Tipos de Controladores

1. ING. MSC. PATRICIA LIMPE RAMOS
TIPOS DE
CONTROL

2. TIPOS DE CONTROL
En el control manual, el operador puede hacer las correcciones en la válvula de
vapor de varias formas:
1. Puede abrir o cerrar instantáneamente la válvula.
2. Puede abrir o cerrar la válvula lentamente, a una velocidad constante,
mientras se mantenga la desviación.
3. Puede abrir la válvula en mayor grado cuando la desviación es más rápida.
4. Puede abrir la válvula un número de vueltas constante, por cada unidad de
desviación.
Asimismo, el operador puede emplear otros métodos o combinaciones en la
manipulación de la válvula.

3. TIPOS DE CONTROL
En los sistemas industriales se emplea, básicamente, uno o una combinación de
los siguientes sistemas de control:
a. Control de dos posiciones (todo-nada).
b. Control Flotante.
c. Control Proporcional de tiempo variable.
d. Control Proporcional.
e. Control Proporcional + integral.
f. Control Proporcional + derivada.
e. Controlo Proporcional + integral + derivada.

4. CONTROL TODO O NADA

5. CONTROL TODO O NADA

6. CONTROL TODO O NADA

7. CONTROL TODO O NADA

8. CONTROL TODO O NADA
https://www.youtube.com/watch?v=lhd-6RgzkYw

9. CONTROLADOR TODO O NADA
El controlador podría ser también neumático, electrónico o digital con dos únicas
señales de salida excitando una válvula neumática, dotada de un posicionador
electroneumático o digitoneumático.
Presenta las siguientes características:
▪ Variación cíclica continua de la variable controlada.
▪ El controlador no tiene la capacidad para producir un valor exacto en la variable
controlada para un valor de referencia.
▪ Funcionamiento optimo en procesos con tiempo de retardo mínimo y velocidad
de relación lenta.
▪ Tiene un simple mecanismo de construcción, por eso este tipo de controladores
es de amplio uso, y mayormente en sistemas de regulación de temperatura.

10. VENTAJAS DEL SISTEMA ON-OFF

11. DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE CONTROL ON-
OFF
❑Mínima precisión.
❑No recomendable para procesos de
alto riesgo.

12. • Supongase que la señal de salida del controlador es u(t) y que la señal de error es e(t).
En el control de dos posiciones, la señal u(t) permanece en un valor ya sea máximo o
mínimo, dependiendo de si la señal es positiva o negativa. De este modo:
• u(t)=U1, para e(t) > 0
• u(t)=U2, para e(t) < 0
• Donde U1, U2 son constantes, por lo general el valor mínimo de U2 es cero, o -U1. Es
común que los controladores de dos posiciones sean dispositivos eléctricos, en cuyo
caso se usa extensamente una válvula operada por selenoides.
• Los controladores neumáticos proporcionales con ganancias muy altas funcionan
como controladores de dos posiciones y, en ocasiones se denominan controladores
neumáticos de dos posiciones.

13. • En la siguiente figura a y b muestran los diagramas de bloques para dos
controladores de dos posiciones. El rango en el que debe moverse la señal de error
antes de que ocurra la conmutación se denomina brecha diferencial. Tal brecha
diferencial hace que la salida del controlador u(t) conserve su valor presente hasta
que la señal de error se haya desplazado ligeramente mas allá del cero.

15. ACCION DE CONTROL PROPORCIONAL
Para un controlador con acción de control proporcional, la relación entre la salida del
controlador u(t) y la señal de error e(t) es:
u(t) = Kp e(t) =
𝑢(𝑡)
𝑒(𝑡)
= Kp
o bien, en cantidades transformadas por el método de Laplace,
𝑈(𝑠)
𝐸(𝑠)
= Kp
Donde Kp se considera la ganancia proporcional. Cualquiera sea el mecanismo real y la
forma de la potencia de operación, el controlador proporcional es, en esencia, un
amplificador con una ganancia ajustable.

16. • En el sistema de posición proporcional existe una relación lineal continua entre
el valor de la variable controlada y la posición del elemento final de control. Es
decir, la válvula se mueve el mismo valor por cada unidad de desviación. O, en
otras palabras, la posición de la válvula es una copia inversa de la variable
controlada.
• En la figura 9.10 puede verse la forma en que actúa un controlador proporcional
cuyo punto de consigna es 50 °C y cuyo intervalo de actuación es de 0-100 °C.
Cuando la variable controlada está en 0 °C o menos, la válvula está totalmente
abierta; a 100 °C o más está totalmente cerrada, y entre 0 y 100 °C la posición
de la válvula es proporcional al valor de la variable controlada. Por ejemplo, a
25 °C está abierta en un 75% y a 50 °C en un 50%.
• El control proporcional es el tipo de control que utilizan la mayoría de los
controladores que regulan la velocidad de un automóvil.

17. • El grado de ajuste del controlador proporcional viene de nido por: Ganancia,
que es la relación entre la variación de la señal de salida del controlador a la
válvula de control y la variación de la señal de entrada procedente del
elemento primario o del transmisor. Por ejemplo, una ganancia de 2
seleccionada en un controlador de temperatura, con señal de entrada
procedente de un transmisor de 0-100 °C, signi ca que ante un aumento en
la temperatura del proceso de 40 °C a 60 °C (20% de la escala de 0-100 °C),
la señal de salida a la válvula de control .
• cambiará un 40% (2 × 20%), es decir, que si la válvula estaba en el 60% de
su carrera pasará al 20% (o sea, cerrará del 60% al 20%, lo que equivale a
un cambio en su posición del 40%).

19. • Banda Proporcional, que es el porcentaje del campo de medida de
la variable que la válvula necesita para efectuar una carrera
completa, es decir, pasar de completamente abierta a
completamente cerrada. Por ejemplo, una banda proporcional del
50% en un control de temperatura de escala 0-100 °C con punto de
consigna 50 °C, indica que la temperatura debe variar desde 25 °C
hasta 75 °C para que la válvula efectúe una carrera completa. Es la
inversa de la ganancia. En el ejemplo anterior con ganancia de valor
2 sería del 50%, es decir 100/2 = 50%. La banda proporcional fue
muy u lizada en los controladores neumáticos y en los electrónicos.
Actualmente está en desuso, en favor de la ganancia.

20. La acción proporcional tiene un inconveniente, que es la desviación permanente
de la variable una vez estabilizada con relación al punto de consigna,
denominada OFFSET.

21. ACCION DE CONTROL INTEGRAL
• En un controlador con acción de control integral, el valor de la salida del controlador
u(t) se cambia a una razón proporcional a la señal de error e(t). Es decir,
𝑑𝑢(𝑡)
𝑑(𝑡)
= Ki e(t)
O bien

22. CONTROL PROPORCIONAL + INTEGRAL
• El control integral actúa cuando existe una desviación entre la variable y el punto de consigna,
integrando dicha desviación en el tiempo y sumándola a la acción de la proporcional.

23. • Se caracteriza por el llamado tiempo de acción integral en minutos por
repetición (o su inversa repeticiones por minuto) que es el tiempo en
que, ante una señal en escalón, la válvula repite el mismo movimiento
correspondiente a la acción proporcional. Como esta acción de control
se emplea para obviar el inconveniente del offset (desviación
permanente de la variable con respecto al punto de consigna) de la
acción proporcional, sólo se utiliza cuando es preciso mantener un valor
de la variable que iguale siempre al punto de consigna.
• En la figura 9.13 puede verse la respuesta ante una entrada en escalón de
un controlador proporcional + integral y la obtención gráfica de τi
(minutos/repetición).

24. • Si en un lazo de control de temperatura de margen 0-100 °C, de ganancia
2 (banda proporcional 50%), el tiempo de acción integral es de 1
minuto/repetición y la temperatura está estabilizada en el punto de
consigna de 50 °C, un nuevo punto de consigna de 60 °C (que representa
el 10% de variación respecto a la escala del instrumento) dará lugar a un
movimiento inmediato del índice de la señal a la válvula de control del
20% (debido a la acción proporcional) y, después, este índice se
desplazará a una velocidad lenta (a causa de la acción integral), tal que al
cabo de 1 minuto habrá repe do el 20% del movimiento inicial provocado
por la acción proporcional. En la figura 9.14 puede verse las curvas de la
acción proporcional + integral cuando hay un cambio de carga en el
proceso.

26. • La acción de control de un controlador proporcional-integral (PI) se
define mediante:

27. •Se debe mencionar que no existen controladores que
actúen únicamente con acción integral, siempre
actúan en combinación con reguladores de una
acción proporcional, complementándose los dos
tipos de reguladores, primero entra en acción el
regulador proporcional, mientras que
simultáneamente el integral actúa durante un
intervalo de tiempo.

28. ACCION CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVA