Cascada

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Consideremos el siguiente intercambiador de calor:
En este intercambiador se enfria una corriente mediante una camisa
por la que circula un refrigerante.

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¿Que sucede en el caso de que haya un aumento en la temperatura de la
alimentacion(T)? El lazo de control medira ese cambio y actuara en
consecuencia aumentando el caudal del refrigerante(Fc) para quedisminuya la temperatura T. La regulacion en este caso es rapida y
efectiva.
¿Que ocurre si el cambio se produce en la temperatura del
refrigerante(Tc)?. En este caso el sistema de control es mucho menos
efectivo.
¿Por que el sistema de control es menos efectivo?. El sistema de control
no registra la variacion de la temperatura del refrigerante hasta que esta
no modifica la temperatura de laalimentacion.
¿Como es este proceso?. Este proceso es lento e inconveniente ya que
provoca un cambio no deseado en la temperatura del producto que se
esta enfriando.

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¿Como solucionariamos este inconveniente?. Implementando un
control en cascada.

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En un system de control en cascada, hay dos lazos de control que
actuan sobre una misma variable manipulable.
El lazoque mide la temperatura T es el lazo primario o maestro y
utiliza una referencia suministrada por el operador.
El lazo secundario es el que mide la temperatura Tc y es el lazo
esclavo. Este lazo utiliza como referencia la salida del lazo de control
primario.
¿Cual es la ventaja del control en cascada?. Es que si se produce un
cambio en la Tc el lazo de control secundario actua con granrapidez,
eliminando la perturbacion antes de que afecte a T. Es muy habitual
utilizar el control en cascada cuando se realiza control de caudal.

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El system convencional de control por retroalimentacion de este
ejemplo se puede mostrar de manera generalizada en la siguiente
figura.
Para el ejemplo, el proceso II es la camisa del intercambiador de
calor y el proceso I es el interior delintercambiador.

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Los controladores de los sistemas de control en cascada son
reguladores PID estandar. Con frecuencia el controlador secundario es
un controlador P o un PI con una accion integral pequeña.
Para que funcione correctamente un control en cascada, la dinamica
del control secundario debe ser mucho mas rapida que la del control
primario para que no haya problemasde estabilidad.
¿Como se realiza la sintonia de los controladores? La sintonia de estos
sistemas se realiza en dos pasos. En primer lugar se realiza la sintonia
del lazo secundario y luego se sintoniza el lazo primario.

OBJETIVO
Calentar una corriente de proceso, Fe, manipulando el caudal de
combustible, Fv, que entra al intercambiador. La salida de presion
en la valvula puede sufrirvariaciones. Asi mismo, el caudal de
entrada, Fe, puede fluctuar alrededor de su valor nominal.

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Variables significativas:



Variable de salida o controlada: Temperatura T (ºC)
Variable manipulada o controlada: u (% apertura de la válvula).
Cambia Fv (l/s),caudal de vapor que es la variable de proceso
manipulada



Variables de perturbación:



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

Perturbación a la entrada: Pa (atm), caída de presión en la válvula (si
Pa varía a la misma apertura de válvula (u) el caudal Fv será diferente.
Fv es una variable auxiliar que refleja la perturbación antes de que se
propague a la salida y existe una relación causal entre Fv y la variable
de control, u:



Perturbación a la salida: Fe (l/s), cambios en el caudal de entrada (se
transmitendirectamente a la salida sin afectar previamente a otra
variable de proceso auxiliar).



Respuesta a cambios en la presión de suministro de combustible:

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

Si Pa varía, a la misma apertura de válvula (u), variará Fv (energía
aportada) y por tanto, afectará a la temperatura T


El efecto de la perturbación se traduce en un cambio en T que será
corregido por el controlador de...