Guia de principios_de_control-2016-ii

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
Facultad de Industrias Alimentarias
Departamento de Ingeniería de Alimentos y Productos
Agropecuarios
PRINCIPIOS DE CONTROL Y
AUTOMATIZACIÓN DE
PROCESOS AGROINDUSTRIALES
GUÍA DE PRÁCTICAS
DE LABORATORIO
ELABORADO POR:
Dr. MILBER UREÑA PERALTA.
Ing. LAURA LINARES GARCÍA
Ing. JAMES VILLAR ESTRADA
La Molina, 2016

Universidad Nacional Agraria La Molina
Curso: Principios de Control y Automatización de Procesos Agroindustriales
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INDICE
PÁGINA
Introducción 03
Directivas para el desarrollo de los laboratorios 04
Directivas para la presentación de informes de laboratorio 05
Sistema de evaluación de informes de laboratorio 08
Laboratorio 1: Sistemas de control en lazo cerrado y abierto 09
Laboratorio 2: Transductores y controladores de temperatura 13
Laboratorio 3: Control automático de nivel y caudal 26
Laboratorio 4: Simulación de un proceso de tratamiento térmico 41

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INTRODUCCIÓN
La automatización es la tecnología que trata de la aplicación de sistemas mecánicos, electrónicos y de bases
computacionales para operar y controlar la producción. Esta tecnología incluye el desarrollo de herramientas
automáticas para procesar partes, máquinas de montaje automático, robots industriales, sistemas de inspección
automática para el control de calidad, sistemas por computadora para colectar datos, entre otros. En la
automatización el principio de retro-alimentación, es el que permite al diseñador dotar a una máquina de
capacidad de autocorrección. Un ciclo o bucle de retro-alimentación es un dispositivo mecánico, neumático o
electrónico que detecta una magnitud física como una temperatura, un tamaño o una velocidad, la compara con la
norma establecida, y realiza aquellas acciones pre programadas necesarias para mantener la cantidad medida
dentro de los límites de la norma aceptable.
El principio de retroalimentación se utiliza desde hace varios siglos. Un notable ejemplo es el regulador de bolas
inventado en 1788 por el ingeniero escocés James Watt para controlar la velocidad de la máquina de vapor
(Hills, 1996). El conocido termostato doméstico es otro ejemplo de dispositivo de retroalimentación. En la
fabricación y en la producción, los ciclos de retroalimentación requieren la determinación de límites aceptables
para que el proceso pueda efectuarse; que estas características físicas sean medidas y comparadas con el conjunto
de límites, y que el sistema de retroalimentación sea capaz de corregir el proceso para que los elementos medidos
cumplan la norma. Mediante los dispositivos de retroalimentación las máquinas pueden ponerse en marcha,
pararse, acelerar, disminuir su velocidad, contar, inspeccionar, comprobar, comparar y medir. Estas operaciones
suelen aplicarse a una amplia variedad de operaciones de producción dentro de los límites de la norma aceptable.
(Hills, 1996).
Figura 1. Regulador de bolas para controlar tasa de velocidad
Fuente: Hills (1996)
La importancia del conocimiento de esta tecnología radica en la necesidad de incrementar la productividad,
mejorar la seguridad, mejorar la calidad del producto final y más competitivos debido a la normalización de
procesos y productos, reducir el tiempo de producción, mejor programación de la producción, la reducción
continua de los residuos y menos probabilidad de equivocarse, reducción del proceso de inventario, entre otras.
En esta guía de prácticas de laboratorio se presentan ensayos experimentales, que permiten al estudiante e
investigador tener una noción básica de la automatización de procesos, conocer el principio de funcionamiento
de algunos sensores y sistemas de control de un proceso de tratamiento térmico; por lo que surge de la necesidad
de contar con un material como éste para la segunda parte del curso de Principios de Control y Automatización
de Procesos Agroindustriales de la FIAL, referida a las prácticas de laboratorio.

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DIRECTIVAS PARA EL DESARROLLO DE LOS LABORATORIOS
1. La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria. Un alumno que no asista,
automáticamente tendrá cero de nota en el informe respectivo.
2. El estudiante puede recuperar una práctica de laboratorio, por enfermedad o alguna otra causa
mayor. La justificación se hace presentando a su profesor, el certificado médico correspondiente,
visado por el Departamento Médico de la UNALM, en un plazo máximo de una semana. Queda
implícito que el estudiante debe informar al profesor acerca de su inasistencia, lo más inmediato
posible.
3. Para recuperar una práctica, por los motivos indicados anteriormente, se debe coordinar previa y
oportunamente con el profesor del grupo de práctica al que pertenece el estudiante.
4. Ningún estudiante puede ingresar a recuperar una práctica a otro grupo de práctica que no sea el
suyo, salvo el conocimiento y consentimiento de los profesores de práctica involucrados, y de
acuerdo al punto 2.
5. Durante la práctica de laboratorio el celular debe permanecer apagado y no se puede ingerir
alimentos.
6. El informe de laboratorio se presentará en grupos de 3 personas como máximo. Éste deberá ser
presentado impreso. La entrega del mismo será después de 2 semanas de realizado el laboratorio,
por cada día de retraso en la presentación del mismo se disminuirá un punto sobre la
calificación.
7. Sólo se corregirán los informes que cumplan con las especificaciones que a continuación se
detallan, que estén completos y bien presentados.
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DIRECTIVAS PARA LA PRESENTACIÓN DE INFORMES DE LABORATORIO
1. El esquema de presentación del informe es el siguiente:
Cuadro 1: Esquema de presentación del informe
Sección Característica
I. INTRODUCCIÓN Su objetivo es despertar el interés del lector,
presenta la práctica de laboratorio y resalta su aplicación
en la realidad. Al final se citan de manera clara y precisa
los objetivos del trabajo.
Los objetivos de la presente experiencia fueron…
II. RESULTADOS Y
DISCUSIÓN
En esta sección se deben presentar todos los
resultados obtenidos en la práctica. La presentación debe
ser en el orden establecido en la guía de práctica
agrupando convenientemente los diversos resultados.
Se hará uso de cuadros y figuras, que deben estar
numerados secuencialmente.
En la discusión se debe establecer las relaciones entre los
resultados obtenidos y las referencias bibliográficas
consultadas (libros, artículos, etc.). Cada paso debe
redactarse de manera detallada.
Explicar y analizar los resultados obtenidos
experimentalmente, posibles fuentes de error. Es decir,
deben ser capaces de explicar el porqué de todo lo que
ocurrió en la práctica.
III. CONCLUSIONES Deben ser en base a los resultados obtenidos. No
pueden concluir sobre fundamentos de libros ni leyes ya
expuestos.
IV. RECOMENDACIONES Sobre la práctica realizada, sugerencias para mejorar
en experiencias posteriores.
Debe citarse en forma correcta (ver ejemplos). Consultar
libros, artículos científicos, revistas científicas, tesis,
investigaciones, etc.
V. BIBLIOGRAFÍA No copiar de la guía de laboratorio. Toda fuente
mencionada en el informe debe estar presente en la
bibliografía.
VI. ANEXOS Además se presentarán anexos que han sido utilizados
para la discusión de los resultados, los que deberán estar
ordenados de acuerdo a la presentación de los mismos.
Siempre citar la fuente bibliográfica y adjuntar los
respectivos anexos.
2. Los informes deben ser redactados en forma impersonal y en pasado.
Ejemplo:
La cantidad de agua que se permeó en 24 horas a través del empaque fue…
Se pudo comprobar que …

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No escribir: nosotros hicimos, vimos…
3. Escribir en cursiva las palabras que no son del idioma español.
4. Citar la bibliografía en orden alfabético por apellido del autor principal:
Forma de citar un libro:
Autor, año, título, número de edición, editorial, lugar de publicación. Ejemplo:
GEANKOPLIS, C. 1998. Procesos de transporte y Operaciones Unitarias. Tercera Edición. Editorial
Continental. S.A. México.
Forma de citar un artículo de una revista:
Autor, año, título del artículo, nombre de la revista, volumen (número), página. Ejemplo:
PASCUAL, G; GONZALES, R. 2002. “Características reológicas del almidón pregelatinizado de dos
cultivares peruanos de Achira (Canna indica Linn)”. Revista Anales Científicos de la Universidad
Nacional Agraria La Molina. Vol LIII-A. pp. 141-168. Lima. Perú.
Sitio web
Consejo de la Tierra, CR. 1999. The earth network for sustainable development homepage (en línea).
San José, CR. Consultado 2 jun. 1999. Disponible en http://www.ecouncil.ac.cr
Se recomienda consultar siempre páginas serias y no comerciales, visiten páginas de investigadores de
otras universidades o instituciones (con autor).
4. Para mencionar a un autor en la Revisión de Literatura, Discusión, etc.; debe citarse de la
siguiente manera:
 Según Lewis (2000), las moléculas del agua…
 Fennema et al. (2001), mencionan que la energía de activación…
 La transferencia de masa puede considerarse de forma similar a la aplicación de la ley de
conducción de Fourier a la transferencia de calor. Sin embargo, una de las diferencias
importantes es que en la transferencia molecular de masa, uno o más de los componentes del
medio se desplaza. En la transferencia de calor por conducción, el medio suele ser
estacionario y sólo transporta energía en forma de calor (Geankoplis, 1998).
 Tejero (2002), afirma que…
 Este último autor es de una página web, en la redacción del documento no se debe mencionar
la dirección electrónica.
5. Si la fuente bibliográfica tiene más de un autor se debe considerar lo siguiente: Al redactar el
documento y colocar la referencia sólo se debe colocar el apellido del autor que aparece primero
seguido de et al. Sin embargo, al citar la fuente en la Bibliografía debe mencionarse de acuerdo a
la aparición a todos los autores (sin excepción alguna).
6. Consultar bibliografía actual: revistas, papers, tesis, trabajos de investigación, páginas web de
investigadores, etc.
7. Las discusiones deben ser en base a la revisión de literatura consultada y comparando los
resultados experimentales con valores teóricos de estudios anteriores, tesis, normas técnicas,
productos comerciales, etc. Deben explicar: cómo hallaron los valores, por qué lo hicieron, en qué
se basaron, etc.

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9. Las discusiones no son un conjunto de guiones copiados de libros, es una redacción ordenada del
análisis de los resultados, debe ser dinámico, con cuadros y gráficos explicativos; los mismos que
deben ser analizados. Por eso el capítulo se llama Resultados y discusión, no son capítulos
distintos ni existe un capítulo que se llame cálculos.
10. Evitar errores ortográficos y de formato (tildes, mayúsculas, espacios entre párrafos, etc.).
11. Las Figuras y Cuadros, deben ser citados en la Discusión de la siguiente manera:
En el Cuadro 1, se observan los resultados obtenidos al trabajar con…
La Figura 2 esquematiza la clasificación de los tipos de fluidos.
Note que las palabras Cuadro y Figura comienzan con mayúscula y la numeración para cada uno
de ellos es separada. No citar Cuadro Nº 1. Evitar colocar otras categorías como Gráficos,
Cuadros, etc…. Sólo utilizar Cuadros y Figuras.
12. Cada Cuadro y Figura debe tener título.
Ejemplo:
Cuadro 3: Variación de permeabilidad del empaque con respecto a la temperatura
13. La numeración de los cuadros comienza con el primer cuadro o figura que se coloca en el
documento. En todos se debe citar la fuente, que se coloca en la parte inferior del mismo.
Ejemplo:
Fuente: Cengel (2001)
14. La redacción del documento debe ser ordenada, dentro de capítulos hay subcapítulos que deben
tener numeración como 1.1; A); a., guiones, etc.
15. Los anexos que se presentan son aquellos que han sido utilizados para la discusión de los
resultados, estos deberán estar ordenados de acuerdo a la presentación de los mismos y debe
mencionarse la fuente.

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SISTEMA DE EVALUACIÓN DE INFORMES DE LABORATORIO
La calificación de los informes es de “0” a “20”, los puntajes que se otorgan por cada aspecto son los
siguientes:
Cuadro 2: Sistema de evaluación de los Informes de laboratorio
Factor a evaluar Puntaje
Informe
Resultados y discusión 6
Conclusiones y recomendaciones 4
Bibliografía 2
Cuestionario 6
Introducción/ Anexos 2
Total 20
Notas:
 Los resultados y discusiones se evalúan considerando la profundidad y análisis del
experimento, así como la exactitud y precisión de los resultados obtenidos.
 El puntaje que se asigne a las conclusiones y recomendaciones depende de la claridad y
precisión de las mismas, así como de la pertinencia y utilidad de las recomendaciones.
 El puntaje que se asigne a bibliografía depende de la actualidad de las fuentes, así como la
variedad de las mismas (se deben incluir artículos científicos, libros, tesis, etc.)
 La evaluación del cuestionario depende de cuan exacta, precisa y concreta sean las respuestas
a las preguntas realizadas a través del uso de bibliografía correctamente citada y empleada.
 El puntaje asignado a Introducción/ Anexos depende de la forma de presentación del informe
de laboratorio mencionando los objetivos; y de la utilidad y de la utilización de los mismos en
la discusión del informe, respectivamente.
ESQUEMA DEL REPORTE DE VISITA
 Breve descripción sobre la empresa y las partes en que consistió esta visita (extensión
de ½ hoja)
 Mencionar los procesos automatizados observados, los sensores que se emplean en
ellos y su importancia para el control de tales procesos (máximo 1 hoja).
NOTA: Se evaluará sobre el puntaje completo de 02 puntos, si sigue las indicaciones
mencionadas. Este reporte no consiste en un resumen de la actividad de la empresa.

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PRIMERA PRÁCTICA DE LABORATORIO
SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO CERRADO Y ABIERTO
I. OBJETIVOS
Los objetivos de la presente práctica son los siguientes:
1. Introducir al alumno en el uso de un software para el control de procesos.
2. Comprender las diferentes estructuras de control de procesos mediante su simulación.
II. INTRODUCCIÓN
La automatización de un proceso se puede llevar a cabo aplicando diferentes estructuras
de control con la finalidad de conseguir que ciertas variables se mantengan en un valor
deseado. Los elementos que configuran la estructura de control son:
Elementos de control. Serán las válvulas, motores, bombas, resistencia, ventilador, etc.
que son accionados (ejecutan la acción de corrección/ retroalimentación) para tener el control
sobre una variable.
Variables controladas (CV). Son consideradas como las señales manipuladas por el
elemento de control y que tienen un peso específico sobre el proceso (por ejemplo la
velocidad de la bomba, grado de apertura de la válvula, entre otros); conocidas también como
variables de entrada.
Variables del proceso (PV). Son las variables que se obtienen directamente en el proceso y
dependen de las variables controladas, como: temperatura, presión, posición, etc. Los
valores numéricos de estas variables se denominan señales y representan el estado del
proceso.
Control en lazo cerrado
El control en lazo cerrado se caracteriza por se un camino continuo desde el sensor que está
monitoreando un proceso o una variable de producto, a través de un método de comparación
de la medida con un valor deseado, y de ahí hasta un medio que afecta continuamente el
estado del proceso.
En lazo cerrado, el operador ajustaría el valor de salida deseado. El controlador o elemento de
control, como en el caso del control todo o nada, puede generar salidas intermitentes, pero la
comparación entre el valor medido y el de referencia se hace continuamente (en un
controlador analógico) o a intervalos muy pequeños (en un controlador digital) (McFarlane,
1997).
Este tipo de control implica una estructura donde las señales generadas a la salida del proceso
(PV) son usadas para determinar cambios en la variable controlada (CV). Los elementos que
intervienen en una estructura de este tipo son:

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a) Set point (señal objetivo).
b) Controlador.
c) Elemento de control.
d) Proceso que está siendo controlado.
e) Sensor.
f) Señales medidas en el proceso.
Elemento de
Set point > < Proceso
Controlador control
Sensor
Ejemplos:
Termostato de aire acondicionado: el termostato es un sensor térmico que enciende el aparato
cuando la temperatura es más alta que la programada y lo apaga cuando es igual o más baja.
Variable de entrada: Temperatura del aire exterior.
Señal: Sensor (termostato).
Variable de proceso: Temperatura de la cámara.
Actuador: Sistema de refrigeración- aparato de aire acondicionado.
Variable de salida: Temperatura regulada.
Proceso de secado:
Variable de proceso: Tiempo de secado.
Actuador: Ventilador / Resistencia (calefacción).
Variable de control: velocidad del aire/ grado de calefacción.
Control en lazo abierto
Se llama así a la estructura donde la información de las variables del proceso (PV) a la salida,
no son usadas para regular las variables de entrada (CV). La variable de salida (variable
controlada) no tiene efecto sobre la acción de control (variable de control). En un sistema
abierto no existe ni set point. El controlador cumple la función de ejecutar las instrucciones,
independientemente de los resultados que se produzcan, en general con intervalos de tiempos
preestablecidos. No se emplean sensores que monitorean el funcionamiento del actuador.
Por otro lado, pueden tener sensores pero no retroalimentan de acuerdo al objetivo final.
Los procesos pueden ser operados de esta manera cuando son estables y en los casos donde
sea complicado o no es posible medir las variables del proceso.
Variable
De entrada
Proceso
Variables de
Controladas de salida

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Dos ejemplos de control en lazo abierto son el control predictivo y el control por alimentación
hacia adelante (feed forward). El control predictivo usa modelos computacionales para
generar posibles valores de las variables del proceso para ajustar la variable a controlar, en
tanto que en el segundo caso el control se realiza midiendo el valor actual de una variable que
ingresa al proceso.
Objetivos del control
¿Qué se quiere regular? Variable de
referencia. ¿Qué hay que medir?
Variable de salida.
¿Qué se puede manipular? Variable de control.
III. METODOLOGÍA
Los estudiantes realizarán los ejercicios que se presentan a continuación utilizando el
software LabVIEW® para crear un VI que simule el proceso indicado.
Ejercicio 1
Este proceso consiste en la evaporación de jugo de fresa. La pulpa de fresa se encuentra en un
tanque, su concentración inicial es de 15°Brix y su temperatura es de 40°C. El tanque posee
una capacidad de 50 000 kg e ingresa al evaporador a un caudal de alimentación de 10 000
kg/h, concentrándose a una presión de 100 mmHg empleando vapor de 1.5 atm. Finalmente,
el concentrado sale a 35° Brix. Muestre en dos gráficas separadas, el aumento de la
concentración con respecto al tiempo y la cantidad de agua evaporada en el tiempo.
Ejercicio 2
Luego de que un tanque de agua es llenado, en el cual Ud. puede indicar el volumen máximo
que debe llenar y también el tiempo de esta operación; el agua de este primer tanque pasa a un
segundo depósito donde Ud. indica qué volumen desea en ese tanque (puede ser menor al
volumen máximo del primer tanque). En esta operación debe observarse también el tiempo de
llenado de este segundo tanque.
Ejercicio 3
Se tiene una solución de glucosa y fructosa (jarabe incoloro) al cual se le debe añadir una
solución de colorante rojo 40 junto con otros aditivos disueltos. La capacidad total del tanque
de mezcla comprende un 50% del jarabe incoloro y el otro 50% es de la solución colorante.
Simule el proceso de llenado, pudiéndose observa el cambio de coloración (de incoloro a
rojo). (Emplee las funciones de los controles Fill Color y Color Box).
Ejercicio 4
En un proceso de pasteurización el objetivo es regular la temperatura del producto para
reducir la población microbiana hasta un mínimo aceptable. La temperatura a la cual se debe
mantener el producto durante el proceso es el Set Point (SP). La temperatura del producto es
medida con un sensor (termocupla o RTD). Cuando el producto mantiene la temperatura por
debajo del SP es necesario adicionar calor al pasteurizador por medio de una fuente de calor
(resistencia, vapor, etc.), si la temperatura es mayor al SP, se disminuye o desactiva la fuente
de calor. (Emplear para ello
LED’s y utilizar control Waveform chart para monitorear los cambios de temperatura y el set
point).

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IV. RESULTADOS
1. Debe entregar los VI (Instrumentos virtuales) desarrollados en un CD. En cada VI,
identifique los elementos de control, variables controladas, variables de proceso, entre
otros.
V. BIBLIOGRAFÍA
Haley T. 2001. Introduction to Automation. Chapter 1.
Mc Farlane I. 1997. La automatización de la fabricación de alimentos y bebidas. Madrid.
España. Vicente Ediciones. 276 p.
National Instruments. 2013. Manual: Getting Started with LabVIEW®. (en línea) Consultado
2 jun. 1999. Disponible en:
http://digital.ni.com/manuals.nsf/websearch/4ECC47F63A6C58B686257B7A0070104B.
Shinskey F.1996. Sistemas de control de procesos. Aplicación. sintonización. Tomo I. Mc
Graw-Hill. 265 p. México.

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SEGUNDA PRÁCTICA DE LABORATORIO
TRANSDUCTORES Y CONTROLADORES DE TEMPERATURA
I. INTRODUCCIÓN
La temperatura es difícil de definir, ya que no es una variable tan tangible como lo es la
presión, dado que en su caso, no se puede referir a otras variables. La temperatura es un
estado relativo del ambiente, de un fluido o de un material referido a un valor patrón
definido por el hombre, un valor comparativo de uno de los estados de la materia. Por otra
parte, positivamente, se puede definir los efectos que los cambios de temperatura producen
sobre la materia, tales como los aumentos o disminución de la velocidad de las moléculas de
ella, con consecuencia palpable, tales como el aumento o disminución del volumen de esa
porción de materia o posibles cambios de estado.
Existen dos escalas de temperatura o dos formas de expresar el estado relativo de la materia,
estas son: temperaturas absolutas y relativas. Las escalas absolutas (Kevin) expresan la
temperatura de tal forma que su valor cero, es equivalente al estado ideal de las moléculas
de esa porción de materia en estado estático o con energía cinética nula. Las escalas
relativas (Celsius o centrígrados), son aquellas que se refieren a valores preestablecidos o
patrones en base los cuales fue establecida una escala de uso común.
Por otro lado, los transductores de temperatura son dispositivos que realizan la conversión
de una magnitud física a otro tipo de magnitud.
A continuación, se adoptará la escala de los grados centígrados cuyos puntos de referencia
son muy prácticos en el uso corriente; ya que a 0°C corresponde la temperatura del hielo
que funde y a 100°C la de ebullición del agua a nivel del mar.
En la industria alimentaria, la temperatura se determina con la ayuda de varios tipos de
transductores más o menos complejos y precisos. Entre todos los transductores se
distinguen: semiconductor, termistores, termorresistencias y termopares (termocuplas).
Los objetivos de la presente práctica son los siguientes:
1. Introducir al alumno en el uso de transductores y controladores (o elementos de control)
de temperaturas.
2. Analizar los transductores de temperatura y los circuitos de acondicionamiento
correspondiente.
3. Controlar automáticamente la temperatura con controlador PID.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Concepto de transductor
Un transductor es un dispositivo que realiza la conversión de una magnitud física a otra.
Esta denominación se referirá a los dispositivos, llamados también sensores, que
transforman una magnitud física en una magnitud eléctrica.
El esquema de bloques de un transductor se representa en la Figura 1, en la que la magnitud
eléctrica de salida de un transductor puede ser una tensión, una corriente, una resistencia,
etc.

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Figura 1. Esquema de bloques de un transductor
Según la naturaleza de la magnitud eléctrica de salida, los transductores se subdividen en
transductores analógicos y digitales. A una magnitud física continua de entrada, el
transductor analógico le hace corresponder una magnitud eléctrica continua de salida
proporcional a la magnitud física medida, mientras que el transductor digital le hace
corresponder una sucesión de señales digitales.
Determinación de la linealidad de los transductores
La mayor parte de los transductores son del tipo lineal; la linealidad porcentual es uno
de los datos más importantes que hay que determinar.
El procedimiento de determinación de la linealidad es el mismo para todos los transductores.
Para trazar la curva característica entrada-salida de los transductores se realizan una serie de
mediciones con el objeto de determinar los valores de salida correspondientes a los distintos
valores de la magnitud física de entrada.
Para eso se construye un gráfico de coordenadas sobre el que se trasladarán los puntos
correspondientes a los datos medidos; luego se trazará la recta que más se aproxime a dichos
puntos, esta curva es la denominada recta óptima del transductor.
A continuación, trazar dos rectas equidistantes de la recta óptima (y paralelas a ésta) de modo
que abarquen todos los puntos del diagrama.
Después, trazar una recta paralela al eje de las ordenadas, indicando por V1 y V2 los puntos
de intersección entre dicha recta y las dos paralelas (Figura 2).
(%) = ±
1
2
| 2 − 1|
. .
. 100
Figura 2. Recta óptima del transductor

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Acondicionador de señales
Normalmente, no es posible manipular directamente la magnitud eléctrica de salida de un
transductor. Puede verificarse que el campo de tensiones de salida no sea el deseado, que la
potencia de la señal proporcionada sea demasiado baja, o que la magnitud eléctrica no
sea del tipo conveniente, entre otras. Por todas estas razones, se le debe acoplar al
transductor un acondicionador de señales.
Este dispositivo que, normalmente, es electrónico sirve para convertir una magnitud
eléctrica en otra magnitud, eléctrica también, más apta para una aplicación determinada. En
la mayor parte de los casos la magnitud eléctrica de salida está constituida por una tensión.
Figura 3. Acondicionador de señales representado en los esquemas de bloques
A menudo el transductor se halla integrado en el proceso para estar directamente en contacto
con la magnitud física que hay que convertir; por lo que en los esquemas de bloques se
representarán el proceso, el transductor y el acondicionador de señales como se indica en
la Figura 4.
Figura 4. Proceso, transductor y acondicionador de señales
Tipos de transductores de temperatura
1. Semiconductor
El sensor de temperatura llamado semiconductor (o IC para circuitos integrados) es un
dispositivo electrónico. Su material de fabricación es principalmente silicio. Estos sensores
comparten numerosas características como tamaño pequeño, rango limitado de temperatura
(hasta 120°C), bajo costo, buena precisión, pero no están diseñados térmicamente.
Los más populares sensores de temperatura del tipo semiconductor son basados en la
medición de la temperatura fundamental y las características del transistor. Si dos transistores

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idénticos son operados a diferentes pero constantes densidades de corrientes, entonces la
diferencia en los voltajes emitidos es proporcional a la temperatura absoluta de los
transistores. Este diferencia de voltaje luego es convertido a un voltaje o corriente final. Un
offset puede ser aplicado para convertir la señal desde la temperatura absoluta de Celsius o
Fahrenheit.
En general, el sensor del tipo semiconductor es el que mejor se ajusta a diferentes
aplicaciones. Esto es porque tienden a ser eléctricamente y mecánicamente más delicados que
otros tipos de sensores de temperatura. Sin embargo, estos tienen una aplicación en muchas
áreas.
Estos sensores pueden agruparse en 5 categorías: output de voltaje, corriente, resistencia,
digital o diodo simple. El semiconductor del módulo es un sensor tipo KTY83 Phillips con
salida tipo resistencia.
Acondicionador de señales para transductor de temperatura de semiconductor
El acondicionador de señales sirve para vincular la variación de temperatura (de 0 a
150%) con una tensión de salida variable entre 0 y 8 V.
Dado que el transductor utilizado es de tres hilos, se ha adoptado un amplificador diferencial
(de dos etapas con circuitos operacionales) para minimizar el valor resistivo de los alambres
del transductor.
El circuito está provisto también de un señalador de sobretemperatura; de este modo, cada vez
que se supere la temperatura de 150°C, un diodo de led se encenderá y habrá que sacar del
horno el transductor de semiconductor. Como se tiene un campo de temperaturas variable
entre 0 y 150°C corresponde a un margen de tensiones de 0 hasta 8 V, la constante de
proporcionalidad que se obtiene de la relación entre la tensión y la temperatura es:
Constante de proporcionalidad = 53,3 mV/°C
2. Termistores (Thermally Sensitive Resistor)
Los termistores son transductores por variación de resistencia o también se les puede
decir que son resistores térmicamente sensibles (resistencia por la oposición al paso de la
corriente eléctrica, medida en ohmios por metro) realizados con materiales que tienen un
coeficiente de temperatura elevado y cuyos procesos de fabricación son muy económicos y
a partir de óxidos semiconductores (semiconductor quiere decir que actúan como conductor o
aislante) de metales de transición (manganeso, cobalto, cobre y níquel) o titanato de bario.
Existen dos tipos de termistores según la variación de la resistencia/coeficiente de
temperatura, pudiendo ser de coeficiente de temperatura negativo (NTC) o positivo (PTC).
Conforme aumenta la temperatura, los tipo PTC aumentan su resistencia (adquiere
propiedades metálicas) y los NTC la disminuyen.
Los termistores NTC y PTC tienen una resistencia que depende casi exponencialmente de la
temperatura absoluta R(T) = RO exp(b/T); en consecuencia, presentan una considerable no-
linealidad, con una sensibilidad que varía inversamente con el cuadrado de la temperatura
absoluta T.

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Figura 5. Características cualitativas normalizadas de los transductores de temperatura
Un termistor NTC se elige cuando es necesario un cambio continuo de la resistencia en una
amplia gama de temperaturas. En cambio, un termistor PTC se emplea al requerirse un
cambio drástico en la resistencia a una temperatura específica. Éste último se restringe a un
determinado margen de temperaturas, fuera de este su coeficiente de temperatura es cero o
negativo.
Acondicionador de señal para termistor NTC
La función del acondicionador de señal es la de poner en relación la variación de temperatura
de 0 - 110 °C con una tensión de salida variable entre 0 y 5.863 V.
Dado que la temperatura máxima prevista por el termistor NTC utilizado es de 110°C, a este
valor de la temperatura interviene un circuito de señalización de temperatura máxima
alcanzada, fuera de la cual el termistor debe ser enfriado y en consecuencia sacado del horno
para evitar que se dañe. Dicho valor determina indirectamente el límite superior del intervalo
de temperatura que puede medirse con el NTC y, en consecuencia, el margen se limita a 0 -
110 °C.
Constante de proporcionalidad = 53,3 mV/°C
3. Termorresistencia (Resistance temperatura Detector - RTD)
La termorresistencia es un conductor eléctrico (no un semiconductor) que aprovecha la
variación de la resistencia con la temperatura. Por lo general, la relación entre la resistencia y
la temperatura es la siguiente:
= (1 + )
en donde al coeficiente de temperatura α, Ro es la resistencia a la temperatura de referencia y
T es el incremento de la temperatura respecto a la de referencia (ambiental). En un conductor,
el número de electrones disponibles para la conducción no cambia apreciablemente con la
temperatura. Pero si ésta aumenta, las vibraciones de los átomos alrededor de sus posiciones
de equilibrio son mayores, y así dispersan más eficazmente a los electrones, reduciendo su
velocidad media. Esto implica un coeficiente de temperatura positivo.
Se encuentran dos tipos normalizados de termorresistencias: las de níquel y las de platino. La
termorresistencia de níquel tiene el coeficiente de temperatura α = 6,17·10-3 y puede usarse
entre – 60 °C y +150 °C. La termorresistencia de platino tiene el coeficiente de temperatura α
= 3,85·10-3 y puede usarse entre -220 °C y +750 °C. El material empleado con mayor
frecuencia es el platino.

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Las curvas características de las dos termorresistencias se hallan ilustradas en la Figura. 6. Las
termorresistencias que se utilizan normalmente tienen una resistencia de 100Ω a 0°C, con una
tolerancia de ± 0,1°C.
Figura 6. Curvas características de las dos termorresistencias
En general, dichos dispositivos están constituidos por un alambre de metal (de níquel o de
platino) enrollado alrededor de un soporte aislante cilíndrico o llano, resistente a las
temperaturas elevadas (cerámica, vidrio).
Vista su constitución, estas termorresistencias tienen una constante térmica bastante elevada,
es decir que reaccionan lentamente a las variaciones de temperatura del proceso.
Debido al autocalentamiento la corriente de medición causa un error, cuyo valor depende de
la transmisión del calor que se verifica entre el elemento sensible, la vaina y el ambiente. Por
esta razón, generalmente la corriente de medición no supera los 10 mA. Se ha elegido aquí la
termorresistencia de platino, del tipo Pt - 100 con tres hilos, que presenta un campo de
temperaturas de 0 hasta 250°C, ofreciendo una óptima linealidad y una baja tolerancia.
Acondicionador de señales para termorresistencias
En el esquema se distinguen dos transistores, T5 y T6, que constituyen un par de
generadores de corriente constante, dos amplificadores operacionales y la termorresistencia.
Los dos generadores de corriente se utilizan para producir una caída de tensión sobre la
termorresistencia y hacer que el sistema de medición no presente errores debidos a las caídas
de tensión en el trayecto de la señal de corriente entre los generadores y el sensor, que puede
estar muy lejos del acondicionador de señales.
Los amplificadores operacionales desempeñan la función de amplificar la tensión de los
extremos de la termorresistencia, haciendo que a un campo de temperaturas de la
termorresistencia de 0° hasta
250°C corresponda un margen de tensión de salida de 0 hasta 8 V.
A la señal de entrada del segundo amplificador operacional (IC8B) se le añade otra señal
continua cuya amplitud permite a la misma igualar la tensión de salida de IC8A cuando la
temperatura de la termorresistencia es de 0°C. En efecto, a dicha temperatura la resistencia de
los extremos del sensor no es nula, sino que vale 100Ω; razón por la cual habrá que tener para
0°C una caída de tensión diferente de cero.

19
Ya que se ha decidido que un campo de temperaturas de 0 hasta 250°C corresponde a un
margen de tensiones de 0 hasta 8 V, la constante de proporcionalidad que se obtiene de la
relación entre la tensión y la temperatura, es:
Constante de proporcionalidad = 32 mV/°C
4. Termopar o termocupla
El termopar consta de dos conductores metálicos de naturaleza distinta cuyo punto de
conexión constituye un contacto galvánico (soldadura); esto es visible en la Figura 7.
Figura 7. Punto de conexión en un termopar
Cuando el termopar (o “unión caliente”) alcanza la temperatura que hay que medir (por
ejemplo en un horno), se conectan los conductores con los otros puntos de medición (“unión
fría”) cuya temperatura es diferente (Figura. 8). En dicho circuito se genera una fuerza
termoeléctrica cuyo valor es dado por la diferencia TC- TF (efecto “Seebeck”). La f.t.e.m no
depende ni de la resistividad, ni de la sección, ni de la distribución o gradientes de
temperatura. Depende sólo de la diferencia de temperatura entre las uniones y de la naturaleza
de los metales.
Es decir, hay una conversión de energía térmica a energía eléctrica. Al conjunto de estos dos
metales distintos con una unión firme en un punto o una zona se le denomina termopar.El
efecto Seebeck es el resultado del efecto Peltier y Thompson y expresa el teorema
fundamental de la termoelectricidad.
Figura 8. Conexión con el punto de medición
Conociendo esta f.e.m. y la temperatura TF, será posible calcular el valor de TC. Ya que hay
que conocer la temperatura TF para determinar TC, conviene agregar alambres de
compensación a los hilos del termopar hasta el punto en que la temperatura es conocida y
queda constante.
Los termopares más usados son los siguientes:

Los de Fe-Constantán (tipo J)

Los de Ni-NiCr (tipo K)

Los de Cu-Constantán (tipo T)

20
En la Figura 9. se hallan ilustradas las curvas f.e.m. -temperatura de dichos termopares.
Figura 9. Curvas f.e.m – temperaturas de diferentes termopares
Con respecto a los demás, el termopar de Fe-Constantán ofrece un notable f.e.m. y una
linealidad bastante buena, con un costo reducido; si embargo su temperatura máxima de
funcionamiento resulta limitada a causa del pie de hierro (700-800°C).
El termopar de Ni-NiCr tiene una f.e.m. inferior a la del precedente tipo, pero puede usarse
con temperaturas más elevadas (superiores a 1500°C). Su característica es bastante lineal
(sobre todo a las altas temperatura), pero su costo es levemente superior al del termopar de
Fe-Constantán.
El principal inconveniente es su vulnerabilidad ante los gases reductores, por lo que habrá que
protegerlo debidamente. El termopar de Cu-Constantán se utiliza en un campo de
temperaturas inferior al del termopar de Fe-Constantán (de 500 hasta 600°C); tiene el mismo
costo que el de este último, pero su linealidad es superior. Se adopta sobre todo en el campo
de las bajas temperaturas.
Los alambres de compensación necesitan la misma característica termoélectrica que la del
termopar hasta 150 - 200°C con un costo inferior. El termopar analizado es del tipo Fe-
Constantán (tipo J) y presenta las características siguientes:

Error: ± 2,2 °C en el campo 0 - 270°C ± 0,75 % en el campo 270 - 760°C

Protección contra los agentes reductores mediante una vaina metálica.
Acondicionador de señales para termopares
Cuando se proyecta un acondicionador de señales para el termopar se presentan dos tipos
de problemas con relación a las tensiones interesadas, que son muy bajas, y a la
compensación de la unión fría.
A la temperatura ambiente, la f.e.m. termoeléctrica es del orden del mV; por ello, hay que
tomar muchas precauciones para impedir que las perturbaciones (por ejemplo el ruido)
falseen la medición. El amplificador IC9, a cuya entrada se envía la tensión de salida del
termopar, debe tener buenas características (bajo “drift” térmico – o desplazamiento térmico -
, bajo “offset” - o desviación permanente - elevada amplificación). Para mejorar su
funcionamiento, se le agrega a dicho circuito una fuerte acción de filtración realizada con el
condensador C1 cuya función es la de eliminar los problemas de ruido.

21
Por lo que respecta a la compensación de la unión fría realizada por IC10A, se utiliza un
elemento termosensible económico (en este caso, el diodo de silicio D11) cuya tensión es
amplificada de manera apropiada.
Constante de proporcionalidad = 32 mV/°C
III. MATERIALES Y MÉTODOS
Material requerido
Módulo G34/EV que consta de 10 circuitos, siendo los principales:
 Set point
 Amplificador de error.
 Acondicionadores de señal del transductor.
 Controlador PID.
 Amplificadores de potencia con TRIAC para alimentar los componentes
calefactores.
 Amplificador de transistores bipolares BJT para alimentar el ventilador de
refrigeración.
La predisposición del Set-point (de temperatura) se realiza a través de un
potenciómetro rotativo y una referencia de tensión interna. Los transductores de
temperatura se encuentran en la unidad exterior módulo TY34/EV y son:
 Transductor de temperatura de semiconductor (STT).
 Termistor (NTC).
 Termorresistencia (RTD).
 Termopar o termocupla de tipo J.

Fuente de alimentación + 12 V.

Fuente de alimentación 24 V ca 4 A.

Multímetro digital.
Figura 10. Módulo G34A/EV con Figura 11. Diagrama de procesos de los módulos
la unidad exterior de procesos G34A/EV y TY34/EV.
módulo TY34/EV.

22
Descripción de la unidad módulos G34A/EV y TY34/EV
En la unidad de temperatura TY34/EV se halla montada una plancha de aluminio sobre la que
se realiza el proceso térmico, lo que permite obtener temperaturas elevadas con una potencia
de calentamiento limitada. Esta unidad está provista también de actuadores térmicos: una
resistencia eléctrica y un ventilador.
La plancha de aluminio está provista de enchufes para la conexión de los tres tipos de
transductores de temperatura usados en la industria (STT, termistor, termorresistencia y
termopar); en la misma se encuentra también el alojamiento para el termómetro de mercurio
con el que se medirá la temperatura de referencia necesaria para determinar la calidad del
control de temperatura.
Figura 12. Vista de los módulos G34A/EV y TY34/EV
Preparación del módulo
 Conectar los transductores al módulo G34/EV, insertando los enchufes DIN en las
tomas correspondientes.
 Insertar los cuatro transductores y el termómetro de mercurio en los orificios
correspondientes de la unidad TY34/EV.
 Conectar los bujes HEATER y COOLER del módulo G34/EV con los bujes HEATER
y COOLER de la unidad TY34/EV.
 Conectar entre si los bujes 2, 3 y 10.
 Conectar entre si los bujes 5 y 6.
Posición desviadores:
o Sección TEMPERATURE METER: posición STT
o Sección COOLER POWER AMPLIFIER: posición AUT
o Sección STT: posición ON
o Sección RTD: posición ON
Verificación de funcionamiento: control de temperatura en lazo cerrado
 Alimentar el módulo.
 Plantear con P1 (SET POINT) una temperatura de 100°C. La temperatura planteada se
visualiza mediante TEMPERATURE METER con 100.
 Esperar unos diez minutos para permitir que la unidad TY34/EV alcance la
temperatura planteada y se establezca.

23
 Desconectar la entrada 10 de TEMPERATURE METER del buje 3 y conectarla al
buje 4.
 Verificar que la indicación sea 100 ± 2%.
 Comparar los valores de temperatura proporcionados por cada transductor y controlar
que no se verifiquen desplazamientos superiores a los 5°C.
Efectuar las operaciones siguientes:
 Acoplar el transductor de silicio al propio condicionador de señales.
 Conectar la salida del bloque “SET-POINT” borne 2 con la entrada del bloque
“ERROR AMPLIFTER” borne 3.
 Conectar la salida del “PID CONTROLLER” con la entrada del “HEATER
AMPLIFIER”.
 Conectar la salida “HEATER” del “POWER AMPLIFIER” con las resistencias del
horno.
 Conectar la salida “COOLER” del “HEATER ANPLIFIER” con el ventilador de la
unidad TY 34/EV.
 Llevar la conexión de alimentación de potencia c.a. (24 + 24 V ac) hasta el bloque
“POWER AMPLIFIER”.
 Conectar la salida del acondicionador de señales con la entrada “Feedback” del bloque
“ERROR AMPLIFIER”.
 Conectar en cortocircuito el borne 5 con el 6, y desplazar los cursores de los
potenciómetros P2 y P3 del “PID CONTROLLER” (ubicados en el exterior del panel)
hasta la mitad de su recorrido.
 Conectar el multímetro con la salida del acondicionador de señales, programándolo en
la escala de 20 V cc. Si se dispone de un registrador Y-t, conectar la entrada Y a la
misma salida.
 De este modo, se acaba de realizar el esquema de la Figura 13.
Figura 13. Funcionamiento del módulo en lazo cerrado

Suministrar las tensiones de alimentación y verificar que la tensión dada por la
fuente de potencia sea de 24 + 24 V ca.

24
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Calibración de sensores

Partiendo del valor correspondiente a la temperatura ambiente, aumentar (usando el
mando de Set Point) la temperatura del horno por saltos de 10°C (o sea, hacer que la
tensión del borne 2 alcance el valor correspondiente a la temperatura ambiente y
aumentarla una cantidad equivalente a la variación de temperatura de 10°C); luego,
medir la tensión de salida del acondicionador de señal cuando la temperatura está
estabilizada. La temperatura de referencia la da el sensor STT.
No superar la máxima temperatura posible para el transductor (175°C). Para
evitar eso, limitar la temperatura a 150°C.

Transcribir en el Cuadro 1 los valores de temperatura medidos.
Cuadro 1. Registro de temperaturas del SET POINT y los sensores
Temperatura
Temperatura
Temperatura Temperatura Temperatura
Temperatura
patrón Termómetro
SET POINT NTC RTD Termopar J
STT de mercurio
30
40
50
60
70
80
90
100
 Construir un gráfico, haciendo una regresión lineal simple que relacione los
valores de temperatura registrado por el sensor STT (sobre el eje de las abscisas),
y los valores de temperatura de los sensores NTC, RTD, termopar J y el
termómetro de mercurio (sobre el de las ordenadas).
V. CONCLUSIONES
VI. CUESTIONARIO
 ¿Qué tipo de sensor es el Pt-100? Explique brevemente el fundamento.
 ¿Qué otro tipo de sensores (aparte de los de temperatura) se utilizan en la industria
alimentaria? Cite al menos un ejemplo de aplicación de cada uno.
 ¿Qué es un biosensor? Usando un artículo científico explique el concepto, su principio de
funcionamiento y mencione su aplicación e importancia en la industria alimentaria.
(No es necesario adjuntar el artículo pero sí debe estar citado en la bibliografía).
 ¿Qué es la lengua electrónica? Usando un artículo científico explique el concepto, su
principio de funcionamiento y mencione su aplicación e importancia en la industria
alimentaria. (No adjunte el artículo pero sí debe estar citado en la bibliografía).
 En la fabricación de pastas/fideos, ¿cuáles son los defectos de producción que podrían
tener?
 ¿cómo podrían monitorearse en un proceso on line/automatizado?
 ¿Cómo podría monitorearse el grado de limpieza/suciedad en una operación térmica que
está automatizada?

25
VII. BIBLIOGRAFÍA
- Andrés, J.M., Capilla, R y Tomás, L.M. 1997. Curso de técnicas de medida, equipos y su
calibración. Area: Temperatura. Universidad Politécnica de Valencia, España.
- Creus, A. 1990. Instrumentos industriales, su ajuste y calibración. Marcombo, Barcelona,
España.
- Shinskey F.G. 1996. Sistemas de control de procesos. Aplicación. sintonización. Tomo I.
Mc Graw-Hill. 265 p. México.

26
LABORATORIO Nº 3
CONTROL AUTOMÁTICO DE NIVEL Y CAUDAL
I. OBJETIVO
1. Analizar las técnicas de transducción de magnitudes físicas, tales como caudal y nivel.
2. Realizar el control automático del caudal y el nivel de agua de la unidad TY30A.
II. JUSTIFICACION
EL CONTROL AUTOMATICO
Con el término “PROCESOS FISICOS" o simplemente "PROCESOS" se define un conjunto
de transformaciones físicas y/o transmisiones de materia y/o energía. Ejemplos de procesos
industriales pueden ser: la refinación del petróleo, la laminación de los metales, la producción
de vapor, etc.
Estos procesos complejos están constituidos por procesos más sencillos y a éstos últimos se
hará referencia en este manual, sin quitarle nada a las generalidades de los procesos
industriales.
En efecto, la Teoría de los Controles Automáticos demuestra que a través del conocimiento
de cada una de las partes del sistema se puede obtener el conocimiento del sistema global.
Con el término "CONTROL" se define el conjunto de las acciones realizadas para gobernar
un proceso de modo que asuma la marcha deseada.
Con el término "CONTROL AUTOMATICO" se define el conjunto de las acciones de
control realizadas sin la intervención del hombre.
Estas acciones serán realizadas por los dispositivos que constituyen el “SISTEMA DE
CONTROL". En un control manual la acción desarrollada por el hombre varía continuamente
en base al resultado suministrado a través de la comparación entre la información relativa al
valor de la magnitud controlada y la información relativa al valor establecido para dicha
magnitud.
En cambio, en la regulación automática el sistema es capaz de controlar por sí mismo las
variables de la acción de control con el fin de cancelar la diferencia entre el valor asumido por
la magnitud controlada y el valor establecido por ella.
Con el término "ENTRADA" o "SET-POINT" se define la estimulación (o excitación)
aplicada al sistema de control.
Representa el comportamiento ideal de la salida del proceso.
La "SALIDA" del proceso es la variable del proceso que se desea controlar.
Con el término "SISTEMA", se define el conjunto constituido por el proceso y el sistema de
control.
2.1.1 Esquema de bloques
En el estudio de los sistemas de control es útil describir gráficamente la interacción de los
distintos componentes, con el fin de poner en evidencia los flujos de las informaciones
transmitidas y las acciones de cada variable de proceso sobre las otras.
fig..1

27
Esta técnica de representación gráfica se denomina "ESQUEMA DE BLOQUES
FUNCIONALES".
En la fig. 1 se muestra un bloque funcional con segmentos dirigidos de entrada y salida que
representan el flujo de las informaciones.
Para caracterizar un bloque no es necesario describir su composición constructiva, sino que es
suficiente definir solamente la salida en función de la entrada.
El modo más preciso para hacerlo es el de utilizar la "Función de Transferencia", que, en
general, puede expresarse de la manera siguiente:
F =U/E
Donde E es la señal de entrada (en la variable s, véase la transformada de Laplace) y U es la
señal de salida (siempre en la variable s).
Las operaciones de suma y resta están representadas con nudos sumadores y restadores; estos
nudos se reconocen por medio de círculos con signos "+" y "-" asociados a las flechas
entrantes y salientes del círculo (fig. 2).
Un sumador puede tener un número de entradas cualquiera.
fig. 2.
Para enviar la misma señal a la entrada de varios bloques o sumadores, se utiliza el punto de
derivación (fig. 3).
Comenzando por una primera representación de bloques del sistema, es posible sustituir poco
a poco dos o más bloques elementales por un bloque único, cuya función de transferencia
corresponderá a la combinación de las funciones de transferencia de cada bloque, llegando así
a representar también todo el sistema con un único bloque.
fig. 3

28
Subdivisión de los sistemas de control
Los sistemas de control están subdivididos en dos categorías generales y precisamente:
*Sistemas en bucle abierto
*Sistemas en bucle cerrado o realimentados.
Un sistema en bucle abierto está caracterizado por el hecho de que la acción de control es
independiente de la salida. En cambio, en los sistemas en bucle cerrado la acción de control
depende de alguna manera de la salida.
En efecto, es el descarte entre el valor de la magnitud controlada y el valor de la magnitud de
referencia que origina una acción que tiene, como finalidad última, la anulación de dicho
descarte.
El esquema de bloques de un sistema genérico de control con realimentación negativa se
muestra en la fig. 4.
fig. .4
El significado de los bloques y de las señales es el siguiente:
- Controlador: está constituido por el conjunto de los dispositivos precisados para
generar la señal de control específica a aplicar al amplificador y por lo tanto al proceso.
- Transductor y Acondicionador de Señal: son los dispositivos que convierten la
magnitud física de la salida controlada en una magnitud homogénea con el Set-Point.
- Señal de Error: es la señal obtenida por la diferencia entre la señal de Set-Point y la
señal de realimentación suministrada por el Acondicionador de Señal.
- Disturbio: es una señal (de entrada) indeseada que modifica el valor de la salida.
Las ventajas fundamentales de los sistemas de control en bucle cerrado con respecto a los
sistemas en bucle abierto y que justifican la utilización del control en bucle cerrado, se
pueden resumir de la manera siguiente:
- Menor sensibilidad a las variaciones paramétricas
- Menores efectos de magnitudes de disturbio
La importancia de estas dos ventajas resulta ulteriormente aclarada por el hecho de que las
variaciones paramétricas y los disturbios generalmente son de carácter aleatorio, o sea no son
previsibles sino únicamente en sus características estáticas.

29
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
El equipo está conformado por:
2.2.1. La unidad TY30A/EV (fig. 5)
2.2.2. El módulo G30A
2.2.3. El módulo G30B (fig 6)
2.2.1 La unidad TY30A/EV sirve para generar las magnitudes físicas, tales como caudal y
nivel. (Figura 5)La unidad TY30A/EV consta también de dos detectores (uno de nivel y otro de caudal).
Figura 5: Unidad TY30A/EV
2.2.2. El módulo G30A constituye un equipo didáctico en el que se podrán analizar las
técnicas de transducción de magnitudes físicas tales como el CAUDAL y el NIVEL. En dicho
módulo G30A se halla toda la parte electrónica de condicionamiento, de control y de
visualización de las magnitudes físicas que se analizan.
El módulo se subdivide en 8 partes, cada una de las cuales desempeña una función diferente
de las demás. Cada bloque está representado por un esquema eléctrico y se delimita dentro de
una línea de trazos. En el lado derecho del modulo se hallan dos zonas destinadas a la
conexión con la unidad
TY30A/EV y con el ordenador externo.
A la derecha, en el ángulo superior, se encuentran los bornes de alimentación del modulo;
hacen falta dos tensiones de 12 Vcc - 0,5 A, una de 5 Vcc - 1A para la parte lógica y la
interfaz del módulo con el ordenador y, por último, una tensión de +12 Vcc - 1,5 A para
alimentar la bomba de la unidad
TY30A/EV. (Figura 6).

30
Figura 6: Módulo G30A
2.2.3. El módulo G30B/EV permite el estudio teórico-experimental de las técnicas de control
automático y realiza, junto con el módulo G30A/EV, un control automático de nivel y de
caudal.
Se compone de un panel sinóptico en el cual se encuentran el diagrama eléctrico de cada
bloque que constituye el circuito completo, las conexiones entre los distintos bloques y los
puntos de medida.
En la figura 7 se muestra la serigrafía del módulo.
Como se puede observar, el módulo esta subdividido en tres bloques funcionales que
encierran otros tantos circuitos eléctricos.
Estos circuitos eléctricos realizan funciones bien precisas en el interior del circuito general y
por lo tanto se separaron de manera esquemática.
Los tres bloques que constituyen el módulo G30B/EV se describirán de manera detallada,
tanto desde el punto de vista electrónico como sistemístico en los capítulos subsiguientes.
En la parte superior de la derecha se encuentran los bujes para la conexión a las tensiones de
alimentación: se necesita una tensión de +12 Vcc/0.5 A, una de -12 Vcc/0.5 A para la parte de
control y una tensión de +12 Vcc/1.5 A para la parte de potencia (alimentación de la bomba
del módulo
G30A/EV).
Todas las componentes electrónicas situadas en el módulo G30B/EV son fácilmente
accesibles por la parte trasera del módulo mismo; en efecto, es suficiente desenganchar los
ganchos de sujeción de la protección de plexiglás para operar directamente en el circuito.

31
Fig. 7
2.2.3.1 Descripción de los bloques
El controlador de nivel y de caudal G30B/EV está formado por los bloques siguientes:
a) SET-POINT & ERROR AMPLIFIER
b) PID CONTROLLER
c) POWER AMPLIFIER

32
Sus funciones principales son las siguientes:
SET-POINT: es el bloque a través del cual se plantea el valor deseado para la magnitud de
salida.
Tiene la función de suministrar la señal de entrada para todo el módulo.
ERROR AMPLIFIER: realiza la función de comparación entre el valor planteado a través
del set-point y el valor efectivamente obtenido en la salida.
PID CONTROLLER: tiene la función de procesar la señal de error (salida del bloque
ERROR AMPLIFIER), de modo que la salida asuma la curva deseada.
Está conformada por:
Acción proporcional (P)
Es la acción introducida por un amplificador/atenuador. La salida, aparte el coeficiente
multiplicador, es una copia perfecta de la entrada.
Acción integral (I)
Esta acción es introducida por un integrador puro. La función de transferencia del bloque que
realiza la acción integral, cuenta con una Constante de Tiempo de la Acción Integral. La
salida, relativa a una entrada de escalón, presenta un retardo de tipo lineal.
Tras un tiempo equivalente a la constante de la Acción Integral, la salida alcanza el valor de
la entrada.
Hay que observar que, tras haber alcanzado el valor de la entrada, la salida continúa a salir
con la misma inclinación hasta que la entrada sea nula.
Acción Derivada (D)
Es la acción introducida por un derivador puro. La salida, relativa a una entrada de rampa
lineal, tiene un valor equivalente al que asumirá la entrada tras un tiempo equivalente a la
constante de la acción derivada.
La finalidad del controlador PID es la de "moldear" la marcha del error, de modo que se
obtenga en la salida el comportamiento deseado para la magnitud física analizada.
El esquema de bloques del controlador PID se muestra en la figura 8.
fig. 8
POWER AMPLIFIER: tiene la función de "dosificar" la potencia eléctrica suministrada por
la fuente de alimentación al actuador para variar el valor de la magnitud de salida. Es decir, El
amplificador de potencia tiene la función de sacar la señal de salida del controlador PID,

33
adaptar su amplitud a la gama del actuador y sobre todo amplificar su potencia de modo que
pueda aplicarse al actuador mismo.
El actuador analizado (la bomba de la Unidad TY30A/EV) tiene una gama comprendida entre
0 y +12 Vcc, mientras que el controlador PID tiene una gama entre 0 y 8 Vcc; para que exista
proporción entre las dos señales, la ganancia en tensión del amplificador de potencia tiene que
ser 1,5.
2.3. MEDICIÓN DE NIVELES Y PRESIONES (SALIDA ANALÓGICA)
Para medir niveles o presiones se utiliza el detector de presión situado en el soporte de la
columna vertical de la unidad TY30A/EV.
2.3.1. Definición de una magnitud analógica
Un bucle de medición analógico permite generar una tensión continua que evoluciona en
función del nivel del agua de la columna; resultará, pues, que a cada nivel de la columna le
corresponde un solo valor de tensión de salida. Estableciendo una analogía entre el nivel y la
magnitud que lo representa (en nuestro caso, la tensión de salida del bucle de medición).
Podrá afirmarse, así, que una magnitud o una información es de tipo analógico cuando varíe
de modo continuo, o cuando, por su naturaleza, no presente ninguna discontinuidad.
Esto implica que una magnitud analógica (en nuestro caso, el nivel de agua de la columna)
puede adquirir un número infinito de valores.
2.3.2. El detector de presión
En condiciones estáticas el nivel de un líquido resulta vinculado a la presión según una ley de
proporcionalidad. Definiendo con “L” el nivel (es decir la altura) del líquido en un tanque, la
presión que se ejerce en el fondo del mismo estará dada por:
p = L.g.Ms
en donde:
p = presión (en Pa = Pascal = N·m2
= 105
bar) L = nivel (en m)
g = aceleración de la gravedad (g = 9,81 m·s2
)
Ms = masa especifica del líquido (kg·m-3
).
De todo esto se infiere que para poder medir el nivel es suficiente medir una presión.
Entre los diferentes transductores de presión disponibles actualmente los de “STRAIN
GAUGE” (o transductores extensométricos) se halla entre los más importantes.
El funcionamiento de dichos transductores se basa en la piezorresistividad (es decir, la
propiedad de parte de algunos materiales de cambiar la propia resistencia en función de la
deformación a la que están sometidos).
En un diafragma de silicio se montan cuatro resistencias que se conectan en puente de
Wheatstone
(véase la fig. 9). A continuación se suelda dicho diafragma a un soporte de vidrio anular.

34
Fig. 9:
Luego, se alimenta el puente conectando con una de las diagonales un generador de
tensión constante; mientras de la otra diagonal se extrae una tensión variable y
proporcional a la presión ejercida sobre el diafragma. En la fig. 10 se halla ilustrada su
estructura.
Fig.10: Transductor de presión
En este sistema el detector aprovecha la presión ejercida por el agua de la columna para
provocar una deformación elemental de los extensímetros (incorporados en dicho detector).
Los extensímetros son resistencias cuyo valor depende de las deformaciones a que los mismos
están sometidos. En el detector empleado, las resistencias están conectadas en puente de
Wheatstone, por lo que la tensión de salida VO varía proporcionalmente a la presión. El
intervalo de funcionamiento (“pressure range”) del detector adoptado en nuestro sistema está
comprendido entre O y 0,07 bar.
Por lo tanto, la variación dinámica de la tensión de salida del circuito anterior es de 42 mV
(valor que constituye el “F.S.O. — Full Scale Output”, es decir el valor de escala de la tensión
de salida) cuando la tensión de alimentación V vale 10 V. Este dispositivo se halla disponible
en el mercado como detector diferencial o, en nuestro caso, como detector de presión
absoluta. En el módulo G3OA la conexión entre el detector de nivel y su condicionador de
señal se realiza con un cable que se enchufa en las tomas Din (de 8 pin) marcadas con la
palabra TRANSDUCERS”.

35
2.3.3. El condicionador de señal NIVEL-PRESION
La señal suministrada por el transductor de nivel se aplica en los bornes(1), (2), (3) y (4) del
circuito del condicionador de señal a través del cable provisto de conectores Din; mientras
que la señal de salida se halla disponible en el borne (6). Este dispositivo consta de tres
circuitos fundamentales, que son: un circuito regulador de tensión (Z1, R1, R2, R3, RV5 y
C2) que suministra al detector de presión una tensión de alimentación rigurosamente
constante; esto, para tener una información fiel del detector.
El circuito integrado Z1 es un circuito de tensión de referencia cuya función es la de hacer
que la tensión de su entrada REF sea 2,5 V.un amplificador diferencial (1Cl, R4, R5, R6 y
R7). Este circuito permite obtener en el punto (5) - y con referencia a la masa (2) – una forma
de onda amplificada de la tensión “oscilante” suministrada entre los puntos (3) y (4) por el
detector un amplificador (1C2, R8, R9, Rl0, R11, R12, RV2, RV3, RV4 y C1). Este último
circuito permite generar una tensión de “offset” (o de desviación) en el punto (5) de modo que
la tensión del punto 6 sea nula cuando el nivel de agua de la columna corresponda al valor
cero de la escala de medida. Sirve también para regular el coeficiente de proporcionalidad
entre el nivel (o la presión) y la tensión de salida disponible en el punto 6 a fin de que, por
ejemplo, el valor de 8 V coincida con el nivel de 500 mm. Este factor de escala varia según la
tensión del punto (6); la cual puede indicar, según la selección efectuada con el interruptor II,
un nivel o bien una presión. Observe en el siguiente diagrama.
Figura11: Esquema de bloques
III. MATERIALES Y METODOS
MATERIALES
- Unidad TY30A/EV genera magnitudes físicas de caudal y nivel. Cuenta con dos
detectores (uno de caudal y otro de nivel).
- Módulo G30A/EV , equipo didáctico y electrónico, de condicionamiento, de control y
visualización de las magnitudes físicas que se analizan
- Módulo G30B/EV
- Multímetro

36
MÉTODOS
a) Control Automático de nivel en bucle cerrado
Conexiones entre G30A/EV y G30B/EV:
 Conectar el buje 15 del módulo G30A/EV con la entrada +12 Vcc/1,5 A del módulo
G30A/EV.
 conectar el buje 3 del módulo G30B/EV con el buje 6 del módulo G30A/EV.
Conexiones entre G30A/EV y TY30A/EV:
 conectar los bujes "+" y "-" presentes en el interior del módulo G30A/EV (en el
bloque TRANSDUCERS UNIT TY30A/EV) con los correspondientes bujes de la
Unidad TY30A/EV;
 Conectar a través del cable al efecto, la toma de 8 polos del módulo G30A/EV con la
de la Unidad TY30A/EV.
Alimentación del módulo G30A/EV:
 Conectar las alimentaciones ±12 Vcc/0,5 A y 5 Vcc
Fig. 12
Alimentación del módulo G30B/EV:
- Conectar las alimentaciones ±12 Vcc/0,5 A y 12 Vcc/1.5 A
- En el interior del módulo G30A/EV conectar el buje 6 con el buje 7 y el buje 8 con el buje
14; de esta manera el visualizador visualiza el nivel alcanzado.
- En el interior del módulo G30B/EV conectar el buje 4 con el buje 5, el buje 6 con el 7, el
buje 8 con el 9, el buje 10 con el 11 y el buje 12 con el 13.
- El circuito realizado es el que se muestra en la figura 10.

37
- Abrir a la mitad la válvula V1 de la Unidad TY30A/EV y llevar la válvula V2 en la
posición ON.
- Poner el interruptor I1 en la posición LEVEL.
- Predisponer el PID CONTROLLER con la perilla PROPORTIONAL, la INTEGRATIVE
y la DERIVATIVE en el valor medio.
- Aplicar, a través de la perilla del bloque SET-POINT&ERROR AMPLIFIER del
módulo G30B/EV, una tensión de 0 voltios en el buje 2 y leer el nivel visualizado en el
visualizador del módulo G30A/EV.
- Colocar el interruptor I4 en posición ON
- Apuntar la medida en el Cuadro 1.
- Repetir la medida para todos los valores de tensión apuntados en el Cuadro 1
- Volver a llevar la tensión del set-point al valor de 0 V.
- Abrir un poco más la válvula V1 de modo que varíen las condiciones de funcionamiento
del conjunto controlador-unidad controlada.
- Repetir las medidas anteriores y apuntarlas en el Cuadro .1.
- Comparar los valores obtenidos en los dos casos.
b) Control automático del proceso de caudal en bucle cerrado
El control automático del proceso de caudal, realizable con los módulos G30A/EV y
G30B/EV y la unidad exterior TY30A/EV, se presenta como se muestra en el esquema de
bloques de la fig. 13.
Por lo que se refiere a las distintas acciones desarrolladas por el controlador PID, considerar
los mismos fundamentos enunciados para el control de nivel.
Fig.13
Conexiones entre G30A/EV y G30B/EV:
 Conectar el buje 15 del módulo G30B/EV con la entrada +12 Vcc/1,5 A del módulo
G30A/EV;
 Conectar el buje 3 del módulo G30B/EV con el buje 22 el módulo G30A/EV.

38
Conexiones entre G30A/EV y TY30A/EV:
 Conectar los bujes "+" y "-" presentes en el interior del módulo G30A/EV (en el
bloque TRANSDUCERS UNIT TY30A/EV) con los correspondientes bujes de la
Unidad TY30A/EV;
 Conectar a través del cable al efecto, la toma de 8 polos del módulo G30A/EV con la
de la Unidad TY30A/EV.
Alimentación del módulo G30A/EV:
 Conectar las alimentaciones ±12 Vcc/0,5 A y 5 Vcc
fig. 14
Alimentación del módulo G30B/EV:
 Conectar las alimentaciones ±12 Vcc/0,5 A y 12 Vcc/1,5 A
 En el interior del módulo G30A/EV conectar la buje 19 con el 20, el buje 19 con el 14;
de esta forma el visualizador visualiza el valor de caudal alcanzado.
 En el interior del módulo G30B/EV conectar el buje 4 con el 5, el buje 6 con el 7, el
buje 8 con el 9, el buje 10 con el 11 y el buje 12 con el 13.
 Poner el interruptor I1 en la posición FLOWRATE.
 El circuito realizado es el de la figura 8.
 Poner las válvulas V1 y V2 de la Unidad TY30A/EV en la posición ON.
 Predisponer el PID CONTROLLER con la perilla PROPORTIONAL, la
INTEGRATIVE y la
 DERIVATIVE en el valor medio.

39
 Aplicar, a través de la perilla del bloque SET-POINT & ERROR AMPLIFIER del
módulo G30B/EV, una tensión de 0 voltios al buje y leer el valor del caudal
visualizado en el visualizador del módulo G30A/EV.
 Apuntar la medida en el Cuadro 2. [columna caudal(1)].
 Repetir la medición para todos los valores de tensión apuntados en el Cuadro 2.
 Volver a llevar la tensión del set-point al valor de 0 V.
 Cerrar ligeramente la válvula V2, de modo que se varíen las condiciones de
funcionamiento del conjunto controlador-unidad controlada. Poner cuidado en no
cerrar demasiado la válvula: en este caso la bomba podría no ser capaz de alcanzar el
valor de caudal planteado.
 Repetir las mismas mediciones hechas anteriormente y apuntarlas en el Cuadro 2
[columna caudal (2)].
 Comparar los valores obtenidos en los dos casos.
Registre lo datos obtenidos en los respectivos Cuadros. Calcule la presión para
cada nivel, considerando g= 9,8 m/s2
Cuadro 1a: Registro de datos de nivel – válvula semi-abierta
Set-Point Nivel (mm) Nivel (mm) Presión
Presión calculada
(kPa.)
Display Columna display (kPa.)
Ov
1v
2v
3v
4v
5v
6v
7v
8v
Cuadro 1b: Registro de datos de nivel- válvula completamente abierta
Set-Point Nivel (mm) Nivel (mm) Presión
Presión calculada
(kPa.)
Display Columna display (kPa.)
Ov
1v
2v
3v
4v
5v
6v
7v
8v

40
Cuadro 2: Registro datos de caudal
Set-Point Caudal 1 Caudal 2
(válvula abierta) (Válvula semi-abierta)
3,0v
3,5v
4,0v
4,5v
5,0v
5,5v
6,0v
6,5v
Grafique el set point (abscisa), con el nivel para las dos aberturas de la
válvula Grafique el set point (abscisa), con el caudal para las dos
aberturas de la válvula Discuta sobre los resultados obtenidos.
V. CUESTIONARIO
1. Busque información de dos sensores que permitan medir el nivel en líquidos,
explique en que se basan, indique sus partes y mediante un artículo científico
comente la aplicación que tienen.
VI. BIBLIOGRAFIA
 ElecttronicaVeneta. 2006. Manual Transductor y control de caudal y nivel mod
G30A/EV
 ElecttronicaVeneta. 2006. Manual Transductor y control de caudal y nivel mod
G30B/EV

41
LABORATORIO N 4
SIMULACIÓN DE UN PROCESO DE TRATAMIENTO TÉRMICO
VII. OBJETIVO
1. Conocer las características del Control Automatizado de procesos Agroindustriales.
2. Automatizar un proceso de tratamiento térmico en laboratorio, haciendo uso del
control de temperatura, mediante un Sistema de control Lazo Cerrado, y utilizando
LabVIEW® como lenguaje de programación.
VIII. JUSTIFICACION
2.1. Lenguaje de Programación LabVIEW®
LabVIEW® para Medidas y Control Industrial (2008), afirma que LabVIEW® es una
herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante programación. El lenguaje que
usa se llama lenguaje G, que significa gráfico por la forma de su programación. Este lenguaje
de programación fue creado por National Instruments para funcionar sobre máquinas MAC,
salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible para las plataformas
Windows, UNIX, Mac y Linux y va por la versión 8.2 y 8.21 con soporte para Windows
Vista.
Los programas desarrollados con LabVIEW® se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs, lo que
da una idea de su uso en origen: el control de instrumentos. El lema de LabVIEW® es: "La
potencia está en el Software".
Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no
sólo en ámbitos de Pruebas, Control y Diseño) y el permitir la entrada a la informática a
programadores no expertos. Esto no significa que la empresa haga únicamente software, sino
que busca combinar este software con todo tipo de hardware, tanto propio -tarjetas de
adquisición de datos, PAC, Visión, y otro Hardware- como de terceras empresas.
LabVIEW® constituye un revolucionario sistema de programación gráfica para aplicaciones
que involucren adquisición, control, análisis y presentación de datos. Las ventajas que
proporciona el empleo de LabVIEW® se resumen en las siguientes:
• Se reduce el tiempo de desarrollo de las aplicaciones al menos de 4 a 10 veces, ya que
es muy intuitivo y fácil de aprender.
• Dota de gran flexibilidad al sistema, permitiendo cambios y actualizaciones tanto del
hardware como del software.
• Da la posibilidad a los usuarios de crear soluciones completas y complejas.
• Con un único sistema de desarrollo se integran las funciones de adquisición, análisis y
presentación de datos.
• El sistema está dotado de un compilador gráfico para lograr la máxima velocidad de
ejecución posible.
• Tiene la posibilidad de incorporar aplicaciones escritas en otros lenguajes.
2.2 Automatización de Procesos
Para realizar la automatización de los procesos industriales es necesario contar un Sistema de
Adquisición o Toma de Datos.

42
Chicala (2004), menciona que se define como un Sistema de Adquisición o Toma de Datos a
todo sistema compuesto por los siguientes componentes:
a) Computadora, ordenador, PC o Personal Computer: Es en donde se va a llevar a cabo
todo el procesamiento de la información, la cual una vez adquirida puede ser exhibida en
tiempo real, guardada en algún formato de intercambio, transmitida a través de una LAN
(Local area Network), o a través de Internet. La información puede ser analizada
ejecutando en la PC algún cálculo complejo previo como integral, derivada, etc.
b) Software de Adquisición: Este elemento corresponde al lenguaje a usar, en el cual se
programará o configurará el software que realizará la funcionalidad deseada por el
sistema de adquisición de datos.
c) Bus de Conexión o puerto de conexión: Este elemento tiene por finalidad conectar la PC
con el adquisidor de datos, encontrándose variantes como: PCI, ISA, PCMCIA, puerto
serial, puerto paralelo, puerto GPIB, etc.
d) Adquisidor de datos: Este elemento es el que toma los datos del acondicionador y hace la
conversión análoga digital de la información. Hay que tener en cuenta que puede ser
externo o interno a la PC. Cabe señalar que el enlace entre la PC y el elemento
Adquisidor de datos no tiene que ser permanente, puede haber momentos durante los
cuales esté conectada y otros no.
e) Acondicionador de señal: La misión de este elemento es adaptar la señal que se recibe del
sensor, amplificándola, linealizándola, filtrándola, etc. También puede alimentar al
sensor, si este requiere alimentación, como en el caso de los RTDs y los Straing
Guayes.
f) Sensores: El sensor va a convertir un parámetro físico como temperatura, presión, fuerza,
luz, en un fenómeno eléctrico capaz de ser medido o mensurado.
Principales razones, por la cual se automatizan las plantas industriales, según Mestranza y
Pineda (2008):
a.- Mayor calidad del producto.
b.- Reducción de costos operativos.
c.- Mejora las condiciones de trabajo del personal.
d.- Conocimiento más detallado y oportuno del proceso.
e.- Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos.
f.- Aumenta la seguridad del trabajador y las instalaciones.
g.- Facilita la detección de fallas.
2.3. Sistemas de Control:
o Control Predictivo
o Control de Procesos con Lógica Difusa
o Sistema de Control Distribuido
o Sistema de Control de Lazo Cerrado - Closed Loop
o Control por Acción Precalculada
o Sistema de Control

43
En la presente experiencia trabajaremos con el Control de Lazo Cerrado, por lo que a
continuación se explica:
Sistema de Control de Lazo Cerrado - Closed Loop
En este sistema la señal de salida se toma como referencia, mediante el empleo de uno o
varios sensores, e influye en la acción tomada por el sistema de control.
La señal de error actuante, que es la diferencia entre la señal de entrada y la de
retroalimentación (que puede ser la señal de salida o una función de la señal de salida y sus
derivadas), entra al controlador para reducir el error y llevar la salida a un valor deseado. Esta
retroalimentación se logra a través de la acción de un operador (control manual) o por medio
de instrumentos (control automático).
Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por
retroalimentación (o retroacción).
Generalmente se dice que existe retroalimentación en un sistema cuando existe una secuencia
cerrada de relaciones de causa y efecto ente las variables del sistema.
Características de la retroalimentación:
o Aumento de la exactitud.
o Reducción de la sensibilidad de la salida, correspondiente a una determinada entrada, ante
variaciones en las condiciones del sistema.
o Efectos reducidos de la no linealidad y de la distorsión.
o Tendencia a la oscilación o a la inestabilidad.
Ventajas sobre el control en lazo abierto:
o Corrección de las perturbaciones.
o Permite estabilizar procesos inestables.
o Tolerancia a variaciones en los parámetros.
o Buen comportamiento, en aquellos casos en que la estructura del modelo no representa
perfectamente la realidad del proceso o los parámetros del modelo no se pueden medir
con absoluta precisión.
III. MATERIALES Y METODOS
3.1. MATERIALES
o Generador de vapor Porti Modelo ECO PRO 3000 BASIC PTEU 129
o Válvula para paso del vapor
o Olla a presión de 4 litros (autoclave)
o Sensor de temperatura: Termopar tipo J, modelo J11C1, con un rango de trabajo de 0 -
700 °C
o Sensor de presión: Manómetro JUMOmanic, con un rango de trabajo de 0 a 6 bar
o Transmisor de presión Danfoss, Modelo MBS 3000, con un rango de trabajo de 0 a 6 bar.
o Relé weidmüller, modelo WTS4 thermoselect
o Fuente weidmüller, modelo Connect Power de 24V
o Tarjeta de adquisición de datos PCI-6024E, National Instruments®, con borne modelo
CB-68LP
o Válvula selenoide ON/OFF Danfoss, modelol EVI 3WD
o Computadora con software de operación

44
o Software para la programación: LabVIEW®® 7.0, Versión Académica,
National Instruments®
o Cableados y adaptadores
3.2. METODOLOGÍA
A. Identificar todos los elementos que forman parte de este módulo de simulación de
tratamiento térmico
B. Identificar y verificar el cableado de todos los elementos de este módulo
C. Verificar que el generador de vapor cuente con agua hasta la mitad (ver nivel)
D. Establecer el Set Point. Trabajaremos con cuatro valores de Set Points: 40, 70, 100 y 110
°C, los mismos que se ingresan en el programa de LabVIEW®
E. Correr el programa
F. Reportar los resultados según se indica a continuación.
4.1. Registre lo datos obtenidos en la Cuadro N° 1, para cada Set Point.
Cuadro 1: Registro de Temperaturas
Tiempo (s.) 40°C 70°C 100°C 110°C
0
10
20
30
40
50
60
4.2. Grafique los resultados obtenidos de temperatura cada 10 s. de tiempo. Realice un
ajuste de datos matemáticamente.
4.3. Realice una Cuadro donde se muestren las variaciones de las temperaturas respecto al
Set Point programado.
4.4. Esquematice el Módulo de simulación de tratamiento térmico, identificando todos sus
elementos, cableado, y conexiones.
4.5. Explique la función de cada una de los elementos identificados.
V. CONCLUSIONES
VI. CUESTIONARIO
1. Escoja un tipo de producto a elaborar y considerando que automatizaría toda su
línea
¿Qué máquinas necesitaría? Enlístela siguiendo el orden del proceso productivo y
mediante un esquema identifique las variables de control, variables de proceso y
elementos de control.

45
2. A través del siguiente artículo: Low – cost visible- near infrared sensor for on-line
monitoring of fat and fatty acids content during the manufacturing process of the
milk” responda las siguientes preguntas:
a) ¿A través de qué criterio se escogió el rango de lecturas?
b) ¿En qué consistió el diseño óptico y mecánico de este sistema de monitoreo?¿Por
qué se le considero de bajo costo?
c) ¿Qué características tenían las muestras escogidas?
d) ¿En qué consiste el ajuste de parámetros que se hizo en este estudio?
e) ¿Cuáles fueron las conclusiones de esta investigación?
3. Lea el siguiente artículo “Feasibility of using hyperspectral imaging to predict
moisture content of porcine meat during salting process” y conteste las preguntas:
a) ¿Qué tipo de sensor emplea?
b) ¿Qué variables/parámetros se debe regular para adquirir los datos a través
del
Hyperspectral Imaging (HI)?
c) ¿En qué consiste el procedimiento de medición a través del HI?
d) ¿Cómo se aplicó la quimiometría para este estudio?
VI. BIBLIOGRAFIA
 Chicala, C. 2004. Adquisición de datos. Medir para conocer y controlar.
Impreso por Soluciones en Control S.R.L. Argentina.
 LabVIEW® para Medidas y Control Industrial. 2008. (en línea). Consultado el 17 de
noviembre de 2008. Disponible en: http://www.ni.com/LabVIEW®/control/esa/
 Mestranza, A y Pineda L. 2008. Ingeniería de procesos: automatización de procesos,
sistemas de control (Lazo cerrado) (en línea). Consultado el 17 de noviembre de 2008.
Disponible en: automaiq.blogspot.com/2008/07/LabVIEW®.html

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