ADEX Optimized Adaptive Controllers and Systems: From Research to Industrial Practice (ed. Springer)
La editorial Springer acaba de publicar ADEX Optimized Adaptive Controllers and Systems: From Research to Industrial Practice. El libro recoge los resultados de más de cuarenta años de investigación en control de procesos industriales y relata los sucesivos pasos que han llevado a la creación y aplicación industrial del Control Adaptativo Predictivo Experto.
Esta tecnología disruptiva ha sido desarrollada en ADEX SL, spin-off de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED).
El simple gesto de seleccionar la temperatura deseada en una habitación esconde un desafío. El sistema se esforzará por alcanzar esa temperatura, y a continuación intentará mantenerla constante. Pero si olvidamos cerrar una puerta o una nube oculta el sol, la habitación seguramente descenderá unos grados y será necesario saber compensar ese desfase. El elemento que se ocupa de este trabajo es el controlador, y su función en este caso será regular el aporte de calorías para cumplir con el objetivo de temperatura que le habíamos marcado. Ahora bien, si en lugar de climatizar una habitación lo que queremos es refinar petróleo, el problema adquiere una dimensión considerable y además de la temperatura entrarán en juego multitud de variables.
El control de los procesos industriales es un asunto peliagudo pero en el fondo remite a algo esencial: la relación causa-efecto. Esta relación puede ir variando en el tiempo y ser realmente compleja, pero la cuestión sigue siendo la misma: cómo actuar sobre las causas para obtener el efecto deseado. La ciencia del Control, una especialidad a menudo ignorada, nació para dar la respuesta.
En 1973 el profesor de la Universidad de Berkeley A.S. Foss publicaba un artículo titulado Critique of Chemical Process Control Theory1 donde describía las limitaciones de los controladores convencionales al tiempo que urgía sobre la necesidad de reformular la teoría del control existente.
Lo que el profesor Foss señalaba ya en esa época era el vacío entre teoría y práctica, es decir entre el modelo diseñado por los ingenieros y la realidad del proceso industrial: “el proceso evoluciona y varía, por eso no es fiel al modelo. La realidad tiene incertidumbres que el modelo no puede recoger” explica el catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UNED D. Juan Manuel Martín Sánchez.
En definitiva, los controladores se diseñan en un entorno de certidumbre, para un modelo de comportamiento del proceso predeterminado, lo que puede garantizar cierto éxito, pero no puede impedir que tarde o temprano la realidad acabe burlándose del modelo. Lo que conlleva que el control aplicado se vuelve inestable, el rendimiento del proceso se deteriora, la energía se malgasta y la seguridad disminuye. Esto conlleva a que el control aplicado se vuelva inestable, el rendimiento del proceso se deteriore, la energía se malgaste y disminuya la seguridad.
ADEX, historia de una innovación | Grubb
Cuando D. Juan Manuel Martín Sánchez leyó el mencionado artículo desconocía que el desafío lanzado por el profesor Foss marcaría el resto de su carrera investigadora. El objetivo era tan lejano como ambicioso: desarrollar un sistema capaz de adaptarse a los cambios del proceso y optimizar así su rendimiento.
El libro recientemente publicado por la editorial Springer ADEX Optimized Adaptive Controllers and Systems: From Research to Industrial Practice recorre la extensa trayectoria, más de cuatro décadas, que ha llevado a consolidar la tecnología ADEX -Adaptive Predictive Expert- como la solución al problema planteado. Destaca la intención didáctica del libro que, en resumen, pretende contarnos una historia, la de un equipo de investigadores enfrentado a un gigantesco reto de innovación.
El Control Adaptativo Predictivo es el germen de ADEX, y se patentó por primera vez en el año 76. La prestigiosa revista Proceedings of the IEEE pronto se hizo eco dedicándole la portada de una edición especial, cuyo artículo estrella era A new solution to adaptive control. De esta forma, acababa de presentarse oficialmente una tecnología disruptiva.
Un factor innovador esencial que introduce ADEX es la adaptación. No basta con predecir qué es lo que ocurrirá: ”si el modelo no se adapta, las predicciones terminarán siendo erróneas” señala el catedrático de la UNED. Adaptarse implica ajustar los parámetros y variables del controlador en función de los cambios y perturbaciones que vaya sufriendo el proceso.
El Control Adaptativo Predictivo dió además una solución definitiva al problema de control multivariable, algo que los controladores convencionales no tenían bien resuelto. El control de una columna de destilación, donde existen numerosas variables que interaccionan entre sí, se citaba como caso paradigmático de esta limitación.
El mismo año de su presentación -1976- el Control Adaptativo Predictivo demostró que también es multivariable al conseguir controlar simultáneamente los diferentes platos de una columna de destilación en la Universidad de Alberta. Unos años más tarde llegará la primera aplicación industrial de ADEX al control del proceso de blanqueo en una fábrica de pulpa de Canfor Ltd., Port Mellon, Canadá. La nueva tecnología conseguía minimizar el consumo de cloro y mejorar la calidad del papel.
En 1985 D. Manuel García Gil de Bernabé, entonces presidente del Instituto de la Ingeniería de España, le propuso al profesor Juan Manuel Martín Sánchez emprender juntos un proyecto empresarial en relación a la tecnología desarrollada: “no sabíamos si seríamos capaces de sacar adelante esta iniciativa en España, pero [Gil de Bernabé] me dijo que era nuestro deber intentarlo”. La aventura tomó el nombre de SCAP Europa SA y duró algo más de una década. Poco después nacería ADEX SL que en 2004 se convierte en spin-off de la UNED.
A medida que surgían nuevos proyectos, la experiencia llevaría a ADEX a comercializar Sistemas de Control Optimizado Adaptativo. Si el controlador ADEX es la inteligencia de la tecnología, el sistema de control se asemejaría a la conciencia. Mientras que el controlador busca regular un conjunto de variables, el sistema es el que define y aplica la estrategia para que el conjunto del proceso tenga el rendimiento deseado.
El primer sistema de control ADEX, descrito en su aplicación industrial en el libro, se utilizó para optimizar el proceso biológico de la planta de depuración de aguas residuales de Casaquemada (San Fernando de Henares, Madrid) perteneciente al Canal de Isabel II. Mejorando el rendimiento de las bombas que oxigenan el agua se consiguió ahorrar energía y mejorar la calidad del agua tratada. Al poco tiempo la multinacional PEMEX llamó a sus puertas, en esta ocasión para controlar el proceso de recuperación de azufre en la refinería de Cadereyta (México).
Los resultados de esta segunda aplicación industrial descrita en el libro, permitieron optimizar el proceso y cumplir con la normativa medioambiental establecida. La tercera aplicación industrial descrita en el libro, optimizó las temperaturas de vapor en la central térmica de ScottishPower en Cockenzie, Escocia.
La investigación que ha hecho posible desarrollar ADEX ha contado con importantes ayudas nacionales y europeas. Sin embargo, el camino ha sido duro. El inmovilismo y el conservadurismo, reacio a cualquier tipo de cambio, han supuesto la barrera más difícil de flanquear.
Hace más de cuarenta años el profesor Foss demandaba un nuevo rumbo en la ciencia del Control. Si al reto científico le sumamos el riesgo que supuso emprender en España lo cierto es que, a día de hoy, ambos retos han recibido cumplida respuesta. El futuro no es menos desafiante. ADEX SL participa, junto al CERN y otros socios europeos, en el desarrollo del primer reactor de transmutación, que dará solución al problema de los residuos nucleares. En aeronáutica, la Comisión Europea ha concedido a ADEX un proyecto H2020 para el desarrollo del primer sistema de control de vuelo adaptativo.