La instrumentación industrial puede ser utilizada para controlar sistemas y procesos, ya sea de forma continua o a través de señales discretas de “SI/No”.
Por ejemplo, en un sistema de control de temperatura de un horno, un sensor de temperatura puede enviar una señal de “SI” cuando la temperatura alcanza un valor preestablecido. Esto activa un controlador que reduce la entrada de combustible para evitar un sobrecalentamiento. Del mismo modo, un sensor de nivel de líquido puede enviar una señal de “No” cuando el nivel cae por debajo de un cierto umbral, lo que activa una bomba para agregar más líquido al sistema.
En resumen, la instrumentación industrial puede utilizarse tanto para el monitoreo y medición como para el control de procesos, y las señales “SI/No” son una de las formas en que se pueden transmitir las lecturas de los sensores a los sistemas de control.
El control SI/No se muestra en la figura 5.
Para un controlador de acción reversa y una válvula del tipo presión-para-cerrar, el controlador Si/No tiene dos salidas:
máxima apertura y apertura mínima (cierre).
En este sistema se ha determinado que, cuando la medición cae debajo del valor de consigna, la válvula debe actuar para corregir la situación.
Así, en el caso en que la señal hacia el controlador automático esté debajo del valor de consigna, la salida del controlador será del 100%.
A medida que la medición cruza el valor de consigna, la salida del controlador va hacia el 0%.
Esto eventualmente hace que la medición disminuya y, a medida que la medición cruza el valor de consigna nuevamente, la salida vuelve a un máximo.
Este ciclo continuará indefinidamente, debido a que el controlador no puede balancear el suministro contra la carga.
La oscilación continua puede ser aceptable o no, dependiendo de la amplitud y la duración del ciclo.
Un ciclo rápido causa frecuentes alteraciones en el sistema de suministro de la planta y un desgaste excesivo de la válvula.
El tiempo de cada ciclo depende del tiempo muerto del proceso, ya que éste determina cuánto demora la señal de medición en revertir su dirección
una vez que cruza el valor de consigna y la salida del controlador cambia.
La amplitud de la señal depende de cuán rápido cambia la medición durante cada ciclo.
En procesos de gran capacidad (por ejemplo, cubas de calentamiento), la gran capacidad produce una gran constante de tiempo; por lo tanto, la medición puede cambiar
sólo muy lentamente. El resultado es que el ciclo ocurre dentro de una banda muy estrecha alrededor del valor de consigna y este control puede ser aceptable si el ciclo no
es demasiado rápido.
Por lejos, el tipo más común de control usado en la industria es el Si/No. Sin embargo, si la medición del proceso es más sensible a los cambios en el suministro,
la amplitud y la frecuencia del ciclo comienzan a incrementarse. En algún punto el ciclo se volverá inaceptable y alguna forma de control proporcional deberá aplicarse.
Para estudiar los otros tres tipos de modos de control automático se usarán respuestas de lazo abierto.
Un lazo abierto significa que sólo la respuesta del controlador será considerada.
La figura 6 muestra un controlador automático con una señal artificial desde un regulador manual, introducida como la medición.
El valor de consigna se introduce normalmente y la salida es registrada. Con este arreglo, las respuestas específicas del controlador ante cualquier cambio deseado en la medición
pueden observarse.
Conceptos destacados :
on-off control
(control SI/NO). Método de control automático en el cual la salida sólo puede tomar dos estados, normalmente encendido/apagado o máximo/mínimo, para mantener la variable del proceso cerca del valor de consigna.
discrete signal
(señal discreta). Señal que sólo puede tomar valores definidos, típicamente dos estados como SI/NO, utilizada en sistemas de control binario.
setpoint crossing
(cruce del valor de consigna). Momento en que la medición del proceso pasa por el valor deseado, provocando el cambio de estado del controlador.
full-open output
(salida de apertura máxima). Condición del controlador en la cual la válvula o elemento final recibe la orden de apertura total para corregir una desviación del proceso.
full-close output
(salida de cierre). Condición del controlador en la cual la válvula recibe la orden de mínima apertura o cierre para reducir la variable del proceso.
control oscillation
(oscilación de control). Variación repetitiva de la medición alrededor del valor de consigna causada por la naturaleza binaria del control SI/NO.
process dead time
(tiempo muerto del proceso). Intervalo entre un cambio en la salida del controlador y la respuesta observable en la medición del proceso.
time constant
(constante de tiempo). Parámetro que describe la rapidez con que la variable del proceso responde a un cambio en las condiciones de operación.
process sensitivity
(sensibilidad del proceso). Grado en que la medición cambia ante variaciones en el suministro o en la señal de control.
open-loop test
(ensayo en lazo abierto). Método de prueba en el cual se observa la respuesta del controlador sin cerrar el lazo de realimentación, para analizar su comportamiento ante cambios en la medición.
