Fundamentos de control de procesos: lazos, controladores y elementos finales

Ecuaciones Fundamentales

Las relaciones matemáticas básicas para el control de procesos son:

• Ymin = K x (M - PC) + Ko
• Bp = 1/K x 100 = 100/K
• K = 100/BP
• Ymax = K x (M - Pc) + Ko

Lazo de Control

Se define como el conjunto de elementos implicados en una determinada operación del proceso y las interconexiones entre ellos.

Tipos de lazo de control

• Lazo abierto: No existe conexión entre la variable y el controlador.
• Lazo cerrado: Existe una medida de una variable y su comparación con el valor de consigna, ejecutándose una acción sobre el elemento final de control que ajustará la variable manipulada.

Elementos del lazo de control

Los componentes principales son: detector, transmisor, controlador y elemento final de control.

Controladores y Acciones

Tipos de controladores

• Acción directa: Cuando los mA suben, la válvula se abre; cuando bajan, se cierra.
• Acción inversa: Cuando los mA suben, la válvula se cierra; cuando bajan, se abre.

Parámetros de control

• Control proporcional: Existe una relación constante entre la desviación existente y la corrección generada.
• Ganancia (K): Es la constante de proporcionalidad entre la desviación y la corrección; determina la sensibilidad del controlador ante una desviación.
• Banda proporcional (BP): Es la inversa de la ganancia y representa el porcentaje de desviación necesario para que la corrección provoque una carrera completa del elemento final de control.
• Offset: Error de desviación producido por las variaciones de carga del proceso.
• Control integral: Incrementa en el tiempo la señal de corrección y, por tanto, la carrera del elemento final de control, repitiendo x veces por minuto la acción correctora del control proporcional.
• Control derivativo: Se adelanta a la acción correctora del controlador de manera proporcional a la velocidad de variación de la desviación.

Elementos Finales de Control y Actuadores

• Elementos finales de control: Cilindros, motores, válvulas y reguladores.
• Actuador: Realiza la fuerza necesaria para que el obturador pueda abrir, cerrar y regular el paso de fluidos.
• Servomotores: Pueden ser de acción directa o acción indirecta.
• Posicionador: Aparato que consigue que la posición del obturador se corresponda con la señal recibida del controlador.

Selección de Válvulas

Para la correcta selección de válvulas se deben considerar los siguientes factores:

• Propiedades del flujo.
• Presión antes de la válvula.
• Caída de presión.
• Temperatura del fluido.
• Caudal del flujo.
• Característica del caudal.