1_ControlSupervisionProcesos

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

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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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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

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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.

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CONTRO

LADOR

ELEMENTO

FINAL

CONTROL

PROCESO

ELEMENTO

MEDIDA

E

INDICACIÓN

ENERGÍA

CONSIGNA

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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

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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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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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Medida

Controlador Proceso Entrada Salida

Entrada

Proceso

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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


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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En el ejemplo mostrado a continuación se ilustra:

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Operario Termómetro

Entrada

agua fria

Salida

agua

caliente 220 V CA


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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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- 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


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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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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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4. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN TÉCNICAS DE

CONTROL

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Válvula de control

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