Componentes básicos de los sistemas de control

COMPONENTES BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

Los cuatro componentes básicos de los sistemas de control son los sensores, los transmisores, los controladores y los elementos finales de control; también se vio que tales componentes desempeñan las tres operaciones básicas de todo sistema de control: medición (M), decisión (D) y acción (A). Los cuales se definen a continuación:

*Sensor, que también se conoce como elemento primario.
* Transmisor, el cual se conoce como elemento secundario.
* Controlador, que es el “cerebro” del sistema de control.
* Elemento final de control, frecuentemente se trata de una válvula de control aunque no siempre. Otros elementos finales de control comúnmente utilizados son las bombas de velocidad variable, los transportadores y losmotores eléctricos.

La importancia de estos componentes reside en que realizan las tres operaciones básicas que deben estar presentes en todo sistema de control; estas operaciones son:

* Medición (M): la medición de la variable que se controla se hace generalmente mediante la combinación de sensor y transmisor.
* Decisión (D): con base en la medición, el controlador decide que hacerpara mantener la variable en el valor que se desea.
* Acción (A): como resultado de la decisión del controlador se debe efectuar una acción en el sistema, generalmente ésta es realizada por el elemento final de control.

SENSORES Y TRANSMISORES

Con los sensores y transmisores se realizan las operaciones de medición en el sistema de control. En el sensor se produce un fenómenomecánico, eléctrico o similar, el cual se relaciona con la variable de proceso que se mide; el transmisor, a su vez, convierte este fenómeno en una señal que se puede transmitir y, por lo tanto, ésta tiene relación con la variable del proceso.

Existen tres términos importantes que se relacionan con la combinación sensor/transmisor: la escala, el rango y el cero del instrumento. A la escala delinstrumento la definen los valores superior e inferior de la variable a medir del proceso. La ganancia del sensor/transmisor es la relación del rango de la entrada respecto al rango de la salida. En resumen, para definir la escala del instrumento se deben especificar un valor superior y otro inferior; es decir, es necesario dar dos números; mientras que el rango es la diferencia entre los dosvalores. Para terminar, el valor inferior de la escala se conoce como cero del instrumento, este valor no necesariamente debe ser cero para llamarlo así.

De manera que la ganancia real varía de cero hasta dos veces la ganancia nominal; de este hecho resulta la no linealidad, de los sistemas de control de flujo. Actualmente la mayoría de los fabricantes ofrecen transmisores de diferencial depresión en los que se interconstruye un extractor de raíz cuadrada, con lo que se logra un transmisor lineal.

La respuesta dinámica de la mayoría de los sensores transmisores es mucho más rápida que la del proceso; en consecuencia, sus constantes de tiempo y tiempo muerto se pueden considerar despreciables y, por tanto, su función de transferencia la da la ganancia pura; sin embargo, cuandose analiza la dinámica del instrumento en generalmente se representa mediante un sistema de primer o segundo orden. Sabiendo ya que los parámetros dinámicos se obtienen casi siempre de manera empírica.

VÁLVULAS DE CONTROL

Las válvulas de control son los elementos finales de control más usuales y se les encuentra en las plantas de proceso, donde manejan los flujos para mantener en lospuntos de control las variables que se deben controlar. La válvula de control actúa como una resistencia variable en la línea de proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo y, en consecuencia, el flujo mismo. Las válvulas de control no son más que reguladores de flujo.

FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA DE CONTROL

La primera pregunta que debe contestar el...