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Procesos industriales automáticos

Enviado por Brian


  1. Definición de control
  2. Impedimentos para lograr un buen control
  3. Beneficios del control
  4. Objetivos del control
  5. Diagrama de un bloque
  6. Control con realimentación
  7. Control de nivel
  8. Control directo e indirecto

Definición de Control.

* tener el control

* Control sobre un automóvil

*control de temperatura de una sala

Bases de nuestro curso:

Necesidad del conocimiento del sistema o proceso a controlar

Estudio de técnicas para el control

Cantidad muy grande de sistemas controlados en forma automática:

Sistemas diseñados por el ser humano:

Control de velocidad, posición, nivel, temperatura

En seres vivo control de presión de sangre, temperatura, cantidad de azúcar, diámetro de

Pupilas.

Históricamente se utilizaba el control automático para reemplazar tareas humanas

Hoy es usado para:

* Aumento y constancia (repetitibilidad) en la calidad

* Mejor rendimiento

* Menor desperdicio y reprocesado de productos

* Menos contaminación

* Mayor margen de seguridad

* Menor consumo de energía

Reducción de 2-10% en los costos operativos representan un monto anual muy Importante.

No es fácil controlar un proceso

* La entrada afecta a la salida pero la salida afecta la entrada

* Es fácil y barato obtener un control de bajo rendimiento

Un control de alto rendimiento es caro y requiere:

* Conocimiento acabado del proceso

* Conocimiento de su dinámica

* Comprensión de la teoría de control

* Buenos censores

* Computadoras rápidas

Muchas veces no se sabe cuánto cuesta pasar de un control simple a uno más Sofisticado

Muchas veces no se sabe cuál es el beneficio de pasar de un control simple a Uno más sofisticado

Impedimentos para lograr un buen control.

• Hardware

Comunicaciones rápidas

– Velocidad de procesamiento

– Flexibilidad

Software amigable

• Censores y Actuadores ( sí es un problema)

– Muchas veces no se comprende lo importante que es esto veces no existen censores

o son muy lentos

• Tiempo

– se necesita muchas horas hombre calificadas para estudiar el problema

diseño, implementación, ajuste es tiempo calificado

• Beneficios del Control

– Baja escala: mejoras de bajo costo para muchos reguladores de bajo nivel o gasto en

Educación básica de control o gasto de horas-hombres de personal de control y procesos

– Alta escala: cambios costosos para pocos lazos pero con un alto rendimiento.

* Regulación compleja

* Supervisión

* Optimización

– Recordar: hay que cuantificar los beneficios!!

Cálculo de la tasa de retorno. Deseable: < a un año

Captar un problema de control complejo.

Conformar un equipo de trabajo o multidisciplinario: procesistas, controleros, instrumentistas, operadores, gerentes.

Preguntas:

¿Qué comportamiento exactamente tenemos hoy en día? ¿Cómo lo medimos?

Listar las mejoras a introducir

¿Cuál es la mínima mejora aceptable? Cuantificar los beneficios ponerlos en cifras $$ calcular la tasa de retorno?

Elegir un método de diseño y solución acorde hay muchos para elegir el método en sí no influye en el costo pero puede traer dolores de cabeza

Implementación

Pensar en una rápida prototipación para reducir costos y tiempo

Pensar en herramientas para depuración (graficación, acceso a variables)

Verificación de resultados

Importante para futuros proyectos

Escribir todo

Hacerlo circular entre gerentes y supervisores

Objetivos del Control

Hacer que la salida sea lo más próxima posible a una referencia calculando una señal de entrada.

Se debe cumplir esto independiente de perturbaciones de entrada y perturbaciones de salida. E imprecisión en el conocimiento de la planta

Componentes del Lazo

Descripción de elementos:

Planta

Actuador

Censores

Referencia

Perturbación

Ejemplo:

"mantener el caudal de salida de una bomba teniendo en cuenta variaciones de fricción del fluido con la temperatura, variaciones del caudal de entrada, una medición

Poco precisa y que no se conoce exactamente las características de la bomba"

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Diagrama de un bloque

Los componentes de un sistema de control de Temp. De sala.

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Diagramas de bloque de un sistema

De retroalimentación elemental.

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Importante.

Planta

Proceso o elemento a controlar

Sistema

Conjunto de elementos que interactúan

Entrada

Variable del sistema que es posible manejar

Salida

Variable del sistema que es necesario comando

Referencia

Valor al cual debe llegar la salida

Perturbación

Efecto que altera las condiciones de un proceso

Censor

Dispositivo que permite medir una magnitud

Control con Realimentación

Se usa para:

– Regulación: controlar un sistema para mantener una condición inicial o estado cero

– Seguimiento de referencia: el sistema debe seguir una trayectoria con cierta especificación. Muy común en sistemas mecánicos

– Rechazo de perturbaciones: el sistema debe ser inmune a variaciones de carga u otro tipo de cambios. Común en control de procesos.

– Generalmente se necesita una combinación de todas llegando a un compromiso.

– El conocimiento del procesos es la clave para la solución de los problemas de control

– Utilizar la lógica para analizar los problemas

– Describir los procesos en diagramas de bloques y modelos

– La técnica de diseño del control es de relevancia secundaria.

Estabilidad

Un sistema es estable cuando es atraído y permanece en un punto de equilibrio

Estabilidad marginal:

el sistema tiene una oscilación sostenida

Inestabilidad

– el sistema tiene una oscilación creciente o crece constantemente

– El control puede estabilizar un sistema inestable o marginalmente estable

– desestabilizar un sistema estable

– mejorar la velocidad de respuesta

– reducir el efecto de las perturbaciones

– reducir el efecto de las incertidumbres

Control de Nivel.

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CONTROL DE TEMPERATURA.

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Control de velocidad de rotación:

*Maquina de Watt

*Bolas girando a diferente diámetro

*Se utiliza como censor de velocidad

*Varía la salida de vapor.

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REGULADOR CENTRIFUGO DE GAS

Tipos de control

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Sistema de control de lazo abierto…

*Más estable

*Adecuado cuando se conoce el sistema y las perturbaciones de antemano.

*Necesita menos potencia.

*Más económico.

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Sistema de control de lazo cerrado….

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Control de realimentación manual de un sistema térmico…

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*Usa realimentación.

*Menos sensible a perturbaciones.

*Tendencia a sobre corregir errores y a inestabilizar el sistema.

Control Directo e Indirecto

Control directo: se controla directamente la variable que se desea corregir .

Control indirecto: se controla otra variable que influye a la principal.

Es mejor el control directo.

Es importante la elección de las variables de control.

– Control Adaptativo: se ajusta frente a cambios en la planta.

– Control Con Aprendizaje: Aprende en forma heurística la ley de control.

Ejemplos.

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Sistema de control de presión…

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Sistema de control de velocidad…

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Control numérico de una maquina…

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Control de un alto horno por computadora

 

 

Autor:

Brian Galli