18 Jun
Controlador automático
Un controlador automático compara el valor real de la salida de una planta con la entrada de referencia (el valor deseado), determina la desviación y produce una señal de control que reducirá la desviación a cero o a un valor pequeño.
Elemento Primario de Medición(sensor)
El elemento primario de medición o sensor , es aquel que detecta el valor de salida ó sea es la porción de los medios de medición que primero utiliza o transforma la energía del medio controlado.
Clasificación:
De Contacto y No contacto (
Por el contacto físico en la medición), De contacto
Realizan la medida vía contacto físico con la variable controlada, por ejemplo las boyas para medir el nivel de un tanque, No Contacto
Se basa en las propiedades físicas de los materiales para realizar la medida, son menos propensos a las fallas, su utilización esta limitado por las carácterísticas del material a medir o por la interferencia en el ambiente de instalación.
Por el tipo de señales de salida en la medición:
Analógico
Los sensores analógicos proporcionan medidas continuas , pudiendo ser mas usados en diversos parámetros de operación como son el nivel, la presión, temperatura y el flujo.
Digital
Los sensores digitales trabajan en dos estados o en forma binaria. Muchas aplicaciones implican tener conocimiento de la ausencia o presencia de algo.
Elemento final de control o actuador:
Es aquel que recibe una señal (eléctrica ,mecánica , neumática , etc.) del dispositivo controlador , lo interpreta y ejerce una tarea que tiene por objetivo eliminar el error y cumplir con las tareas de control propias del proceso que se lleve a cabo.
Tipos:
Actuadores Eléctricos
Son usados en la industria y en aplicaciones comerciales para posicionar dispositivos de movimientos lineal o rotacional. Tales como swicthes, relés, válvulas electromagnéticas, motores y otros, Actuadores Neumáticos
Aceptan señales de presión
pequeñas, desde los posicionadores neumáticos y mediante un diafragma , convierten estas señales en movimientos mecánicos.
Actuadores Hidráulicos
Operan en forma similar a los posicionadores neumáticos, con una mayor fuerza de acción, para ser usados en compuertas, grúas, elevadores y otros.
Variable controlada: Parámetro mas importante del proceso, debíéndose mantener estable (sin cambios) pues su variación alteraría las condiciones requeridas y el sistema de monitoreo a través de un sensor es una condición importante para dar inicio al control.
En el ejemplo la variable controlada sería la presión, pudiéndose tomar otras variables como la Temperatura, Nivel, etc.
Variable manipulada:
Parámetro a través del cual se debe corregir las perturbaciones del proceso o planta, colocándose un actuador para lograr estabilizar el sistema. En el ejemplo quien debe proporcionar mayor o menor cantidad de flujo al tanque es la válvula., por lo tanto la variable a manipular será el flujo de entrada al tanque.
Tipos de Variable: Variable medida
Es todo parámetro del proceso requerido para conocer su valor. En el ejemplo el elemento de medición sería el sensor de presión.
Variable Perturbadora
-Parámetro que desestabiliza el sistema por cambios repentinos afectando el proceso. En el ejemplo la variable perturbadora es el flujo de salida del tanque.
Variable de Referencia
– Valor deseado para el sistema de control.
Acciones básicas de control:
Las carácterísticas de un buen control son difíciles de definir de forma genérica y son muy dependientes del tipo de planta sobre la que se trabaja. No obstante, se puede afirmar que en un sistema de control realimentado se deben verificar las siguientes condiciones:
El sistema regulado debe ser estable,
El sistema de regulación debe ser lo suficientemente rápido, El sistema debe estar adecuadamente amortiguado,
El sistema debe de tener una determinada precisión en régimen estacionario
El sistema debe atenuar los efectos de ruidos, perturbaciones y cambios de carga mientras se mantiene la planta a consigna constante .
Controlador de 2 posiciones o intermitente (On/Off IDEAL): El control ON-OFF es no lineal y proporciona a su salida únicamente 2 valores fijos, que normalmente corresponden a conectado/desconectado, según que la señal de error sea positiva
o negativa.
Controlador de encendido y apagado con una brecha diferencial(histéresis)
Brecha diferencial
El rango en el que debe moverse la señal de error antes de que ocurra la conmutación se denomina brecha diferencial.
En algunos casos, la brecha diferencial es el resultado de una fricción no intencionada y de un movimiento perdido; sin embargo, con frecuencia se provoca de manera intencional para evitar una operación demasiado frecuente del mecanismo de encendido y apagado.
Controlador Proporcional (P):
Sin importar el mecanismo en si, y la potencia que lo alimenta, el controlador proporcional es un amplificador con ganancia ajustable.
El controlador provee una señal proporcional; cuanto mas grande sea el error, mayor será la señal de control. Los controladores P son los más simples, la ventajaes que solo tiene un parámetro de ajuste, la desventaja es que operan con una variable que se controla.
Controlador Proporcional Integral (PI): En términos no matemáticos la unidad integral verifica el estado de trabajo de la unidad proporcional. Si éste encuentra una desviación, cambia o reinicia la acción de control proporcional, debido a su habilidad de hacer volver un sistema a su punto de referencia, la acción integral es también conocida como acción de RESET o reinicio. Este controlador se utiliza para mejorar respuesta en estado estacionario.
Controlador Proporcional Derivativo (PD):
Se añade otro modo de control que es la acción derivativa, que se conoce como rapidez, y pre actuación, el cual tiene como propósito anticipar hacia donde va el proceso, mediante la observación de rapidez para cambio del error.
Sirve para mejorar la respuesta en estado transitorio
. Su función está dada por la siguiente relación.
Controlador Proporcional Integral Derivativo (PID):
El controlador PID es el elemento más utilizado en control de procesos. Se estima que, en la actualidad, alrededor de un 90% de los lazos de control en la industria están regulados por PIDs. Es suficiente en muchos problemas de control: elimina el error estacionario con la acción integral y puede mejorar el transitorio con la acción derivativa.
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