Fundamentos de control automatico
- 1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO EXTENCION MATURIN FUNDAMENTOS DE CONTROL AUTOMATICO Autor: Olwin Marcano Maturin Enero del 2015
- 2. La aplicación del principio de realimentación tiene sus comienzos en máquinas e instrumentos muy sencillos , algunos de los cuales se remontan a 2000 años atrás . El aparato mas primitivo que emplea el principio de control por realimentación fue desarrollado por un griego llamado Ktsibios aproximadamente 300 años A.C. . Se trataba de un reloj de agua como el mostrado en la figura el cual medía el pasaje del tiempo por medio de una pequeño chorro de agua que fluía a velocidad constante dentro de un recipiente . UN POCO DE HISTORIA DEL CONTROL AUTOMATICO
- 3. FUNCION DEL CONTROL AUTOMATICO La idea básica de lazo realimentado de control es mas fácilmente entendida imaginando qué es lo que un operador tendría que hacer si el control automático no existiera . La figura muestra una aplicación común del control automático encontrada en muchas plantas industriales , un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fría . En operación manual , la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende de la presión de aire hacia la válvula que regula el paso de vapor . Para controlar la temperatura manualmente , el operador observaría la temperatura indicada , y al compararla con el valor de temperatura deseado , abriría o cerraría la válvula para admitir mas o menos vapor . Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado , el operador simplemente mantendría esa regulación en la válvula para mantener la temperatura constante
- 4. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado . La distinción la determina la acción de control , que es la que activa al sistema para producir la salida . Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida . Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto modo dependiente de la salida . Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes : a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinada por su calibración . Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada . b) b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad , que presentan los de lazo cerrado .
- 5. EL LAZO REALIMENTADO El lazo de control realimentado simple sirve para ilustrar los cuatro elementos principales de cualquier lazo de control La medición debe ser hecha para indicar el valor actual de la variable controlada por el lazo . Mediciones corrientes usadas en la industria incluyen caudal , presión , temperatura , mediciones analíticas tales como pH , ORP , conductividad y muchas otras particulares específicas de cada industria .
- 6. EJEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROL . Los sistemas de control abundan en el medio ambiente del hombre . Antes de mostrar esto , se definirán los términos entrada y salida que ayudarán a identificar o definir al sistema de control . La entrada es el estímulo o la excitación que se aplica a un sistema de control desde una fuente de energía externa , generalmente con el fin de producir de parte del sistema de control , una respuesta especificada . La salida es la respuesta obtenida del sistema de control . Puede no ser igual a la respuesta especificada que la entrada implica . El objetivo del sistema de control generalmente identifica a define la entrada y la salida . Dadas éstas es posible determinar o definir la naturaleza de los componentes del sistema . Los sistemas de control pueden tener mas de una entrada o salida . Existen tres tipos básicos de sistemas de control : 1.Sistemas de control hechos por el hombre. 2.Sistemas de control naturales , incluyendo sistemas biológicos . 3. Sistemas de control cuyos componentes están unos hechos por el hombre y los otros son naturales .
- 7. Ejemplo 1 . Un conmutador eléctrico es un sistema de control (uno de los mas rudimentarios) hecho por el hombre , que controla al flujo de electricidad . Por definición , el aparato o la persona que actúa sobre el conmutador no forma parte de este sistema de control . La entrada la constituye la conmutación del dispositivo tanto hacia el estado de conducción como hacia el de corte . La salida la constituye la presencia o ausencia del flujo ( dos estados ) de electricidad . Ejemplo 2 . Un calentador o calefactor controlado por medio de un termostato que regula automáticamente la temperatura de un recinto . La entrada de este sistema es una temperatura de referencia , ( generalmente se especifica graduando el termostato convenientemente ) . La salida es la temperatura del recinto . Cuando el termostato detecta que la salida es menor que la entrada , el calefactor produce calor hasta que la temperatura del recinto sea igual a la entrada de referencia . Entonces , el calefactor se desconecta automáticamente . Ejemplo 3. La indicación de un objeto con un dedo requiere de un sistema de control biológico constituido principalmente por los ojos, el brazo , la mano , el dedo y el cerebro de un hombre . La entrada es la dirección precisa del objeto ( en movimiento o no ) con respecto a una referencia , y la salida es la dirección que se indica con respecto a la misma referencia .
- 8. CONTROLADOR AUTOMATICO El último elemento del lazo es el controlador automático , su trabajo es controlar la medición . “Controlar” significa mantener la medición dentro de límites aceptables . En éste artículo , los mecanismos dentro del controlador automático no serán considerados . Por lo tanto , los principios a ser tratados pueden ser aplicados igualmente tanto para los controladores neumáticos como para los electrónicos y a controladores de todos los fabricantes . Todos los controladores automáticos usan las mismas respuestas generales , a pesar de que los mecanismos internos y las definiciones dadas para estas respuesta pueden ser ligeramente diferentes de un fabricante al otro .
- 9. NECESIDAD Y APLICACIONES DE LOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE CONTROL La implantación y el desarrollo de los sistemas de regulación están presentes en infinidad de sectores, en el ámbito doméstico, en los procesos industriales, en el desarrollo tecnológico y científicos, provocando avances significativos en todos los campos. En la producción industrial su utilización permite: Aumentar la calidad y la cantidad del producto fabricado. Mejorar los sistemas de seguridad del proceso industrial. Ejecutar operaciones cuya realización sería impensable con la única participación del hombre. Reducir enormemente los costes productivos. Dentro de los avances científicos que el uso de estos sistemas ha posibilitado tenemos un ejemplo claro en el desarrollo del campo de las misiones espaciales, que son realizadas de modo automático y en los que la presencia humana es anecdótica.
- 10. ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES Sistemas: Un sistema es una combinación de componentes que actúan juntos y realizan un objetivo determinado. Un sistema no está necesariamente limitado a los sistemas físicos Control realimentado. El control realimentado se refiere a una operación que, en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia, y lo realiza tomando en cuenta esta diferencia. Procesos: El Diccionario Merriam-Webster define un proceso como una operación o un desarrollo natural progresivamente continuo, marcado por una serie de cambios graduales que se suceden unos a otros de una forma relativamente fija y que conducen a un resultado o propósito determinados; Control: La palabra control proviene del término francés contrôle y significa comprobación, inspección, fiscalización o intervención. También puede hacer referencia al dominio, mando y preponderancia, o a la regulación sobre un sistema.