IDENTIFICACIÓN DE ASPECTOS RELACIONADOS CON LOS SISTEMAS DE CONTROL

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CONTROL  AUTOMÁTICO

INTRODUCCIÓN

Los procesos se controlan con mayor precisión para dar productos más uniformes y de más alta calidad, mediante la aplicación del control automático, lo cual representa con frecuencia mayores ganancias. El control automático tiene también grandes ventajas en ciertas operaciones remotas, peligrosas o rutinarias.

Puesto que el beneficio del proceso es por lo común la ventaja más importante que se busca al aplicar el control automático, la calidad del control y su costo se deben comparar con los beneficios económicos esperados y los objetivos técnicos del proceso. Los beneficios económicos incluyen la reducción de los costos de operación, mantenimiento y producto fuera de especificaciones, junto con el mejoramiento de la funcionalidad del proceso y una mayor producción.

Los sistemas de control son parte integrante de la sociedad moderna y sus numerosas aplicaciones están alrededor de nosotros: en los cohetes que se disparan y en los transbordadores espaciales que se lanzan para ponerlos en órbita terrestre; en el agua de enfriamiento que salpica, una parte metálica se máquina de manera automática; en el vehículo que se guía a sí mismo y que entrega material en estaciones de trabajo en una planta de ensamble aeroespacial, conforme se desplaza por el piso buscando su destino.

Las teorías de control que se utilizan habitualmente son la teoría de control clásica (también denominada teoría de control convencional), la teoría de control moderno y la teoría de control robusto.

No somos los únicos creadores de los sistemas controlados automáticamente; estos sistemas también existen en la naturaleza. Dentro de nuestros propios cuerpos hay numerosos sistemas de control, como el páncreas,  que regula la cantidad de azúcar en la sangre; en situaciones de “vida o muerte”, nuestra adrenalina aumenta junto con nuestro ritmo cardiaco, llevando más oxígeno a nuestras células; nuestros ojos siguen un objeto en movimiento para mantenerlo a la vista; nuestras manos toman un objeto y lo colocan de manera precisa en un lugar determinado.

El ingeniero de sistemas de control está interesado en el conocimiento y control de una parte de su medio, frecuentemente denominado sistema, con el fin de proporcionar productos económicos útiles para la sociedad. Los objetivos gemelos de comprender y controlar son complementarios ya que, para poder controlar más efectivamente, se precisa que los sistemas sean entendidos y modelados.  El desafío actual para los ingenieros de control es el modelado y control de sistemas interrelacionados modernos y complejos, tales como los sistemas de control de tráfico, procesos químicos y sistemas robóticos. Simultáneamente, el ingeniero afortunado tiene la oportunidad de controlar muchos sistemas de automatización industriales útiles e interesantes.

La ingeniería de control se basa en los fundamentos de la teoría de la realimentación y el análisis de los sistemas lineales, e integra los conceptos de las teorías de redes y de comunicación.

La ingeniería de control no está limitada a ninguna disciplina de la ingeniería, sino que es igualmente aplicable a las ingenierías aeronáutica, química, mecánica, del medio ambiente, civil y eléctrica. Por ejemplo, un sistema de control incluye a menudo componentes eléctricos, mecánicos y químicos.

IDENTIFICACIÓN DE ASPECTOS RELACIONADOS CON LOS SISTEMAS DE CONTROL.

Qué es el control automático?

El control automático es el mantener en un valor deseado una cantidad o condición (llamada variable), midiendo el valor existente de esa variable (señal de entrada), comparándolo con el valor deseado (punto de ajuste o set point), para proceder a reducir las posibles desviaciones  utilizando una acción correctiva antes de generar una señal de salida. En consecuencia, el control automático exige un circuito o lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana.

Sistema de control

Es un conjunto de componentes o dispositivos que producen una respuesta deseada a unas condiciones de entradas establecidas, pueden ser manuales o automáticos.

Objetivo de los sistemas de control

• Mantener al proceso al cual manipula dentro de los límites preestablecidos, para producir una señal de salida acorde a lo esperado.
• Mayor seguridad al no manipular directamente el proceso cuando el equipo y el ambiente cercanos son peligrosos.
• Manipulación de una o más variables de interés.

Clasificación de los sistemas de control

Los sistemas de control en los procesos pueden ser variados, pero los más representativos pueden ser  los de circuito abierto y cerrado.

1. Control retroalimentado.

2. Control anticipativo.

3. Control en cascada.

4. Control de relación.

5. Control selectivo.

6. Control de set point programable.

7. Control de set point programable cíclico.

8. Control de rango dividido.

9. Control de ajuste de punto final.

Sistema de Control de circuito abierto

• El sistema de control que no dispone de medios de enviar de regreso la información a un dispositivo de control.
• Es normalmente un control sencillo, en donde se establece una variable y el sistema funciona sobre esta base.
• La falta de realimentación para enviarla la información de regreso al dispositivo de control es lo que lo diferencia de un circuito cerrado.

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Sistema de Control de circuito cerrado

• El sistema se coloca en un punto de control y ese punto de referencia se compara con alguna entrada del sistema que indica la condición de una variable, tal como la temperatura.
• La información de vuelta al controlador se compara con el punto de referencia fijado y si no coinciden, el controlador envía una señal a un dispositivo de control final.
• El dispositivo de control final inicia la actividad que corregirá la variable, para ajustarla al valor del punto de referencia.

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Diagramas de bloques.

Estos diagramas muestran las relaciones entre las variables del sistema y constituyen el método estándar para representar sistemas para fines de análisis o estudio, consisten en bloques operacionales y unidireccionales. Hay acuerdos ya establecidos para la construcción o el diseño de diagramas de bloques. Las líneas representan señales que pueden ser flujos o corrientes de información, material o energía. Una unión o juntura circular de totalización representa una suma algebraica de las señales de entrada en ese punto. Al lado de la flecha que va a la junta totalizadora se coloca un signo algebraico, (+) o (-), para indicar una suma o una resta, respectivamente. Un punto de ramificación o bifurcación de otra línea representa la división de una señal en más de una trayectoria sin modificaciones. Los rectángulos representan una modificación de la señal entrante y se utilizan para los elementos del sistema. En general, los rectángulos contienen notaciones que describen las características dinámicas del sistema que representan. Estas notaciones pueden incluir la ecuación diferencial, la constante para conversión de unidades o la función de transferencia que relaciona la entrada y la salida del elemento.

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