componentes basicos de un sistema de control

Las diversas formas de automatizar los procesos y servicios se realizan a través del uso de sensores, controladores y actuadores facilitando la producción y minimizando los recursos humanos. La tecnología actual permite supervisar y controlar diversas industrias del tipo productivo o manufacturero en tiempo real.

esquemas de control

Para seleccionar y diseñar esquemas de control se deben seguir tres pasos esenciales:

1. Conocer bien el proceso, variables de entrada/salida (manipuladas, controladas, no- controladas y perturbaciones), dinámica, régimen estacionario, etc.
2. Modelar o identificar adecuadamente el proceso.
3. La mejor estrategia de control es la más sencilla de implementar, con la que se pueda controlar el proceso.

ESQUEMA DE CONTROL BÁSICO

1. CONTROL REALIMENTADO

En la figura se muestra el sistema de control a lazo cerrado, la información sobre la variable controlada se vuelve a alimentar como base para controlar una variable del proceso.
La retroalimentación es la propiedad del sistema lazo cerrado , que permite la salida o cualquier otra variable, sea comparada con la entrada al sistema de tal manera que se pueda establecer una acción de control apropiada como función de la diferencia entre la entrada y salida. Por otro lado se dice también que hay una retroalimentación cuando en un sistema existe una secuencia cerrada de relaciones de causa y efecto entre las variables del sistema.
Las características de la realimentacion

• Aumento de la exactitud . Por ejemplo: la habilidad para reproducir la entrada fielmente
• reducción de la sensibilidad de la salida, correspondiente a una determinada entrada , ante variaciones en las características del sistema
• Efectos reducidos de la no linealidad y de la distorsión
• Aumento del intervalo de frecuencias (de la entrada ) en el cual el sistema responde satisfactoriamente (aumento del ancho de bada)
• Tendencia a la oscilación o a la inestabilidad

Los controladores por retroalimentación son aquellos que toman decisiones para mantener el punto de operación, mediante el cálculo de la salida con base a la diferencia entre la variable que se controla y el punto de control o “Set Point”.
La principal desventaja de los sistemas de control por retroalimentación es que, para compensar la entrada de perturbaciones, la variable controlada se debe desviar del punto de control, se actúa sobre un error entre el punto de operación y la variable controlada, lo cual significa que, una vez que una perturbación entra al proceso y afecta la calidad del producto, se debe esperar que el sistema opere con esa señal para luego ejercer una acción correctiva. La ventaja del control por retroalimentación consiste en que es una técnica muy simple, que compensa todas las perturbaciones. Cualquier perturbación puede afectar a la variable controlada, cuando esta se desvía del punto de control, el controlador cambia su salida para que la variable regrese al punto de control.

ESQUEMA DE CONTROL AVANZADO

• CONTROL POR ACCION PRECALCULADA

En un sistema de control por acción precalculada, las perturbaciones se compensan antes de que afecte a la variable controlada, se miden las perturbaciones antes de que entren al proceso y se calcula el valor que se requiere de la variable manipulada para mantener la variable controlada en el valor que se desea o punto de operación (Set Point).

• CONTROL ROBUSTO

La robustez de un controlador viene medida por la capacidad de respuesta ante los cambios de los parámetros nominales del proceso, sin modificar los parámetros de sintonización del proceso, tales cambios afectan el proceso. Se dice que un controlador es muy robusto cuando esos cambios no afectan en gran medida las variables controladas, y se mantiene un nivel de control adecuado del proceso.

tipos de control

Se puede hacer una clasificación de los sistemas de control atendiendo al procedimiento lógico usado por el controlador del sistema para regular la evolución del proceso. Los principales tipos de control utilizados en los procesos industriales serán:

Normales:

Sistemas de realimentación. (Feed-back)

• Proporcional
• Integral
• Derivativo

Sistema anticipativo (Feed-Foward)

Sistema en cascada (Cascade)

Sistema selectivo (Over-Ride)

Avanzados:

Control de restricciones (Constraint Control)

Control del modelo de referencia (Model Reference Control)

Optimización de unidades

clasificacion de los sistemas de control

Los sistemas de control industrial pueden ser operados como sistemas de lazo abierto o sistemas de lazo cerrado:

• Sistema de lazo abierto: es aquel en donde la accion de control es independiente de la salida
• Sistema de lazo cerrado: es qaquel en donde la acción es en cierto modod dependiente de la salida

El sistema de lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes que son:

- La habilidad que estos tienen para ejecutar una accion con exatitud la cual esta determinada por su calibración. Calibrar significa reestablecer una relación entre la entrada y salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada.
- Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad , que presentan los de lazo cerrado

Los sistemas de lazo cerrado se llaman sistemas de control por realimentación.

Los primeros sistemas industriales de lazo abierto o lazo cerrado usados fueron controladores neumáticos, durante los años 60 y 80, la mayoría de los controladores usaban amplificadores operacionales para proporcionar las funciones de control, en los años 80 y 90 se incorporaron los microprocesadores con los amplificadores operacionales para proporcionar un control digital. Dado que todos estos tipos de controladores se encuentran en uso actualmente, es necesario estudiarlos con sus componentes y funciones que desarrollan. 

VARIABLES A ANALIZAR EN UN CONTROL DE PROCESOS

Las entradas y salidas de un proceso son denominadas variables, debido a que están interrelacionadas con el mismo en una forma estática y/o dinámica. Los diferentes tipos de variables que intervienen en un proceso, son: variables manipuladas, variables controladas, variables no controladas y perturbaciones.

• VARIABLES MANIPULADAS:

Variables que nosotros podemos cambiar o mover para garantizar que la variable controlada presente el valor deseado. La variable manipulada es la cantidad o condición que es variada por el controlador de tal manera que afecte el valor de la variable controlada.

• VARIABLES CONTROLADAS:

Variables que queremos controlar, bien sea tratando de mantenerlas constantes (Control Regulatorio) o tratando de seguir alguna trayectoria deseada (Servocontrol), ejemplos de estas pueden ser, flujos, composiciones, temperaturas, presión, nivel, etc. Normalmente, la variable controlada es la salida de un sistema.

• VARIABLES NO CONTROLADAS:

Son aquellas variables sobre las cuales no se ejerce control, en algunos casos estas variables no afectan o no ejercen ningún efecto sobre el proceso.

• PERTURBACIONES:

Una perturbación es una señal desconocida y de carácter aleatorio, que tiende a modificar, en forma indeseada, el valor de salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se denomina interna, en tanto que una externa se produce fuera del sistema. Son por lo general flujos, temperaturas, composiciones. No todo el tiempo pueden ser medidas, pero el sistema de control debe ser capaz de regular el proceso en presencia de ellas (premisa que en algunas ocasiones no se logra), tales como temperaturas, presión, concentración, etc.

CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS

El objeto de todo proceso industrial es la obtención de un producto final, de unas características determinadas de forma que cumpla con las especificaciones y niveles de calidas exigidos.
La misión del sistema de control de proceso es corregir las desviaciones surgidas en las variables de proceso respecto de unos valores determinados, que se consideran óptimos para conseguir las propiedades requeridas en el producto producido.

importancia de la instrumentacion

La importancia de la Instrumentación y Control de Procesos Industriales se ha incrementado con la necesidad  de ofrecer soluciones de optimización de procesos productivos con la capacidad garantizar la confiabilidad de los mismos. TECNICONTROL, consciente de la necesidad de la industria de cumplir con estos objetivos, contribuye desde el área de Instrumentación y Control de Procesos Industriales prestando servicios como:

• Seguridad Funcional.
• Ingeniería Básica, de Detalle y Conceptual.
• Pre-comisionamiento y Comisionamiento.
• QA/QC (Aseguramiento y Control de calidad)
• Auditorías Respecto a Normas.
• Gestión de Repuestos y Análisis de Obsolescencia.
• Calibración y Certificación de Sistemas de Transferencia en Custodia.
• Análisis de Criticidad y Planeación de Mantenimiento.
• Diagnóstico de Instrumentación de Campo y Válvulas de Control.