Control Automático Industrial: Lazo de Control, Sensores, Actuadores, PLC y Control de Procesos
CONTROLANDO EL PROCESO
Al llevar a cabo la función de control, el controlador automático usa la diferencia entre el valor de consigna y las señales de medición para obtener la señal de salida hacia la válvula. La precisión y capacidad de respuesta de estas señales es la limitación básica en la habilidad del controlador para controlar correctamente la medición. Si el transmisor no envía una señal precisa, o si existe un retraso en la medición, la habilidad del controlador para manipular el proceso será degradada. Al mismo tiempo, el controlador debe recibir una señal de valor de consigna precisa (set-point).
En controladores que usan señales de valor de consigna neumática o electrónica generadas dentro del controlador, una falla de calibración del transmisor de valor de consigna resultará necesariamente en que la unidad de control automático lleve a la medición a un valor erróneo. La habilidad del controlador para posicionar correctamente la válvula es también otra limitación. Si existe fricción en la válvula, el controlador puede no estar en condiciones de moverla a una posición de vástago específica para producir un caudal determinado, y esto aparecerá como una diferencia entre la medición y el valor de consigna.
Intentos repetidos para posicionar la válvula exactamente pueden llevar a una oscilación en la válvula y en la medición; o, si el controlador sólo puede mover la válvula muy lentamente, la habilidad del controlador para controlar el proceso será degradada. Una manera de mejorar la respuesta de las válvulas de control es el uso de posicionadores de válvulas, que actúan como un controlador de realimentación para posicionar la válvula en la posición exacta correspondiente a la señal de salida del controlador. Los posicionadores, sin embargo, deberían evitarse a favor de los elevadores de volumen en lazos de respuesta rápida, como es el caso de caudal de líquidos a presión.
Para controlar el proceso, el cambio de salida del controlador debe estar en una dirección que se oponga a cualquier cambio en el valor de medición.
La figura 3 muestra una válvula directa conectada a un control de nivel en un tanque a media escala. A medida que el nivel del tanque se eleva, el flotador es accionado para reducir el caudal entrante. Así, cuanto más alto sea el nivel del líquido, mayor será el cierre del ingreso de caudal. De la misma manera, a medida que el nivel cae, el flotante abrirá la válvula para agregar más líquido al tanque. La respuesta de este sistema se muestra gráficamente.
A medida que el nivel va desde el 0% al 100%, la válvula se desplaza desde la apertura total hasta totalmente cerrada. La función del controlador automático es producir este tipo de respuesta opuesta sobre rangos variables. Además, otras respuestas están disponibles para una mayor eficiencia del control del proceso.
Conceptos destacados :
control signal
(señal de control). Señal de salida generada por el controlador a partir de la diferencia entre el valor de consigna y la medición, utilizada para accionar el elemento final de control.
setpoint signal
(señal de valor de consigna). Señal que representa el valor deseado del proceso y que sirve como referencia para el controlador.
measurement signal
(señal de medición). Información proveniente del sensor o transmisor que indica el valor actual de la variable del proceso.
transmitter
(transmisor). Dispositivo que convierte la medición de una variable física en una señal neumática o eléctrica utilizable por el controlador.
calibration error
(error de calibración). Desviación producida cuando un instrumento o transmisor no entrega una señal correcta respecto al valor real del proceso.
control valve
(válvula de control). Elemento final que regula el caudal de energía o material del proceso según la señal enviada por el controlador.
valve positioner
(posicionador de válvula). Dispositivo auxiliar que utiliza realimentación para asegurar que la válvula alcance exactamente la posición indicada por la señal del controlador.
volume booster
(elevador de volumen). Dispositivo neumático que incrementa la capacidad de flujo de aire hacia un actuador para mejorar la velocidad de respuesta del sistema.
process response
(respuesta del proceso). Comportamiento de la variable controlada frente a cambios en la señal del controlador o perturbaciones externas.
opposing control action
(acción de control opuesta). Principio según el cual la salida del controlador debe actuar en sentido contrario a la variación de la medición para mantener la estabilidad del proceso.
