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Sistemas De Control
Profesor:
Mariangela Pollonais
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
EXTENSIÓN MATURÍN
Autor:
Pierina Salazar C.I: 25.578.404
Esc. 43 – Sec. V
Maturín, Junio de 2015
Introducción
El control de procesos, que en sus inicios estaba restringido a máquinas
sofisticadas y procesos muy complejos y costosos, está hoy en día en
prácticamente todas las actividades humanas. Entre estas actividades las
actividades de la ingeniería tienen una importancia primordial, pues estas van
desde maquinas industriales, pasando por automóviles hasta llegar a los equipos
simples de los hogares como hornos, neveras, calentadores, etc.
En las actividades humanas las técnicas del control de procesos han
evolucionado, y se ha vuelto una ciencia que para ser manejado en su
globalidad requiere de estudios especiales de este dominio, sin embargo casi
todo ingeniero se tomara en su carrera con sistemas automatizados a los cuales
deberá operar, mantener o incluso modificar.
Mapa Conceptual
Sistemas de Control
 Un sistema de control, es un arreglo de componentes físicos concentrados de
tal manera, que el arreglo pueda comandar, dirigir o regular a sí mismo o a otro
sistema.
 El concepto de “Control” es algo que aplicamos a
diario. Por ejemplo, tomar y encender el
computador, usar el ratón, ubicarlo sobre el icono
deseado, y dar doble clip para entrar en la
aplicación son acciones de control que nuestra
mente genera a partir de una serie de estímulos
recogidos por los sentidos de la vista, audios y tacto.
Nos convertimos, en un sistemas que mide o captura
diferentes señales; y manipula o acciona
mecanismos para lograr un objetivo específico.
Importancia
El trabajo de controlar una variable puede llegar a ser tedioso. En algunos
casos se necesita un tiempo muy grande, por ejemplo controlar procesos
químicos o petroquímicos. Estos procesos pueden durar días. En otros casos, la
respuesta puede ser muy rápida. Para cada caso, los operarios deben ser
altamente calificados, y se puede correr el riesgo del factor humano. En estos
casos, lo ideal es utilizar un dispositivo que sustituya al humano como un
“Controlador” o Control. Un controlador es un dispositivo que tiene como
función manipular, de manera automática, variables de entradas de los sistemas
para conseguir lograr que las variables de salidas lleguen a un valor deseado.
De esta manera, se reduce el factor de riesgo. Pero también hay otros
beneficios de utilizar controladores, y es que podemos tener un mejor
desempeño del sistema, este puede ir desde un valor específico hasta el valor
deseado de manera más rápida y segura. Con el avance de los procesadores
electrónicos los controladores son aplicados a casi todos los equipos que
tenemos a nuestro alrededor; desde el disco compacto hasta las lavadoras de
ropas poseen controladores electrónicos que mejoran la eficiencia de estos. Por
lo tanto, estamos rodeados de sistemas controlados.
Ejemplos de Sistemas de Control
 Calentador de agua  Tanque de agua
Ventajas de un Sistema de Control
En sus ventajas se encuentran,
 Mejorar la calidad de los productos.
 Disminuir los tiempos de operación.
 Reducir la dependencia de los operarios para manejar procesos.
 Reducir costos de producción.
Términos Básicos
 Planta. Es un equipo o conjunto de equipos que permiten realizar una operación
determinada. Cuando se tiene un conjunto de equipos interactuando para
generar un producto se tiene una planta industrial.
 Proceso. Esta constituido por una serie de operaciones coordinadas
sistemáticamente para producir un resultado final que puede ser un producto.
 Sistema. Es una combinación de componentes físicos que actúan conjuntamente
para cumplir un determinado objetivo.
Elementos de un Sistema de
Control
 Proceso a controlar: Es como su nombre lo indica e proceso que se quiere
controlar o regular.
 Variable controlada: Es aquellas que se mantiene en una condición
especifica deseada, es la que se quiere controlar.
 Variable manipulada: Es la señal sobre la cual se actúa o se modifica con el
fin de mantener la variable controlada en su valor. Esta cambia
continuamente para hacer que la variable controlada vuelva al valor
deseado.
 Señal de referencia (set point): es el valor en el cual se quiere mantener la
variable controlada.
 Error o señal actuadora: Es la diferencia entre la señal de referencia y la
variable controlada.
 Perturbación: Es un agente indeseable que tiende a afectar adversamente el
valor de la variable controlada.
 Elemento de medición: Es el encargado de determinar el valor de la variable
controlada.
 Controlador: Es el encargado de determinar el error y determinar que tipo de
acción tomar.
 Elemento final de control: Es el encargado de realizar la acción de control
modificando la variable manipulada.
 Entrada: Es el estimulo o excitación que se aplica a un sistema desde una
fuente de energía externa, generalmente con el fin de producir, de parte del
sistema, una respuesta especifica.
 Salida: Es la respuesta obtenida de parte del sistema
Elementos de un Sistema de
Control
Tipos de Sistemas de Control
Los sistemas de control se clasifican en dos tipos: Sistemas de control en lazo
abierto y Sistemas de control en lazo cerrado o realimentado.
El motor a vapor es un buen ejemplo de un sistema de control en lazo
cerrado. Cuando se mueve la válvula se controla la cantidad de vapor que va
al pistón y por ende se controla la velocidad del motor. La válvula y el accionar
de la válvula se convierten en el controlador y el motor se convierte en el
sistema. La variable manipulada es la cantidad de vapor y la variable
controlada es la velocidad de rotación del motor de vapor. En la siguiente
figura podemos observar el diagrama de este tipo de sistema.
Tipos de Sistemas de Control
Los sistemas de control se clasifican en dos tipos: Sistemas de control en lazo
abierto y Sistemas de control en lazo cerrado o realimentado.
Cuando se utiliza el regulador centrífugo se está midiendo la velocidad de
rotación, y con ésta se ajusta la apertura de la válvula. Así observamos que la
salida del sistema es realimentada a la entrada del control. En la siguiente
figura podemos observar el diagrama de este tipo de sistema.
Tipos de Sistemas de Control
 Sistemas de control de lazo abierto: Es cuando el sistema de control utiliza la
información de la entrada para realizar una acción de control, sin tomar en
cuenta el vade la variable controlada. Este se puede esquematizar en el
siguiente diagrama de bloques.
Tipos de Sistemas de Control
 Sistemas de control retroalimentado: Es cuando la variable controlada se
compara continuamente con la señal de referencia y cualquier diferencia
produce una acción que tiende a reducirse la desviación existente. Esto se
puede representar en un diagrama de bloques que muestra la interacción
lógica de los elementos que conforman un sistema de control
retroalimentado.
Características de los Sistemas de
Control
En un sistema de control existen tres características fundamentales que son: La
estabilidad, la exactitud y la velocidad de respuesta.
 Estabilidad: Se dice que un sistema de control estable es aquel que responde de
forma limitada a cambio limitados en la variable controlada. Es decir ocurre un
cambio en la señal de referencia o se produce una perturbación el sistema al
principio se desviara de su valor y volverá luego a alcanzar el valor correcto. Un
sistema inestable en cambio producirá oscilaciones persistentes o de gran
amplitud de la variable controlada.
Características de los Sistemas de
Control
 Exactitud: Un sistema exacto es aquel capaz de mantener el error en un valor
mínimo, o en todo caso aceptable. En la realidad no existen sistemas
absolutamente exactos debido a las pequeñas imperfecciones de sus
componentes, pero se consideran sistemas exactos aquellos que satisfacen los
requerimientos del sistema. Por lo general el costo de un sistema tiende a
aumentar con exactitud.
Características de los Sistemas de
Control
 Velocidad de respuesta: Es la rapidez con que la variable controlada se aproxima
a la señal de referencia. Un sistema debe responder a cualquier entrada en un
tiempo aceptable, ya que aunque un sistema sea estable y tenga la exactitud
requerida, si este es demasiado lento no tiene ningún valor. Por lo general la
estabilidad y la velocidad de respuesta son características que se contraponen,
es decir mientras mas rápido sea un sistema mayor será la tendencia a la
inestabilidad y viceversa.
Conclusiones
 Los controles automáticos o sistemas de control constituyes una parte muy
importante en los procesos industriales modernos, donde se les usa principalmente
para regular variables tales como la presión, temperatura, nivel, flujo, viscosidad,
densidad etc.
 La aplicación del control a una unidad, elemento, proceso o sistema puede generar
distintos beneficios y logros, sin embargo, su aplicación indistintamente del proceso
que se quiera "controlar" es importante porque establece medidas para corregir las
actividades, de forma que se alcancen los planes exitosamente, se aplica a todo; a
unidades, a personas, y a los actos, determina y analiza rápidamente las causas que
pueden originar desviaciones, para que no vuelvan a presentar en el futuro, localiza
los sectores responsables de la administración, desde el momento en que se
establecen las medidas correctivas, proporciona información acerca de la situación
de la ejecución de los planes, sirviendo como fundamento al reiniciarse en el
proceso de planeación, reduce costos y ahorra tiempo al evitar errores, su
aplicación incide directamente en la racionalización de la administración y
consecuentemente, en el logro de la productividad de todos los recursos que se
tengan.

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Sistemas de control - teoría de control

  • 1. Sistemas De Control Profesor: Mariangela Pollonais INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA EXTENSIÓN MATURÍN Autor: Pierina Salazar C.I: 25.578.404 Esc. 43 – Sec. V Maturín, Junio de 2015
  • 2. Introducción El control de procesos, que en sus inicios estaba restringido a máquinas sofisticadas y procesos muy complejos y costosos, está hoy en día en prácticamente todas las actividades humanas. Entre estas actividades las actividades de la ingeniería tienen una importancia primordial, pues estas van desde maquinas industriales, pasando por automóviles hasta llegar a los equipos simples de los hogares como hornos, neveras, calentadores, etc. En las actividades humanas las técnicas del control de procesos han evolucionado, y se ha vuelto una ciencia que para ser manejado en su globalidad requiere de estudios especiales de este dominio, sin embargo casi todo ingeniero se tomara en su carrera con sistemas automatizados a los cuales deberá operar, mantener o incluso modificar.
  • 4. Sistemas de Control  Un sistema de control, es un arreglo de componentes físicos concentrados de tal manera, que el arreglo pueda comandar, dirigir o regular a sí mismo o a otro sistema.  El concepto de “Control” es algo que aplicamos a diario. Por ejemplo, tomar y encender el computador, usar el ratón, ubicarlo sobre el icono deseado, y dar doble clip para entrar en la aplicación son acciones de control que nuestra mente genera a partir de una serie de estímulos recogidos por los sentidos de la vista, audios y tacto. Nos convertimos, en un sistemas que mide o captura diferentes señales; y manipula o acciona mecanismos para lograr un objetivo específico.
  • 5. Importancia El trabajo de controlar una variable puede llegar a ser tedioso. En algunos casos se necesita un tiempo muy grande, por ejemplo controlar procesos químicos o petroquímicos. Estos procesos pueden durar días. En otros casos, la respuesta puede ser muy rápida. Para cada caso, los operarios deben ser altamente calificados, y se puede correr el riesgo del factor humano. En estos casos, lo ideal es utilizar un dispositivo que sustituya al humano como un “Controlador” o Control. Un controlador es un dispositivo que tiene como función manipular, de manera automática, variables de entradas de los sistemas para conseguir lograr que las variables de salidas lleguen a un valor deseado. De esta manera, se reduce el factor de riesgo. Pero también hay otros beneficios de utilizar controladores, y es que podemos tener un mejor desempeño del sistema, este puede ir desde un valor específico hasta el valor deseado de manera más rápida y segura. Con el avance de los procesadores electrónicos los controladores son aplicados a casi todos los equipos que tenemos a nuestro alrededor; desde el disco compacto hasta las lavadoras de ropas poseen controladores electrónicos que mejoran la eficiencia de estos. Por lo tanto, estamos rodeados de sistemas controlados.
  • 6. Ejemplos de Sistemas de Control  Calentador de agua  Tanque de agua
  • 7. Ventajas de un Sistema de Control En sus ventajas se encuentran,  Mejorar la calidad de los productos.  Disminuir los tiempos de operación.  Reducir la dependencia de los operarios para manejar procesos.  Reducir costos de producción.
  • 8. Términos Básicos  Planta. Es un equipo o conjunto de equipos que permiten realizar una operación determinada. Cuando se tiene un conjunto de equipos interactuando para generar un producto se tiene una planta industrial.  Proceso. Esta constituido por una serie de operaciones coordinadas sistemáticamente para producir un resultado final que puede ser un producto.  Sistema. Es una combinación de componentes físicos que actúan conjuntamente para cumplir un determinado objetivo.
  • 9. Elementos de un Sistema de Control  Proceso a controlar: Es como su nombre lo indica e proceso que se quiere controlar o regular.  Variable controlada: Es aquellas que se mantiene en una condición especifica deseada, es la que se quiere controlar.  Variable manipulada: Es la señal sobre la cual se actúa o se modifica con el fin de mantener la variable controlada en su valor. Esta cambia continuamente para hacer que la variable controlada vuelva al valor deseado.  Señal de referencia (set point): es el valor en el cual se quiere mantener la variable controlada.  Error o señal actuadora: Es la diferencia entre la señal de referencia y la variable controlada.
  • 10.  Perturbación: Es un agente indeseable que tiende a afectar adversamente el valor de la variable controlada.  Elemento de medición: Es el encargado de determinar el valor de la variable controlada.  Controlador: Es el encargado de determinar el error y determinar que tipo de acción tomar.  Elemento final de control: Es el encargado de realizar la acción de control modificando la variable manipulada.  Entrada: Es el estimulo o excitación que se aplica a un sistema desde una fuente de energía externa, generalmente con el fin de producir, de parte del sistema, una respuesta especifica.  Salida: Es la respuesta obtenida de parte del sistema Elementos de un Sistema de Control
  • 11. Tipos de Sistemas de Control Los sistemas de control se clasifican en dos tipos: Sistemas de control en lazo abierto y Sistemas de control en lazo cerrado o realimentado. El motor a vapor es un buen ejemplo de un sistema de control en lazo cerrado. Cuando se mueve la válvula se controla la cantidad de vapor que va al pistón y por ende se controla la velocidad del motor. La válvula y el accionar de la válvula se convierten en el controlador y el motor se convierte en el sistema. La variable manipulada es la cantidad de vapor y la variable controlada es la velocidad de rotación del motor de vapor. En la siguiente figura podemos observar el diagrama de este tipo de sistema.
  • 12. Tipos de Sistemas de Control Los sistemas de control se clasifican en dos tipos: Sistemas de control en lazo abierto y Sistemas de control en lazo cerrado o realimentado. Cuando se utiliza el regulador centrífugo se está midiendo la velocidad de rotación, y con ésta se ajusta la apertura de la válvula. Así observamos que la salida del sistema es realimentada a la entrada del control. En la siguiente figura podemos observar el diagrama de este tipo de sistema.
  • 13. Tipos de Sistemas de Control  Sistemas de control de lazo abierto: Es cuando el sistema de control utiliza la información de la entrada para realizar una acción de control, sin tomar en cuenta el vade la variable controlada. Este se puede esquematizar en el siguiente diagrama de bloques.
  • 14. Tipos de Sistemas de Control  Sistemas de control retroalimentado: Es cuando la variable controlada se compara continuamente con la señal de referencia y cualquier diferencia produce una acción que tiende a reducirse la desviación existente. Esto se puede representar en un diagrama de bloques que muestra la interacción lógica de los elementos que conforman un sistema de control retroalimentado.
  • 15. Características de los Sistemas de Control En un sistema de control existen tres características fundamentales que son: La estabilidad, la exactitud y la velocidad de respuesta.  Estabilidad: Se dice que un sistema de control estable es aquel que responde de forma limitada a cambio limitados en la variable controlada. Es decir ocurre un cambio en la señal de referencia o se produce una perturbación el sistema al principio se desviara de su valor y volverá luego a alcanzar el valor correcto. Un sistema inestable en cambio producirá oscilaciones persistentes o de gran amplitud de la variable controlada.
  • 16. Características de los Sistemas de Control  Exactitud: Un sistema exacto es aquel capaz de mantener el error en un valor mínimo, o en todo caso aceptable. En la realidad no existen sistemas absolutamente exactos debido a las pequeñas imperfecciones de sus componentes, pero se consideran sistemas exactos aquellos que satisfacen los requerimientos del sistema. Por lo general el costo de un sistema tiende a aumentar con exactitud.
  • 17. Características de los Sistemas de Control  Velocidad de respuesta: Es la rapidez con que la variable controlada se aproxima a la señal de referencia. Un sistema debe responder a cualquier entrada en un tiempo aceptable, ya que aunque un sistema sea estable y tenga la exactitud requerida, si este es demasiado lento no tiene ningún valor. Por lo general la estabilidad y la velocidad de respuesta son características que se contraponen, es decir mientras mas rápido sea un sistema mayor será la tendencia a la inestabilidad y viceversa.
  • 18. Conclusiones  Los controles automáticos o sistemas de control constituyes una parte muy importante en los procesos industriales modernos, donde se les usa principalmente para regular variables tales como la presión, temperatura, nivel, flujo, viscosidad, densidad etc.  La aplicación del control a una unidad, elemento, proceso o sistema puede generar distintos beneficios y logros, sin embargo, su aplicación indistintamente del proceso que se quiera "controlar" es importante porque establece medidas para corregir las actividades, de forma que se alcancen los planes exitosamente, se aplica a todo; a unidades, a personas, y a los actos, determina y analiza rápidamente las causas que pueden originar desviaciones, para que no vuelvan a presentar en el futuro, localiza los sectores responsables de la administración, desde el momento en que se establecen las medidas correctivas, proporciona información acerca de la situación de la ejecución de los planes, sirviendo como fundamento al reiniciarse en el proceso de planeación, reduce costos y ahorra tiempo al evitar errores, su aplicación incide directamente en la racionalización de la administración y consecuentemente, en el logro de la productividad de todos los recursos que se tengan.