Control

Estructura básica de un lazo de control

Punto de
ajuste

PERTURBACIONES

m(t)

Controlador

VARIABLE
MANIPULADA

vm(t)

e(t)
LEY DE CONTROL

COMPARADOR

MODELACIÓN MATEMÁTICA

sp(t)

PROCESOS

c(t)

FLUJO
MANIPULADO

VARIABLE DE
REALIMENTACIÓN

vp(t)

SENSORES

Estructura funcional de un lazo de control
CONTROLADOR

Sala de
control

CAMPOCOMPARADOR

PUNTO DE
AJUSTE
SP(s)

ELEMENTOS
DE
ENTRADA

E(s)

+

M(s)
LEY DE
CONTROL

-

SEÑAL
DE ERROR

LINEA DE
TRANSMISIÓN

TRANS DUCTOR

PERTURBACIONES
Gv(s)
VARIABLE
CONTROLADA

ELEMENTO
FINAL DE
CONTROL

PROCESO
C(s)
VM(s)

SALIDA DE
CONTROLADOR

VP(s)
Variable de Proceso o
Señal de Realimentación

LINEA DE
TRANSMISIÓN
REALIMENTACIÓN

TRANSMISORSENSORES

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Componentes básicos de un lazo de control

Sensor-transmisor
Elemento Final de Control
CONTROLADOR

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Componentes básicos de un lazo de control
Sensor-transmisor
Función de transferencia genérica

G T (s ) = K T D T (s )

KT: Ganancia estática del transmisor
DT(s): Función Dinámica del Transmisor

Tipo de función dinámicadel sensor-transmisor:
A) De Respuesta Instantánea:

GT (s) = KT
GT (s) =

B) Como un sistema de primer
orden:

C) Como sistema de
segundo orden:

G T (s) =

KT
TT s +1

KT
2
s2 + 2 ζ T w T s + w T

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Componentes Básicos de un Lazo de Control
Ejemplo: Sensor-transmisor :
Considere un proceso donde se quiere medir y controlar la presión
entre 0 y 200Psig. El sensor-transmisor es electrónico con salida
de 4 a 20 ma y se considera sin dinámica.
Determine:
1) Ecuación de transferencia que representa a dicho
dispositivo
2) La ganancia estática KT

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Solución
Relación entrada-salida para un sensor-transmisor electrónico de presión

Señal de salida del transmisor en ma

VP(t)

1.- Ecuación dinámica delsensor-transmisor.

vp( t ) = K T (p( t ) − P) + VP

20

2.- Valor de la ganancia KT
12

KT

KT =

4

∆VP (20 − 4)ma
ma
= 0.08
=
PSIG
∆P (200 − 0) PSIG

vp( t ) = 0.08(p( t ) − 100) + 12

0
0

50

100

150

200

P(t)

Señal de Presión del proceso en Psi

VP(s) = K T P(s)
Función de transferencia

P(s)

VP(s)
KT

Diagrama de bloque

MODELACIÓN MATEMÁTICAElementos Finales de Control Neumáticos
• Al seleccionar el tipo de E.F.C. debe considerarse
primordialmente la seguridad del proceso.
Para ello debe considerarse el tipo de acción de
la válvula de control.
Válvula normalmente abierta
de acción directa e inversa

Válvula normalmente cerrada
de acción directa e inversa

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Elementos Finales de Control NeumáticosVálvula de control del tipo de movimiento lineal
y con actuador neumático de diafragma

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Elementos Finales de Control Neumáticos
• Al seleccionar el tipo de E.F.C. debe considerarse
primordialmente la seguridad del proceso.
Para ello debe considerarse el tipo de acción de
la válvula de control.
Válvula normalmente abierta
de acción directa e inversa

Válvulanormalmente cerrada
de acción directa e inversa

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Elementos Finales de Control Neumáticos
Normalmente
Cerrada Acción
Directa

Normalmente
Cerrada Acción
Inversa

AIRE

AIRE

AIRE PARA ABRIR

AIRE PARA ABRIR

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Elementos Finales de Control Neumáticos
Normalmente
Abierta Acción
Directa
AIRE

Normalmente
Abierta Acción
InversaAIRE

AIRE PARA CERRAR

AIRE PARA CERRAR

MODELACIÓN MATEMÁTICA

Elementos Finales de Control Neumáticos
Condiciones impuestas para
el diseño:

100

CAPACIDAD DE FLUTO %

90

1.-El actuador de la válvula es lineal
2.-La característica de flujo de la
válvula es lineal
3.- Válvul lineal sin dinámica
4.- Válvula lineal con respuesta
dinámica de primer orden

APERTURA...