MODOS DE CONTROL

Control de dos posiciones

Es la forma de control más simple y más económica

• Todo-nada

• Abierto-cerrado

• On - off

El elemento final de control solamente tiene dos estados, abierto o cerrado

E = SP – PV

Si E>0 → OUT =100%

Si E<0 → OUT =0%

Control de dos posiciones

•Si la temperatura está subiendo la válvula no cierra

•Si la temperatura está bajando la válvula no abre

Control de dos posiciones

Zona neutra = dead band = histéresis=sensibilidad

La sensibilidad de este tipo de control (a veces llamado “histéresis” o“deadband”) está diseñada para operar, dependiendo del elemento acontrolar, dentro de un rango cercano a los puntos de activación y asíllevar la operación de “Off” a “On”. El diseño en “Histéresis” previeneque la salida no conmute rápidamente de “Off” a “On” , si la histéresisestá seteada en un rango muy estrecho la salidacomenzaría a cambiarde estado tan rápido que producirá en una disminución del tiempo devida útil de algún relé o contacto y, además, la elevación de temperaturaen los componentes; por lo tanto esta histéresis debería estar seteadacon unsuficiente tiempo de retardo para evitar esta condición.

Control de dos posiciones

Control proporcional

En el control proporcional el elemento de control final se desplaza a una posición proporcional a la desviación del valor de la variable controlada del punto de ajuste. La posición del elemento de control final es una función lineal del valor de la variable controlada.

20 21 22 23 24

100%Abierto

50%Abierto

Cerrado

Punto de Control (° C)Rango de Control

Posición Final delElemento de Control

Control proporcionalLa acción correctiva de la válvula es proporcional al error o ladesviación entre el set point y la variable del proceso

OUT=Kc (SP – PV) + M

KC: Ganancia proporcional

M: salida del controlador cuando el error es cero

Control proporcional

La válvula está totalmente abierta a 0° C y totalmente cerrada a 200° C

Control proporcional

La válvula tiene un recorrido comprendido entre 25% y 75% mientras que latemperatura está entre 0° C y 200° C

Control proporcional

La válvula tiene un recorrido comprendido entre 0% y 100%

mientras que la temperatura está entre 50° C y 150° C

Control proporcional

Banda proporcional (BP)

Es el cambio necesario en la variable del proceso paraque la válvula realice su recorrido total.

Es la Proporcionalidad entre error y actuación de laválvula

BP = 100/ Kc

Modo integrativo(reset)

La respuesta del controlador es proporcional a laduración de la señal de error o desviaciónCuando se trabaja en modo manual o lazo abierto,se debe desconectar el reset.La constante de proporcionalidad Ki representa elnúmero de veces por minuto que la acción integralhace una corrección igual en magnitud a lacorrección de la acción proporcional, se expresaen repeticiones por minuto

Modo integrativo(reset)

También se usan las unidades inversas Timinutos por repetición, es decir el tiempoen minutos necesario para repetir la acciónproporcionalKi= 12 repeticiones por minutoTi=1/Ki=1/12=0.083 minutos por repeticiónKi= 12/60=0.2 repeticiones por segundoTi=1/Ki =1/0.2 =5 segundos por repetición

Modo integrativo(reset)

Control proporcional- integralEn el modo con control proporcional-integral (PI), el restablecimientodel punto de control es automático. El control PI elimina virtualmentela divergencia y hace que la banda proporcional sea casi invisible.Tan pronto como la variable controlada se desvía por arriba o pordebajo del punto de ajuste y se produce divergencia, la bandaproporcional cambia de manera gradual y automática, y la variableregresa al punto de ajuste.

La principal diferencia entre el control proporcional y el control PI esque el control proporcional está limitado a una sola posición delelemento de control final para cada valor de la variable controlada. Elcontrol PI cambia la posición del elemento de control final paraacomodar cambios de carga y, al mismo tiempo, mantiene el punto decontrol en el punto de ajuste o muy cerca de él.

Control proporcional- integral

La salida del controlador estáconstantemente cambiando mientras existeerror, lo cual permite eliminar este error.La salida del controlador está dado por

Modo derivativo(rate)

La respuesta del controlador esproporcional a la velocidad de cambio de laseñal de errorLa constante de proporcionalidad es Td lacual se expresa en minutos y representa ladiferencia de tiempo en obtener un cambioen la salida con solo acción proporcional ycon la acción derivada

Control proporcional- derivativoEl propósito del modo derivativo es aumentar lavelocidad de la respuesta del lazo cerrado.Es adecuado en sistemas con grandes cantidadesde inercia o retardos como ocurre con latemperatura y no es adecuado en procesosruidosos como el flujoEsta acción es inversa a la integral en el sentidoque acelera en vez de retardar

Control proporcional- integral-derivativoPID

El control Proporcional-Integral-Derivativo (PID) añade lafunción derivada al control PI. Esta función opone cualquiercambio y es proporcional al rango de cambio. Cuanto másrápido cambia el punto de control, mayor acción correctivaproporciona el sistema PID.

Si el punto de control se aleja del punto de ajuste, la funciónderivada emite una acción correctiva para que el punto decontrol regrese más rápido que a través de la acción integralpor sí sola. Si el punto de control se acerca al punto de ajuste,la función derivada reduce la acción correctiva para que seacerque de manera más lenta al punto de ajuste, lo cualreduce la posibilidad de sobrecalentamiento.

Control proporcional- integral-derivativoPID

Es adecuado en aquellos sistemas difíciles decontrolar.La acción derivada tiene el efecto de eliminar lossobre picos que aparecen cuando se añade laacción integral a la acción proporcional. Actúacuando se presenta algún cambio en la entrada delcontrolador, quedando de lado luego para permitira las acciones proporcional e integral eliminar elerror remanente

Control proporcional- integral-derivativoPID

La salida del controlador PID está dada por la siguienteexpresión matemática