controladores y válvulas

Controladores y válvulas


El controlador o 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 de estas acciones se conocen como acciones básicas decontrol, mientras que otras se pueden presentar como combinaciones de las acciones básicas.

Acciones  Básicas
Combinación de acciones básicas
Proporcional (P)
Proporcional - Integrador (PI)
Derivador (D)
Proporcional - Derivador (PD)
Integrador (I)
Proporcional – Integrador - Derivador (PID)

Controlador de acción Proporcional (P)
En este regulador la señal de accionamiento es proporcionala la señal de error del sistema. Si la señal de error es grande, el valor de la variable regulada es grande y si la señal de error del sistema es pequeña, el valor de la variable regulada es pequeña.
Teóricamente, en este tipo de controlador, si la señal de error es cero, la salida del controlador también será cero. La repuesta, en teoría es instantánea, con lo cual el tiempo no interviene en elcontrol. Sin embargo, en la práctica, esto no es así, de forma que, si la variación de la señal de entrada es muy rápida, el controlador no puede seguir dicha variación y seguirá una trayectoria exponencial hasta alcanzar la salida deseada.
Una propiedad importante del regulador P es que como resultado de la rígida relación entre la señal de error del sistema y la variable regulada siempre quedaalguna señal de error del sistema. El controlador P no puede compensar esta señal de error remanente (permanente) del sistema (señal de OFFSET).
Un ejemplo de control proporcional es el siguiente:
Tenemos un controlador de nivel por flotador el cual permitirá comprender el funcionamiento de dicho control.


  
Mediante la válvula de control V se consigue que el caudal de entrada de agua aldepósito sea igual al caudal de salida, a base de mantener el nivel constante en el depósito. Con el tomillo A se fija el punto de ajuste para el nivel deseado.
Si se produce un aumento del caudal de salida, disminuye el nivel del depósito, entonces el flotador, a través de un brazo, actúa sobre la válvula V, haciendo aumentar el caudal de entrada hasta que se iguale al saliente. Cuando se hayaalcanzado la igualdad de los caudales, el flotador estará a un nivel más bajo que al principio, por lo que se produce un error permanente.
El regulador de acción proporcional responde bien a las necesidades operativas, si el error que se produce es tolerable.

Controlador de acción Integral (I)
En un controlador integral, la señal de salida del mismo varía en función de la desviación y deltiempo en que se mantiene la misma, o dicho de otra manera, el valor de la acción de control es proporcional a la integral de la señal de error. Esto implica que mientras que en la señal proporcional no influía el tiempo, sino que la salida únicamente variaba en función de las modificaciones de la señal de error, en este tipo de control la acción varía según la desviación de la salida y el tiempodurante el que esta desviación se mantiene.
El problema principal del controlador integral radica en que la respuesta inicial es muy lenta, y hasta pasado un tiempo, el controlador no empieza a ser efectivo. Sin embargo elimina el error remanente que tenía el controlador proporcional.

Controlador de acción proporcional e integral (PI)
En la práctica no existen controladores que tengan sólo acciónintegral sino que llevan combinada una acción proporcional. Estas dos acciones se complementan. La primera en actuar es la acción proporcional (instantáneamente) mientras que la integral actúa durante un intervalo de tiempo. Así y por medio de la acción integral se elimina la desviación remanente (proporcional).
La respuesta del controlador PI es la suma de las respuestas de un controlador...