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5/12/2018 Regulacion - slidepdf.com
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 1
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SISTEMA
Es todo proceso, dispositivo o situación cuyo comportamiento essusceptible de cambio ante determinadas variables.
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
MODELO
Es la representación matemática del comportamiento del sistema.Se basa en la relación de las señales de entrada-salida.
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CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
SEÑALES
Transmiten la información del sistema (entradas - salidas)
Deben conocerse para poder realizar el modelo de control
Según el tipo de información se dividen en:
discretasanalógicas
PERTURBACIONES
Son las señales que no se pueden medir, son impredecibles.
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¿Qué queremos?
1. Cuando el estado deseado se desvíe de lo que queremos a causa de una ³interferencia´, el control debe actuar rápidamente para restituir el
estado anter ior.
2. La vuelta al estado anter ior a la ³interferencia´ debe ser con las mínimas desviaciones posibles.
3. El sistema de control debe mantener la salida dentro de unos límites.
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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SISTEMA
Abrir válvula Aumentar temperatura
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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Comportamiento estático
La relación entre las variables de entrada y las variables de salida de unsistema técnico en su condición de estado estable.
Comportamiento dinámico
Las señales de entrada y salida cambian durante el funcionamiento delequipo (arranque, parada, perturbaciones...)Las relaciones entre estos cambios de señales en relación con el tiempo seconocen como comportamiento dinámico.
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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Tiempo de respuesta lento(Calentamiento de agua).
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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Tiempo de respuesta rápido(Control de caudal)
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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BombaMotor de corriente continuaEntrada: Tensión (0 ... 24V)Salida: Caudal (0 ... 10 l/min)
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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CaudalímetroEntrada: Caudal (0,5 ... 15 l/min)Salida: Frecuencia (13 ... 1200 Hz)
CONTROL DE PROCESOS:
CONCEPTOS BÁSICOS
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COMPONENTES:
SENSORES Y ACTUADORES
Los actuadores transforman las señales eléctricasde control en magnitudes físicas.
Los sensores transforman las magnitudes físicas delsistema en señales eléctricas o mecánicas queproporcionan información al sistema de control.
Digitales (sensores) Analógicos (transductores)
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Válvulas
Para regular y controlar el flujo de un sistema de tuberías.Regulan variando su resistencia al caudal que las atraviesa.
asiento correderabola
COMPONENTES:
ACTUADORES
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pistón mariposa
servocontrol
Válvulas
diafragma
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Válvulas
Los fabricantes dan las características de sus productos basándoseen unos parámetros preestablecidos.En válvulas se utiliza el caudal nominal estándar, dando como
resultado de las pruebas el factor kv (engloba tamaño y carrera).La relación de kv y la salida se denomina curva característica, ypuede ser lineal o de igual porcentaje.
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Bombas centrífugas
Proporcionan la energía al circuito.
aspiración
centrífuga
Cámara semicerrada
Fuerza centrífuga como impulsión
Limitaciones de altura de impulsión y de aspiración
Grandes caudales a poca presión
Líquidos viscosos, con partículas en suspensión.
Puede aparecer cavitación
Necesidad de válvula antirretorno
Velocidad constante o como elemento regulador
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Bombas de pistones
Cámara cerrada
Pequeños caudales a alta presión
Diafragma para medios agresivos
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Bombas lobulares
Impulsión suave
Presiones bajas
Peristálticas para dosificación, no tienencontacto con el medio.
De tornillo para materiales viscosos
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Bombas de reacción
La impulsión se realiza por aspiración del fluidocon la ayuda de un medio propelente ( 1: agua,aire, vapor...)
También se utilizan para generar vacío por aspiración.
COMPONENTES:
ACTUADORES
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Temperatura ± termómetros de resistencia
Resistencia de Platino o NíquelPrecisos (-200ºC a 800ºC)Basados en el cambio de resistencia debido a latemperatura (corriente fija -> cambio de tensión)
Pt100Pt500
COMPONENTES:
SENSORES
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Temperatura - termopares
Basados en el efecto termoeléctricoLa unión debe referenciarse, pues depende delmaterial y de la temperatura de trabajo. Delicados a la hora de conectar (bornas especiales)
Medida de temperatura en hornos, maquinar ia...
COMPONENTES:
SENSORES
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Temperatura ± PTC . NTC
TermistoresElementos semiconductoresLa resistencia varía con la temperatura
PTC ± R aumenta con TNTC ± R disminuye con T
Alta sensibilidadGrandes tolerancias
NTC
PTC
Protección de cir cuitos eléctr icos, motores...
COMPONENTES:
SENSORES
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Caudal - volumétr icos
Miden el volumen que los atraviesa y lo transformanen r.p.m o frecuenciaPara amplios rangos de caudal y viscosidad
COMPONENTES:
SENSORES
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Caudal ± presión diferencial
Miden la diferencia de presión del líquido alatravesar una sección menor de tubo (V aumenta y Pdisminuye)
COMPONENTES:
SENSORES
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Caudal ± Área var iable
Denominados rotámetrosObservación visual directa (oscilaciones, paralaje...)El peso del indicador se equilibra con el caudal delflujo que lo rodea.
COMPONENTES:
SENSORES
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Nivel - digitales
Digitales (flotadores, ópticos, conductividad,capacitivos...)
COMPONENTES:
SENSORES
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Nivel - analógicos
Llamados también transmisores de nivel
COMPONENTES:
SENSORES
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Presión
Analógicos (transductores de presión)
Digitales (presostatos, vacuostatos)
COMPONENTES:
SENSORES
SDE1
SDE5 PEV
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COMPONENTES:
SIMBOLOGÍA ACTUADORES
Actuador
manual
Actuador
diafragma
Actuador
motorizadoválvula
controlador Controlador PI
Válvula con actuador de
diafragma y posicionador
incorporado
La representación se atiene a normas DIN 1946, 2429, 2481...
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COMPONENTES:
SIMBOLOGÍA SENSORES
La representación se atiene a normas DIN 1946, 2429, 2481...
Sensor temperatura
ajustable
visualizador
Sensor
nivel
Sensor caudal
Sensor presión
Transductor
presión-salida eléctrica
Transductor
corriente-salida neumática
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La información (entradas y salidas) se transmite mediante señales estandar izadas
COMPONENTES:
SEÑALES
Eléctr icas
4...20 mA (prefer iblemente)0...20 mA0...10 V
-10 V...+10 V
RELÉ (libre de potencial)Termopares
La utilización de cada tipo de señal dependerá de la aplicación y su entorno (distancias, interferencias, ....)
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REGULACIÓN
La regulación de un sistema pretende mantener ciertos parámetros del mismo dentro de unos
márgenes deseables para el proceso.
La regulación de sistemas se dividirá en:
Regulación sin realimentación (lazo abierto)Regulación con realimentación (lazo cerrado)
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Un sistema en lazo abierto es, básicamente, un control manual.
Conf iamos en la respuesta del sistema en función de comportamientos anter iores.
No tenemos información del resultado de la acción (La var iable de salida no influye en la var iable de entrada)
-Ducha
-Consigna manual: más caliente o más frío
-Perturbación:
-Abren al agua fría: te escaldas
-Abren el agua caliente: te congelas
-Lavavajillas
-Consigna manual: programa de lavado
-Perturbación: Vajilla MUY sucia y poco jabón o abrillantador
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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Un sistema en lazo cerrado es un control automático.
Cuando, en un proceso, la var iable regulada es continuamente supervisada y comparada con la var iable de referencia. Según el resultado de la comparación, la var iable de entrada cambia para ajustar la salida al valor deseado.
Aparece el concepto de realimentación.
-Horno-Consigna: Temperatura deseada
-Resultado: Temperatura real (medida)-Acción: Calentar o enfriar
-Perturbación:-Abren la puerta: baja la temperatura
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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ESTABILIDAD
Un sistema estable conseguirá que la variable regulada (X) estésiempre muy próxima a la consigna (W) (Sistema Estable)
Dependiendo del ajuste, pueden aparecer oscilaciones transitorias(Sistema Estable)
Un mal ajuste dará lugar a oscilaciones continuas o muy prolongadasen el tiempo (S istema Inestable)
Un sistema inestable puede dañar los elementos de control oestropear el resultado del proceso.
En la práctica, los sistemas de regulación en lazo cerradodeben ser estables.
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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Un regulador compara el valor medido (valor actual, variable de proceso, PV)con el valor deseado (Consigna, Setpoint, SP) y, a continuación, emite la variablemanipulada (Controller output, CO)
Cada sistema requiere un tipo de regulación diferente.
Hay dos tipos:
Acción continua
Acción discontinua (ON-OFF)
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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Acción discontinuaLa variable manipulada tiene valorespreestablecidosEl regulador típico discontinuo es el termostatoLa variable manipulada cambia cíclicamente,apareciendo un fenómeno oscilatorio (Hunting)
Acción continuaLa variable manipuladacambia continuamente enfunción de la desviación del
sistema.
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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Acción discontinua
Regulación de dos puntos (ON - OFF)0% o 100% de potencia de controlControl sencillo, sin pretensiones.
Error limitado por la banda proporcional
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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La regulación ON-OFF, o de dos posiciones
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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Acción continua
La salida puede tomar infinidad devalores intermedios (resolución)
El error será mínimo
Ajuste complicado (parámetrosP,I,D)
REGULACIÓN:
CONCEPTOS
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El suelo radiante utiliza sistemas de regulación continua (PID) mediantetermostatos digitales.
REGULACIÓN:
APLICACIONES
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Process Value (PV, X)Variable de proceso o variable regulada.Es el valor actual (medido) de la salida.El valor instantáneo de la variable regulada se denomina valor real.Aquí sería el volumen de agua del depósito.
REGULACIÓN:
VARIABLES DEL SISTEMA
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Controller output (CO, Y)Var iable de control o var iable manipulada.
Es el valor de la var iable que modif ica las condiciones de trabajo (var iable regulada)
En el ejemplo, sería la corr iente que controla la elevtroválvula.
REGULACIÓN:
VARIABLES DEL SISTEMA
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 44
Setpoint (SP, W)Valor deseado o consigna.
Es el valor teór ico que queremos que alcance la var iable regulada.
REGULACIÓN:
VARIABLES DEL SISTEMA
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 45
Disturbance (Z)InterferenciaLa var iable regulada debe mantenerse en el valor de la var iable de referencia.
Siempre aparecerán perturbaciones no deseadas que modif ican la evolución de la salida.
Necesidad de un control automático.
REGULACIÓN:
VARIABLES DEL SISTEMA
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Deviation (e, Xd)Desviación o error
Diferencia entre el valor deseado (SP, referencia) y el valor real, PV (var iable regulada).
REGULACIÓN:
VARIABLES DEL SISTEMA
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TIPOS DE REGULACIÓN
Todos los sistemas reaccionarán de una manera determinada y diferente.
La respuesta dependerá del diseño o composición de la máquina o sistema, y no puede modif icarse sin modif icar el sistema.
(el ³truco´ estará en determinar esta respuesta temporal parapoder manejarla)
Tres componentes en función de su comportamiento:Proporcional, PIntegral, IDerivativo, D
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TIPOS DE REGULACIÓN:
Respuesta temporal
El tiempo que tarda en reaccionar la variable de salida ente un cambioen la variable de entrada se denomina T iempo de respuesta.
El tiempo de respuesta determinará los parámetros de regulación.
Un tiempo de respuesta lento (temperatura, nivel) requerirá unaregulación ³lenta´Un tiempo de respuesta rápido (caudal, presión, posición) requerirá unaregulación ³ágil´.
En función del tiempo de respuesta se configurará el tipo de regulación
necesario:P, I, PI, PD, PID
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TIPOS DE REGULACIÓN:
Propor cional
La salida de la variable manipulada (CO, Y) es proporcional a ladesviación del sistema (e, Xd)
Al ser proporcional a la desviación del sistema, sólo aparecerá si
hay una diferencia entre la variable de proceso (PV, X) y la consigna(SP, W)
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La relación entre entrada y salida es el coeficiente proporcional o ganancia proporcional
Kp = Yo / Xo
Kp elevada grandes cambios en el sistema -> oscilacionesKp baja falta de regulación
S iempre quedan desviaciones en el sistema
TIPOS DE REGULACIÓN:
Regulador Propor cional
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Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Abrimos rápidamente la válvula 10 vueltas para compensar.3. Entra agua y el nivel empieza a subir 4. El nivel sube por encima de los 50mm (sigue abierta la válvula)5. Cerramos rápidamente la válvula, pero algo menos que antes (2 vueltas).6. El nivel acaba por bajar (sigue habiendo consumo), y se pasa.7. Abrimos la válvula una vuelta8. El nivel sube más lentamente, pero acaba por pasarse9. ETC......
El nivel ³rondará´ siempre el valor correcto, tendiendo a Xd=0 (no llegará)
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de Regulación Propor cional
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 52
Añade a su salida la desviación respecto altiempo.
Mientras hay desviación, la variable manipulada(CO, Y) se incrementa.
Al aumentar la variable manipulada (CO, Y),decrece la desviación hasta que ésta se hacecero (pero se ³pasa´).
C onseguiremos llegar a un error nulo, pero la salida oscilará entorno a Xd=0 .
TIPOS DE REGULACIÓN:
Integral
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 53
Integra la desviación del sistema.La velocidad de cambio de la variable manipulada, Y, es proporcional a ladesviación del sistema (Xd).
Problemas de oscilación o lentitud de respuesta
P oco utilizados de forma aislada
TIPOS DE REGULACIÓN:
El Regulador Integral
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 54
Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Empezamos a abrir la válvula lentamente3. Transcurrido un tiempo, el nivel baja más lentamente (seguimos abriendo)4. El nivel empieza a subir, pero seguimos abriendo hasta que el nivel llega al
valor correcto. Entonces dejamos de abrir.5. El nivel sube por encima de los 100mm (sigue abierta la válvula)6. Empezamos a cerrar la válvula de la misma manera que antes se abría.7. El nivel sube más despacio (seguimos cerrando) y acaba por bajar (sigue
habiendo consumo), cuando llega al valor correcto, dejamos de cerrar 8. ETC......
El nivel ³rondará´ siempre el valor correcto con oscilaciones prolongadas
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de Regulación Integral
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 55
Mide la velocidad con la que cambia ladesviación del sistema (e, Xd)
Si la desviación cambia deprisa, la variablemanipulada (CO, Y) es grande (y viceversa)
Un regulador D no tiene sentido (la variable Ysolo aparece con un Xd diferente de cero)
TIPOS DE REGULACIÓN:
Der ivativa
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 56
Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Si el nivel baja deprisa, abrimos rápidamente 10 vueltas3. En cuanto el nivel comienza a subir, cerramos completamente.4. Miramos el cambio en el nivel.5. Si el nivel baja otra vez, repetimos.6. ETC......
El nivel no se podrá ajustar, variará muy bruscamente
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de Regulación Der ivativa
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 57
Como componente aislado:ProporcionalIntegral
Como componente combinado:Proporcional ± Derivativo PDProporcional ± Integral PIProporcional ± Integral ± Derivativo PID
TIPOS DE REGULACIÓN:
Combinaciones
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 58
Engloba las características de ambosTendremos reacciones rápidas y compensación del error, XdEl T iempo de reposición (Reset Time) hace que el regulador sea más rápido que unregulador I.
Problemas de oscilación si los valores son elevados (Kp elevada y Tr corto)
El ajuste debe hacerse durante la puesta a punto
TIPOS DE REGULACIÓN:
PI
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 59
Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída3. Ahora abrimos lentamente para hacer subir el nivel.4. El nivel llega al valor bueno, y dejamos de abrir.5. Sigue entrando agua, nos ³pasamos´.6. Cerramos 2 vueltas rápidamente para contrarrestar la subida7. Cerramos lentamente para bajar el nivel (hay consumo)8. ETC......
El nivel se podrá ajustar a SP con rapidez
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de regulación PI
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 60
Engloba las características de ambosTendremos reacciones cortas pero grandes, medidas por el tiempo de acciónderivativa (Rate Time)El tiempo de acción derivativa, Td, mide la rapidez de compensación encomparación con uno de tipo P.
P roblemas de oscilación si D es elevadoError remanente
TIPOS DE REGULACIÓN:
PD
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 61
Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída3. Además, abrimos totalmente para aumentar la acción anterior y restablecer
rápidamente el nivel4. Nos pasamos5. Cerramos 2 vueltas para compensar la subida6. Cerramos totalmente para hacer bajar el nivel (sigue el consumo)7. ETC......
El nivel no se podrá ajustar a SP
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de regulación PD
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 62
Engloba las características de todosTiene en cuenta la velocidad de cambio en la desviación.El tiempo de acción derivativa, Td, indica el tiempo en el cual es más rápido que unPI.
R espuesta rápida y compensación inmediata de ladesviación en caso de cambiosMás propenso a oscilar
TIPOS DE REGULACIÓN:
PID
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 63
Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante uncontrol de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno.
1. Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel ³bueno´ (SP) debido al
consumo.2. Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída3. Seguimos abriendo lentamente para acercarnos a SP4. Además, abrimos totalmente para aumentar la acción anterior y restablecer
rápidamente el nivel (anticipación)5. Nos pasamos6. Cerramos 2 vueltas para compensar la subida7. Seguimos cerrando lentamente para acercarnos a SP8. Cerramos totalmente para hacer bajar el nivel rápidamente9. ETC......
El nivel se podrá ajustar a SP rápida y eficazmente
TIPOS DE REGULACIÓN:
E jemplo de regulación PID
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ON ± OFF
P
PI
PD
PID
CONTROL SIMPLE
NO HAY OFFSET OVERSHOOT Y HUNTING
OVERSHOOT Y SEGUIMIENTOINICIALES PEQUEÑOS
ESTABILIZACIÓN LENTAOFFSET
SIN OFFSET ESTABILIZACIÓN LENTA
RESPUESTA RAPIDA OFFSET
CONTROL PRECISO EN
PROCESOS CONTINUOSDIFICIL DE AJUSTAR
VENTAJAS INCONVENIENTES
TIPOS DE REGULACIÓN:
Resultados
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 65
Los complejos petroquímicos hacen uso de todo tipo de sistemas de regulación.
TIPOS DE REGULACIÓN:
Aplicaciones
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 66
La sonda lambda es un dispositivo electromecánico que se coloca a la entradade los gases del convertidor catalítico. Los impulsos eléctricos que genera sonanalizados por un dispositivo electrónico, que dará las señales necesarias alsistema de inyección y encendido para optimizar la calidad de los gases deescape
TIPOS DE REGULACIÓN:
Aplicaciones
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La lógica difusa (FUZZY LOGIC) permite un control más cómodo que eltradicional PID.
Es un conjunto de instrucciones lógicas modificadas para manejar conceptos parciales (más, menos, un poco más, un poco menos...)
lógica discreta:1= absolutamente cierto / 0 = absolutamente falso
Lógica difusa:1.00 = absolutamente cierto / 0.00 = absolutamente falso
TIPOS DE REGULACIÓN:
Aplicaciones
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Estabilizadores de imagen en cámarasReconocimiento de escritura (palmtops)Control industrialPuentes-grúaControl de aspiradoras, lavadoras...
TIPOS DE REGULACIÓN:
Aplicaciones
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CONTROL INDUSTRIAL
Los sistemas de control de procesos se deben representar según las especif icaciones de las normas
vigentes:
DIN19227, 19239, 1946.... simbología
DIN28004 diagramas de flujo para procesos
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CONTROL INDUSTRIAL
Simbología
Cada elemento tiene su representación gráfica propia (más de 3.500 símbolos)
Todos los puntos del proyecto se identifican mediante puntos EMCS
Electronic Measuring Control System block diagrams
El diagrama de flujo del proceso se traza según DIN 28004 y se denominadiagrama PI (Piping and Installations)
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CONTROL INDUSTRIAL
Simbología
Tipo de punto EMCS
Define las características del punto:
básico Regulación de procesos Controladores lógicos
PLC
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
Las variables y etiquetas se representan mediante un círculo.
TI232
Indicación de temperatura (local)
Identificador del punto de proceso
depósito
Si el círculo está dividido, el proceso señalado estácentralizado
PIC230
Control de presión con Indicación enla consola de control
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
P D I C
Presión (primera letra)
Diferencial (letra suplementaria)
Indicación (1ª letra siguiente)
Control (2ª letra siguiente)C ontrol de presión diferencial conindicación en la consola de control
PDIC230
Proceso realizado en la consola de
control
depósito
Identif icación del punto de
Proceso
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
MEDIDA O VARIABLE DE ENTRADA TRATAMIENTO
PRIMERA LETRA LETRA SUPLEMENTARIA SIGUIENTE LETRA
A Defecto, Alarma
C Control automático
D Densidad Diferencial
E Magnitudes eléctr icas Sensor
F Caudal Magnitud
G Distancia, Longitud, Posición
H Manual Límite super ior
I Indicación
K Tiempo
L Nivel Límite infer ior
O Indicación SI/NO
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
MEDIDA O VARIABLE DE ENTRADA TRATAMIENTO
PRIMERA LETRA LETRA SUPLEMENTARIA SIGUIENTE LETRA
P Presión
Q Propiedades del mater ial Integral, Suma
R Radiación Grabar, Impr imir
SVelocidad, revoluciones,
frecuencia
Conf iguración de cir cuitos,
Secuencia de control
T Temperatura Transmisión
U Multivar iable
V Viscosidad Control de válvula
W Velocidad, masa
Y Cálculo
Z Emergencia, segur idad
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
Indicación local de la presión diferencial
Medida de presión con indicación
en consola de control
Medida de nivel con indicación y alarma
en consola de control
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
Regulación de nivel de llenado
en la consola de control
Regulación de temperatura
Con alarma por temperatura elevada
en la consola de control
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
Control de caudal
Medida de caudal
A juste manualde la salida
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CONTROL INDUSTRIAL
Terminología
Control de temperatura
Medida de temperatura
Medida de nivel con alarma de nivel bajo en el controlador
Salida controlada por nivel
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CONTROLADORES INDUSTRIALES
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 81
CARACTERÍSTICASCONTROLADORES INDUSTRIALES
Sistemas controlados por microprocesador
Especializados en regulación de procesos (temperatura, nivel, caudal,
presión, velocidad...)
Conectados al proceso mediante señales eléctr icas estandar izadas
Utilización de sensores analógicos (transductores)
Algor itmos de control implementados (PID, fuzzy, autotuning)
Conf igurables mediante módulos de adaptación
Conectables a buses de comunicación
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MODOS DE OPERACIÓN
MANUALEl usuar io controla la var iable manipulada, Y.Para puesta en mar cha y paro del sistema.
En este modo, el controlador no funciona.
CONTROLADORES INDUSTRIALES
El cambio a modo de conf iguración ³congela´ la salida hasta que se termina el ajuste.
AUTOMATICO
El controlador gobierna la var iable manipulada, Y.
El controlador calcula la var iable manipulada de acuerdo
con su programación.
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SISTEMAS DE CONTROLCONTROLADORES INDUSTRIALES
Frente a perturbaciones, el controlador debe restablecer con rapidez el equilibr io or iginal
Frente a un cambio de referencia, el sistema debe reaccionar rápidamente para alcanzar el nuevo equilibr io.
Var ios tipos de estructuras de control, adaptados a diferentes procesos:
Consigna f i jaSeguimientoCascadaPropor cional
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SISTEMAS DE CONTROL ± Consigna f i ja (f ixed setpoint)CONTROLADORES INDUSTRIALES
La var iable de referencia tiene un valor f i jo.
En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a perturbaciones.
Controles de temperatura
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SISTEMAS DE CONTROL ± Seguimiento (Follow-up)CONTROLADORES INDUSTRIALES
La var iable de referencia cambia
En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a cambios de consigna.
Controles de temperatura
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SISTEMAS DE CONTROL ± Cascada (Cascade)CONTROLADORES INDUSTRIALES
Utiliza dos controladores, como mínimo (maestro-esclavo)La var iable de salida del controlador maestro es la entrada del controlador esclavo.En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a cambios de consigna y apar ición de perturbaciones.
Secundar io:Capacidad de seguimiento de consigna
Pr imar io:Reacciona bien ante perturbaciones
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SISTEMAS DE CONTROL ± Propor ción (Ratio)CONTROLADORES INDUSTRIALES
Se utiliza para mantener una propor ción dada entre dos cantidades
El caudal q2 sirve como consignapara variar q1 y mantener lamisma proporción de mezcla
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 88
Autotuning
Basado en el ajuste del tipo Ziegler-Nichols.
Cuando se activa, el autoajuste funciona en el próximo cambio de consigna y
se desactiva automáticamente.
Se fuerza la oscilación del sistema bajo condiciones controladas, calculandoentonces los parámetros PID.
CONTROLADORES INDUSTRIALESUtilidades
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Adaptación
Basado en la lógica difusa (fuzzy logic). Optimiza contínuamente losparámetros del regulador en función a unos algoritmos almacenados en sumemoria.
Con cada cambio de consigna (automático), se observa la respuestatransitoria y se modifican los parámetros.
CONTROLADORES INDUSTRIALESUtilidades
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 90
Método Zieger -Nichols
1. Método práctico para la obtención de los parámetros de ajuste.2. Configurar el regulador como regulador P (I=0 , D=0)3. Aumentar P hasta que oscile,Kcrit
4. Determinar el periodo de oscilación, Tk5. Calcular los parámetros según la tabla
CONTROLADORES INDUSTRIALESA juste
Kp Tn Tv
Regulador P 0,5 Kcrit ±±Regulador PI 0,45 Kcrit 0,85 Tk ±Regulador PID 0,6 Kcrit 0,5 Tk 0,12 Tk
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F-ES / dpto. / nombre 11/03/2002 13:27proyecto 91
Absolutas
Se utilizan para asegurar que el sistema se mantiene dentro de unos
márgenes con la f inalidad de proteger vidas, entorno e instalaciones.
CONTROLADORES INDUSTRIALES
ALARMAS
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Relativas
Se utilizan para informar al operador cuando el proceso se aparta de la
consigna establecida.
CONTROLADORES INDUSTRIALES
ALARMAS