Camilo

CAPITULO 4 TÉCNICAS DE CONTROL AVANZADO

4.1

INTRODUCCIÓN

En las secciones anteriores se han discutido los elementos de un lazo de control realimentado usando controladores P, PI, PD y PID. En los últimos años se han introducido estructuras más complejas, que en algunos casos, mejoran significativamente el comportamiento del lazo de control. Estas estructuras incluyen: • • • • • Controlpor relación. Control Cascada. Control por Acción Precalculada. Control Selectivo. Control por Adelanto. CONTROL POR RELACIÓN

4.2

Como su nombre lo indica el control por relación mantiene constante la relación de dos o más flujos. Estos procesos incluyen: mezcla de gasolina, proporción de reactivos para un reactor químico, la mezcla de una corriente fría con una caliente para obtener unadeterminada temperatura en una mezcla en particular, etc.

Figura 4.1. Esquema de un control por relación. En la figura 4.1 se puede apreciar un esquema de un control por relación, se puede observar que el flujo FA se puede medir más no se puede controlar y se debe garantizar que los flujos FA y FB estén entrando al tanque con una relación (R).
FB =R FA

(4.1)

La rata de flujo de la variable(señal) no controlable es medida y la rata de flujo de la variable manipulada es medida y regulada para así mantener entre los dos flujos una relación constante. Como ejemplo se tiene: • Mantener constante la relación de reflujo en una columna de destilación. • Mantener las cantidades estequiométricas de dos reactores alimentando un tercer reactor. Existen dos alternativas para lograr el controlpor relación: En la figura 4.2 se puede apreciar la primera alternativa para el control por relación.

Figura 4.2. Primera alternativa para el control por relación. Se tiene:
R ∂R − FB = 2 = FA ∂FA FA

(4.2)

En este caso los dos flujos son medidos y su relación es calculada (por el divisor). Esta relación calculada es alimentada a un controlador convencional PI como la señal de medida delproceso. La salida del controlador va a la válvula sobre la variable manipulada que cambia el flujo proporcionalmente de manera de mantener la relación de los dos flujos constantes. Esta relación calculada puede ser usada para disparar una alarma también. En la figura 4.3 se observa la segunda alternativa para el control por relación. En este caso el flujo no controlado es medido y este flujo esmultiplicado por un valor constante, que proporciona la relación deseada. La salida del multiplicador es el Set Point de un controlador remoto sobre la variable manipulada. El control por relación es parte frecuentemente del control realimentado.

Figura 4.3. Segunda alternativa para el control por relación. 4.2.1 Ejemplo 4.1 Dos flujos A y B entran a un tanque figura 4.4, y deben ser mezcladoscon una relación o proporción R. Donde FA y FB son los flujos A y B respectivamente.

Figura 4.4. Tanque con dos flujos de entrada. La solución más sencilla, es hacer el control como se presenta en la figura 4.4, pero supongamos que uno de los dos flujos por ejemplo el A puede ser medible pero no regulable. La tarea de control es un poco más difícil ya que el flujo B debe variar, como el flujo Apara mantener la relación del mezclado en la proporción o relación correcta R. Las posibles soluciones se presentan en la figura 4.5: a y b.

Figura 4.5. Posibles soluciones para el problema planteado. Del esquema 4.5.a se tiene:
R= FB FA

R ∂R − FB = 2 = FA ∂FA FA

(4.3)

Cuando el flujo A cambia la ganancia R también cambia, se observa una no linealidad. Desde el punto de vistapráctico, aun en el caso de que ambos flujos puedan ser controlados, la implementación usando control por relación es mejor.

Del esquema 4.5b. Se tiene:

FB = R ⋅ FA

(4.4)

FB =R ∂FA

Si el flujo total debe cambiarse, el operador necesita solo un cambio en uno de los flujos.

Dos alternativas más se presentan en la figura 4.6 a y b

Figura 4.6. Alternativas para el control por...