A 1.2. SOLUCIONARIO

 ¿CUALES SON LOS SISTEMAS?

CONTROL ON-OFF

Un controlador ON/OFF es la forma más simple de control de temperatura. La salida del regulador está encendida o apagada, sin un estado medio. Un controlador de temperatura ON/OFF cambia la salida sólo cuando la temperatura atraviesa el punto de ajuste.

Para el calentamiento, la salida se activa cuando la temperatura está por debajo del punto de ajuste, y se apaga cuando está por encima del mismo. Cada vez que la temperatura cruza el punto de ajuste, el estado de la salida cambia, la temperatura del proceso oscila continuamente, entre el punto de ajuste.

En los casos en que este ciclo se produce rápidamente, y para evitar daños a los contactores y válvulas, se añade un diferencial de encendido y apagado, o "histéresis", a las operaciones del controlador de temperatura. Este diferencial requiere que la temperatura exceda del punto de ajuste por una cierta cantidad antes de que se active o desactive de nuevo.

Un diferencial ON/OFF impide que se produzcan cambios rápidos de conmutación en la salida, si los ajustes se producen rápidamente. El control ON/OFF se utiliza generalmente cuando no es necesario un control preciso, en los sistemas que no pueden soportar cambios frecuentes de encendido/apagado, donde la masa del sistema es tan grande que las temperaturas cambian muy lentamente, o para una alarma de temperatura.

Un tipo especial de control de temperatura ON/OFF utilizado para la alarma es un controlador de límite. Este controlador utiliza un relé de enclavamiento, que se debe restablecer manualmente, y se utiliza para cerrar un proceso cuando una determinada temperatura es alcanzada.

CONTROL PROPORCIONAL

Un sistema de control proporcional es un tipo de sistema de control de realimentación lineal. Tiene problemas de comportamiento inestable y lo soluciona mediante la modulación de la salida del dispositivo de control.

La salida del controlador es proporcional a la señal de error, que es la diferencia entre el punto objetivo que se desea y la variable de proceso. En otras palabras,  es el resultado del producto entre la señal de error y la ganancia proporcional.

La función de transferencia de este tipo de reguladores es una variable real, denominada Kp (constante de proporcionalidad) que determinará el grado de amplificación del elemento de control.

Si y(t) es la señal de salida (salida del controlador) y e(t) la señal de error (entrada al controlador), en un sistema de control proporcional tendremos:

y(t)= kp x e(t)

Teóricamente, en este tipo de controlador, si la señal de error es cero, también lo será la salida del controlador. La respuesta, en teoría es instantánea, con lo cual el tiempo no intervendría en el control. En la práctica, no ocurre esto, si la variación de la señal de entrada es muy rápida, el controlador no puede seguir dicha variación y presentará una trayectoria exponencial hasta alcanzar la salida deseada.

En general los reguladores proporcionales (P) siempre presentan una respuesta con un cierto error remanente, que el sistema es incapaz de compensar.

CONTROL PROPORCIONAL-DERIVATIVO-INTEGRAL

El control integral actúa cuando hay una desviación entre la variable y el punto de consigna, integrando esta desviación en el tiempo y sumándola a la acción proporcional. El error es integrado, lo cual tiene la función de promediarlo o sumarlo por un período determinado; Luego es multiplicado por una constante Ki. Posteriormente, la respuesta integral es adicionada al modo Proporcional para formar el control P + I con el propósito de obtener una respuesta estable del sistema sin error estacionario. El modo integral presenta un desfase en la respuesta de 90° que sumados a los 180° de la retro-alimentación (negativa) acercan al proceso a tener un retraso de 270°, luego entonces solo será necesario que el tiempo muerto contribuya con 90° de retardo para provocar la oscilación del proceso. <<< la ganancia total del lazo de control debe ser menor a 1, y así inducir una atenuación en la salida del controlador para conducir el proceso a estabilidad del mismo. >>> Se caracteriza por el tiempo de acción integral en minutos por repetición. Es el tiempo en que delante una señal en escalón, el elemento final de control repite el mismo movimiento correspondiente a la acción proporcional.

SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

Los sistemas de control en lazo cerrado son aquellos en los que existe una realimentación de la señal de salida o, dicho de otra forma, aquellos en los que la señal de salida tiene efecto sobre la acción de control.

La señal de salida, además ser la propia salida, es utilizada como una de las entradas del sistema, ya que le aporta información útil.

Otra forma de representar el sistema de control en lazo cerrado se puede observar en la siguiente figura:

El instrumento encargado de detectar la señal de salida para utilizarla de nuevo es el captador. El siguiente paso consiste en comparar la señal de referencia con la señal controlada (que el captador ha transformado en señal realimentada) para determinar cuál es la diferencia existente entre ambas. Esta operación se realiza mediante un comparador que proporciona a su salida la señal de error. Esta señal de error se denomina señal activa, y es la que entra al regulador o controlador.

A la salida del controlador se obtiene la variable, o señal manipulada, correctora o de control, precisa para conseguir un control óptimo del sistema.

Algunas de las principales características de los sistemas en lazo cerrado son las siguientes:

• ·         Se trata de sistemas complejos, ya que poseen gran cantidad de parámetros.
• ·         La salida se compara con la entrada y afecta al control del sistema.
• ·         Son notablemente más estables frente a perturbaciones y variaciones internas.

SITEMAS DE CONTROL DE LAZO ABIERTO

El control en lazo abierto se caracteriza por no incorporar un sistema de medición para evaluar el valor de salida, o que este existe, pero no influye en el valor de entrada. La regulación se hace a partir de la experiencia o de los resultados de mediciones previas.

Los sistemas de control de lazo abierto no utilizan una señal de retroalimentación y, por lo tanto, no son tan precisos ni estables como los sistemas de control de lazo cerrado. Sin embargo, aún tienen su uso en ciertas aplicaciones donde la precisión no es crítica.

En un sistema de lazo abierto el controlador es colocado en serie con el proceso, con el objetivo de poder manipularlo y, sobre todo, intentarlo llevar a la zona de operación deseada, pero SIN medir o SENSAR el estado actual de las variables del proceso (temperatura, velocidad, humedad, concentración, etc)

Es decir, que el sistema de control de lazo abierto interviene sobre el proceso únicamente por medio del conocimiento previo que se tiene del sistema.

Los sistemas de control en lazo abierto son simples y muy baratos de implementar, pero tienen la desventaja que no compensan las posibles variaciones que puede tener la planta, ni las posibles perturbaciones externas.

1.-¿ QUE ES EL CONTROL INTEGRAL?

El control integral actúa cuando hay una desviación entre la variable y el punto de consigna, integrando esta desviación en el tiempo y sumándola a la acción proporcional. El error es integrado, lo cual tiene la función de promediarlo o sumarlo por un período determinado.

2.-¿QUE ES EL CONTROL PROPORCIONAL?

Un sistema de control proporcional es un tipo de sistema de control de realimentación lineal. Tiene problemas de comportamiento inestable y lo soluciona mediante la modulación de la salida del dispositivo de control.

3.-¿QUE ES EL CONTROL ON-OFF?

Un controlador ON/OFF es la forma más simple de control de temperatura. La salida del regulador está encendida o apagada, sin un estado medio. Un controlador de temperatura ON/OFF cambia la salida sólo cuando la temperatura atraviesa el punto de ajuste.

4.-¿QUE ES LA DIFERENCIAL ON-OFF?

Impide que se produzcan cambios rápidos de conmutación en la salida, si los ajustes se producen rápidamente. El control ON/OFF se utiliza generalmente cuando no es necesario un control preciso, en los sistemas que no pueden soportar cambios frecuentes de encendido/apagado, donde la masa del sistema es tan grande que las temperaturas cambian muy lentamente, o para una alarma de temperatura.

5.-¿QUE ES LA FUNCION DE TRANSFERENCIA?

La función de transferencia de este tipo de reguladores es una variable real, denominada Kp (constante de proporcionalidad) que determinará el grado de amplificación del elemento de control.

Si y(t) es la señal de salida (salida del controlador) y e(t) la señal de error (entrada al controlador), en un sistema de control proporcional tendremos:

y(t)= kp x e(t).

6.- ¿Que son los sistemas de lazo cerrado?

Son aquellos en los que existe una realimentación de la señal de salida o, dicho de otra forma, aquellos en los que la señal de salida tiene efecto sobre la acción de control.

7.- ¿Cómo es considera la señal de salida en un sistema de lazo cerrado?

Es utilizada como una de las entradas del sistema, ya que le aporta información útil.

8.- Menciona lagunas características de los sistemas de lazo cerrado.

·         Se trata de sistemas complejos, ya que poseen gran cantidad de parámetros.
·         La salida se compara con la entrada y afecta al control del sistema.
·         Son notablemente más estables frente a perturbaciones y variaciones internas.

9.- ¿Qué es lo que caracteriza un sistema de lazo abierto?

Se caracteriza por no incorporar un sistema de medición para evaluar el valor de salida, o que este existe, pero no influye en el valor de entrada.

10.- Menciona una desventaja de los sistemas de lazo abierto.

La desventaja que no compensan las posibles variaciones que puede tener la planta, ni las posibles perturbaciones externas.