Elementos finales de control

1. Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Área de Automatización y Control de Procesos Industriales
Instrumentación y control industrial
Elementos finales de control
Unidad IV: Elementos finales de control
Profesora: Bachilleres:
Ing. Edgar Goncalves Carvajal Pérez, Argenis Coromoto Jr. C.I 20.616.686
Contreras Campos, Miguel José C.I 20.916.310
Equipo RTU
Maturín, Febrero 2016

2. ÍNDICE
Contenido
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................1
MARCO TEÓRICO ...............................................................................................................2
1. Elementos finales de control ................................................................................2
2. Tipos de elementos finales de control ..................................................................2
DISCUSIÓN ...........................................................................................................................5
CONCLUSIONES..................................................................................................................9
REFERENCIAS ...................................................................................................................10

3. 1
INTRODUCCIÓN
Hoy en día en la industria se utilizan con mucha frecuencia los conceptos de sistemas de
control y esto es debido a que en la industria existen dentro de sus procesos, ciertas
variables que deben ser controladas o dirigidas a fin de que los procesos productivos se
lleven a cabo con total normalidad, evitando en mayor medida las fallas en equipos,
instalaciones, entre otros.
En el mismo orden de ideas, los elementos finales de control son aquellos que permiten
alterar o variar el valor de la variable manipulada como respuesta a una señal de salida que
proviene desde el dispositivo de control automático. Básicamente los elementos finales de
control reciben una señal del controlador y manipulan un flujo de material o energía. El
elemento final de control más utilizado en la industria es la válvula automática, aunque
existen otros más, como lo son los motores eléctricos, relés, elementos calefactores de
carácter eléctrico entre otros, los cuales van a ser definidos en la presente investigación a
fin de que el tema sea comprendido por el lector interesado.
Es importante aclarar, que el tema de las válvulas es bastante amplio y abarca casi todo
lo referente a los elementos finales de control, pero debido a esto, se decidió investigar un
poco más, y mostrar una mayor variedad de elementos finales de control, con el objetivo de
que el conocimiento adquirido en la presente investigación sea más productivo. Además se
realizara una aplicabilidad del tema en cuestión, a la propuesta de trabajo de grado del
grupo RTU, la cual será descrita más adelante.

4. 2
MARCO TEÓRICO
1. Elementos finales de control
Un elemento final de control es un dispositivo que altera el valor de la variable
manipulada en respuesta a una señal de salida desde el dispositivo de control automático;
típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía para
el proceso. El elemento final de control puede ser una válvula de control, variadores de
frecuencia y motores eléctricos, una servovavula, un relé, elementos calefactores de
carácter eléctrico o un amortiguador. Cabe destacar que de los diversos elementos finales
de control, el de más amplia difusión es la válvula automática con actuadores neumáticos o
eléctricos.
El elemento final de control consta generalmente de dos partes:
 Un actuador que convierte la señal del controlador en un comando para el
dispositivo manipulador
 Un mecanismo para ajustar la variable manipulada
2. Tipos de elementos finales de control
3. Válvulas de control
La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador.
Constituye el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones industriales. En
los procesos industriales la válvula de control juega un papel muy importante en el bucle de
regulación. Realiza la función de variar el caudal del fluido de control que modifica a su
vez el valor de la variable de medida comportándose como un orificio de área
continuamente variable.
Dentro del bucle de control tiene tanta importancia como el elemento primario, el
transmisor y el controlador. Una válvula de control es el elemento final de control más

5. 3
comúnmente usado en la Industria. Este dispositivo varía el flujo de material o energía a un
proceso, ajustando una abertura a través de la cual fluye el material, Es por lo tanto un
orificio variable en la línea.
Fuente: http://www.api.com.ve/instrumentacion-y-control-fisher.html
4. Variadores de frecuencia
Es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna
(AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un
variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de
frecuencia son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de
CA, microdrivers o inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a
veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia).
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad
síncrona de un motor de corriente alterna (CA) está determinada por la frecuencia de AC
suministrada y el número de polos en elestator, de acuerdo con la relación:
Dónde:
RPM = Revoluciones por minuto
f = frecuencia de suministro AC (Hercio)
p = Número de polos

6. 4
Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_frecuencia
5. Motores eléctricos
Es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de
la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas
rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son
reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando
como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en
automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.
Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

7. 5
6. Servoválvulas
Las servoválvulas son accionadores de tipo neumático o hidráulico que conectan dos o
más vías por las que circula un fluido. La diferencia con las válvulas es que estas son de
tipo todo o nada, mientras que las servoválvulas tienen la posibilidad de controlar la presión
o el caudal. Las servoválvulas disponen de una retroalimentación interna que cumplen la
función de regulación descrita, de esta forma se obtiene en los circuitos hidráulicos que las
utilizan un alto grado de exactitud, superior que con las válvulas proporcionales y muy
superior que con las convencionales
Fuente:
http://www.boschrexroth.com/ics/Vornavigation/VorNavi.cfm?PageID=p537399&Languag
e=ES&VHist=Start,p537394
7. Relé
El relé también conocido como relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona
como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina
y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar
otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de
entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como
tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva
señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la
línea.

8. 6
El funcionamiento del relé básicamente consiste en que el electroimán hace girar la
armadura verticalmente al ser alimentada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.A
o N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si se le aplica un voltaje a la bobina
se genera un campo magnético, que provoca que los contactos hagan una conexión. Estos
contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente fluya
entre los dos puntos que cerraron el circuito.
Fuente: http://tienda.bricogeek.com/componentes/260-rele-5v-spdt.html
8. Calefactor con carácter eléctrico
Un calefactor eléctrico es un dispositivo que produce energía calorífica a partir de la
eléctrica. El tipo más difundido es el calefactor eléctrico "resistivo", donde la generación
del calor se debe al Efecto Joule. Otros calefactores eléctricos menos conocidos son los
"termoeléctricos", que intercambian calor mediante un sistema más complicado: el Efecto
Peltier.
Entre las aplicaciones más conocidas del efecto Joule se tienen los elementos de las
estufas para calentar el ambiente, los filamentos de los secadores para el pelo, las
resistencias de las planchas para la ropa, las hornallas o fogones de las cocinas, las
resistencias de tostadores y hornos industriales, los calentadores en los hervidores de agua y
fermentadores, los alambres para evitar el congelamiento en refrigeradores y el
empañamiento en vidrios de las ventanas traseras de automóviles, los calefactores en
peceras e invernaderos, y muchísimas aplicaciones más.

9. 7
DISCUSIÓN
En las industrias se busca constantemente el control de los procesos ya que de estas
actividades, desarrollo y respuestas, van a depender estas industrias, en cuanto a
productividad y ganancias monetarias se refiere. Por lo tanto, hoy en día existen
instrumentos que permiten ofrecer un control de ciertas variables, como fluidos, los cuales
son controlados por las llamadas válvulas.
En el mismo orden de ideas, cabe destacar que las válvulas son elementos finales de
control, los cuales permiten transformar una señal de control en un flujo de masa o energía
(variable manipulada). Dicha variable manipulada es la que incide en el proceso
provocando cambios en la variable controlada. Lo más común es las industrias es que la
variable manipulada sea un caudal.
En otro orden de ideas con la presente investigación se busca ver la aplicabilidad que
pueden tener los elementos finales de control en el proyecto del grupo RTU, denominado
diseño de un sistema de supervisión y control automatizado de ambiente convencional y
alimentación de galpones para la cría de pollos de engorde en Venezuela. Primeramente
hay que resaltar que como empresa que busca automatizar procesos que se realizan de
forma muy rudimentaria o manual, se hace necesario tener dispositivos que permiten
Para el proyecto será necesario el uso de relés, estos dispositivos funcionan como una
especie de interruptor, los mismos son controlados por un circuito eléctrico, por el cual a
través de una bobina y un electroimán se acciona una uno o varios contactos, esto
dependiendo del tipo relevador que se esté utilizando. Básicamente este dispositivo va a
permitir dotar al hardware arduino con la capacidad de controlar corriente alterna. Además
con el uso de relés se pueden realizar las acciones de control dentro del galpón, estas
acciones pueden ser el encendido o apagado de los equipos inmersos en dicho galpón
(ventiladores, extractores, sistemas de nebulización).
Por otra parte será indispensable el uso válvulas para controlar el flujo de agua que va
hacia los tanques que surtirán a las aves del líquido. Las válvulas que pueden usarse son las
de compuerta, debido a que las mismas permiten el paso o restringen el mismo, del fluido,
de forma tal que cuando la válvula está abierta, esta permitirá el transito del agua hacia el

10. 8
tanque. Claro está, que esta no es el único tipo de válvulas que se pueden usar, porque
todavía estos elementos se encuentran bajo detalladas investigación, por lo tanto esta
propuesta es para efectos de trabajo de investigación en si, es decir que pueden haber
cambios, siempre y cuando vayan en pro de las mejoras continuas de las actividades que se
realizaran en estos galpones.

11. 9
CONCLUSIONES
Se pudo observar que los elementos finales de control son una parte esencial de los
procesos automatizados de las industrias puesto que los mismos contribuyen e influyen en
el rendimiento de dichos procesos automatizados.
Existen diferentes tipos de elementos finales de control, pero los más usados en las
industrias son las válvulas, debido a que con mucha frecuencia la variable que se desea
manipula es un caudal.
La función de una válvula de control es básicamente variar el flujo de material o energía
en un proceso de control, para que de esta manera se pueda modificar el valor de la variable
de medida, comportándose como un orificio de área de variable.

12. 10
REFERENCIAS
Arevalo,D y Cordero,F (2015). Elementos finales de control. Extraído el 27 de febrero del
2016 desde: http://es.slideshare.net/CEG-automatizacion/elementos-finales-de-control-
47577156
Sanabria, M (2015). Elementos finales de control. Extraído el 27 de febrero del 2016 desde:
https://prezi.com/hdt0yndgpiu8/elementos-finales-de-control/
Castelwhite, P. Elementos finales de control. Extraído el 27 de febrero del 2016 desde:
http://www.academia.edu/6546431/CAPITULO_5._ELEMENTOS_FINALES_DE_CO
NTROL
Wipedia. Motores eléctricos. Extraído el 27 de febrero del 2016 desde:
https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico
Wikipedia. Variador de frecuencia. Extraído el 27 de febrero del 2016 desde:
https://es.wikipedia.org/wiki/Variador_de_frecuencia