miércoles, 18 de marzo de 2026
01d.- Sistemas de Control - Normalización - Semestre 2026-I
Normalización
Los esquemas en cascada requieren que un controlador maestro le escriba el Set Point (SP) a un controlador esclavo, el problema es que la salida de un controlador opera en el rango de 0 - 100% o inferior, mientras que el set point de los controladores esclavos se trabaja en unidades de ingeniería al igual que las PV, por lo tanto debemos incluir al esquema un algoritmo que ejecute la conversión de rangos. En la nomenclatura ISA (Industry Standard Architecture) las siglas que se utilizan para los cálculos matemáticos corresponde a las letras "FY".
Veamos el caso de que necesitemos cambiar de rango de 0-100% a 70-150 gpm (galones por minuto)
Cuando tenemos que cambiar de rango se aplica la ecuación universal de normalización:
E= Entrada (Valor que vamos a cambiar de rango)
S= Salida (Valor con rango cambiado)
VMaxE= Rango máximo de la Entrada
VMinE= Rango mínimo de la Entrada
VMaxS= Rango máximo de la Salida
VMinS= Rango mínimo de la Salida
La ecuación establece lo siguiente:
para nuestro ejemplo
Revisemos los valores:
Veamos el esquema del horno y trabajemos en Unidades de Ingeniería. Supongamos que la temperatura opera de 0-700 cent y el flujo de gasoil opera en el rango de 10 a 66 gpm. El SP y la PV del controlador de temperatura opera en el rango de 0-700 cent. pero la salido del TIC presenta un rango de 0-100%, esto dado que es el estándar de todos los controladores.
La salida del TIC se conecta con los SP de los dos FIC pero a esos controladores no les sirve una señal que trabaja en el rango de 0 a 100%, necesitamos convertir el valor a uno equivalente en el rango de 10 a 66 gpm. Revisemos esto gráficamente:
En consecuencia entre la salida del TIC y los SP de los dos FIC debemos colocar una ecuación de Normalización que cambie el rango de 0-100% a el rango de 10-66 gpm, basado en los rangos podemos determinar la ecuación:
Salida= [(Entrada-0)% * (66-10)gpm/(100-0)%] + 10 gpm =>
Salida = Entrada*0.56 + 10
Modifiquemos el esquema para incorporar la normalización:
01c.- Sistemas de Control - Literatura de Referencia
Enlaces de descarga de la literatura recomendada:
Ingeniería de Control Moderna – Katsuhiko Ogata – 7ma Edición
Instrumentación Industrial – Antonio Creus – 8va Edición
Sistemas de Control Automático – Benjamín Kuo - 7ma Edición
Éxito.
miércoles, 11 de marzo de 2026
01b.- Sistemas de Control - Esquemas de Control - (2026 - II) - Parte 2 de 2
Cuando la combustión se produce en una cámara hermética como es el caso de los Hornos industriales se necesita mantener la cámara oxigenada para garantizar la combustión, la relación entre Oxigeno y Combustible la determina el ingeniero químico o el ingeniero de procesos de la planta.
La idea es que el proceso de combustión se ejecute de la forma más eficiente posible. Si NO hay oxigeno, por mas que quemes combustible no hay llama y lo que se produce es una explosión. En consecuencia nuestro esquema de control debe garantizar una relación de oxigeno y combustible esta relación produce una perfecta llama azul. Adicionalmente en caso de cualquier falla es necesario inundar la cámara de oxigeno y minimizar combustible de la cámara para evitar cualquier posibilidad de accidente.
Pensemos que el ingeniero químico o de proceso nos dice que la relación entre el oxigeno y el combustible de 1.2 o sea por cada unidad de combustible yo debería suministrar 1.2 unidades de oxigeno. nuestro esquema cambiaria de la siguiente forma:
El FY es un algoritmo multiplicador, él le pide al FIC de Oxigeno 1.2 veces lo que se le solicita al de Gasoil.
Como se aprecia un aumento del caudal de Oxigeno obligaría al FIC2 a cerrar la válvula, para que esto ocurra el FIC2 aumenta su salida de forma de cerrar la válvula, por lo tanto el FIC2 es Directo.
Ahora debemos verificar que el esquema trabaja completamente, esto es que los dos controlares esclavos (FIC1 y FIC2) respondan apropiadamente del maestro (TIC). Probemos el escenario, asumamos que la temperatura esta por encima de la deseada nuestro esquema debería cerrar la válvula de gasoil y la de oxigeno. Verifiquemos si esto se produce:
Como se aprecia el esquema opera apropiadamente, el aumento de la temperatura a la salida del horno genera un cierre de las válvulas de aire y de combustible.
Esquema de Control Saturado
El esquema de control saturado esta basado en la presencia de dos o más maestros tratando de darle instrucciones a un esclavo. Un ejemplo de control saturado es el proceso de separación del crudo en sus distintos componentes. El crudo reacciona con un catalizador en un equipo denominado Torre de Craqueo, este proceso provoca la separación del crudo en sus distintos componentes: Gasolina, Diesel, Keroseno, Aceites, etc. Esta reacción química produce un incremento de la temperatura y presión en la torre. Se debe controlar la temperatura de forma de evitar que un incremento desproporcionado de la misma dañe las paredes de la torre.
Además, se debe impedir que por aumento de presión el fluido contenido en la torre retorne al recipiente que contiene el catalizador dado que esto contaminaría el producto, este fluido que retorna presenta cantidades considerables de crudo y/o sus derivados. Para evitar esto se coloca un control de temperatura en la torre y un control de presión diferencial a la altura de la válvula que mide la diferencia entre la presión a la salida de la válvula y la presión a la entrada de la misma, si esta diferencia tiende a cero es porque las presiones se están igualando y hay riesgo de que el fluido contaminado retorne. veamos la grafica asociada:
Tanto el controlador de temperatura TC y el control de presión diferencial DPC van a solicitar aumento o disminución de catalizador al controlador de flujo, para proteger el proceso el controlador de flujo debe hacer caso al controlador maestro que le solicita la menor cantidad de flujo, si lo hace el de temperatura es porque esta protegiendo la torre para evitar daños sobretemperatura. Si lo hace el de presión diferencial es porque esta tratando de pedir menos flujo para reducir la reacción en la torre y así disminuir la presión en la misma, de esa manera evita que la presión a la salida de la válvula iguale a la presión a la entrada.
En consecuencia es necesario colocar un algoritmo de selector de baja, considerando que si un controlador pide mas catalizador y el otro menos, "debemos hacerle caso al que solicita una cantidad menor de catalizador porque es el que esta protegiendo al sistema".
Determinamos el tipo de válvula, bajo cualquier concepto para proteger el sistema si la válvula falla debemos impedir que el catalizador entre en la torre de craqueo, por lo tanto esa válvula debe fallar cerrada la válvula correcta es una válvula tipo Aire Para Abrir (ATO), la cual en caso de falla, lo hace cerrada.
Para determinar la acción del Controlador esclavo consideramos que el flujo de catalizador aumenta, en ese caso debemos cerrar la válvula, como ella es aire para abrir (ATO), para que cierre debemos quitar aire, por lo tanto en controlador de flujo es "Reverso", tal como se aprecia en la grafica:
Ahora planteamos una hipótesis en el TC a ver si funciona, vamos a colocar la errada que el maestro sea "Directo", hacemos el recorrido y verificamos:
Como se aprecia en color azul, al final con alta temperatura la válvula abre en vez de cerrar, por lo tanto, la opción correcta es "Reverso". Corregimos y revisamos:
Para determinar el controlador de presión diferencial hacemos lo mismo, consideramos que la presión diferencial se hace pequeña, eso es muy malo, dado que la presión de salida de la válvula se esta igualando con la de la entrada y el fluido contaminado esta a punto de retornar al recipiente que contiene el catalizador, por lo tanto, se requiere cerrar la válvula, veamos el escenario:
Ahora asumimos que el selector va a seleccionar la salida del controlador de presión diferencial, en consecuencia planteamos una hipótesis, para este caso voy a usar la correcta "Directa", chequeamos que funcione:
Como se aprecia el esquema opera apropiadamente.
El siguiente enlace corresponde a una demostración del funcionamiento del esquema de control Saturado del proceso de craqueo catalítico estudiado en la clase y explicado en la parte de arriba. Por favor detallen como se saturan los controladores, en este caso se saturan a 100%, en otros casos lo pueden hacer a 0%.
Para ver un resumen de la explicación dada por el profesor en la clase anterior acceda a los siguientes enlaces.
Resumen de la clase de control de horno industrial
Sistema de control de Nivel (Sala de Control)
Sistema de control de Horno (Sala de Control)
por favor analícenlo y cualquier consulta me la hacen llegar por el grupo "Whatsapp" o en la próxima clase. Recuerden el control de temperatura es Reverso y el de Presión Diferencial es "Directo".
Éxito.
martes, 10 de marzo de 2026
01a.- Sistemas de Control - Esquemas de Control - (2026 - II) - Parte 1 de 2
DEFINICIONES
Valor Deseado – Set Point = Valor al cual uno quiere se coloque la variable de Proceso. Su rango es en Unidades de ingeniería (Gpm, Cent, PSI, etc).
Variable de Proceso (PV) = Valor leído del proceso (Desde un transmisor) que generalmente se desea aproximar al valor deseado.
Salida – Output = Acción reguladora, generalmente dirigida a un elemento final de control (Válvula, Damper, variador de frecuencia, etc.) su rango es de 0 a 100%
Error = Diferencia entre la PV y SP.
Un controlador es un algoritmo que reside en un equipo Controlador y según sea la diferencia entre la variable de proceso (pv) y el valor deseado (sp) ejecuta un ajuste en la salida. (La aumenta o la disminuye)
Elemento final de control: Son los elementos del proceso en donde actúa nuestro controlador, los más típicos son las válvulas. Existen dos tipos de válvulas:
ATO = Air to open (aire para abrir) – Controlador le suministra aire para que abra. En caso de que algo falle esta válvula se cerrara.
ATC = Air to close (aire para cerrar) – Controlador le suministra aire para que cierre. En caso de que algo falle esta válvula se abrira.
ACCIÓN DE CONTROL
Un controlador puede comportarse de dos formas: Reversa o Directa, el ingeniero de control le define por software como operará el controlador y esto depende del elemento final del de control y del proceso.
El comportamiento se basa en lo siguiente:
Directo
Si la PV esta por debajo del SP la salida disminuye
Si la PV esta por encima del SP la salida aumenta
En signos esto se puede expresar de esta forma:
PV SP Output
+ - +
(por encima del Sp) (Por debajo de la PV) Aumenta
- + -
(por debajo del Sp) (Por encima de la PV) Disminuye
Reverso
Si la PV esta por debajo del SP la salida aumenta
Si la PV esta por encima del SP la salida disminuye
En signos esto se puede expresar de esta forma:
PV SP Output
+ - -
(por encima del Sp) (Por debajo de la PV) Disminuye
- + +
(por debajo del Sp) (Por encima de la PV) Aumenta
Los ingenieros de control según el proceso determinan el elemento final de control a instalar (Válvula ATO, Válvula ATC, Damper, variador de frecuencia, etc), posteriormente se determina la acción de control de los controladores.
Veamos el primer ejemplo:
El primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que el tanque se vacíe dado que es agua para incendio en consecuencia la válvula a incorporar es del tipo ATC. En caso de cualquier falla esta válvula se abrirá y esto evitara que se vacíe el tanque, ya que al abrirse mantendría la alimentación de agua al tanque.
Posteriormente determinamos la acción de control del LIC, para esto asumimos que el nivel sube por encima del SP, en caso de que esto ocurra la válvula debería cerrarse, en consecuencia deberíamos suministrarle aire.
Como pueden ver en la grafica cuando la PV aumenta la salida del LC aumenta este comportamiento corresponde a un controlador Directo.
Veamos el mismo ejemplo controlando la válvula a la descarga:
Nuevamente el primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que el tanque se vacíe en consecuencia la válvula a incorporar es del tipo ATO. En caso de cualquier falla esta válvula se cerraría y esto evitara que se vacíe el tanque, ya que en caso de falla la válvula se cerraría y esto aumentaría el nivel al máximo.
Posteriormente determinamos la acción de control del LIC, para esto asumimos que el nivel sube por encima del SP, en caso de que esto ocurra la válvula debería abrirse para desalojar agua y así el nivel alcanzar el valor deseado, en consecuencia deberíamos enviarle aire a la válvula, al enviarle aire a una válvula ATO la misma se abre.
Como pueden ver en la grafica cuando la PV aumenta la salida aumenta este comportamiento corresponde a un controlador Directo igual que en el ejemplo anterior.
Un sistema puede intentar controlar dos variables de proceso, en este caso aplica un control en cascada, un controlador le coloca el SP a otro. Veamos un ejemplo de este tipo. Imaginemos que el caudal a la entrada del tanque NO es constante, el mismo varia, ciertos instantes es bajo y para otros momentos es alto, se requiere abrir la válvula cuando el caudal disminuya y cerrarla cuando el caudal aumente. El ingeniero de control implementa un esquema en cascada entre el controlador de nivel (LIC) y un nuevo controlador de flujo (FIC), tal como se muestra en la grafica.
Para determinar el tipo de Válvula se aplica el mismo criterio que aplicamos en el esquema simple, "La prioridad es que el tanque no se vacíe" en consecuencia para cualquier falla la válvula debe abrirse. Las Válvulas que al fallar se abren son las del tipo ATC (Air to Close - Aire para cerrar).
Para determinar las acciones de Control existen varias técnicas, el profesor recomienda determinar primero la acción de control del controlador esclavo, el controlador esclavo es el que esta conectado a la válvula y solo responde a la variable que controla, para nuestro ejemplo el esclavo es el controlador de flujo. En consecuencia, si el flujo aumenta la válvula debe cerrar, si el flujo disminuye la válvula debe abrir. Enfoquémonos en un solo escenario, "El flujo aumenta", si esto llega a ocurrir se debe cerrar la válvula, para cerrar la válvula aumentamos el suministro de aire, por lo tanto:
En consecuencia el FIC debe trabajar en modo "DIRECTO".
Posteriormente se plantea una hipótesis para el controlador maestro (Por ejemplo acción Directa) y se verifica el esquema, si el esquema funciona entonces acertamos con la acción del controlador maestro, de lo contrario es la acción opuesta.
Recordemos, si el nivel aumenta por encima del deseado debemos cerrar la válvula, a partir de este criterio probemos con el LIC con acción "Directa" para ver si nuestro sistema responde como esperamos.
Hipótesis:
Verificamos el recorrido (Color Azul) para ver si se cumple que al aumentar el nivel se cierra la válvula.
Como se aprecia si colocamos el controlador maestro en Directo y aumenta el nivel la válvula en vez de cerrarse se abre y eso es contrario a lo que deseamos, por lo tanto, la acción de control es incorrecta. La acción de control debe ser REVERSA. Colocamos el controlador en Reversa y verificamos el recorrido nuevamente.
Como se aprecia al subir el nivel la válvula de entrada se cierra como estaba planteado en la hipótesis.
En clase se estudió este mismo esquema pero controlando una válvula a la descarga del tanque, en vez de a la alimentación del mismo, se recomienda a los estudiantes hacer el ejercicio de forma individual y compararlo con lo que presentó el profesor (Solución: Válvula tipo ATO, Controlador FIC con acción Reversa y controlador LIC con acción Directa).
Veamos otro ejemplo de un control en cascada, en este caso estudiemos el control de combustión de un Horno industrial:
La variable a Controlar es la temperatura a la salida del Horno, la variable a manipular es el flujo (caudal de gasoil) a la cámara de combustión del horno. Nuevamente el primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que la cámara de combustión se inunde de gasoil, si esto ocurre con los quemadores apagados, al encenderlos podría producirse una explosión.
En caso de cualquier falla la válvula debería cerrarse y esto evitaría que se inunde la cámara de gasoil, en consecuencia la válvula debería ser ATO (falla cerrada).
En los esquemas en cascada se determina primero la acción de control del controlador esclavo. El controlador esclavo es el que esta mas cercano a la válvula en este caso es el FIC. para esto asumimos que el flujo disminuye, de ser así debemos abrir la válvula para compensar. Como nuestra válvula es ATO, debemos suministrar aire.
Como se aprecia en la grafica el FIC es reverso, disminuye la PV produce un aumento de la salida.
Para la determinar la acción del TIC se establece una hipótesis y se verifica, de fallar la comprobación cambiamos la hipótesis y verificamos nuevamente.
Nuestra hipótesis será que el TIC es Directo.
Ahora revisemos el caso de que la temperatura aumente por encima del valor deseado al final el esquema debería cerrar la válvula.
Esquema Modificado Controlando Oxigeno y Combustible para llama azul + combustión ideal
Cuando la combustión se produce en una cámara hermética como es el caso de los Hornos industriales se necesita mantener la cámara oxigenada para garantizar la combustión, la relación entre Oxigeno y Combustible la determina el ingeniero químico o el ingeniero de procesos de la planta.
La idea es que el proceso de combustión se ejecute de la forma más eficiente posible. Si NO hay oxigeno, por mas que quemes combustible no hay llama y lo que se produce es una explosión. En consecuencia nuestro esquema de control debe garantizar una relación de oxigeno y combustible esta relación produce una perfecta llama azul. Adicionalmente en caso de cualquier falla es necesario inundar la cámara de oxigeno y minimizar combustible de la cámara para evitar cualquier posibilidad de accidente.
Analicemos inicialmente el esquema sin relación "Combustible/Oxigeno":
Determinamos que tipo de válvula debemos usar para suministro de oxigeno. Por condiciones de seguridad necesitamos que en caso de cualquier falla la válvula inunde de oxigeno la cámara en consecuencia la válvula debería ser del tipo ATC (Falla abierta).
Determinamos la acción del controlador de flujo de oxigeno, para esto nos planteamos que el flujo de oxigeno aumente, en caso de que esto ocurra el esquema debe cerrar la válvula para compensar. En pocas palabras debe enviar aire a la válvula y con aire la válvula cierra.
Como se aprecia un aumento del caudal de Oxigeno obligaría al FIC2 a cerrar la válvula, para que esto ocurra el FIC2 aumenta su salida de forma de cerrar la válvula, por lo tanto el FIC2 es Directo.
Ahora debemos verificar que el esquema trabaja completamente, esto es que los dos controlares esclavos (FIC1 y FIC2) respondan apropiadamente del maestro (TIC). Probemos el escenario, asumamos que la temperatura esta por encima de la deseada nuestro esquema debería cerrar la válvula de gasoil y la de oxigeno. Verifiquemos si esto se produce:
Como se aprecia el esquema opera apropiadamente, el aumento de la temperatura a la salida del horno genera un cierre de las válvulas de aire y de combustible.
Actividad NRO. 1
Determine el tipo de la válvula (ATO/ATC) y la acción de control (Rev / Dir) de los controladores del siguiente esquema:
01a.- Sistemas de Control - Esquemas de Control - (2025 - II) - Parte 1 de 2
DEFINICIONES
Valor Deseado – Set Point = Valor al cual uno quiere se coloque la variable de Proceso. Su rango es en Unidades de ingeniería (Gpm, Cent, PSI, etc).
Variable de Proceso (PV) = Valor leído del proceso (Desde un transmisor) que generalmente se desea aproximar al valor deseado.
Salida – Output = Acción reguladora, generalmente dirigida a un elemento final de control (Válvula, Damper, variador de frecuencia, etc.) su rango es de 0 a 100%
Error = Diferencia entre la PV y SP.
Un controlador es un algoritmo que reside en un equipo Controlador y según sea la diferencia entre la variable de proceso (pv) y el valor deseado (sp) ejecuta un ajuste en la salida. (La aumenta o la disminuye)
Elemento final de control: Son los elementos del proceso en donde actúa nuestro controlador, los más típicos son las válvulas. Existen dos tipos de válvulas:
ATO = Air to open (aire para abrir) – Controlador le suministra aire para que abra. En caso de que algo falle esta válvula se cerrara.
ATC = Air to close (aire para cerrar) – Controlador le suministra aire para que cierre. En caso de que algo falle esta válvula se abrira.
ACCIÓN DE CONTROL
Un controlador puede comportarse de dos formas: Reversa o Directa, el ingeniero de control le define por software como operará el controlador y esto depende del elemento final del de control y del proceso.
El comportamiento se basa en lo siguiente:
Directo
Si la PV esta por debajo del SP la salida disminuye
Si la PV esta por encima del SP la salida aumenta
En signos esto se puede expresar de esta forma:
PV SP Output
+ - +
(por encima del Sp) (Por debajo de la PV) Aumenta
- + -
(por debajo del Sp) (Por encima de la PV) Disminuye
Reverso
Si la PV esta por debajo del SP la salida aumenta
Si la PV esta por encima del SP la salida disminuye
En signos esto se puede expresar de esta forma:
PV SP Output
+ - -
(por encima del Sp) (Por debajo de la PV) Disminuye
- + +
(por debajo del Sp) (Por encima de la PV) Aumenta
Los ingenieros de control según el proceso determinan el elemento final de control a instalar (Válvula ATO, Válvula ATC, Damper, variador de frecuencia, etc), posteriormente se determina la acción de control de los controladores.
Veamos el primer ejemplo:
El primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que el tanque se vacíe dado que es agua para incendio en consecuencia la válvula a incorporar es del tipo ATC. En caso de cualquier falla esta válvula se abrirá y esto evitara que se vacíe el tanque, ya que al abrirse mantendría la alimentación de agua al tanque.
Posteriormente determinamos la acción de control del LIC, para esto asumimos que el nivel sube por encima del SP, en caso de que esto ocurra la válvula debería cerrarse, en consecuencia deberíamos suministrarle aire.
Como pueden ver en la grafica cuando la PV aumenta la salida del LC aumenta este comportamiento corresponde a un controlador Directo.
Veamos el mismo ejemplo controlando la válvula a la descarga:
Nuevamente el primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que el tanque se vacíe en consecuencia la válvula a incorporar es del tipo ATO. En caso de cualquier falla esta válvula se cerraría y esto evitara que se vacíe el tanque, ya que en caso de falla la válvula se cerraría y esto aumentaría el nivel al máximo.
Posteriormente determinamos la acción de control del LIC, para esto asumimos que el nivel sube por encima del SP, en caso de que esto ocurra la válvula debería abrirse para desalojar agua y así el nivel alcanzar el valor deseado, en consecuencia deberíamos enviarle aire a la válvula, al enviarle aire a una válvula ATO la misma se abre.
Como pueden ver en la grafica cuando la PV aumenta la salida aumenta este comportamiento corresponde a un controlador Directo igual que en el ejemplo anterior.
Un sistema puede intentar controlar dos variables de proceso, en este caso aplica un control en cascada, un controlador le coloca el SP a otro. Veamos un ejemplo de este tipo. Imaginemos que el caudal a la entrada del tanque NO es constante, el mismo varia, ciertos instantes es bajo y para otros momentos es alto, se requiere abrir la válvula cuando el caudal disminuya y cerrarla cuando el caudal aumente. El ingeniero de control implementa un esquema en cascada entre el controlador de nivel (LIC) y un nuevo controlador de flujo (FIC), tal como se muestra en la grafica.
Para determinar el tipo de Válvula se aplica el mismo criterio que aplicamos en el esquema simple, "La prioridad es que el tanque no se vacíe" en consecuencia para cualquier falla la válvula debe abrirse. Las Válvulas que al fallar se abren son las del tipo ATC (Air to Close - Aire para cerrar).
Para determinar las acciones de Control existen varias técnicas, el profesor recomienda determinar primero la acción de control del controlador esclavo, el controlador esclavo es el que esta conectado a la válvula y solo responde a la variable que controla, para nuestro ejemplo el esclavo es el controlador de flujo. En consecuencia, si el flujo aumenta la válvula debe cerrar, si el flujo disminuye la válvula debe abrir. Enfoquémonos en un solo escenario, "El flujo aumenta", si esto llega a ocurrir se debe cerrar la válvula, para cerrar la válvula aumentamos el suministro de aire, por lo tanto:
En consecuencia el FIC debe trabajar en modo "DIRECTO".
Posteriormente se plantea una hipótesis para el controlador maestro (Por ejemplo acción Directa) y se verifica el esquema, si el esquema funciona entonces acertamos con la acción del controlador maestro, de lo contrario es la acción opuesta.
Recordemos, si el nivel aumenta por encima del deseado debemos cerrar la válvula, a partir de este criterio probemos con el LIC con acción "Directa" para ver si nuestro sistema responde como esperamos.
Hipótesis:
Verificamos el recorrido (Color Azul) para ver si se cumple que al aumentar el nivel se cierra la válvula.
Como se aprecia si colocamos el controlador maestro en Directo y aumenta el nivel la válvula en vez de cerrarse se abre y eso es contrario a lo que deseamos, por lo tanto, la acción de control es incorrecta. La acción de control debe ser REVERSA. Colocamos el controlador en Reversa y verificamos el recorrido nuevamente.
Como se aprecia al subir el nivel la válvula de entrada se cierra como estaba planteado en la hipótesis.
En clase se estudió este mismo esquema pero controlando una válvula a la descarga del tanque, en vez de a la alimentación del mismo, se recomienda a los estudiantes hacer el ejercicio de forma individual y compararlo con lo que presentó el profesor (Solución: Válvula tipo ATO, Controlador FIC con acción Reversa y controlador LIC con acción Directa).
Veamos otro ejemplo de un control en cascada, en este caso estudiemos el control de combustión de un Horno industrial:
La variable a Controlar es la temperatura a la salida del Horno, la variable a manipular es el flujo (caudal de gasoil) a la cámara de combustión del horno. Nuevamente el primer paso es determinar según el proceso cual es la válvula a emplear. En nuestro ejemplo debemos evitar que la cámara de combustión se inunde de gasoil, si esto ocurre con los quemadores apagados, al encenderlos podría producirse una explosión.
En caso de cualquier falla la válvula debería cerrarse y esto evitaría que se inunde la cámara de gasoil, en consecuencia la válvula debería ser ATO (falla cerrada).
En los esquemas en cascada se determina primero la acción de control del controlador esclavo. El controlador esclavo es el que esta mas cercano a la válvula en este caso es el FIC. para esto asumimos que el flujo disminuye, de ser así debemos abrir la válvula para compensar. Como nuestra válvula es ATO, debemos suministrar aire.
Como se aprecia en la grafica el FIC es reverso, disminuye la PV produce un aumento de la salida.
Para la determinar la acción del TIC se establece una hipótesis y se verifica, de fallar la comprobación cambiamos la hipótesis y verificamos nuevamente.
Nuestra hipótesis será que el TIC es Directo.
Ahora revisemos el caso de que la temperatura aumente por encima del valor deseado al final el esquema debería cerrar la válvula.
Actividad NRO. 1
Determine el tipo de la válvula (ATO/ATC) y la acción de control (Rev / Dir) de los controladores del siguiente esquema:
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