Introducción y teorías básicas.

UNIVERSIDAD FERMIN TORO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO

PROFESOR:

ING. FRANCISCO J VARGAS

¿Qué es?

Es una especialidad de la ingeniería que combina, a su vez, distintas ramas, entre las

que destacan: sistemas de control, automatización, electrónica e informática. Su principal

aplicación y propósito es el análisis, diseño y automatización de procesos de manufactura

de la mayor parte de las áreas industriales: petróleo y gas, generación de energía

eléctrica, textil, alimentaria, automovilística,...

¿Dónde se aplica?

¿Cómo se diseña?

Definición técnica

Es el grupo de elementos que sirven para medir, convertir,

transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con

el fin de optimizar los recursos utilizados en éste.

¿Bajo que principios trabaja?

Por la Teoría de Control es un campo interdisciplinario de la

ingeniería y las matemáticas, que trata con el comportamiento de

sistemas dinámicos. A la salida deseada de un sistema se le llama

referencia. Cuando una o más variables de salida de un sistema

necesitan seguir cierta referencia sobre el tiempo, un controlador

manipula la entrada al sistema para obtener el efecto deseado en

la salida del sistema (re-alimentación).

¿Qué es un instrumento, de

medición?

Es un aparato que se usa para

comparar magnitudes físicas mediante

un proceso de medición.

Como unidades de medida se utilizan

objetos y sucesos previamente

establecidos como estándares

o patrones y de la medición resulta un

número que es la relación entre el objeto

de estudio y la unidad de referencia.

¿Qué características, debe

poseer?

Características Dinámicas.

Los instrumentos de medida, como

todos los sistemas, tienen un

comportamiento dinámico que puede

evaluarse en términos de tiempo de

respuesta, tiempo de subida, constante

de tiempo, factor de amortiguamiento,

frecuencia natural, respuesta en

frecuencia,...

Características Estáticas

Exactitud y Precisión.

Se dice que el valor de un parámetro es muy preciso cuando está muy bien definido. Por otra parte, se dice que dicho valor es muy exacto cuando se aproxima mucho al verdadero valor.

Error y corrección

La exactitud la medimos en función del error. El error se define como la diferencia entre el valor indicado y el verdadero, el cual está dado por un elemento patrón.

E=I-V

Donde

E= Error

I= Valor indicado

V= Valor verdadero

La corrección se define como la diferencia entre el valor verdadero y el valor indicado, esto es

C=V-I

Como podemos observar, la corrección tiene signo opuesto al error

Resolución y Sensibilidad

La resolución de un instrumento es el menor incremento de la variable bajo medición que puede ser detectado con certidumbre por dicho instrumento.

La sensibilidad de un instrumento es la relación entre la respuesta del instrumento (N° de divisiones recorridas) y la magnitud de la cantidad que estamos midiendo.

Gama y Escala

La gama de un instrumento se define como la diferencia entre la indicación mayor y la menor que puede ofrecer el instrumento. La gama puede estar dividida en varias escalas o constar de una sola.

Escala de medición, es una clasificación acordada con el fin de describir la naturaleza de la información contenida dentro de los números asignados a los objetos y, por lo tanto, dentro de una variable.

Frecuencia y Eficiencia

Los instrumentos pueden estar diseñados para realizar mediciones en régimen continuo (DC), o sobre señales alternas (AC), bien sea en el rango de frecuencias alrededor de 60 Hz, o en cualquier otro rango de frecuencias.

La eficiencia de un instrumento se define como la indicación del instrumento dividida por la potencia que absorbe del circuito para poder realizar la medición, es decir, es la relación entre la energía útil y la energía invertida. Cuanto mayor sea la eficiencia de un instrumento menor será su influencia sobre el circuito en el cual se está realizando la medición.

Repetibilidad y Histéresis

Es la capacidad de reproducción de las posiciones del índice o de la señal de salida del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo.

Es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos ascendente y descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida.

Los instrumentos de medición,

¿se clasifican?

Según su función: Los instrumentos por

tipo de función pueden subdividirse en

los siguientes tipos:

Primarios.

Transmisores.

Indicadores locales.

Interruptores.

Convertidores.

Elementos finales de control (EFC).

Primarios y transmisores

Indicadores locales e Interruptores

Convertidores y ECF

¿Cómo se logra el control de procesos industriales?

Los sistemas de control deben

conseguir los siguientes objetivos:

1. Ser estables y robustos frente a

perturbaciones y errores en los

modelos.

2. Ser eficiente según un criterio

preestablecido evitando

comportamientos bruscos e

irreales.

Control de Procesos

¿Cuáles son sus características?

1. Señal de Corriente de Entrada

2. Señal de Corriente de Salida

3. Variable Manipulada

4. Variable Controlada

5. Conversión

6. Variaciones Externas

7. Fuente de Energía.

8. Re-alimentación

9. Variables de fase

Control de Procesos

¿Cómo se clasifican?

TODO O NADA

En este tipo de control, el elemento final de control

se mueve rápidamente entre una de dos

posiciones fijas a la otra, para un valor único de la

variable controlada.

LAZO ABIERTO

Sistema en que solo actúa el proceso sobre la

señal de entrada y da como resultado una señal

de salida independiente a la señal de entrada,

pero basada en la primera.

LAZO CERRADO

Sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de

salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias:

1. Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre.

2. Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar.

3. Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.