Este documento introduce los conceptos básicos de la automatización y el control. Explica que un sistema de control automático reemplaza al factor humano en tareas repetitivas mediante el uso de realimentación para comparar el estado actual de un proceso con el estado deseado y corregir cualquier desviación. También describe los componentes clave de un sistema de control automático, como la planta, los sensores, los actuadores y el equipo de control, y los requisitos generales de estabilidad y seguimiento. Además, presenta ejemplos de sistemas de control autom

1. TEMA 1
Introducción a la
Automatización y el
Control.
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2. 1. INTRODUCCIÓN
• ¿Qué es un Sistema de Control Automático?
• La Realimentación
• Terminología, Definiciones, Nomenclatura
• Ejemplos
• Estructura de un Sistema de Control Automático
• Requerimientos Mínimos Necesarios.
• Metodología de Diseño de Sistemas de Control
Automático
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3. Conceptos
 Sistema
conjunto de elementos interactuando y en donde se
manifiesta una relación causa-efecto, acción-reacción,
(entrada – salida).
.
• Terminología: Planta, Proceso y Sistema son equivalentes
 Sistema de Control Automático
Sistema que reemplaza al factor humano en la realización de
tareas peligrosas, repetitivas, monótonas, que requieren
especial atención…
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4. Tipos de Sistemas de
Control Automático
1. Caso lazo abierto (open loop): sistemas no
realimentados.
2. Caso lazo cerrado (closed loop): sistemas
realimentados.
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5. Control Automático en Lazo Abierto
La salida no tiene efecto sobre la entrada (acción de excitación).
NO se mide, NO se realimenta para modificar la entrada.
Control Proceso
Entrada Salida
 A cada entrada le corresponde una condición de trabajo fija.
 Sólo se puede usar el control en lazo abierto si la relación entre la
entrada y la salida es conocida y si no hay perturbaciones.
En Ingeniería de Sistemas NO son considerados como
sistemas automáticos los sistemas en lazo abierto
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Valor deseado

6. Control Automático en Lazo Cerrado
La acción (excitación al sistema) depende de la
reacción (respuesta) en cada instante del sistema
La respuesta se compara con el valor deseado y la diferencia
entre ambas (error) se utiliza para actuar sobre el proceso con el fin
de reducir el error y llevar la respuesta al valor deseado.
Valor
deseado
Equipo de
control
Sistema,
Proceso
respuesta del sistema
Perturbaciones
Variable
manipulada
Lazo cerrado
closed loop
Incluye realimentación
feedback
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acción reacción

7. Definiciones
 Variable manipulada: estímulo aplicado al proceso por el equipo de control
con el fin de lograr que la variable controlada alcance el valor deseado.
 Variable controlada: respuesta obtenida del sistema controlado
 Perturbación:
1. Señal aditiva NO deseada que tiende a afectar el valor de la salida del sistema
2. Cualquier causa que hace que la variable controlada se desvíe de su objetivo
Sistema,
Proceso
Variable controlada
Perturbación
Variable manipulada
 Sistema SISO: una entrada, una salida
Variables controladasVariables manipuladas
 Sistema MIMO: varias entradas, varias salidas
Perturbaciones
7
Sistema,
Proceso

8. Notación Seguida en el Curso
Planta,
Proceso,
Sistema
Equipo de
Control
Referencia w
Valor deseado
Consigna
SP (Set Point)
w
Variable manipulada u
Señal de control
Entrada al proceso
MV (Manipulated
variable)
OP (Output to Process)
Variable controlada y
Salida del proceso
CV (Controled Variable)
PV (Process Variable)
Perturbaciones d
DV (Deviation Variables)
u y
d
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9. Ejemplo: Sistema de Calefacción Doméstico
TT
Sensor/transmisor
de temperatura
caldera
Pérdida de calor
(perturbación)
válvula
caudal
combustible
Controlador
TCreferencia
señal de
control
Medida Cálculo Acción
Temperatura habitación Thab
(Tref – Thab) > 0 Abrir válvula
(Tref – Thab) < 0 Cerrar válvula
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Objetivo:
Mantener constante
la temperatura de
una casa (21ºC,
época invernal)

10. Ejemplo: Precalentador de Tubos
Objetivo: calentar un producto (de densidad conocida y caudal fijo),
que llega con una temperatura Ti hasta una temperatura de salida
deseada T utilizando la energía procedente de aceite térmico que
llega al precalentador a través de una válvula de paso.
producto frío
14ºC
Ti, F
Producto caliente
85ºC
T
Aceite témico T<180ºC
(Retorno a caldera)
Aceite térmico
T=180ºC
TT
TC
Temperatura deseada
10
Temperatura real
controlador
válvula

11. 11
C
Proceso
Sensor Controlador
Actuador
Ejemplo: Depósito Objetivo 1: Mantener constante
el nivel (el valor lo define el
usuario. Porcentaje sobre
máximo posible).
Objetivo 2: Mantener constante el caudal de salida
(el valor lo define el usuario. Porcentaje sobre
máximo posible).
50% max
h
f
S

12. 12
Ejemplo: Sistema de Posicionamiento Electro
Mecánico
Detalle motores de giro mesa
superior e inferior
Sistema automático corte de jamones deshuesados
Robot de descargaMesa giratoria

13. Ejemplo: Sistema de Posicionamiento Electro
Mecánico
Mesa inferior giratoria
Motor giro mesa inferior
Sensor de posición de la mesa inferior
Reductora
posición
Equipo de
control
Alimentación
motor
Red eléctrica
Posición deseada
mesa (grados)
Objetivo: colocar la
mesa en la posición
requerida por robot
de descarga para
almacenar trozo
sobrante del jamón..
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14. Sistema de Control Automático
Componentes
Planta,
Proceso,
Sistema
Variables
a controlar
Equipo de
Control
Valores
Deseados
Actuadores
SensoresValores medidos
Variables
para excitar al
sistema
1. Equipo de Control: Al menos debe leer los valores deseados, los reales del
sistema bajo control, y con ellos calcular los valores de las variables a aplicar al
Sistema según el objetivo fijado.
2. Actuadores: aplican energía al sistema según los cálculos del equipo de control
3. Sensores: Miden las variables controladas.
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15. REQUISITOS GENERALES DE UN
SISTEMA DE CONTROL
AUTOMATICO
I. Estabilidad: Salida acotada a entrada acotada
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16. II. Seguimiento de la referencia
Dinámica: forma de la respuesta
16
REQUISITOS GENERALES DE UN
SISTEMA DE CONTROL
AUTOMATICO

17. Metodología para Diseño de
Sistemas de Control Automáticos
17
1. Conocimiento profundo del Sistema y su funcionamiento,
2. Establecimiento de los objetivos,
3. Selección de las Variables de interés: Entradas, Salidas,
4. Selección de los Sensores y Actuadores necesarios,
5. Modelado del conjunto Sistema, Sensores, Actuadores,
6. Validación del Modelo,
7. Análisis del comportamiento vía Simulación numérica,
8. Cálculo de los modelos de los “controladores”
9. Análisis del comportamiento,
10. Rediseño si procede (vuelta a 6).
11. Implementación y puesta en marcha.

18. Metodología para Diseño de
Sistemas de Control Automáticos
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1. Conocimiento profundo del Sistema y su funcionamiento,
2. Establecimiento de los objetivos,
3. Selección de las Variables de interés: Entradas, Salidas,
4. Selección de los Sensores y Actuadores necesarios,
5. Modelado del conjunto Sistema, Sensores, Actuadores,
6. Validación del Modelo,
7. Análisis del comportamiento vía Simulación numérica,
8. Cálculo de los modelos de los “controladores”
9. Análisis del comportamiento,
10. Rediseño si procede (vuelta a 6).
11. Implementación y puesta en marcha.