control de procesos

reve historia del control de procesos
Los primeros sistemas de control conocidos, ya en la antigüe
dad, son mecanismos destinados al
control del caudal para regular un reloj de agua o el control d
e nivel de líquido en una lámpara
de aceite o en un recipiente de vino, que se mantiene lleno a pe
sar de los muchos vasos que se
sacan. De hecho, el control del caudal de fluido se reduce al control del nivel del fluido, ya que
un pequeño orificio producirá caudal constante si la presión
es constante. El mecanismo de con-
trol de nivel de líquido inventado en la antigüedad y todavía
usado para controlar nivel es la vál-
vula flotante, semejante a la del depósito de agua de un inodor
o corriente. El flotador está hecho
de tal manera que, cuando el nivel baja, el caudal deldepósit
o aumenta y cuando el nivel sube,
el caudal disminuye y, si es necesario, se corta (Figura 1.1)
. En este caso el sensor y el actuador
están combinados en el mismo dispositivo, el flotador y la com
binación de tubo de alimentación.
Figura 1.1.
Un tonel que nunca se acaba. Ejemplo del control de nivel de lí
quido y caudal tal como se
realizaba en la antigüedad.
Un caso más moderno decontrol por retroalimentación es el co
ntrol de temperatura de un
horno para calentar una incubadora, sistema que fue diseñad
o por Drebbel (hacia 1620). El
horno constaba de una caja que contenía el fuego, con un tubo e
n la parte superior provisto de
un regulador de tiro (Figura 1.2). Dentro de la cámara de comb
ustión estaba la incubadora de
paredes dobles y el hueco que quedaba entre lasparedes se lle
naba de agua. El sensor de tempe-
ratura era un recipiente de vidrio lleno de alcohol y mercuri
o colocado en la cámara de agua en
torno a la incubadora. A medida que el fuego calentaba la caja
y el agua, el alcohol se dilataba
y el vástago con flotador se desplazaba hacia arriba, bajando
el regulador de tiro sobre la boca
del tubo. Si la caja está demasiado fría, el alcoholse contra
e, el regulador de tiro se abre y el
fuego arde más fuertemente. La temperatura deseada está det
erminada por la longitud del vás-
tago del flotador, que determina la apertura del regulador de
tiro para una dilatación determi-
nada de alcohol.
La búsqueda de un medio para controlar la velocidad de rotaci
ón de un eje fue un problema
famoso en las crónicas del controlautomático. La principal
motivación era la de controlar auto-
máticamente la velocidad de la piedra de molienda de un molin
o de viento harinero. De los
varios métodos que se intentaron, el más prometedor resultó
ser el que usaba un péndulo cónico,
o regulador de bola flotante. Este dispositivo se usó para med
ir la velocidad del molino; las
aspas del molino de viento se hacían girar con cuerdas ypolea
s, casi como persianas, para man-
tener una velocidad fija. Pero no fue el molino de viento es que
hizo famoso el regulador de bola
flotante, fue su adaptación a la máquina de vapor en los labora
torios de James Watt, alrededor
de 1788 (Figura 1.3).
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Figura 1.2.
Croquis de la incubadora de Drebbel para empollar huevos de g
allina.
Figura 1.3.
Máquina de vapor con un reguladorcentrífugo o de bola flotant
e, que aparece en la parte
derecha de la imagen
La acción del regulador centrífugo es fácil de describir. Su
pongamos que la máquina está
operando en equilibrio y aplicamos de pronto una carga. En es
e momento disminuirá la velo-
cidad de la máquina y las bolas del regulador caerán a un cono m
ás pequeño. De este modo, el
ángulo de las bolas se usa como sensor desalida. Esta acción,
a través de palancas, abrirá la vál-
vula principal al núcleo de vapor (que es el actuador) y admit
irá más vapor a la máquina, recu-
perando la totalidad de la velocidad perdida. Para mantener
la válvula de vapor en una nueva
posición es necesario que las bolas giren a un ángulo diferen
te, lo que implica que la velocidad
con una carga no es exactamente la misma...