circuitos analógicos integrados y relevadores incrementó la capacidad y confiabilidad de los sistemas electrónicos. En 1960, la planta de amoniaco Luling fue la primera plantaquímica con un sistema de control computarizado. También, para 1960 el Control Digital Directo (DDC) y el Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) llegó a ser común en los cuartos de control. PLC. Inventados a finales de la década de 1960 por Dick Morley; eran relevadores de los sistemas de control utilizados en la industria automotriz. Poco después de esto, un PLC de Allen-Bradley salió al mercado y la industria del PLC despegó definitivamente. Primero se pensó para operaciones de control secuencial/discreto y en aplicaciones de control PID.

Los Controles Lógico Programables (PLCs) rápidamente encontraron un rol en el control de procesos mediante accionar válvulas, llevar la secuencia de motores y funciones de alarma, reemplazando de esta manera a los tableros relevadores. Por ejemplo, si un operador quería cambiar un proceso en lotes (batch) para obtener un producto diferente, la operación requería a menudo de complejas secuencias en las válvulas: primero, las válvulas usadas en las líneas de los productos tenían que cerrarse. Entonces las líneas del proceso, reactores, tanques de mezclado, bombas y otros equipos de soporte tenían que limpiarse mediante purgar los reactivos gastados. Finalmente, estas válvulas y las bombas tenían que abrirse en secuencia para que los reactivos entraran al nuevo lote. Las computadoras y los PLCs automatizaron estos procesos haciendo mucho más fácil para las plantas cambiar sus procesos. El sistema de control distribuido DCS (Distributed Control System) hizo suaparición en 1975, realizando un mínimo de operaciones de control secuencial/discreto, de modo que fueron considerados como sistemas primarios de control continuo. Los vendedores del DCS no veían al PLC como un competidor, sino más bien como un complemento necesario. Antes de la comunicación digital, los controles electrónicos operaban estrictamente en forma analógica, aceptando corriente o señales de voltaje de los sensores y mandando una corriente o voltaje a los motores y relevadores. Al principio, los niveles de las señales seleccionadas para un circuito de control o subsistema se basaban en el equipo disponible. Para 1950, varios rangos eran los más comúnmente usados: 1-5 VCD, 4-20 mA CD, 0-5 VCA, -10-10 VCD y 10-50 mA CD. Dick Caro, presidente en turno del comité SP50 de la ISA sugirió la creación de un comité de estandarización en la ISA (ISA S50) a inicios de 1960, a fin de poner orden a la locura en la elección de señales. Hubo varios convenios en este comité, por ejemplo, se acordó que el uso de corriente directa (CD) era el mejor, ya que esta era la menos afectada por la longitud de onda; también se pactó el uso del cero debido a que cero volts/amp podrían indicar una conexión rota o falla en algún instrumento. La mayoría del comité estuvo de acuerdo con el uso de 4-20 mA CD, excepto algunos que propusieron el uso de la