Instrumentación y Control
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Características del proceso.
El bucle de control típico está formado por el proceso, el transistor, el controlador y la válvula de control.
el proceso consiste en un sistema que ha sido desarrollado para llevar a cabo un objeto determinado: tratamiento del material mediante una serie de operaciones especificas destinadas a llevar a cabo su transformación. los procesos revisten las formas mas diversas, desde las mas simples hasta las más complejas.
Por ejemplo un intercambiador de calor.
El controlador permite al proceso cumplir su objetivo de transformación del material y realiza dos funciones esenciales.
- compara la variable medida con la referencia o deseada (punto de consigna) para determinar el error.
- estabiliza el funcionamiento dinámico del bucle de control mediante circuitos especiales para poder reducir o eliminar el error.
Fig. page 482/9.1
En la siguiente figura puede verse el diagrama de bloques del bucle de control.
Un circuito abierto de regulación carece de detector de señal de error y de controlador.
Por ejemplo: el calentamiento de agua en un tanque por medio de intercambiador a resistencia eléctrica sumergido.
Dada una tensión de alimentación, una temperatura de entrada del agua, unas condiciones externas y una demanda de agua contante, la temperatura de salida de agua permanecerá contante. Si cambia cualquiera de estas condiciones, la temperatura de salida del agua debe variar.
Consideremos ahora el control manual del proceso que servirá de base para estudiar las características del proceso.
La figura siguiente representa el control manual del intercambiador. el operario nota la temperatura de salida del agua con la mano y acciona la válvula de vapor para mantener el agua a la temperatura deseada. Supongamos que en estas condiciones, existiendo una temperatura constate en la salida, hay un aumento en el caudal de agua de entrada. Como la válvula de vapor sigue estando en la misma posición, el intercambiador no llegara a calentar el mayor caudal de agua fría de entrada, por lo cual la temperatura de salida deberá disminuir. Ahora bien, debido a la inercia del proceso, pasara cierto tiempo hasta que el agua más fría alcance la mano izquierda del operario. Cuando este nota la diminución de temperatura, debe compararla con la temperatura que desea y calcular mentalmente cuantas vueltas debe dar la válvula de vapor y en qué sentido, y a continuación realizar esta corrección manual en la misma. Se necesita cierto tiempo para llevar a cabo estas decisiones y corregir la posición de la válvula.
Figura 483/9.3
También es cierto que pasa un lapso de tiempo hasta que los efectos de corrección de la válvula se notan en la temperatura de salida y puede ser captado por el operador. Solo entonces este es capaz de saber si su primera corrección ha sido escasa o excesiva. En este punto, efectuara una segunda corrección, que al cabo de un tiempo dará lugar a otro cambio de temperatura. El operador observara los resultados de esta segunda corrección y realizara una tercera, etc., y así sucesivamente.
Esta serie de medidas, comparación, calculo y corrección, constituyen una cadena cerrada de acciones y se realiza una y otra vez por el operador, hasta que transcurre un cierto tiempo y la temperatura dela gua se equilibra finalmente al valor deseado por el operador siempre que naturalmente no haya cambiado las condiciones del proceso. El conjunto de elementos en circuito cerrado que hacen posible este control recibe el nombre de “BUCLE, LAZO O ANILLO DE CONTROL” (Loop control).
Los procesos presentan dos características principales que debe considerarse al automatizarlos:
- Los cambios en la variable controlada debido a alteraciones en las condiciones del proceso y llamados generalmente cambios de carga.
- El tiempo necesario para que la variable del proceso alcance un nuevo valor al ocurrir un cambio de carga. este retardo se debe a una o varias propiedades del proceso: capacitancia, resistencia y tiempo de transporte.
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