Capacidad y Capacitancia

Capacidad: cantidad máxima de material o energía que podemos almacenar.

Capacitancia: indica cuánto varía la cantidad de material o energía almacenada al cambiar una unidad la variable de referencia.

Dos elementos de igual capacidad pueden tener distinta capacitancia. La capacidad hace referencia al volumen y la capacitancia a la constante de tiempo.

Rol de la Capacitancia

Una gran capacitancia es ideal frente a cambios en la carga, pero perjudicial para la función de control. Esto significa que el proceso es poco sensible a las perturbaciones. Por lo tanto, la capacitancia afecta el atraso de la función de control, teniendo un efecto inercial.

Rol de la Capacidad

La capacidad atenúa las perturbaciones, porque la variable controlada cambiará más lentamente cuanto más grande sea el elemento en comparación con los flujos.

La capacidad interviene en el dimensionamiento de tanques, y la capacitancia debe tenerse en cuenta al concebir la función de control. Se aconseja diseñar la función de control a la vez que se concibe un tanque, adaptando la capacitancia a las dimensiones elegidas.

Control de Nivel y Flujo (LIC y FIC)

• LIC (Level Indicator Controller): Acción directa. Un aumento en el nivel del tanque debe evacuarse líquido de forma más rápida, y si decrece el nivel, se bombea más lento.
• FIC (Flow Indicator Controller): Acción inversa. Si baja el flujo de salida, se bombea más rápido.

El proceso consiste en un tanque al que se introduce líquido mientras se expulsa por otra zona. Se controla que el flujo de salida sea constante mediante una bomba, manteniendo el nivel entre dos valores.

Modos de Control: Auto Local y Auto Remoto

Auto Local: El operario tiene acceso a la consigna.

Auto Remoto: El set point está controlado por otro controlador, sin influencia del operario.

Aplicación en control en cascada: el controlador primario en modo auto local y el secundario en modo auto remoto.

Banda Proporcional y Bias del Controlador

Banda Proporcional: Porcentaje necesario de la desviación medida con set point fijo, que obtiene una salida del 100% en la variable manipulada. PB = 100% / Kc.

Bias del Controlador: Salida del controlador cuando el error es nulo, generalmente 50%.

Proceso Autorregulado y No Autorregulado

No Autorregulación: Ausencia de regulación natural. La variable controlada crece o decrece indefinidamente.

Autorregulación: Capacidad de un proceso para alcanzar un régimen permanente de forma natural.

Ganancia Estática y Constante de Tiempo

Ganancia Estática (Kp): Variación de la amplitud de la salida respecto a la entrada.

Constante de Tiempo (τ): Rapidez de respuesta del sistema. Tiempo para alcanzar el 63% del valor final.

Controladores Interactivos y No Interactivos

Interactivo: Regulador relacionado con otro controlador.

No Interactivo: Independiente de otros controladores.

Set Point Tracking y Bumpless Transfer

Bumpless Transfer: Evita saltos bruscos en la transferencia manual/automática.

PV Tracking: El set point sigue a la variable de proceso en modo manual.

Variables Controladas y Manipuladas

Controladas: Variables medidas para determinar los valores de las variables de control.

Manipuladas: Variables ajustadas por un operario o sistema de control.

Seguimiento y Regulación

Seguimiento: Cambio en la consigna que modifica la variable controlada.

Regulación: Corrección de perturbaciones sin modificar el set point.

Control Feedback y Feedforward

Feedback: Basado en el error entre la variable controlada y el set point.

Feedforward: Actúa sobre el proceso en función de las perturbaciones observadas.

Diferencias entre Feedback y Feedforward

• Feedback: Acción correctora, no afectado por modificaciones en parámetros del proceso.
• Feedforward: Acción preventiva, afectado por modificaciones en parámetros del proceso.

Realimentación Positiva y Negativa

Positiva: Inestabilidad, la variable controlada se aleja del set point.

Negativa: Estabilidad, se contrarresta el error.

Componentes del Sistema de Control

• Sensor: Convierte la variable controlada en una señal representativa.
• Actuador: Amplificador de potencia que ejecuta las órdenes de control.
• Transmisor: Envía información de sensores o controladores.
• Elemento de Entrada: Convierte el set point en una señal compatible con la variable controlada.

Lazo Abierto y Lazo Cerrado

Lazo Abierto: No se conoce el valor de las variables controladas.

Lazo Cerrado: La acción de control depende del valor de las variables controladas.

Sistema Estable e Inestable

Estable: El sistema vuelve a un estado estacionario tras una perturbación.

Inestable: La variable controlada no vuelve al set point.

Respuesta Sobreamortiguada y Subamortiguada

Sobreamortiguada: Oscilaciones aperiódicas, amplitud crece hasta un límite.

Subamortiguada: Amplitud de los picos decrece gradualmente.

Wind Up

Saturación del nodo integral en controladores PI o PID, causando sobrepicos.

Ajuste Ordinario y Autoajuste

Ordinario: Características del proceso constantes.

Autoajuste: Considera variaciones en las características del proceso.

Tipos de Perturbaciones

• Error de modelización
• Perturbaciones medibles
• Perturbaciones aleatorias
• Perturbaciones en la carga

Margen de Ganancia y Margen de Fase

Margen de Ganancia: Factor para alcanzar la estabilidad.

Margen de Fase: Desfase máximo sin desestabilizar el sistema.

Control en Cascada

Mejora la estabilidad y velocidad de respuesta mediante un lazo secundario.

Métodos de Sintonización

• Empíricos o Experimentales: Basados en experiencias directas.
• Analíticos: Modelo matemático del proceso.

Tipos de Variables Controladas

• Ritmo de producción
• Variables inventariables
• Variables ambientales
• Calidad del producto
• Variables económicas

Tiempo de Integración y Derivación

Tiempo de Integración: Intervalo para que el cambio en la variable controlada sea igual a la entrada.

Tiempo de Derivación: Adelanto de la respuesta proporcional en un controlador PD.

Estabilidad y Precisión

Estabilidad: Absoluta y relativa.

Precisión: Dinámica y estática.

Especificaciones de la Respuesta

Temporal: Evolución de la variable controlada en el tiempo.

Frecuencial: Respuesta a una entrada senoidal.

Ancho de Banda

Rango de frecuencias transmitidas sin alteración.

Proceso y Sistema de Control Automático

Proceso: Serie de cambios para un objetivo.

Sistema de Control Automático: Dispositivos para vigilar y actuar sobre el proceso.

Régimen Transitorio y Estacionario

Transitorio: Intervalo hasta la estabilización.

Estacionario: Estudio del sistema estabilizado.

Tiempo de Retardo, Subida y Establecimiento

Retardo (Tp): Tiempo para alcanzar la mitad del valor final.

Subida (Tr): Tiempo para pasar del 10% al 90% del valor final.

Establecimiento (Ts): Tiempo para que la respuesta no se desvíe del valor estacionario.

Máximo Sobreimpulso

:Indica de manera directa la estabilidad relativa del sistema.Tiempo de establecimiento,tiempo de asentamiento (Ts): Es el intervalo de tiempo después del cual la respuesta no se desvia de su valor estacionario más de un tanto por ciento().Controlador:Algoritmo de control mas común en regulación de procesos industriales. Control Ratio: Control especial de FF donde se miden 2 perturbaciones y se mantienen en 1 ratio de 1 con respecto a la otra. Se utiliza para controlar el ratio de los caudales de 2 flujos.Ambos pueden ser medidos pero solo 1 puede ser controlada, el flujo cuyo caudal no esté bajo control habitualmente se denomina flujo salvaje.Control Override como regulación máxima o mínima y como sist. de estructura variable:1.Regulación máximo o minima: Puede significar la selección del valor mas alto entre los de valores de entrada (auctioneering) o limitación de una variable de proceso entre un máximo y un mínimo.2.Sist.de estructura variable.3.Protección de equipos:por razones de seguridad algunas variables no pueden sobrepasar valores limites establecidos.Ej:Protección de un reactor de mezcla de una sola fase.4.Instrumentación redundante:Se utiliza para protefer el equipamiento en el caso de que el fallo de algún instrumento pueda producir una operación peligrosa. Ej:Protección contra el fallo de un transmisor.Metodos de ajuste del controlador:Metodos empíricos o experimentales: Se determinan las caracteristicas dinámicas de un procesos a partir de resultados experimentales. Metodos analiticos: identificar un modelo matemático que describa eficientemente el buen comportamiento del proceso deseado. a) frecuenciales:obtener la respuesta frecuencial del proceso (ganancia y fase) en función de las frecuencias de excitación o modelos matemáticos. b)lazo cerrado y lazo abierto: conseguir que la respuesta a una perturbación en escalón tenga una razón de amortiguamiento 1/4.c)optimización: para minimizar la función de coste elegida.

Etiquetas: Automatización, Capacitancia, Control de Procesos, feedback, feedforward