MEDICION DE OTROS PARÁMETROS MECÁNICOS Y QUÍMICOS

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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL

El control automatizado en bucle cerrado se lleva a cabo en la actualidad mediante

sistemas muy sofisticados, cuyos elementos fundamentales son regulador, transductor,

captador, comparador y accionador. En este tema vamos a analizar las características

fundamentales de estos elementos, haciendo hincapié en los transductores o captadores.

1. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE CONTROL

Recordemos un sistema de regulación en bucle cerrado:

Los elementos de un sistema de control son:

· Regulador: es el elemento más importante

· Transductor o captador: dispositivo que adapta un tipo de magnitud a otro

· Comparador o Detector de error: proporciona la diferencia entre la señal de salida

deseada y la obtenida realmente.

· Accionador o actuador: es el elemento final que actúa sobre el proceso según la señal

de mando que reciba del regulador.

2. EL REGULADOR

Antiguamente, el control de los procesos industriales se llevaba a cabo de forma

manual: el propio operario, basándose en su experiencia, realizaba los cambios que

consideraba adecuados sobre el proceso, para obtener de esta manera el producto

final. Hoy en día, en muchas aplicaciones, con el fin de mejorar la calidad del sistema,

se utiliza el computador como elemento de control.

El regulador constituye el elemento fundamental en un sistema de control, pues

determina el comportamiento del bucle, ya que condiciona la acción del elemento

actuador en función del error obtenido. La forma en que el regulador genera la señal

de control se denomina Acción de control. Algunas se conocen con el nombre de

Acciones Básicas de control y son las siguientes:

- Acción proporcional (P)

- Acción integral (I)

- Acción Diferencial (D)

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En la práctica las acciones de control se pueden presentar combinadas de la siguiente

manera:

- Acción proporcional y diferencial: controlador PD

- Acción proporcional e integral: controlador PI

- Acción proporcional integral y diferencial: controlador PID

2.1. Acción proporcional

Consiste en una amplificación de la señal de error. En este tipo de control el elemento

final se modifica de manera proporcional al error; si el error es pequeño, el controlador

dará origen a un pequeño cambio en la salida; si es grande, el cambio en la salida

también será elevado.

El controlador que realiza este tipo de acción se le conoce como Regulador P, por

ejemplo:

Sea el caso de un depósito de agua, en el que se desea que el caudal de entrada sea

igual que el de salida, lo que se puede conseguir manteniendo constante el nivel del

agua en el interior del depósito por medio de la válvula de control V, cuyo punto de

ajuste se fija con el tornillo A.

Sí por cualquier circunstancia el nivel varía, el flotador actuará, a través de un brazo,

sobre la válvula, en el sentido de igualar el caudal entrante con el saliente. Eso sí,

cuando se vuelva a alcanzar el equilibrio de caudales, el nivel del depósito habrá

variado, produciéndose un error permanente.

Por lo tanto el inconveniente principal de este tipo de control es el error permanente

con el que se va a trabajar.

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2.2. Acción Integral

El regulador suministra una acción de control cuyo valor es proporcional a la integral

de la señal de error. Mientras que en el control proporcional no influye el tiempo, sino

que la salida solo varía en función de las modificaciones de la señal de error, en este

tipo de control la acción varía según la desviación de la señal de salida y el tiempo

durante el que esta desviación se mantiene.

En la práctica el controlador integral posee también una acción proporcional, y ambas

se complementan, de manera que la acción proporcional actúa instantáneamente,

mientras que la integral sólo lo hace durante un cierto intervalo de tiempo.

Por ejemplo: consideremos que la válvula del depósito anterior, en vez de ser

accionada directamente por el brazo del flotador, lo es por un motor de corriente

continua que gira con una velocidad proporcional a la tensión aplicada, de manera que

es suficiente colocar un potenciómetro comandado por el flotador para que este

potenciómetro sea el que regule la tensión de entrada al motor. Además esta acción

elimina los errores de permanente que se observaban en el control proporcional.

Así si el nivel del agua en el depósito desciende, el contacto se desliza a lo largo del

reóstato, originando una tensión positiva que al actuar sobre el motor provoca la

apertura de la válvula, que continuará abierta hasta que el nivel alcanza el valor

prefijado, que corresponde a una tensión nula.

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2.3. Acción diferencial

Esta acción, al igual que la integral, no se emplea sola, sino que va unida a la acción

proporcional (regulador PD), o ambas (regulador PID).

La eficacia de los reguladores de tipo proporcional puede aumentarse haciendo que la

señal de mando varíe, no sólo proporcionalmente a la señal de error, sino también a su

derivada.

La acción diferencial es de tipo anticipativo: al actuar según el valor de la derivada,

detecta anticipadamente si va a existir una sobreoscilación excesiva, proporcionando

así la acción de control adecuada para evitarla antes de que tenga lugar.

3. TRANSDUCTORES Y CAPTADORES

El transductor tiene la misión de traducir o adaptar un tipo de energía a otro más

adecuado para el controlador.

El captador tiene la misión de captar una determinada información en el sistema, para

realimentarla.

A pesar de su diferente utilidad, la naturaleza de ambos es la misma; de hecho, su

única diferencia estriba en el lugar en que se colocan en el sistema.

Trataremos los transductores más usuales, sabiendo que se pueden emplear como

captadores.

3.1. Transductores de Posición, Proximidad y Desplazamiento

Existen de diferentes tipos.

3.1.1. Transductores resistivos

Están

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