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2
ÍNDICE
ÍNDICE.......................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN.......................................................................................... 3
MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 4
Controladores............................................................................................ 4
Tipos de Control. ....................................................................................... 4
Tipos de Controladores. ............................................................................ 5
Controlador de Presión.......................................................................... 5
Controlador de Temperatura. ................................................................ 6
Controlador de Nivel.............................................................................. 6
Controlador de Flujo. ............................................................................. 6
Controlador de Velocidad. ..................................................................... 6
Controlador de Posición. ....................................................................... 7
Controlador de Corriente. ...................................................................... 7
DISCUSIÓN.................................................................................................. 8
CONCLUSIÓN............................................................................................ 10
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................... 11
ANEXOS..................................................................................................... 12
Figura 1. Sistema de Control sencillo...................................................... 12
Figura 2. Controlador de Presión............................................................. 12
Figura 3. Controlador de Temperatura. ................................................... 12
Figura 4. Controlador de Nivel................................................................. 13
Figura 5. Controlador de Flujo................................................................. 13
Figura 6. Controlador de Velocidad......................................................... 13
Figura 7. Controlador de Posición. .......................................................... 14
Figura 8. Controlador de Corriente.......................................................... 14
3
INTRODUCCIÓN
En la época previa al auge y desarrollo de la automatización industrial, en el
campo de la regulación y control eran los operarios los que, manualmente,
realizaban las modificaciones que su experiencia y buen criterio aconsejaban, para
mantener la variable de salida controlada, para alcanzar los resultados finales
deseados. Hoy en día, en las aplicaciones industriales, se utilizan los ordenadores
como elemento de control. El regulador o controlador constituye el elemento
básico de un sistema de control, ya que determina su comportamiento,
condicionando la acción de los actuadores en función de la señal de error
obtenida. El controlador es el elemento que permite comparar la variable
controlada con el valor deseado.
Dependiendo del tipo de variable que se requiera controlar, se utilizara un
tipo de controlador diferente, como lo son: controladores de temperatura,
controladores de presión, controladores de nivel, controladores de flujo,
controladores de posición, etc.
En este documento de investigación se definirá lo que es un controlador y
se dará una breve introducción a lo que serán los próximos temas a discutir,
donde se profundizaran más en la investigación de los tipos de controladores.
4
MARCO TEÓRICO
Controladores.
Control: Significa tener una variable controlada dentro de ciertos rangos
previamente establecidos. Esta es precisamente la función del controlador.
Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel,
temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con
la desviación. La variable controlada la pueden recibir directamente como
controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática,
electrónica o digital procedente de un transmisor.
Los controladores pueden estar en un armario de control (a varios metros
del equipo de medida) en la sala de control (a decenas de metros) o en otro
edificio (a centenares de metros).
El controlador es una componente del sistema de control que detecta los
desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado “set-
point”, programado por un operador; emitiendo una señal de corrección hacia el
actuador. (Ver ANEXOS. Figura 1. Sistema de Control sencillo).
Tipos de Control.
El tipo de control puede ser de tres tipos: analógico, digital e híbrido en
función del tipo de la señal que use el detector de error, en caso de ser un sistema
en bucle cerrado, o en el regulador en caso de ser un sistema en bucle abierto.
Vamos a ver cada uno:
Controles o computadores analógicos: Las variables están
representadas por ecuaciones con cantidades físicas continuas. El proceso directo
de la señal analógica está ligado al uso de amplificadores operacionales y sus
propiedades.
Controladores o computadores digitales: Funcionan con variables
discontinuas codificadas, son utilizados generalmente para la resolución de
5
problemas referidos al funcionamiento óptimo global de una planta industrial, la
toma de decisiones es una función inherente a los controladores digitales.
Controladores o computadores analógico-digitales: Son los
denominados controladores híbridos, los controles de funcionamiento más
sofisticados suelen ser de este tipo, ya que es probable que tengan que procesar
diversas señales de ambos tipos.
Las ventajas más significativas de los controladores digitales ante a los
analógicos son:
Los controladores digitales pueden realizar cálculos muy complejos a
una velocidad muy alta y con el grado de exactitud que se necesite,
con un coste relativamente reducido, mientras que en los analógicos
el coste aumenta rápidamente ante la complejidad de los cálculos si
se requiere una elevada exactitud y no es posible alcanzar la misma
velocidad de resolución.
Los controladores digitales son mucho más versátiles, simplemente
cambiando el programa de aplicación, se pueden modificar
absolutamente las operaciones a realizar.
Tipos de Controladores.
Existen varios tipos de controladores, dependiendo del tipo de variable que
se busque controlar se dividen en:
Controlador de Presión.
Consiste en un elemento primario (tubo Bourdón o fuelle) que
conectado a la presión que se desea controlar, la transforma a través de un
mecanismo mecánico-neumático a una señal neumática de control. Esta
señal es amplificada en caudal y presión por un piloto que produce la señal
de salida. (Ver ANEXOS. Figura 2. Controlador de Presión).
6
Controlador de Temperatura.
El controlador de temperatura es un dispositivo con el cual se
establece la temperatura que se desea de un medio ambiente, con este
dispositivo se monitorea la temperatura, y se produce una orden de cambio
de ésta misma, que se hace mediante un control inalámbrico o una
computadora, en ambos controles (computadora y control inalámbrico) se
observa en todo momento la temperatura actual. (Ver ANEXOS. Figura 3.
Controlador de Temperatura).
Controlador de Nivel.
Los controles de nivel son dispositivos o estructuras hidráulicas cuya
finalidad es la de garantizar el nivel del agua en un rango de variación
preestablecido. (Ver ANEXOS. Figura 4. Controlador de Nivel).
Controlador de Flujo.
Las válvulas de control de flujo se usan para regular o controlar el
flujo de un líquido a través de un sistema. Por lo general, ese sistema es
industrial o tiene un propósito industrial. Una refinería de gas o planta de
agua residual utilizará muchas válvulas de control de flujo para mantener el
flujo de agua y compuestos químicos bajo control. (Ver ANEXOS. Figura 5.
Controlador de Flujo).
Controlador de Velocidad.
El controlador de velocidad tiene por misión regular la velocidad
máxima y mínima (principalmente) que el motor puede alcanzar cuando
decrece su par resistente o cuando trabaja en vacío, actuando sobre la
cremallera que regula la dosificación de combustible a inyectar en los
cilindros del motor. (Ver ANEXOS. Figura 6. Controlador de Velocidad).
7
Controlador de Posición.
Los reguladores de posición comparan el valor real de la posición de
la cinta con el valor nominal prescrito y envían la señal de corrección
correspondiente al actuador. (Ver ANEXOS. Figura 7. Controlador de
Posición).
Controlador de Corriente.
Los controladores o reguladores de corriente se usan para controlar
la potencia en cargas que requieren cualquier tipo de corriente (alterna o
continua) para operar: motores, resistencias, etc. (Ver ANEXOS. Figura 8.
Controlador de Corriente).
8
DISCUSIÓN
Los controladores son de gran importancia en un sistema de control, ya que
este constituye el elemento básico del mismo, determina el comportamiento de la
variable y a su vez condiciona la acción que será emitida por el actuador en
función de la señal de error.
Con el paso del tiempo, el auge y desarrollo de la automatización industrial
en el campo de la regulación y control, los operarios se han centrado más en la
parte de supervisión de control, ya que antes eran estos los que realizaban las
labores de regulación manualmente y según su experiencia y buen criterio
aconsejaban, era que realizaban las modificaciones necesarias para mantener la
variable de salida controlada y así alcanzar los resultados finales deseados.
En la actualidad la función de controlador dentro de un sistema de control
suele desempeñarla un ordenador, porque presenta una serie de ventajas como
son:
Potencialidad: Realización de acciones de control de elevada complejidad.
Control multivariable: Es capaz de controlar simultáneamente varios
procesos o varias variables de un mismo proceso.
Flexibilidad: Fácil cambio de estrategias de control, modificando o
sustituyendo el programa.
Precisión: Es capaz de presentar un margen de precisión tan fino como se
necesite.
Inmunidad: Al actuar con señales digitales, éstas son inmunes al ruido y a
las distorsiones, pudiendo regenerarse en caso de ser necesario.
Versatilidad: Además de la propia función de control puede desempeñar
otras simultáneamente, estadísticas, informes, emisión de alarmas.
Tiene no obstante un grave inconveniente y es que un fallo en el sistema
paraliza todo el proceso, así como el que para controlar sistemas sencillos se
necesita elementos de software y hardware sofisticados. Otra desventaja
9
significativa, es que a día de hoy el precio de este tipo de controladores es
bastante superior a los controladores continuos, aunque el precio se reduce día a
día de forma exponencial.
Dependiendo del tipo de variable que se requiera controlar, se utilizara un
tipo de controlador diferente, esto a su vez permite trabajar con mejor eficiencia,
ya que el control sobre la variable se da de manera oportuna y especifica.
10
CONCLUSIÓN
Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel,
temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo
con la desviación.
El regulador o controlador constituye el elemento básico de un sistema de
control.
Los controladores pueden estar en un armario de control (a varios metros del
equipo de medida) en la sala de control (a decenas de metros) o en otro
edificio (a centenares de metros).
Llegaron a la industria para facilitar el trabajo de los operadores de control.
Existen diferentes tipos de controladores, cada uno depende de la variable
que se quiera controlar.
11
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Tratamento de Agua (volume 2). José M. de Azevedo Netto, y otros. 2.da
Edición revisada. CETESB. San Pablo, 1997.
Creus Solé Antonio; Instrumentación Industrial, 6ta
Edición; Marcambo S.A.;
1997.
Creus Solé Antonio; Instrumentos Industriales, Su ajuste y calibración, 2da
Edición; MarcamboS.A.; 1997.
Creus Solé Antonio; Instrumentación Industrial, 8va
Edición; Marcambo S.A.;
2010.
María de Lourdes Cortés Ibarra/Rigoberto Garibay Sánchez, Academia de
Bioinstrumentación, Extraido el 09/03/2014 de:
http://www.biblioteca.upibi.ipn.mx/Archivos/Material%20Didactico/Apuntes%20
para%20la%20asignatura%20de%20instrumentaci%C3%B3n%20y%20control
/cap4.pdf
Tipos de Controladores. [Documento en línea] Disponible en: http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4926/html/2_cont
rolador_analgico_digital_hbrido_el_ordenador_como_elemento_de_control.ht
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12
ANEXOS
Figura 1. Sistema de Control sencillo.
Figura 2. Controlador de Presión.
Figura 3. Controlador de Temperatura.
13
Figura 4. Controlador de Nivel.
Figura 5. Controlador de Flujo.
Figura 6. Controlador de Velocidad.
14
Figura 7. Controlador de Posición.
Figura 8. Controlador de Corriente.

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Controladores industriales

  • 1. Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Ingeniería de Sistemas Cursos Especiales de Grado Automatización y Control de Procesos Industriales Maturín, Marzo de 2014. CONTROLADORES, DEFINICIÓN Y TIPOS. Unidad III.- Conceptos básicos de Control. Instrumentación y Control Industrial (ICI). Equipo CAD Jonathan Araul C.I.: 18.693.713 Carlos Vasquez C.I.: 19.091.532 Tutor: Ing. Edgar Goncalves.
  • 2. 2 ÍNDICE ÍNDICE.......................................................................................................... 2 INTRODUCCIÓN.......................................................................................... 3 MARCO TEÓRICO ....................................................................................... 4 Controladores............................................................................................ 4 Tipos de Control. ....................................................................................... 4 Tipos de Controladores. ............................................................................ 5 Controlador de Presión.......................................................................... 5 Controlador de Temperatura. ................................................................ 6 Controlador de Nivel.............................................................................. 6 Controlador de Flujo. ............................................................................. 6 Controlador de Velocidad. ..................................................................... 6 Controlador de Posición. ....................................................................... 7 Controlador de Corriente. ...................................................................... 7 DISCUSIÓN.................................................................................................. 8 CONCLUSIÓN............................................................................................ 10 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................... 11 ANEXOS..................................................................................................... 12 Figura 1. Sistema de Control sencillo...................................................... 12 Figura 2. Controlador de Presión............................................................. 12 Figura 3. Controlador de Temperatura. ................................................... 12 Figura 4. Controlador de Nivel................................................................. 13 Figura 5. Controlador de Flujo................................................................. 13 Figura 6. Controlador de Velocidad......................................................... 13 Figura 7. Controlador de Posición. .......................................................... 14 Figura 8. Controlador de Corriente.......................................................... 14
  • 3. 3 INTRODUCCIÓN En la época previa al auge y desarrollo de la automatización industrial, en el campo de la regulación y control eran los operarios los que, manualmente, realizaban las modificaciones que su experiencia y buen criterio aconsejaban, para mantener la variable de salida controlada, para alcanzar los resultados finales deseados. Hoy en día, en las aplicaciones industriales, se utilizan los ordenadores como elemento de control. El regulador o controlador constituye el elemento básico de un sistema de control, ya que determina su comportamiento, condicionando la acción de los actuadores en función de la señal de error obtenida. El controlador es el elemento que permite comparar la variable controlada con el valor deseado. Dependiendo del tipo de variable que se requiera controlar, se utilizara un tipo de controlador diferente, como lo son: controladores de temperatura, controladores de presión, controladores de nivel, controladores de flujo, controladores de posición, etc. En este documento de investigación se definirá lo que es un controlador y se dará una breve introducción a lo que serán los próximos temas a discutir, donde se profundizaran más en la investigación de los tipos de controladores.
  • 4. 4 MARCO TEÓRICO Controladores. Control: Significa tener una variable controlada dentro de ciertos rangos previamente establecidos. Esta es precisamente la función del controlador. Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. La variable controlada la pueden recibir directamente como controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un transmisor. Los controladores pueden estar en un armario de control (a varios metros del equipo de medida) en la sala de control (a decenas de metros) o en otro edificio (a centenares de metros). El controlador es una componente del sistema de control que detecta los desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado “set- point”, programado por un operador; emitiendo una señal de corrección hacia el actuador. (Ver ANEXOS. Figura 1. Sistema de Control sencillo). Tipos de Control. El tipo de control puede ser de tres tipos: analógico, digital e híbrido en función del tipo de la señal que use el detector de error, en caso de ser un sistema en bucle cerrado, o en el regulador en caso de ser un sistema en bucle abierto. Vamos a ver cada uno: Controles o computadores analógicos: Las variables están representadas por ecuaciones con cantidades físicas continuas. El proceso directo de la señal analógica está ligado al uso de amplificadores operacionales y sus propiedades. Controladores o computadores digitales: Funcionan con variables discontinuas codificadas, son utilizados generalmente para la resolución de
  • 5. 5 problemas referidos al funcionamiento óptimo global de una planta industrial, la toma de decisiones es una función inherente a los controladores digitales. Controladores o computadores analógico-digitales: Son los denominados controladores híbridos, los controles de funcionamiento más sofisticados suelen ser de este tipo, ya que es probable que tengan que procesar diversas señales de ambos tipos. Las ventajas más significativas de los controladores digitales ante a los analógicos son: Los controladores digitales pueden realizar cálculos muy complejos a una velocidad muy alta y con el grado de exactitud que se necesite, con un coste relativamente reducido, mientras que en los analógicos el coste aumenta rápidamente ante la complejidad de los cálculos si se requiere una elevada exactitud y no es posible alcanzar la misma velocidad de resolución. Los controladores digitales son mucho más versátiles, simplemente cambiando el programa de aplicación, se pueden modificar absolutamente las operaciones a realizar. Tipos de Controladores. Existen varios tipos de controladores, dependiendo del tipo de variable que se busque controlar se dividen en: Controlador de Presión. Consiste en un elemento primario (tubo Bourdón o fuelle) que conectado a la presión que se desea controlar, la transforma a través de un mecanismo mecánico-neumático a una señal neumática de control. Esta señal es amplificada en caudal y presión por un piloto que produce la señal de salida. (Ver ANEXOS. Figura 2. Controlador de Presión).
  • 6. 6 Controlador de Temperatura. El controlador de temperatura es un dispositivo con el cual se establece la temperatura que se desea de un medio ambiente, con este dispositivo se monitorea la temperatura, y se produce una orden de cambio de ésta misma, que se hace mediante un control inalámbrico o una computadora, en ambos controles (computadora y control inalámbrico) se observa en todo momento la temperatura actual. (Ver ANEXOS. Figura 3. Controlador de Temperatura). Controlador de Nivel. Los controles de nivel son dispositivos o estructuras hidráulicas cuya finalidad es la de garantizar el nivel del agua en un rango de variación preestablecido. (Ver ANEXOS. Figura 4. Controlador de Nivel). Controlador de Flujo. Las válvulas de control de flujo se usan para regular o controlar el flujo de un líquido a través de un sistema. Por lo general, ese sistema es industrial o tiene un propósito industrial. Una refinería de gas o planta de agua residual utilizará muchas válvulas de control de flujo para mantener el flujo de agua y compuestos químicos bajo control. (Ver ANEXOS. Figura 5. Controlador de Flujo). Controlador de Velocidad. El controlador de velocidad tiene por misión regular la velocidad máxima y mínima (principalmente) que el motor puede alcanzar cuando decrece su par resistente o cuando trabaja en vacío, actuando sobre la cremallera que regula la dosificación de combustible a inyectar en los cilindros del motor. (Ver ANEXOS. Figura 6. Controlador de Velocidad).
  • 7. 7 Controlador de Posición. Los reguladores de posición comparan el valor real de la posición de la cinta con el valor nominal prescrito y envían la señal de corrección correspondiente al actuador. (Ver ANEXOS. Figura 7. Controlador de Posición). Controlador de Corriente. Los controladores o reguladores de corriente se usan para controlar la potencia en cargas que requieren cualquier tipo de corriente (alterna o continua) para operar: motores, resistencias, etc. (Ver ANEXOS. Figura 8. Controlador de Corriente).
  • 8. 8 DISCUSIÓN Los controladores son de gran importancia en un sistema de control, ya que este constituye el elemento básico del mismo, determina el comportamiento de la variable y a su vez condiciona la acción que será emitida por el actuador en función de la señal de error. Con el paso del tiempo, el auge y desarrollo de la automatización industrial en el campo de la regulación y control, los operarios se han centrado más en la parte de supervisión de control, ya que antes eran estos los que realizaban las labores de regulación manualmente y según su experiencia y buen criterio aconsejaban, era que realizaban las modificaciones necesarias para mantener la variable de salida controlada y así alcanzar los resultados finales deseados. En la actualidad la función de controlador dentro de un sistema de control suele desempeñarla un ordenador, porque presenta una serie de ventajas como son: Potencialidad: Realización de acciones de control de elevada complejidad. Control multivariable: Es capaz de controlar simultáneamente varios procesos o varias variables de un mismo proceso. Flexibilidad: Fácil cambio de estrategias de control, modificando o sustituyendo el programa. Precisión: Es capaz de presentar un margen de precisión tan fino como se necesite. Inmunidad: Al actuar con señales digitales, éstas son inmunes al ruido y a las distorsiones, pudiendo regenerarse en caso de ser necesario. Versatilidad: Además de la propia función de control puede desempeñar otras simultáneamente, estadísticas, informes, emisión de alarmas. Tiene no obstante un grave inconveniente y es que un fallo en el sistema paraliza todo el proceso, así como el que para controlar sistemas sencillos se necesita elementos de software y hardware sofisticados. Otra desventaja
  • 9. 9 significativa, es que a día de hoy el precio de este tipo de controladores es bastante superior a los controladores continuos, aunque el precio se reduce día a día de forma exponencial. Dependiendo del tipo de variable que se requiera controlar, se utilizara un tipo de controlador diferente, esto a su vez permite trabajar con mejor eficiencia, ya que el control sobre la variable se da de manera oportuna y especifica.
  • 10. 10 CONCLUSIÓN Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. El regulador o controlador constituye el elemento básico de un sistema de control. Los controladores pueden estar en un armario de control (a varios metros del equipo de medida) en la sala de control (a decenas de metros) o en otro edificio (a centenares de metros). Llegaron a la industria para facilitar el trabajo de los operadores de control. Existen diferentes tipos de controladores, cada uno depende de la variable que se quiera controlar.
  • 11. 11 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Tratamento de Agua (volume 2). José M. de Azevedo Netto, y otros. 2.da Edición revisada. CETESB. San Pablo, 1997. Creus Solé Antonio; Instrumentación Industrial, 6ta Edición; Marcambo S.A.; 1997. Creus Solé Antonio; Instrumentos Industriales, Su ajuste y calibración, 2da Edición; MarcamboS.A.; 1997. Creus Solé Antonio; Instrumentación Industrial, 8va Edición; Marcambo S.A.; 2010. María de Lourdes Cortés Ibarra/Rigoberto Garibay Sánchez, Academia de Bioinstrumentación, Extraido el 09/03/2014 de: http://www.biblioteca.upibi.ipn.mx/Archivos/Material%20Didactico/Apuntes%20 para%20la%20asignatura%20de%20instrumentaci%C3%B3n%20y%20control /cap4.pdf Tipos de Controladores. [Documento en línea] Disponible en: http://e- ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//4750/4926/html/2_cont rolador_analgico_digital_hbrido_el_ordenador_como_elemento_de_control.ht ml Tipos de Control. [Documento en Línea] Disponible en: http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/03022011/47/es- an_2011020313_9094443/TI2_U4_T2_Contenidos_v01.pdf
  • 12. 12 ANEXOS Figura 1. Sistema de Control sencillo. Figura 2. Controlador de Presión. Figura 3. Controlador de Temperatura.
  • 13. 13 Figura 4. Controlador de Nivel. Figura 5. Controlador de Flujo. Figura 6. Controlador de Velocidad.
  • 14. 14 Figura 7. Controlador de Posición. Figura 8. Controlador de Corriente.