sistemas de control: tipo de lazos de control

1. SISTEMAS DE CONTROL
INTRODUCCIÓN A
LA
AUTOMATIZACIÓN

2. 1
¿Qué es control?
Es la acción o el efecto de poder decidir sobre el
desarrollo de un proceso o sistema.
Controlar un proceso consiste en mantener
constantes ciertas variables, prefijadas de
antemano. Las variables controladas pueden ser,
por ejemplo: Presión, Temperatura, Nivel,
Caudal, Humedad, etc.
.

3. 1
¿Qué es un Sistema?
Es una interacción de individuos o elementos
que actúan conjuntamente para lograr cierto
objetivo.
El concepto de sistema se puede aplicar a
fenómenos físicos, biológicos, económicos,
sociales y otros.
.

4. 1
Sistema de Control
Un sistema de control es el conjunto de
elementos, que hace posible que otro
sistema, proceso o planta permanezca fiel a
un programa establecido.
.

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¿Cómo se representa un Sistema?
Se representa con un rectángulo y variables que
actúan sobre el sistema. Las flechas que entran
(u, excitaciones o entradas). Las flechas que salen
(y, variables producidas por el sistema o salidas).
.

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Ejemplo de Sistema de Control
Temperatura de nuestro cuerpo; si la temperatura sube por
encima de 37ºC, se suda, refrescando el cuerpo.
Si la T° tiende a bajar de 37ºC, el cuerpo, involuntariamente,
comienza a temblar, contracción muscular que calienta
nuestro cuerpo, haciendo que se normalice nuestra
temperatura. Por tanto, en este caso:
Sistema de medida o sensores -> Células nerviosas de la
piel
Señal de consigna -> 37ºC
Acción de control de la temperatura -> Sudar o temblar

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Definiciones
Proceso: Es la sucesión de actos o acciones realizados con
cierto orden, que se dirigen a un punto o finalidad, así como
también al conjunto de fenómenos activos y organizados en
el tiempo.
Con respecto a lo industrial, un proceso de fabricación es el
conjunto de transformaciones que se realizan sobre
una materia prima hasta obtener el producto final
determinado

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Definiciones
Planta: Es un equipo, o simplemente un juego de piezas de
una máquina, funcionando conjuntamente, cuyo objetivo es
realizar una operación determinada.
En Sistemas de Control, se llamará planta a cualquier objeto
físico que deba controlarse. (ej: horno de calentamiento,
reactor químico, Estanque, etc.)

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Definiciones
Variable Controlada: Es la variable que se mide y se
controla, este parámetro es el mas importante ya que afecta
directamente al sistema del proceso.
EJEMPLO: Estudio de perdida de Peso
Variable Controlada:
“Cantidad de Calorías ingeridas”

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Definiciones
Variable Manipulada: Es la variable que se modifica para
afectar directamente a la variable controlada. Esta variable
cambia continuamente para hacer que la variable controlada
vuelva al valor deseado.
EJEMPLO: Control digital de
presión
Variable Manipulada:
“Señal eléctrica”

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Definiciones
Perturbaciones: Una perturbación, es un señal que tiende
a afectar adversamente el valor de la salida de un sistema.
Si la perturbación se genera dentro del sistema, se le
denomina Perturbación Interna, mientras que una
Perturbación Externa se genera fuera del sistema y
constituye una entrada.
EJEMPLO: Temperatura en la sala
Perturbación:
“Puerta en mal estado, viento que
entra, mov. de las personas”

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Definiciones

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Ejercicios
Definir 3 Ejemplos de control de un proceso,
identificando las variables manipuladas,
controladas, perturbaciones y que ejecuta el
proceso. Realizar Diagrama propuesto
anteriormente.

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Concepto de Señal
• En los sistemas de control, una magnitud física variable se
representa generalmente mediante una señal eléctrica que
varía de manera tal que describe dicha magnitud.
• Por ejemplo, una señal eléctrica será la variación de la
salida de tensión de un termopar que mide temperatura y
la variación de temperatura la transforma en variación de
tensión.
• Los dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos
manipulan señales eléctricas

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Tipos de Señales Eléctricas
• Señal analógica (nº infinito de
valores) y que tiene una
variación continua en el tiempo.
• Señal digital (nº finito de
valores) y que tiene una
variación discreta de valores en
el tiempo.
• Señal digital binaria (dos
valores concretos, 1 y 0) la
señal eléctrica sólo puede
adoptar dos niveles de tensión.

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Ventajas de utilizar Señales Eléctricas
• Resulta muy sencillo procesarlas
mediante circuitos electrónicos, que son
tanto económicos como fiables.
• Pueden transmitirse sin dificultad a largas
distancias.
• Pueden almacenarse para ser
posteriormente reproducidas.

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Tipos de Control de acuerdo al
circuito implementado
• Control manual: El operador aplica las
correcciones que cree necesarias.
• Control automático: La acción de control
se ejerce sin intervención del operador y
su solución es cableada, es decir, rígida,
no se puede modificar.
• Control programado: Realiza todas las
labores del control automático, pero su
solución es programada. Se puede
modificar su proceso de operación o ley de
control.

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Estructura de un Sistema de Control
Se tienen dos tipos de estructura diferente de
lazo de control:
Sistemas de control en LAZO ABIERTO:
Aquel en el que ni la salida ni otras
variables del sistema tienen efecto sobre
el control.
NO TIENE REALIMENTACIÓN
Sistemas de control en LAZO CERRADO:
En un sistema de control de lazo cerrado,
la salida del sistema y otras variables,
afectan el control del sistema.
TIENE REALIMENTACIÓN

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Lazo Abierto
En estos sistemas la salida no se mide ni se
retroalimenta para compararla con la señal
de entrada. Por tanto, para cada entrada de
referencia corresponde una operación de
condición fija.
La señal de entrada o referencia actúa
directamente sobre el dispositivo de control
(Regulador), para producir, por medio del
Actuador, el efecto deseado en las variables
de salida

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Características de un Lazo Abierto
• Cualquier perturbación desestabiliza el
sistema, y el control no tiene capacidad para
responder a esta nueva situación
• En la práctica, se puede utilizar solo si se
conoce la relación de entrada-salida del
proceso y no se presenta ninguna
perturbación o es despreciable.
• La precisión del sistema depende de la
calibración

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Ejemplos Lazo Abierto
Ejemplos:
• El aire acondicionado de un auto
• La lavadora automática
• Amplificador de Guitarra
Representación Diagrama:

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Lazo Cerrado
En estos sistemas la salida se mide y a la vez se
retroalimenta para compararla con la señal de
entrada.
La salida del sistema se mide por medio de un
Sensor, y se compara con el valor de la entrada de
referencia
La señal del error actuante, que es la diferencia entre
el valor de la señal de entrada y la señal de
retroalimentación, entra al controlador para reducir el
error y llevar la salida del sistema a un valor deseado

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Características de un Lazo Cerrado
• El sistema de control responde ante las
perturbaciones que se produzcan sobre el
sistema. En otras palabras, es relativamente
insensible a las perturbaciones externas y a
las variaciones internas de los parámetros del
sistemas.
• En la práctica, se utiliza indistintamente la
denominación control retroalimentado o
control de lazo cerrado.

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Ejemplos Lazo Cerrado
Ejemplos:
• El climatizador de un auto
• Un sistema de refrigeración
• Control de radiación por azufre
Representación Diagrama:

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Ejercicios
Definir 3 Ejemplos lazo abierto y lazo cerrado,
identificando las entradas, salidas y
perturbaciones. Realizar Diagrama propuesto
anteriormente.

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Ejercicios
Identificación lazo abierto y lazo cerrado, identificando las
entradas, salidas y perturbaciones. Realizar Diagrama para
los siguientes sistemas de control.
• Un semáforo
• Sistema de Riego con sensores de humedad y
temporizadores
• Un Hervidor Eléctrico