Teoria de control

TEORÍA DE CONTROL, AJUSTE DE CONTROLADORES INDUSTRIALES

DIRECTORIO
LIC. MIGUEL ÁNGEL CORREA JASSO Director General LIC. JAIME A. VALVERDE ARCINIEGA Secretario General DR. JOSÉ ENRIQUE VILLA RIVERA Secretario Académico DR. BONIFACIO EFRÉN PARADA ARIAS Secretario de Apoyo Académico DRA. MARÍA DE LA LUZ PANIAGUA JIMÉNEZ Secretaria de Extensión y Difusión LIC. RICARDO HERNÁNDEZ RAMÍREZSecretario Técnico LIC. FRANCISCO GUTIÉRREZ VELÁZQUEZ Secretario Ejecutivo de la Comisión de Operación y Fomento de Actividades Académicas ING. MANUEL QUINTERO QUINTERO Secretario Ejecutivo del Patronato de Obras e Instalaciones

Teoría de control, ajuste de controladores industriales
Guillermo Ávalos Arzate Marcela Adriana Montúfar Navarro Fernando Elí Ortiz Hernández Gustavo Villalobos Ordaz

IN S T I T U T O

POLITÉCNICO N —MÉXICO—

A C I O N A L

Teoría de control, ajuste de controladores industriales Primera edición: 2002 D.R. © 2002 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Dirección de Publicaciones Tresguerras 27, 06040 México DF

ISBN 970-36-0006-9
Impreso en México / Printed in Mexico

Índice

Introducción

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Terminología y simbología de ingeniería de controlautomático
¿Qué significa medición y control automático? Velocidad de respuesta Respuesta de elementos primarios Exactitud en la medición Error estático y reproducibilidad Error dinámico Cambio sinusoidal Carga de proceso Fuentes de cambio de carga Capacitancia Tipos de capacidad y capacitancia Capacitancia térmica Capacitancia volumétrica Capacitancia en peso Capacitancia eléctrica Capacitancia y retrasoen el proceso Capacitancia grande y capacitancia pequeña Resistencia Resistencia y retraso del proceso Potencial Tiempo muerto y retraso en procesos 13 15 16 17 17 17 19 20 20 21 22 23 23 23 23 24 24 26 26 27 27

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Teoría de control

Teoría de control automático
Teoría de control automático Modos de control automático Control de dos y múltiples posiciones Control de dos posiciones sindiferencial Control de dos posiciones con diferencial Control de tres posiciones Control flotante de una o varias velocidades Control flotante de velocidad proporcional Control proporcional puro o control modulante Control proporcional con reajuste automático ( e e oi t g a ) rst nerl Control proporcional con reajuste (reset) y acción derivada (rate) 29 31 31 32 32 33 34 37 39 45 50

Principios decontrol automático
Controlador automático Efecto de espacio muerto Espacio muerto Tiempo muerto Posicionadores de válvulas Válvula de control Circuito de control automático Instrumentos de medición y control Variable manipulada Variable controlada Punto de ajuste Velocidad de acción correctiva Estabilidad C r c e í t c se t t c s aatrsia sáia Exactitud Errores de calibración Resolución de lasensibilidad Tiempo muerto Hséei itrss 55 56 56 56 56 57 57 58 59 59 59 60 60 61 61 63 64 64 65

Índice

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Remanencia Linearidad e histéresis en los sistemas de control Características de un proceso Proceso sin autorregulación Ganancia del proceso

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Ajuste de controladores
Modelos matemáticos Relación de flujo con respecto a la señal de salida del controlador Rango deflujo respecto al nivel del tanque Comportamiento del recipiente B Función dinámica Procesos dinámicos Transformadas de Laplace Pico o impulso unitario Ecuaciones diferenciales Teorema de sustitución Traslación o retraso de una función Retraso de una función Multiplicación Teorema de valor inicial y final Resumen Control proporcional Control proporcional con reajuste automático (reset) Respuesta delsistema a un cambio de carga a disturbio en el proceso 75 78 79 82 84 88 88 93 93 98 99 100 101 101 102 106 107 109 119

Bbigaí ilorfa

Introducción

Durante la última década México ha realizado esfuerzos tendientes a mejorar la calidad de los productos que se manufacturan en todas las ramas de la industria con el fin de poder competir dentro y fuera del país en contra de productos...