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marzo 10, 2011

Sistemas de Control

Un sistema de control se caracteriza por la presencia de una serie de elementos que permiten influir en el funcionamiento de un determinado sistema. La finalidad de un sistema de control es conseguir, mediante la manipulación de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos valores prefijados.

El sistema de control que permite el mantenimiento de las variables, se puede definir como: "Aquel que compara el valor de la variable o condición a controlar con un valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que el operario intervenga en lo absoluto".

Las variables a controlar dentro de un sistema de control suelen ser: presión, caudal, nivel, temperatura, entre otras. Véase el siguiente ejemplo.

Ejemplo de un Sistema de Control General.
El sistema de control exige pues, para que esta comparación y subsiguiente corrección sean posibles, que se incluya una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control y el propio proceso. Este conjunto de unidades forman un bucle o lazo que recibe el nombre de bucle de control. Este puede ser abierto o cerrado.

Objetivos de un sistema de control
  1. Garantizar la estabilidad y, particularmente, ser robusto frente a perturbaciones y errores en los modelos.
  2. Ser tan eficiente como sea posible, según un criterio preestablecido.
  3. Ser fácilmente implementable y cómodo de operar en tiempo real con ayuda de un ordenador.
Para la fabricación o producción de diversas sustancias tales como vapor de agua, derivados del petroleo y otros es necesario mantener constantes ciertas magnitudes físicas como la presión, temperatura, flujo, entre otras. Para controlar estas variables se pueden emplear dos sistemas de control: el control manual y el control automático.

Sistema de control manual
Un sistema de control manual resulta cuando las acciones de control son realizadas por la mano del hombre. (Véase la imagen del primer ejemplo).

Sistema de control automático
Un control automático es un sistema en el cual se compara continuamente el valor instantáneo de la condición controlada por ejemplo un flujo, presión o temperatura, con el valor deseado y se hace una corrección que depende de la desviación entre los dos valores. El controlador permite al proceso cumplir su objetivo de transformación del material y realiza dos funciones esenciales:
  1. Comparar la variable medida con la de referencia o deseada (punto de ajuste) para determinar el error.
  2. Estabilizar el funcionamiento dinámico del lazo de control mediante circuitos especiales para reducir o eliminar el error.
Véase el siguiente ejemplo: 

Ejemplo de un Sistema de Control Automático. Imagen de www.dfmc.cc.

En el ejemplo se presenta un sistema de control automático de un turbulenciador, el turbulenciador es pequeño, fácil de mantener, y proporcionar una eficiencia alta de clasificación, entre otras caracteristicas, pero su eficiencia de clasificación está influenciada por la presión, la densidad y el flujo de alimentación, el sistema de control automático de turbulenciador detecta la densidad y el flujo de alimentación y el nivel de líquido del estanque de la bomba, logra un control óptimo de la densidad, la presión de alimentación y el nivel de líquido del estanque de la bomba del turbulenciador, mediante el control del agua añadida del estanque de la bomba y el ajuste de velocidad por la conversión de frecuencia de la bomba de alimentación.

Elementos básicos de un sistema de control automático
Un sistema de control automático comprende cuatro elementos básicos:

1. Proceso: Comprende las funciones colectivas ejecutadas en y por el equipo, en el cual la variable debe ser medida y controlada. Es una operación o serie de operaciones en el cual el valor de una cantidad o condición es medida y/o controlada. Todo proceso presenta ciertas características fundamentales que influyen en la calidad del control. Estas se mencionan a continuación:
  • Capacidad: Es la medida de la cantidad máxima de energía o material que puede ser almacenada por el proceso. Se mide en unidades de cantidad (calorías, metros cúbicos, por mencionar algunos).
  • Capacitancia: Es el cambio en capacidad contenida por unidad de cambio en una variable de referencia. Se mide en unidades de cantidad dividida por la variable de referencia.
  • Resistencia: Es la oposición al flujo de materia o de energía. Se mide en unidades de cambio de potencial necesarios para producir un cambio unitario en flujo.
  • Tiempo muerto: Es cualquier retardo entre dos acciones relacionadas. Se mide en unidades de tiempo.
  • Auto-regulación: Es una reacción constante y propia del proceso que contribuye o se opone a alcanzar el equilibrio.

2. Medición: Es el elemento que provee información sobre la condición de cierta variable.
3. Controlador: Es el elemento que contiene el programa o algoritmo de control.
4. Elemento final de control: Es el elemento que manipula la entrada y salida del producto destinado a controlar el proceso (válvula de control).

Limitaciones del sistema de control manual con relación al automático
Tabla comparativa del Control Manual vs Control Automático. 

Fuentes: 
Instrumentación Industrial. Antonio Creus Solé. Editorial: Alfaomega Marcombo.
Sistema de control automático de turbulenciador. www.dfmc.cc - Enlace: http://goo.gl/TKskNy

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