Fundamentos de Sistemas Automáticos de Control: Conceptos Clave y Aplicaciones

Sistemas Automáticos de Control
Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulen o dirijan su actuación por sí mismos, es decir, sin intervención de agentes exteriores (incluido el factor humano), corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento.

La resolución de un instrumento es el valor mínimo que tiene que aumentar la entrada para que cambie la salida.

Leyes de Kirchhoff

1. Primera Ley de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran en un nudo o punto de unión de un circuito es igual a la suma de las corrientes que salen de ese nudo. Si asignamos el signo más (+) a las corrientes que entran en la unión, y el signo menos (-) a las que salen de ella, entonces la ley establece que la suma algebraica de las corrientes en un punto de unión es cero.

2. Segunda Ley de Kirchhoff: También llamada ley de las mallas: La suma de caídas de tensión en un tramo que está entre dos nudos es igual a la suma de caídas de tensión de cualquier otro tramo que se establezca entre dichos nudos.

Precisión: Es la reproducibilidad de los datos que se obtienen al aplicar un método (aplicación específica de una técnica). Está afectada por los errores aleatorios, es decir, por errores cuya fuente no se conoce.

Exactitud: Es qué tanto nos acercamos al valor real aceptado. No puede haber exactitud si no hay precisión, pero sí puede haber precisión sin haber exactitud.

Sistemas de Control de Bucle o Lazo Cerrado

Es el sistema de control retroalimentado, donde la señal pasa por el controlador, es comparada y reenviada para establecer el setpoint o parámetro esperado.

Sistema de Control de Bucle o Lazo Abierto

Es el sistema donde la salida no tiene efecto sobre la acción del control; no hay comparación entre el valor medido en la salida respecto a la entrada. Es el camino que sigue la señal sin retroalimentación.

Histeresis

Algunos instrumentos presentan un fenómeno de descompensación que existe cuando se hace una comparación entre la variación de una misma medida tanto a nivel descendente como ascendente, que en realidad debería tener el mismo recorrido. Se expresa en porcentaje. Por ejemplo, si un manómetro de 0-100% tiene una presión real de 18 psig y la lectura en el indicador marca 18.2 psig al ir del cero al 100% de la variable, y cuando se encuentra la variable en 18, al desplazarse del 100 al 0%, el valor indicado es 17.7, la histeresis se calcularía así:

(18.2 - 17.7) / (100 - 0) * 100 = ±0.5%

Perturbaciones

Señal que afecta la respuesta real del sistema, produciendo un error en la medida. Ejemplos incluyen campos magnéticos, inductancia, etc., según la sensibilidad individual.

Rango

Es el campo de medida para cualquier número de valores que siempre deben estar entre un límite superior e inferior según las especificaciones del instrumento.

Alcance

Es la diferencia entre los límites superior e inferior del rango; es lo equivalente al área de operación.

Sensibilidad

Es el mínimo cambio que el instrumento puede detectar y expresar.

Transductor

Dispositivo que recibe una o varias señales provenientes de la variable medida y puede modificarla o no en otra señal. Transforma una cantidad física cualquiera en otra cantidad física equivalente.

Transductor primario: Convierte la magnitud física a medir en otra más fácil de manipular.

Transductor secundario: Actúa sobre la salida del primario para producir una señal eléctrica equivalente. Luego se somete a un proceso de acondicionamiento y amplificación para ajustarla a las necesidades de la carga exterior.

Sistema de Control

Es el medio a través del cual una cantidad o variable cualquiera de interés en una máquina, mecanismo o proceso, es mantenido o alterado de acuerdo con un patrón de comportamiento deseado.

Tensión Eléctrica

Es la magnitud física que impulsa a los electrones.

Corriente

Es el flujo de carga por unidad de tiempo en un circuito.