Sistema
Un sistema de control de procesos se define como el conjunto de funciones y operaciones necesarias para transformar un material física o químicamente. El control de procesos se refiere a la fabricación de productos industriales.
Variable controlada
La variable controlada es una variable que se desea mantener constante. Por ejemplo:
La presión, la temperatura, el caudal de un fluído y el nivel de líquido.
Variable manipulable
La variable manipulable es una variable que puede cambiar para regular el proceso.
Nos permite mantener la variable de control constante. Por ejemplo: la presión, la temperatura, el caudal de un fluído y el nivel de líquido.
Valor de referencia
El valor de referencia es la medición correcta y conocida de cada parte que se compara con la medida del sensor para que el controlador evalúe la información facilitada por el sensor. Se usa para fines de comparación durante el análisis del sistema de medición. Por ejemplo: el valor de referencia de una balanza es de 0.025 g y se utiliza para calibrarlas.
Carga del proceso
La carga del proceso es la cantidad total de agente de control necesario para mantener el proceso en una condición equilibrada. Por ejemplo: la pasteurización de la leche.
Retardo del transductor
El retardo de transductor es el tiempo que tarda el sensor en comprender que la temperatura pasa de caliente a fría (de alta a baja). Por ejemplo: tiempo que tarda un sensor de temperatura que debe calentarse a la misma temp. Que la variable dinámica.
Retardo del proceso
El retardo del proceso es el tiempo que tarda la variable controlada en alcanzar el nuevo valor, después de una variación de la carga del proceso. Estos retardos son causados por:
Capacitancia: la capacitancia es la capacidad de un sistema para almacenar una cantidad de energía o material por unidad de referencia.
Una gran capacitancia tarda más tiempo en realizar las variaciones, mantiene constante la variable controlada más fácilmente y es más difícil llevar de nuevo la variable controlada al valor deseado, una vez que cambió.
Resistencia: la resistencia es la oposición al flujo.
Resistencias grandes aumentarán el retardo del proceso oponiéndose a la variación de la variable controlada.
Capacitancia y resistencia se combinan en un factor llamado retardo RC. Por ejemplo: la velocidad a la que carga el capacitor depende de su capacitancia y de la resistencia a través de la cual se carga.
Tiempo de transporte: el tiempo de transporte es el tiempo que tarda una variación en pasar de una posición a otra del proceso. También se la conoce como el tiempo entre la aplicación de la perturbación y la variación de la carga del proceso. Por ejemplo: el cambio de temperatura a cierta distancia del sensor.
Tiempo de establecimiento
El tiempo de establecimiento es el tiempo que tardan las oscilaciones en desaparecer o amortiguarse
Proceso estable
Decimos que un sistema de control de procesos es estable si puede devolver a la variable controlada en valor de estado permanente o estable. Típicamente, un sistema inestable hará que la variable controlada oscile alrededor del valor deseado. Por ejemplo: si la variable controlada oscila alrededor del valor deseado, pueden ocurrir 3 cosas: según si la ganancia de bucle es menor, igual o mayor que 1.
Inestable – la amplitud se incrementa (ganancia de bucle mayor a 1). +
Estable – amplitud constante (ganancia de bucle igual que 1). =
Estable – subamortiguamiento (ganancia de bucle menor a 1). –
Estable – amortiguamiento crítico (ganancia de bucle menor 1). –
Estable – sobreamortiguamiento (ganancia de bucle menor a 1). –
Función de un sistema de control de procesos
Un ejemplo nos puede ayudar a identificar los componentes de un sistema de control de procesos. En el sistema en el que se calienta la leche a temperatura de pasteurización. La temperatura de la leche es la variable controlada. El vapor circula a través de los tubos, transfiriendo su calor a la leche. El flujo de vapor controla la temperatura de la leche. El flujo de vapor es la variable manipulable. La temperatura ambiente que rodea el tanque es la perturbación (si la temperatura ambiente disminuye, también podrá hacerlo la de la leche)
3 carácterísticas principales de un sistema de control de procesos
Los sistemas automáticos de control de procesos realizan una medida de la variable controlada. Esta se hace mediante un sensor o transductor. Los transductores pueden transformar la variable controlada en otra de otro tipo, normalmente eléctrica.
El controlador necesita evaluar la info. Facilitada por el sensor. Compara la medida del sensor con una referencia.
Cada sistema de control de procesos tiene un elemento de control final. Este ralentiza ajustes que son necesarios para llevar la variable controlada al valor de referencia.