MODELADO FUNCIONAL DE PROCESOS

Síntesis de estructuras de control

Ernesto Martínez (ISA)

Realidad y Abstracción ¿Relaciones causales? ¿Eventos? ¿Cómo funciona? ¿Para qué:intencionalidad?

¿Porqué del Diseño? ¿Estructura?

Realidad

Abstracción

Comprensión

P&ID: Planta de destilación

Reactivos Reactor Separador

calefacción calefacción

Producto

Del flowsheet al PI&D

Medios y fines

Todo PartesFunciones

Componentes

Medios

Metas y objetivos

Propósito

Fines

Modelo Funcional Definición: Un modelo funcional es una

descripción teleológica de un proceso que explicita el propósito (fin) para el que fue concebido, como (diseño) persigue el logro de tal propósito y con que recursos (medios).

Metas y objetivos relacionados con el propósito, Componentes físicos y sus interconexiones.

Funciones que deben desempeñarse para lograrlo,

Componentes físicos y sus interconexiones.

Relaciones

Metas y objetivos

Propósito

Funciones

Componentes

Tipos de relaciones: logro o alcance, condición y realización.

Metas y objetivos Definición: Una meta u objetivo es la

resultante o “output” que se pretende lograr mediante la realización de ciertas actividades en un proceso.

Metas de producción: megavatios en una central nuclear o térmica.Metas de seguridad: emisiones “cero” de radioactividad o monóxido de carbono.

Metas económicas: Minimizar las pérdidas de energías.

Función Definición: Una función es el rol que un

componente, parte o conjunto de ellas tienen en la consecución o logro de una meta.

La representación funcional de un proceso esta compuesta por un conjunto de estructuras de flujo vinculadas por relaciones con las metas y componentes.

Las estructuras de flujo son agrupaciones homogéneas de funciones que describen como se movilizan la materia, la energía y la información en un proceso.

Funciones básicas

Estructuras de flujo

Río o lago

Tanquede agua

consumos

Relaciones de alcanceG1: Continuidad del suministro

Relación de logro

G1Logro por gestión

Condición y realización

G2: Suministro energía

Relación de condición

Relación de realización

Tanque BombaBombaLago Equipos

Semántica funcional

st1 tr1 st2

R RR

Ejemplo

EnergíaCA

F

F

F

F

N

N

N

G1: mantener el nivel en ambos tanques

G2: mantener la bomba funcionando.

Modelo funcional

G1: mantener el nivel en ambos tanques

G1

F7F2 F3 F4 F5 F6F1

G2: Suministro energía

F8 F9 F10

Ejemplo: Pasteurizador

Propósito y metas

Propósito: “exponer el producto a una dada temperatura (e.g. 80 grados) por un corto lapso de tiempo (e.g. 3 segundos).”

G1-Calentar el producto, G2-Circular el producto, G3-Circular el fluido de calefacción.

G4-Garantizar la temperatura de exposición, G5-Garantizar el tiempo de exposición, G6-Garantizar una operación segura.

Metas básicas

Metas específicas:

Componentes C1-Tanque de producto, C2-Bomba de producto, C3-Intercambiador de calor, C4-Tanque de agua, C5-Bomba de agua, C6-línea de vapor, C7-Válvula de vapor, C8-Inyector de vapor. C9-Controlador C10-Sensor de temperatura, C11-Válvula modulante.

Funciones F1-proveer el producto, F2-transportar el producto, F3-transferencia de energía, F4-proveer energía, F5-transporte de energía, F6-transporte de agua, F7-proveer agua, F8-proveer vapor. F9-controlar la temperatura F10-transporte de vapor, F11-Mezclar vapor con agua.

Estructura del modelo

G1

G2 G3

G4

G6G5

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11

Modelo funcional

Planta de Potencia

Modelo funcional

Pulpa seca

Hogar

aire

Gas natural

pulpa

gases

FT

FT

FC

FC

TC

TTFF

MT

MC

ST SC

SY

TC TT

LS

Secadero rotativo

Secadero de pulpa

Bibliografía

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Lind, M. “Modeling goals and functions of complex industrial plants,” Applied Artificial Intelligence, Vol. 8, No. 2, 1994, www.iau.dtu.dk/~ml

Petersen, J. “Knowledge based support for situation assessment in human supervisory control,” PhD Thesis, DUT, 2000, www.iau.dtu.dk/~jop/

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