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Contenidos
Control en lazo: Abierto y Cerrado
Instrumentos en técnica de control
Sistemas adquisición de datos
Objetivos
Identificar sistemas en lazo abierto y cerrado
Identificar elementos de cadena de control
Interpretar esquemas de sistemas automáticos de control
1 UD1- SMR
UD1. Control y Supervisión de Procesos
1. DEFINICIONES
Múltiples procesos de fabricación de productos requieren procesos industriales.
Un proceso puede implicar:
cambios físicos, químicos
transporte y almacenamiento
intercambio de energía
Todo proceso precisa mantener ciertas magnitudes constantes o variables entre unos márgenes.
EL CONTROL DEL PROCESO es el mantenimiento de esos valores.
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
Los PROCESOS SIMPLES se pueden controlar manualmente mediante un instrumento de medida que refleje el estado de la magnitud medida.
Los PROCESOS COMPLEJOS requieren automatización.
La automatización precisa numerosos instrumentos y sólo supervisión.
Dependiendo del proceso se pueden usar ordenadores con tarjetas de adquisición de datos y gestión mediante software:
Supervisory Control And Data Adquisition - SCADA
3 UD1- SMR
UD1. Control y Supervisión de Procesos
2. CONTROL EN LAZO ABIERTO
Un proceso se controla en LAZO ABIERTO cuando
la medida del parámetro o magnitud controlada no
tiene efecto sobre el controlador.
4 UD1- SMR
UD1. Control y Supervisión de Procesos
CONTRO
LADOR
ELEMENTO
FINAL
CONTROL
PROCESO
ELEMENTO
MEDIDA
E
INDICACIÓN
ENERGÍA
CONSIGNA
5 UD1- SMR
UD1. Control y Supervisión de Procesos-
Control en Lazo Abierto
CONTRO
LADOR
ELEMENTO
FINAL
CONTROL
PROCESO
ELEMENTO
MEDIDA
E
INDICACIÓN
ENERGÍA
CONSIGNA
Elemento Descripción
CONSIGNA Orden introducida al sistema (operario) para que la
magnitud alcance un valor.
CONTROLADOR
Procesa la señal y actúa sobre el elemento final de control.
elemento final de control dosifica la energía entregada al
proceso.
ELEMENTO DE
MEDIDA E
INDICACIÓN
Permite conocer el valor exacto de la magnitud controlada
6 UD1- SMR
UD1. Control y Supervisión de Procesos-
Control en Lazo Abierto
Amplificador
y
circuito
de disparo
Puente
Rectificador
DT V
consigna
220 v CA
1. Potenciómetro genera una tensión (consigna).
2. Circuito amplificador procesa la señal de consigna y dispara encendido de tiristores (elemento final de control).
3. Energía entregada a motor depende de ángulo de disparo y velocidad de giro proporcional a consigna.
4. Dinamo tacométrica acoplada a eje de motor y voltímetro (elemento de medida e indicación) se conoce velocidad de giro.
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UD1. Control y Supervisión de Procesos-
Control en Lazo Abierto
Amplificador
y
circuito
de disparo
Puente
Rectificador
DT V
consigna
220 v CA
Ventaja = Sistema sencillo
Cambio en condiciones de proceso no permite corrección automática.
Ejemplo:
Si se ajusta consigna para giro de motor a 1000 rpm, se alcanzará en tiempo breve, pero la carga en el eje del motor disminuirá la velocidad y el sistema no regula por sí mismo la vuelta a la velocidad requerida.
3. CONTROL EN LAZO CERRADO
Un sistema en LAZO CERRADO se caracteriza por
estar dotado de REALIMENTACIÓN.
REALIMENTACIÓN
Es un mecanismo mediante el cual, desde la salida
de un proceso, se inyecta una parte proporcional en
la entrada.
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
Medida
Controlador Proceso Entrada Salida
Entrada
Proceso
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
COMPARADOR CONTROLADOR
ELEMENTO
FINAL
CONTROL
PROCESO CONSIGNA
PC
ELEMENTO
DE
MEDIDA
INDICADOR
Variable Regulada
(y)
Variable manipulada
(s)
Medida
(M)
Magnitud
controlada
3. CONTROL EN LAZO CERRADO Error
(e)
Agente
regulador Perturbaciones
3. CONTROL EN LAZO CERRADO
1. En el ejemplo precedente se compara el Punto de Consigna (PC) con la magnitud controlada (M).
2. El resultado de la comparación surge la señal de error (e= M – PC). Esta señal actúa sobre el controlador.
3. La salida del controlador (y) permite dosificar la energía entregada al proceso con la ayuda del elemento final de control.
4. Si se produce una perturbación externa, la medida se desvía del punto de consigna, el error aumenta y el controlador hace que (y) varíe para aportar energía al proceso y con ello la medida (M) vuelva a su antiguo valor.
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3. CONTROL EN LAZO CERRADO
En el ejemplo mostrado a continuación se ilustra:
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
Operario Termómetro
Entrada
agua fria
Salida
agua
caliente 220 V CA
3. CONTROL EN LAZO CERRADO
En el ejemplo mostrado a continuación se ilustra:
1. Un proceso de calentamiento mediante una resistencia que se alimenta a red de 220 V CA mediante un interruptor manual.
2. El comparador y el controlador es el operario mediante observación del termómetro y comparación con la consigna.
3. Si la temperatura medida es inferior a la consigna (error negativo), conectará el interruptor (elemento final de control) y se suministra energía a la red (agente de regulación)
4. Si la temperatura es positiva (error positivo), desconectará el interruptor y ello provocará después de un ligero aumento (inercia térmica del depósito) bajada de temperatura.
5. Si se produce alguna perturbación (entrada de agua fría), habrá de corregirse el cambio de temperatura con la manipulación del interruptor.
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
3. CONTROL EN LAZO CERRADO El ejemplo de control AUTOMÁTICO en bucle mostrado a
continuación se ilustra un sistema que controla la temperatura de un depósito, calentando mediante un serpentín de vapor (intercambiador de calor).
1. El agente regulador es el vapor
2. El elemento final de control es una válvula proporcional cuya apertura depende de la señal y aplicada al controlador.
3. El elemento primario de medida es un termopar PT100, NTC, etc, que mide la temperatura del liquido de salida.
4. El bloque transmisor amplifica y adapta los niveles de señal a los valores apropiados para el comparador.
5. Se compara M y PC resultando positivo o negativo.
6. El controlador procesa la señal de error originada en la comparación y proporciona la salida (y) para que la apertura de la válvula sea correcta y la medida se acerque al punto de consigna (PC)
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
UD1. Control y Supervisión de Procesos
UD1- SMR 14
3. CONTROL EN LAZO
CERRADO
En la práctica, transmisor,
indicador, comparador y
controlador pertenecen a la misma
unidad (CONTROLADOR).
La acción del controlador puede
ser:
Directa: la salida se incrementa
cuando la medida incrementa
Inversa: la salida decrementa
cuando la medida incrementa.
CONTROLA
DOR
TRANSMISOR
Salida
liquido
Entrada
líquido
COMPARADOR
INDICADOR
Elemento
primario
de medida
Salida
serpentín
PC
Vapor
Válvula
proporcional
UD1. Control y Supervisión de Procesos
UD1- SMR 15
3. CONTROL EN LAZO CERRADO
La acción de la válvula puede ser:
Directa: la válvula se cierra al aplicar señal. Sin señal, está totalmente abierta.
Inversa: La válvula se abre al aplicar señal. Sin señal, está totalmente cerrada.
La válvula y el controlador deben permitir la corrección automática.
Si M > PC el aporte de energía es menor para hacer bajar a M.
Si M < PC el aporte de energía debe ser mayor para elevar M.
CONTROLA
DOR
TRANSMISOR
Salida
liquido
Entrada
líquido
COMPARADOR
INDICADOR
Elemento
primario
de medida
Salida
serpentín
PC
Vapor
Válvula
proporcional
4. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN TÉCNICAS DE CONTROL
Son los dispositivos que interviene en el proceso de medida y/o control. Se pueden clasificar en:
Ciegos: No tienen indicación de la magnitud que miden. (termostatos, presostatos)
Indicadores: La variable se mide en una escala graduada. La numeración pude ser numérica.
Registradores: La magnitud se registra en un papel o una señal grabada.
Elementos primarios: Establecen contrato directo con la variable midiéndola (termopar)
Transmisores: Captan la señal, la convierten y la transmiten.
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
4. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN TÉCNICAS DE CONTROL
Son los dispositivos que interviene en el proceso de medida y/o control. Se pueden clasificar en: (continuacion)
Convertidores: Convierten la señal de un sistema energético a otro. Señal neumática a eléctrica (P/I), eléctrica a neumática (I/P))
Controladores: Comparan una medida variable controlada con una consigna, y ejercen una acción correctora.
Elemento final de control: El controlador actúa sobre él para que aporte más o menos energía al proceso. (válvulas accionamiento neumático, rectificadores de tiristores, relé con salida por contacto)
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
4. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN TÉCNICAS DE
CONTROL
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UD1. Control y Supervisión de Procesos
Válvula de control
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