Control de Procesos Sena
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C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 11
CONTROL DE PROCESOS
1. INTRODUCCION
2. T ERMINOLOGIA DE CONTROL
3. IDENTIFICACION DE PROCESOS
4. CONTROLADORES REALIMENTADOS
5. SINTONIA
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 22
INTRODUCCION AL CONTROL DE PROCESOSINTRODUCCION AL CONTROL DE PROCESOS
Concepto de Sistema.Concepto de Sistema.
Es un conjunto de elementos, interrelacionados entre sí, los cuales
se caracterizan por tener unos parámetros inherentes que los definen,
y por mostrar unas condiciones físicas, susceptibles de evolucionar
en el tiempo.
Parámetros del sistema.Parámetros del sistema.
Parámetros específicos de cada elemento, normalmente constantes e
invariables en el tiempo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 33
Variables del sistema.Variables del sistema.
• Condiciones físicas de cada componente cambiantes con el tiempo.
• Determinan el estado del sistema en cada momento.
• Sus magnitudes y evolución vienen regidas por leyes específicas,
en función del tiempo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 44
Concepto de Bloque.Concepto de Bloque.
R1
i( t )i( t )v( t )v( t )Señal deSeñal deEntradaEntrada
Señal deSeñal de SalidaSalida
Función de Transferencia =Función de Transferencia = R1
Cada uno los elementos en que puede descomponerse un sistema
constituye un bloque.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 55
Función de Transferencia o Transmitancia.Función de Transferencia o Transmitancia.
La ecuación o función matemática que en un bloque, relaciona la
variable de salida con la de entrada, se denomina Función de
Transferencia.
R1
i( t )i( t )v( t )v( t )
i( t ) = R1 * v( t )
G( t ) = Rtvti 1)()(
i( t ) = G( t ) * v( t )
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 66
Sistema Controlado.Sistema Controlado.
Proceso.Proceso.
Es un conjunto de equipos o dispositivos, ya sean mecánicos,
eléctricos, físicos, químicos, térmicos o de cualquier otra índole,
dispuestos de tal modo que puedan realizar las operaciones
necesarias con el fin de lograr un determinado objetivo.Sistema de Control.Sistema de Control.
Conjunto de dispositivos adicionales al proceso, que llevan o
permiten el control o regulación del proceso.
Sistema controlado.Sistema controlado.
Conjunto formado por el proceso y el sistema de control.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 77
Control Manual en lazo Abierto.Control Manual en lazo Abierto.
Con el potenciometro se genera una tensión, consigna o setpointque el circuito de amplificación y disparo, controlador, procesaran para producir el encendido de los tiristores,elemento final de control, con un cierto ángulo. La energía entregada al motor depende del ángulo de disparo, por lo que lavelocidad de giro será proporcional a la señal de consigna.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 88
Control Manual en lazo Cerrado.Control Manual en lazo Cerrado.
HornoHorno
T1T1
VálvulaVálvula CombustibleCombustible
Entrada Entrada ProductoProducto
Salida ProductoSalida Producto
ProcesoProceso. MedidorMedidor HombreHombre VálvulaVálvula
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 99
Proceso Controlado AutomáticamenteProceso Controlado Automáticamente
MedidaMedida
ControladorControlador VálvulaVálvula ProcesoProceso
MedidorMedidor
TransmisorTransmisor
PerturbacionesPerturbaciones
VariableVariablecontroladacontrolada
Señal de ControlSeñal de Control
VariableVariableManipuladaManipulada
DesviaciónDesviaciónErrorError
+
-
Punto dePunto deConsignaConsigna
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICOSISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1010
PerturbacionesPerturbaciones
1. Cambios en el valor deseado de la variable controlada.
2. Cambios debidos a exigencias o condiciones especificas
del proceso. Cambios de carga.
3. Cambios producidos por alteraciones ajenas a las
exigencias del proceso, de origen externo al mismo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1111
Realimentación. Feedback.Realimentación. Feedback.
Etapas de un Control Automático en Lazo Cerrado.Etapas de un Control Automático en Lazo Cerrado.
1. Medición de la variable controlada y transmisión de la
señal de medida al controlador.
2. Comparación entre el punto de consigna prefijado y la
señal de medida.
3. Partiendo de la señal de error, el controlador elabora su
señal de salida o señal de control.
4. La señal de salida del controlador es conducida al elemento
final de regulación.
5. Reacción del proceso, modificando el valor de la variable
controlada.
6. Nueva señal de medida, se cierra el circuito.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1212
Componentes básicos de un Sistema de Control.Componentes básicos de un Sistema de Control.
TTTT
TCTC
ControladorControlador
TransmisorTransmisor
SensorSensor
Elemento Final de ControlElemento Final de Control
VaporVapor
TTii(t)(t)T(t)T(t)
TT
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1313
Componentes básicos de un Sistema de Control.Componentes básicos de un Sistema de Control.
1. Sensor.Sensor.
Se conoce como elemento primario, están en contacto
directo con la variable, permitiendo la medida de la
misma2. Transmisor.Transmisor.
Se conoce como elemento secundario, reciben la variable
del proceso del elemento primario y convierten la señal
entregada por este en otra señal normalizada apta para ser
transmitida a distancia. Esta señal puede ser neumática, con un
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1414
3. Controlador.Controlador.
Cerebro del sistema de control, su función es la de
comparar la medida de la variable controlada con la consigna
establecida y como resultado ejercen una acción correctora que
permite que se iguale la medida con la consigna.
Rango de 3 a 15 PSI, o eléctrica entre 4 y 20 mA.Frecuentemente transmisor y elemento primario conforman un solo equipo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1515
4. Elemento Final de Control.Elemento Final de Control.
Frecuentemente se trata de una válvula de control, recibe la
señal correctora enviada por el controlador permitiendole
entregar mas o menos energía al proceso.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1616
Operaciones Básicas de un Sistema de Control.Operaciones Básicas de un Sistema de Control.
1. Medición. ( M )Medición. ( M )
La medición de la variable que se controla se hace
generalmente mediante la combinación de sensor y
transmisor.
2. Decisión ( D )Decisión ( D )
Con base en la medición, el controlador decide que
hacer para mantener la variable en el valor que se
desea.
3. Acción ( A )Acción ( A )
Como resultado e la decisión del controlador se debe
efectuar una acción en el sistema, generalmente ésta
es realizada por el elemento final de control.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1717
REPRESENTACION NORMALIZADA
Una norma para la representación de diagramas de
instrumentos y procesos P&D es la ISA-S5.1 . El instrumento
se representa por un circulo con un serie de letras en su interior
que indican su función y un numero que representa al bucle de
control al cual pertenece.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1818
Letras usadas y su significado:
H MANUAL
I CORRIENTE
J POTENCIA
K TIEMPO
L NIVEL
M HUMEDAD
N LIBRE
O LIBRE
Q CANTIDAD
P PRESIO O VACIO
R RADIOACTIVIDAD
S VELOCIDAD O FRECUENCIA
T TEMPERATURA
U MULTIVARIABLE
V VISCOSIDAD
W PESO O FUERZA
X SIN CLASIFICAR
Y LIBRE
Z POSICIÓN
PRIMERA LETRA PARA DESCRIBIRVARIABLE DE MEDIDA.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 1919
LETRA DE MODIFICACION DE LA PRIMERA LETRA
D DIFERENCIAL
F RELACION
J EXPLORACIÓN
Q INTEGRACIÓN
S SEGURIDAD
Es opcional y sirve para modificar la anteriorCambiando el signicado de la variable medida.
Un instrumento PI mide e indica una presion absoluta
Un instrumento PDI mide e indica una presion diferencial.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2020
LETRAS SUCESIVAS COMO FUNCION DE LA LETRA PASIVA
A ALARMA
B LIBRE
E ELEMENTO PRIMARIO
G VIDRIO
L LUZ PILOTO
N LIBRE
O ORIFICIO
P PUNTO DE PRUEBA
R REGISTRO
U MULTIFUNCIÓN
W VAINA
X SIN CLASIFICAR
Hace referencia al tipo de lectura
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2121
LETRAS SUCESIVAS COMO FUNCION DE SALIDAB LIBRE
C CONTROL
K ESTACION DE CONTROL
N LIBRE
S INTERRUPTOR
T TRANMISOR
U MULTIFUNCIÓN
V VÁLVULA
X SIN CLASIFICAR
Y RELE O COMPUTADOR
Z ELEMENTO FINAL DE CONTROLSIN CLASIFICAR
Se utiliza para designar el tipo de salida.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2222
LETRAS SUCESIVAS COMO LETRA DEMODIFICACION
B LIBRE
H ALTO
L BAJO
M MEDIO O INTERMEDIO
N LIBRE
U MULTIFUNCIÓN
X SIN CLASIFICAR
Es modificadora y opcional, los terminosAlto, bajo y medio se refieren a valoresDe la variable medida.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2323
TIC 103
T 103
103
TIC
T
IC
Identificación del instrumento o número de etiqueta
Identificación de lazo
Número de lazo
Identificación de funciones
Primera letra
Letras Sucesivas
NUMERO DE IDENTIFICACION TIPICO
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2424
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2525
SIMBOLOS PARA LA CONEXIÓN ENTRE INSTRUMENTOS
AS Alimentación de aire.ES Alimentación eléctrica.GS Alimentación de gas.HS Alimentación hidráulica.NS Alimentación de nitrógeno.SS Alimentación de vapor.WS Alimentación de agua.
Para indicar el tipo de alimentacionSe utilizan las siguientes abreviaturas
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2626
SIMBOLOS DE LINEAS
Conexión al proceso, enlace mecanico oAlimentacion del instrumento.
Señal neumatica o señal sin definir.
Señal electrica.
Tubo capilar.
Señal hidraulica.
Via de comunicaciones.
Señal electromagnetica.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2727
CONTROL DE NIVEL
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2828
Algebra de Bloques.Algebra de Bloques.
Las variables se representan con letras minúsculas, mientras que las mayúsculas significaran las transmitancias de los bloques.
y = G* x
xyG
G* F = F * G
G + F = F + G
G*x + G * y = G ( x + y )
G * x + F * x = ( G + F ) * x
x - y = x + ( - y ) = x - ( + y )
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 2929
Reglas Algebraicas.Reglas Algebraicas.
1. Bloques en Serie.Bloques en Serie.
yy
G*xG*xGG
xxFF
zz
F*y=G*F*xF*y=G*F*x G*FG*Fxx zz
G*F*xG*F*x
2.2. Bloques en paralelo.Bloques en paralelo.
GG
G*xG*x
FF
xx
F*xF*x
+
+ -
zz
(G+- F )x(G+- F )xG+-FG+-F
xx zz
(G+-F)*x(G+-F)*x
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3030
3.3. Transformación de un lazo sencillo de realimentación, en unTransformación de un lazo sencillo de realimentación, en unbloque único.bloque único.
GG
HHmm
xx ee
++--
zz
GH1G
xx zz
Z= G*e ; e = x - m ; m = H * zZ= G*e ; e = x - m ; m = H * z
z = x *z = x *GH1G
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3131
4.4. Traslación de un bloque dentro de un lazo de realimentación.Traslación de un bloque dentro de un lazo de realimentación.
GG
HHmm
FxFx
e= Fx - me= Fx - m
++--
zzFF
xx
zzFx-mFx-mx-m/Fx-m/F
m/Fm/F
xx
mm
FF GG
HH1/F1/F
GH1FGxz
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3232
Variables y Parámetros.Variables y Parámetros.
Sistemas Físicos.Sistemas Físicos.
• Eléctricos.
• Electrónicos.
• Neumáticos.
• Hidráulicos.
• Mecánicos.
• Químicos.
• Térmicos.
• Nucleares.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3333
Parámetros.Parámetros.
• Inductancia.Inductancia.
• Masa.Masa.
• Volumen.Volumen.
• Constante elástica.Constante elástica.
• Calor específico.Calor específico.
• Viscosidad.Viscosidad.
• Conductividades diversas.Conductividades diversas.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3434
Variables.Variables.
• Tensión.Tensión.• Intensidad.Intensidad.• Carga eléctrica.Carga eléctrica.• Caudal.Caudal.• Velocidad.Velocidad.• Aceleración.Aceleración.• Temperatura.Temperatura.• PH.PH.• Nivel.Nivel.• PresiónPresión• Concentración.Concentración.• Opacidad. Opacidad.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3535
Variables.Variables.
Son magnitudes cambiantes en el tiempo, las cuales determinan el estado del sistema.
Parámetros.Parámetros.
Reflejan las propiedades o características inherentes de componentes.
Tipos de Variables.Tipos de Variables.
Determinan el estado de un componente, su valor es cambiante en el tiempo, pueden ser expresadas por una función temporal.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3636
1.1. Potencial o Fuerza Impulsora.Potencial o Fuerza Impulsora.
Son fuerzas generadoras o impulsoras de todos los fenómenos. Son fuerzas generadoras o impulsoras de todos los fenómenos. Generan el tipo de variable flujo.Generan el tipo de variable flujo.
• Potencial eléctrico o tensión.
• Presión.
• La temperatura.
• Fuerza física.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3737
2.2. Flujo o CorrienteFlujo o Corriente.
Son generadas por las de tipo potencial. Se refieren al transporte ya sea masico o energético.
• Intensidad eléctrica.
• El flujo calórico.
• La velocidad de desplazamiento.
• La velocidad angular.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3838
3.3. Carga o cantidad.Carga o cantidad.
Son consecuencia de la integración o la acumulación en el tiempoSon consecuencia de la integración o la acumulación en el tiempode las variables de tipo flujo.de las variables de tipo flujo.
• Volumen acumulado.
• El nivel.
• La carga eléctrica.
• La cantidad de calor.
• El desplazamiento.
• El ángulo de giro.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 3939
Parámetros.Parámetros.
Son magnitudes constantes que definen las característicasfundamentales inherentes de los componentes más simples de un sistema.
Causa Efecto.
Entrada. Salida.
Se expresan por valores constantes, se representan con letras mayúsculas.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4040
Tipos de parámetros.Tipos de parámetros.
1. Resistencia o su reciproco la conductancia.
Características de aquellos componentes que poseen una relaciónproporcional entre la diferencia de potencial a la que se encuentran sometidos y el flujo circulante.
(t)
P(t)R
θ
R Resistencia.
(t)θ Flujo como variable de entrada.
P(t) Diferencia de potencial como variable de salida.
P(t) = (t)θ R
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4141
Pertenecen a este tipo:
• Resistencia eléctrica.
• Fricción Viscosa.
• La conductancia calorífica.
• La resistencia que ofrece al paso de un fluido una restricción.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4242
2.2. Capacidad.Capacidad.
Característica de aquellos componentes que muestran la propiedad de almacenar una carga, como consecuencia de la integración en el tiempo del flujo circulante.
Carga almacenada. Diferencia de Potencial.
Carga + diferencia de potencial. Energía almacenada.
dt θC
1 P(t)
q(t)C
1 P(t)
P(t)
q(t)C
dtq(t) θ
C Capacidad.q(t) Carga( variable intermedia.
(t)θ Flujo ( Variable de entrada.
P(t) Diferencia de potencial, variable de salida.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4343
Pertenecen a este tipo.
• Capacidad, Capacitancia eléctrica.
• Capacidad volumétrica.
• Capacidad calorífica.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4444
3.3. Inertancia.Inertancia.
Propiedad de aquellos componentes que se caracterizan porpresentar una inercia a los cambios de flujo.El potencial es proporcional a la velocidad de cambio del flujocirculante
PdtL
1θ(t) Pdtq(t)
q(t)L
1θ(t)
θ(t)
q(t)L
L Inertancia.q(t) Carga inercial( intermedia)P(t) Diferencia de potencial( IN)
(t)θ Flujo.( Variable de salida.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4545
Pertenecen a este tipo:
• Inductancia de una autoinducción eléctrica.
• Propiedad inercial de una masa física.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4646
RI(s) V(s)
V(t) = R *i(t) V(s) = R*I(s)
Rv(t)
v(t) R
1i(t) V(s) I(s)
R
1
I(t) = R
1 v(t)
I(s) = R
1 V(s)
i(t)
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4747
1/s 1/C
I(s) Q(s) V(s)
C
Q V
s
IQ
C
qv idt q
i(t) C
v(t)
v(t) Ci(t)
C s
V(s) Q(s) I(s)
QsI CV Q
dt
dqi Cvq
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4848
1/s 1/L
V(s) (s) I(s)
C
φI
s
Vφ
L
θi vdt θ
L s
I(s) (s) V(s)
φs V LIφ
dt
dθv Liθ
i(t) L
v(t)
v(t) Li(t)
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 4949
IDENTIFICACION DE PROCESOS
• La meta del control de procesos es optimizar el proceso.
• La identifacion de un proceso es una manera de predecir como responderá el proceso bajo ciertas condiciones.
Valvula
Sensor
Salida
Cambio enEscalon
??
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5050
I/P Valvula Proceso dP/I
SalidaControlador%
ma
PSI Valvula Flujoma
Entrada alControlador%
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5151
Valvula
dP/I
I/P49.3Aut
Man
49.2
A\M
Entrada alProceso.
% PosicionValvula
0 – 100%
4 - 20ma
3 – 15 PSI
Salida delPoceso
% Flujo
4 – 20ma
0 – 100%
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5252
Ganancia Pura Integrador Primer orden mastiempo muerto
Primer Orden Segundo OrdenSubamortiguado
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5353
METODOLOGIA DE PRUEBA
La determinación exacta del modelo del procesousualmente requiere mas de una prueba.
1. El operador debe conocer cuanto puede ser movido
el elemento final de control.
No se pueden hacer pruebas que excedan la normal
operación del elemento final de control.
Si el elemento final de control es una válvula, el
controlador debe ser colocado en manual durante la
prueba.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5454
2. La prueba se realiza en la porción lineal del elemento
final de control.
• Se pueden obtener diferentes modelos dependiendo
del rango en que esté operando el elemento final
de control.
• Para cada nivel de operación es necesario realizar
una prueba para determinar los parámetros del
modelo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5555
3. Se debe realizar la prueba en diferentes direcciones.
1X-2X
1X
Antes de mover el actuador en dirección contraria, asegurarse de que el proceso haya terminado de moverse.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5656
MODELOS DE PROCESOS MAS COMUNES
El modelado de un proceso implica dividir el proceso
en partes pequeñas más trabajables. Una vez
determinados los parámetros del proceso estos se
utilizan para determinar los tipos de Controladores
necesarios y calcular los parámetros de sintonia.
Modelos a trabajar:
Ganancia Pura.
Primer orden.
Primer orden más tiempo muerto.
Integrador.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5757
PROCESO DE GANANCIA PURA.
Valvula
Sensor
Salida
Cambio enEscalon
Respuesta Proceso
Y(t) = KP U(t)
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5858
Cálculo de KP
U
Cambio en la valvulaEntrada al proceso
KP = Cambio en el proceso (Y)Cambio en la entrada (U)
Y
Cambio en el proceso
El proceso se mueve KP veces el cambio en el actuador
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 5959
PROCESO10%
Cambio en elactuador
30%
30%10%= 3KP=
Respuesta del proceso
PROCESO10%
Cambio en elactuador
3% 3%10%=0. 3 KP =
Respuesta del proceso
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6060
PROCESO DE PRIMER ORDEN
Un proceso de primer orden esta definido por dos parámetros.
• Ganancia del proceso KP.
• Constante de tiempo del proceso, P
P dY(t)dt
+ Y(t) = KP U(t)
Y(t) Salida del proceso.
U(t) Entrada al proceso.
P Constante de tiempo en bucla abierta.
KP Ganancia del proceso en bucla abierta.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6161
Valvula
Sensor
Salida
Cambio enEscalon
Respuesta Proceso
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6262
GANANCIA DEL PROCESO
U
Cambio en el proceso Y Cambio en la entrada U
KP =
Cambio delproceso
Y
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6363
CONSTANTE DE TIEMPO
P = Tiempo de transicion dinámica4
Tiempo de transicióndinámica.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6464
DEFINICION
La constante de tiempo es la cantidad de tiempo P que
le toma al proceso alcanzar el 63.2 % de su valor de estado estacionario.
U(t) KP respuesta de estado estacionario.
)τ
)τ
P
t
PK-
PK*U(t)Y(t)
P
t
e(1P
K*U(t)Y(t)
e
Pτ
t
eP
K
Respuesta transitoria.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6565
Veces la constantede tiempo
% de Salida en estadoestacionario
1 63.2
2 86.4
3 95.02
4 98.1
5 99.3
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6666
EJEMPLO 1
VR + VC = V
dtdVcci
cQ
cV
VcVdt
cdVc*R
VcVi*R
*
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6767
Continuación
1s*c*R1G(s)
s*c*R
1
v(s)
(s)cv
s*c*R(s)cv
v(s)(s)cv(s)cv*s*c*R
1
)(1 sv
P =R*c
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6868
EJEMPLO 2
Concentracion en un tanque agitado.
dt2
dc*V
2c*q
1c*q
Entrada - Salida = Acumulación
q*c1
q*c2
Vc2
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 6969
Continuación
1s*qV
1G(s)
qs*V
q
(s)1
c
(s)2
c
(s)1
c*qqs*V(s)2
c
(s)2
c*s*V(s)2
*cq(s)1
c*q
qV
Pτ
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7070
EJEMPLO 3.
NIVEL DE UN TANQUE CON RESTRICCION DE DESCARGA.q1
q2A
hk
hk2
q
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7171
Continuación.
Entrada - Salida = Acumulación.
dtdhA
dtdV
h*AV
dtdV
Es un caudal.
dtdhAhk
1q
dtdhA
2q
1q
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7272
Continuación.
hm
qm
Caudal.
Nivel
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7373
Continuación.
• Pendiente de la recta tangente.
mh
1k21m
mhhdh2
dqm
•Caudal medio de salida qm
m2hmq
m
mhmq
k
mhkmq
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7474
Continuación.
1s*mA
m1
G(s)ms*A
1(s)
1QH(s)
H(s)*m)s*(A(s)1
Q H(s)*mH(s)*s*A(s)1
Q
H(s)*mH(s)*s*A(s)1
Q H(s)*mH(s)*s*A(s)1
Q
H(s)*s*AH(s)*m(s)1
Qdtdh*Ah*m
1q
mA
Pτ
m1
PK
Constante del proceso.
Constante de tiempo.Analogías
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7575
MODELO DE PROCESO AUTOREGULADOR.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7676
Valor Valorinicial
Valor final Cambio
Salida 35% 55% 20%Entrada 52.5% 82.5% 30%
Prueba.
1
Tiempo 9 Min 37 Min 28 Min
Gananciadelproceso.30/20 =1.5kP = 1.5
Constantede tiempo.28/4 = 7
P = 7 Min
Este ejemplo muestra un proceso autoregulador que puede ser modelado con dos parámetros
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7777
PROCESO NO AUTOREGULADOR. INTEGRADOR
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7878
PROCESO NO AUTOREGULADOR. INTEGRADOR
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 7979
U(t)= Flujo de entrada
Fi = Fo
U1U2
A B C D
Fi = Fo
Nivel Y1
t1
Y2
t2
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8080
Procesos IntegradoresProcesos Integradores
Los procesos integradores pueden ser definidos con un modelo deun parametro. El parámetro es la ganancia del proceso.
Cambio en la variable del proceso por unidad de tiempoCambio en la variable que lo produce
KP =
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8181
U(t)= Flujo de entrada
Fi = Fo
U1 = 10% U2 = -30%
A B C
Fi = Fo
Nivel
U3 = 20%
m1.m2.
20 In
m3.
m4.
80 In
100 In
0 10 30 70 Segundos
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8282
PRUEBA
VALOR VALORINICIAL
VALORFINAL
CAMBIO PENDIENTEm = MV / t
GANANCIAKP =m / F
NIVEL 80 80 0ANTESTIEMPO 0 10 10
m1 = 0
NIVEL 80 100 20FLUJO 30 40 10
1
TIEMPO 10 30 20
m2=(100-80)/(30-10)m2=1
KP =( m2- m1 )/FKP = (1 - 0) / 10KP = 0.1
NIVEL 100 20 -80FLUJO 40 10 -30
2
TIEMPO 30 70 40
m3=(20-100)/(70-30)m3=-2
KP =( m3- m2 )/FKP = (-2 - 1) / -30KP = 0.1
NIVEL 20 20 03TIEMPO 70 100 30
m4=(20-20)/(100-70)m4=0
KP =( m4- m3 )/FKP = (0 + 2) / 20KP = 0.1
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8383
CONTROL DE REALIMENTACION
FIC-100
PV SP OUT0
100
50
25
75
PV 45 GPM
R/L
A
CONTROLADOR
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8484
CONTROL REALIMENTADO ( FEEDBACK)
• Las acciones de control están basadas en el setpoint y la información realimentada de sensores y transmisores
• Los controladores realimentados tratan de mantener el valor de la variable del proceso medida igual al setpoint, basados en eventos pasados.
CONTROL ANTICIPATIVO ( FEEDFORWARD)
• Las acciones de control están basadas en eventos que cambiaran el valor de la variable del proceso.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8585
TIPOS DE CONTROLES REALIMENTADOS
• CONTROL ON - OFF
• CONTROL PROPORCIONAL
• CONTROL INTEGRAL ( RESET)
• CONTROL DERIVATIVO ( RATE)
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8686
CONTROL ON - OFF. DE DOS POSICIONES
Setpoint
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8787
Continuación.
La forma más simple de control es el ON- OFF, o control dedos posiciones. Actúa semejante a un interruptor.
El elemento final de control está abierto o cerrado dependiendode la señal de error.Cuando el elemento final de control es una válvula, estará totalmente abierta o totalmente cerrada dependiendo si el valor medido es diferente del valor del setpoint.
SP
PROCESO
OFF
ON
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8888
REQUERIMIENTOS.
• No hay necesidad de un control riguroso.
• La velocidad de reacción del proceso es lenta. (Procesos Batch)
• El tiempo muerto es pequeño comparada con la velocidad de
reacción del proceso.
• Los cambios de carga son pequeños y poco frecuentes.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 8989
RESUMEN CONTROL ON-OFF FORMA SIMPLE.
• No requiere sintonía, barato.
• El error es detectado al comparar la señal de realimentación con
el setpoint.
• La válvula abre o cierra totalmente.
• Cuando el proceso alcanza el setpoint la valvula se cierra.
• Se esperan ligeros sobrepasos.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9090
CONTROL PROPORCIONAL
Esta estrategia de control permite al elemento final de controlposicionarse entre el ON y el OFF.
KC
Valor medidoDesde el sensor
Setpoint Error
+- Ganancia del
controlador
Salida haciala valvula.
Desviación.Reset manual
U(t) = Kc*e(t) + B
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9191
Continuación.
Error = setpoint - Valor Medido
La desviación es la salida del controlador cuando la medida y el setpoint son iguales.
BANDA PROPORCIONAL
Es el porcentaje del rango total de la variable medida necesaria para hacer que la señal de salida recorra su rango completo.
Cuando la banda proporcional es amplia, se necesita un grancambio en la variable medida para mover la válvula entre sus posiciones de abierto a cerrado.Cuando la banda proporcional es estrecha un pequeño cambio en la variable medida causa que la válvula se mueva a través de su total recorrido.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9292
Continuación.
• Si PB = 100%.
Cuando la variable medida cambia el 100%, la salida cambia
en su totalidad. Equivalente a ganancia 1.
• Si PB = 50%.
Cuando la variable medida cambia en la mitad de su rango, la
señal de salida cambia en su rango completo. Equivalente a
ganancia 2.
cK100PB
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9393
Continuación.
Señal de errorEntrada
Señal de controlSalida.
Ganancia = 1PB=100
Error
SalidaU=Kc* e
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9494
Continuación.
Error
SalidaU=Kc* e
Señal de errorEntrada
Señal de controlSalida.
Ganancia > 1PB < 100
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9595
Continuación.
Se usa una ganancia proporcional grande, Kc, cuando un cambio
grande en el actuador produce un cambio pequeño en el
proceso.
Corresponde a una ganancia de proceso pequeña Kp.
ProcesoControlador U
Kc> 1
Error MV
KP < 1
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9696
Continuación.
Señal de errorEntrada
Señal de controlSalida.
Ganancia < 1PB >100
Error
SalidaU=Kc* e Tiempo
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9797
Se usa una ganancia proporcional pequeña, Kc, cuando un
cambio en el actuador produce un cambio grande en el proceso.
Corresponde a una ganancia de proceso grande, Kp.
Continuación.
ProcesoControlador U
Kc< 1
Error MV
KP > 1
pKcK
1
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9898
TTTT
TCTC
ControladorControlador
TransmisorTransmisor
SensorSensor
Elemento Final de ControlElemento Final de Control
VaporVapor
TTii(t)(t)T(t)T(t)
TT
La escala del transmisor de temperatura va de 100°C a 300°C y elpunto de control del controlador está en 200°C
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 9999
0 25 50 75 100 4
8
12
16
20
3
6
9
12
15
PB=200%
PB=100%
PB=50%PB=25%SP
mA
Porcentaje de la variable controlada
Salida delcontrolador
Salida del Controlador3 psig 9 psig 15 psig4 mA 12 mA 20 mA
PB=100% 100°C 200°C 300°CPB=50% 150°C 200°C 250°CPB=25% 175°C 200°C 225°CPB=200% 200°C
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 100100
ACCION INVERSA Y ACCION DIRECTA
40% LICLT
AO
h(t)
m(t)= KC( SP - PV) + B Acción Inversam(t)= KC( PV- SP) + B Acción Directa
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 101101
La acción del controlador requiere tener en cuenta:
1. Los requerimientos de control del proceso.
2. La acción de la válvula de control u otroelemento final de control.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 102102
PRACTICAS DE CONTROL CON LOS TRANSMISORESINTELIGENTES SMAR
• Determinar las características dinámicas del control proporcional.
• Con los parámetros del proceso obtenidos en las practicas de
simulación, determinar la ganancia del controlador.
• Determinar la respuesta del sistema de control ante cambios en
el setpoint y la ganancia del controlador.
• Utilizar el transmisor inteligente smar como equipo de control.
Objetivos
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 103103
Procedimiento.
1. Realice las siguientes conexiones eléctricas entre los componentes del sistema de control.
-+
FTC
I/P
24 V
Registrador +
-
+-
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 104104
Continuación.
2. Configure el transmisor teniendo en cuenta la variable a controlar.
Ejemplo.
2.1 Configure el transmisor para medir flujo.
2.2 Configure el display. Utilice unidades porcentuales.
2.3 Configure el bloque automático - manual.
2.4 Configure el bloque setpoint.
2.5 Configure el bloque PID. Establezca Td= 0 y Ti = Vmax.
Para tener solo control proporcional.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 105105
Continuación.
3. Desarrolle la practica variando la ganancia del controlador
y el stpoint. En cada caso determine las características
dinámicas del sistema de control.
4. Elabore un informe detallado de los resultados obtenidos
con sus respectivos diagramas.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 106106
PRACTICA CON EL CONTROLADOR MOORE
• Determinar las características dinámicas del control proporcional.
• Con los parámetros del proceso obtenidos en las practicas de
simulación, determinar la ganancia del controlador.
• Determinar la respuesta del sistema de control ante cambios en
el setpoint y la ganancia del controlador.
• Utilizar el controlador Moore como equipo de control.
Objetivos.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 107107
Procedimiento.
1. Realice las siguientes conexiones eléctricas entre los componentes del sistema de control.
-+
FT
AI
24 V
Registrador +
-
+-
Controlador
AO
I/P
Registrador
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 108108
Continuación.
2. Cargar al controlador la estrategia diseñada de fabrica número uno. Single Loop PID Controller.
2.1 Utilizando las teclas del panel frontal del controlador realice los siguientes pasos de configuración.
2.2 Cargar la estrategia uno.• Pulse la tecla ENTER / CONF • Con el potenciometro seleccione parámetro F.• Pulsar STEP / DOWN para buscar FCO.• Con el potenciómetro seleccionar 1.• Pulsar STORE.• Pulsar EXIT
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 109109
Continuación.
3. Ajustar los parámetros del controlador.• Pulsar TUNE
• Seleccionar SPG1 , KC , Con el potenciometro ajustar el valor
deseado.• Pulsar STORE.• Cuando sea necesario, realizar los pasos anteriores con los
dos parámetros restantes. STI1, STD1.• Ajustar STI1 al max y STD1= 0 para control proporcional.• El setpoint se ajusta desde el panel frontal, colocando el
controlador en automático.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 110110
A /M
PID
AI
AO
SET
S
P AL
LO ALARM
HI ALARM
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 111111
4. Desarrolle la practica variando la ganancia del controlador
y el stpoint. En cada caso determine las características
dinámicas del sistema de control.
5. Elabore un informe detallado de los resultados obtenidos
con sus respectivos diagramas.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 112112
PRACTICA CON EL CONTROLADOR SMAR
• Determinar las características dinámicas del control proporcional.
• Con los parámetros del proceso obtenidos en las practicas de
simulación, determinar la ganancia del controlador.
• Determinar la respuesta del sistema de control ante cambios en
el setpoint y la ganancia del controlador.
• Utilizar el controlador Smar como equipo de control.
Objetivos.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 113113
Procedimiento.
1. Realice las siguientes conexiones eléctricas entre los componentes del sistema de control.
AO
I/P
Registrador
-+ FT
AI
24 V Registrador
+
-
+-
Controlador Smar
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 114114
Continuación.
2. Conecte el PC con el controlador Smar mediante el cable
RS232.
Cargue el programa de configuración CONF600.
Determine los bloques de funciones a utilizar en la estrategia
de control.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 115115
3. Para diseñar la estrategia se accede por el icono de programación.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 116116
4. Se da nombre a la estrategia y al lazo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 117117
5. Se diseña la estrategia.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 118118
6. Se salva la estrategia.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 119119
CONTROL INTEGRAL
El modo de control integral permite al controlador ajustar laseñal de salida basado en la duración del error
Error
+- Ganancia integral
Setpoint
IKU
Salida a laVálvula.
Valor Medido
edtI
KU
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 120120
Continuación
A
B
C
Señal de Error
Tiempo 1
Tiempo 2
Tiempo 3
Tiempo1 2 3
Area.
A
B
C
Integración de la señal de error
Mientras exista error, la acción integral tratará de removerlo.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 121121
Acción proporcional Vs Acción Integral
e=(SP - PV)
U=Kc* e
Kc > 1Kc = 1Kc < 1
e=(SP - PV)
KI > 1KI = 1KI < 1
edtI
KU
•El controlador proporcional solo, lleva a un offset ante cambios de carga.
•El control integral es bastante lento para corregir los cambios de error.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 122122
CONTROL PROPORCIONAL MAS INTEGRAL PI
e=(SP - PV)
Proporcional
Integral
Formas básicas del controlador PI.
• Paralela.• Estándar, o no Interactiva, o ISA.• Clásica.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 123123
FORMA PARALELA.
edtI
KeC
KU
Setpoint
Error
+-
Integral
IK
U
Salida a laVálvula.KC
ProporcionalValor Medido
+
+
e
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 124124
FORMA ESTANDAR DEL CONTROLADOR PI.
La ganancia proporcional afecta a la componente proporcional y a la componente integral.
La ganancia integral se determina de dos maneras.
• Ganancia Integral.• Tiempo integral.
• TI tiene unidades de tiempo por repetición.• KI tiene unidades de repeticiones por tiempo.
IT1
IK
Un tiempo integral de 4 minutos tiene el mismo efecto que unaganancia de 0.25 repeticiones por minuto.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 125125
Continuación.
Setpoint
Error
+-
Integral
I
T1
U
Salida a laVálvula.
KC
Proporcional
Valor Medido
+
+e
edtI
T1e
CKU
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 126126
Continuación.
Señal de salida U.
Proporcional originalTiempo por repetición.
Proporcional repetida.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 127127
ACCION DERIVATIVA
• Procesos con constantes de tiempo grandes.• Procesos con tiempos muertos.• Procesos que experimentan cambios súbitos de carga.
ESTE MODO AÑADE A LA SALIDA DEL CONTROLADORUN VALOR QUE ES PROPORCIONAL A LA RAZON DECAMBIO ( DERIVADA) O VELOCIDAD DEL ERROR.
Este modo predice o anticipa el efecto de cambios de carga sobreel valor medido basado en la derivada o razón de cambio deel proceso.
dtde
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 128128
Ejemplo.
Si la acción derivativa de un controlador calcula una razón de cambio de la señal de error,
sec%3
dtde
Y el controlador tiene un tiempo derivativo de 2 segundosel modo derivativo predecirá que el error futuro será del6%.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 129129
Error = Setpoint - Valor medido
Acción sobre la válvula.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 130130
FILTRO DERIVADA
Error antes del filtro
Señal de error después del filtro
Señal de salida como resultado de la derivada
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 131131
Setpoint
Error
+-
Integral
I
T1
U
Salida a laVálvula.
KC
Proporcional
Valor Medido
+
+e
Filtro dtd
DT
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 132132
Setpoint
Error
+-
Integral
I
T1
U
Salida a laVálvula.
KC
ProporcionalValor Medido
+
+e
Filtro dtd
DT
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 133133
RESUMEN
Acción decontrol
Acción en Objetivo
On - Off Presencia deerror
Proporcional Cambio en elerror
Hacer error constante
Integral Duración delerror
Hacer error cero
Derivativo Razón decambio del
error
Reducir la velocidaddel cambio en el error.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 134134
FORMAS DEL PID
ESTANDAR O NO INTERACTIVA
SDTsiTCKCG
iaransferencFuncióndeT
dtde
DTdtteiT
teCKOutput
11
)(1)(
Setpoint
Error
+-
Integral
sI
T1
U
Salida a laVálvula.
KC
Proporcional
Valor Medido
+
+e
sDT
1
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 135135
Setpoint
Error
+-
Integral
sI
T1
U
Salida a laVálvula.
KC
Valor Medido
+
+e
sDT
sDKsiK
CKCG
iaransferencFuncióndeT
dt
deDKdtteiKteCKOutput
)()(
PARALELO
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 136136
siT
sDTsiTC
K
CG
iaransferencFuncióndeT
dt
deDTdtte
iTteCKOutput
)1)(1(
]1[])(1
)([
1
1
sI
T1sDT KC
Salida
Error
INTERACTIVO
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 137137
REGLAS DE SINTONIA Y PROCEDIMIENTOS
EL METODO DE ZIEGLER- NICHOLS EN BUCLA CERRADA
El método consiste de los siguientes pasos:
1. Establecer el tiempo integral tan grande como sea posible
Con esto se elimina la acción integral.
Establecer el tiempo derivativo tan pequeño como sea
posible, esto elimina la acción derivativa.
2. Incrementar la ganancia en pasos hasta que el lazo oscile.
3. Observe el periodo de oscilación, Pn , Llamarlo el periodo
natural. Tener en cuenta la ganancia en la cual alcanza la
oscilación, Kcu , Llamarla última ganancia.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 138138
Continuación.
4. Establezca los parámetros del controlador así:
8nP
dT
n1.2P iT
vo.Conservati 4cuK
cK
Agresivo. 2cuK
cK
• Kc Ganancia del controlador
• Kcu Ganancia del controlador que produjo la oscilación
sostenida.
• Ti Tiempo integral en minutos.
• Td Tiempo derivativo en minutos.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 139139
TT
TC
w
q T
Condensado
pa
Fv
CONTROL EN CASCADA
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 140140
TT
TC
w
q T
Condensado
pa
Fv
FC
FT
El regulador externo (TC) fija la consigna del regulador interno (FC) el cual corrige el efecto del cambio en pa sobre Fv antes de que alcancen al cambiador significativamente
CONTROL EN CASCADA
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 141141
Reguladores en cascada
W T
pa
TC Vapor Cambiador
q
FvFC
Proceso principal (TC-Cambiador) lento Proceso secundario (FC-Vapor) rápido Perturbaciones sobre el proceso secundario de efecto controlable mas instrumentación
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 142142
Sintonía/Operación
WR1 G2 G1R2
y
Sintonizar primero los lazos interiores, luego los exteriores En general, un sistema en cascada resulta mas rápido que uno simple Si un lazo está en manual, todos los internos a el deben estar en manual
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 143143
TT
TC
w
q T
Condensado
pa
Fv
CONTROL EN CASCADA
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 144144
Cascada Temp-Presión
El regulador interno (PC) de presión corrige mas perturbaciones y de forma mas eficaz
TT
TC
w
q T
Condensado
pa
Fv
PC
PT
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 145145
Reguladores en cascada
W T
pa
TC Vapor Cambiador
q
psPC
El regulador externo (TC) fija la consigna del regulador interno (PC) el cual corrige el efecto de los cambios en pa sobre ps antes de que alcancen al cambiador
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 146146
Control de nivel
Respuesta ante cambios en la presión en la linea de descarga: Su efecto se traduce a un cambio de h que es corregido por el regulador.
q
LC
w
u
LT
qi
h
ps
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 147147
Control en cascada
El regulador externo (LC) fija la consigna del regulador interno (FC) el cual corrige las perturbaciones antes de que alcancen significativamente al nivel del depósito
q
FC
w
u
LT
qi
h
LC
FT
ps
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 148148
Cascada Nivel-caudal
W h
ps
LC Caudal Depósito
qi
qFC
El regulador externo (LC) fija la consigna del regulador interno (FC) el cual corrige las perturbaciones sobre q antes de que alcancen significativamente al nivel del depósito
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 149149
Temperatura- Reactor
Respuesta ante cambios en la temperatura de refrigerante Ti : Su efecto se traduce a un cambio de T que es corregido por el regulador .
Reactor
TT
T
Refrigerante
Producto
TC
u
Ti
Reactante
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 150150
Cascada Temp-Temp
El regulador externo (TC1) fija la consigna del regulador interno (TC2) el cual corrige las perturbaciones en Tr antes de que alcancen significativamente a la temperatura T
Reactor
TT
T
Refrigerante
TC
Ti
TTTC
Tr Reactante
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 151151
Cascada Temp-Temp
W T
Ti
TC1 Refrig ReactorTr
TC2
El regulador externo (TC1) fija la consigna del regulador interno (TC2) el cual corrige las perturbaciones en Tr antes de que alcancen significativamente a la temperatura T
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 152152
REGLAS DE SELECCION
REGLA 1.Asegurarse que en el lazo secundario incluya los disturbios mas serios.
REGLA 2.Asegurarse que lazo secundario sea tan rapido como sea posible. Es deseable que el lazo interno sea al menos tres vecesmas rapido que el lazo externo.
REGLA 3. Seleccionar una variable secundaria cuyos valores esten relacionadoscon los valores de la variable primaria. Si la relacion es lineal la sintonia del controlador es mas simple.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 153153
REGLA 4.
Escoger una variable secundaria la cual permita al
controlador secundario operar con la ganacia mas alta
posible. ( banda proporcional pequeña).
CONTINUACION.
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 154154
Control de proporciones
Objetivo: Mantener la proporción (r) de B y A en la mezcla
Producto A Producto B
RCFT FTFY
FAFB/FA
FB
r
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 155155
Control ratio
Objetivo: Mantener la proporción (r) de B y A en la mezcla
Producto A Producto B
r
FCFT FTFF
F rF
Mejores características dinámicas
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 156156
FCFT FTFFRCFT FTFY
AB
2B
A
A
B
F
1
F
r
F
F
F
r
F
Fr
A
rF
F
1F
F
rFF
A
B
B
B
AB
A B
Variable controlada
Gan. perturbación
Gan. Var. manipuladaGan. variable Gan. cte
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 157157
Diagrama de bloques
aFAFB
Reg FlujoaFA
Se fija la consigna del lazo de control de flujo FB en proporción al flujo medido FA
-+ -
C.E.A.I.C.E.A.I. CEVICACEVICA 158158