Componentes y Clasificación de Sistemas de Control: Una Mirada Detallada

Componentes de un Sistema de Control

Un sistema de control está compuesto por diversos elementos que trabajan en conjunto para regular y optimizar un proceso. Estos incluyen dispositivos de medición, controladores, actuadores, computadoras y personal de planta.

Objetivos de los Sistemas de Control

• Suprimir la influencia de variables externas al proceso.
• Asegurar la estabilidad del proceso.
• Optimizar el desempeño del proceso.

Conceptos Clave en Sistemas de Control

Proceso

Se refiere a la maquinaria o conjunto de operaciones que realizan una tarea específica. Para un correcto funcionamiento, se debe mantener un equilibrio entre el flujo de energía, material y demanda. Un ejemplo común es un tanque mezclador/agitador.

Variables de Proceso

Son cantidades físicas o químicas cuya propiedad o magnitud puede ser modificada. Ejemplos típicos son la temperatura o el flujo.

Clasificación de las Variables de Proceso

Las variables de proceso se pueden clasificar en:

• Variables de Entrada

  • Manipuladas: Aquellas que pueden ser ajustadas libremente por el operador o controlador.
  • Alteraciones: Variables que no son resultado de un ajuste deliberado, pueden ser medibles o no medibles.

• Variables de Salida

  • Medibles: Sus valores se pueden determinar directamente mediante un dispositivo de medición.
  • No Medibles: Sus valores no se pueden medir directamente.

Las variables de entrada reflejan el efecto de los alrededores en el proceso, mientras que las variables de salida indican el efecto del proceso en los alrededores.

Dispositivos y Componentes en Sistemas de Control

Transductor

Un transductor es un dispositivo que convierte información de una forma física a otra. Por ejemplo, puede convertir una señal de temperatura en una señal eléctrica en miliamperios.

Instrumento de Medición

Es un dispositivo que detecta o convierte una variable de proceso en una forma comprensible para un humano. Un ejemplo es un manómetro.

Transmisor

Un transmisor convierte la información de una variable de proceso para ser transmitida a otro lugar. Por ejemplo, puede convertir una señal de proceso en una señal eléctrica de -10 a +10V.

Controlador

El controlador compara la variable de proceso medida con el valor deseado (setpoint) y toma acciones para manipular la variable y alcanzar dicho valor.

Elemento Final de Control

Recibe la señal de control desde un controlador y modifica la cantidad de materia, energía o algún tipo de control para que la variable controlada alcance el setpoint. Un ejemplo son las bombas de velocidad variable.

Líneas de Transmisión

Transmiten la señal de medición desde un transmisor hacia un controlador y desde un controlador hacia un elemento final de control. Usualmente están equipadas con amplificadores. Un ejemplo es una válvula.

Clasificación de los Instrumentos en Sistemas de Control

Los instrumentos se pueden clasificar según:

1. Función del instrumento:

• Instrumentos Analógicos: Ofrecen una salida continua.
• Instrumentos Digitales: Ofrecen una salida discreta.
• Instrumentos Ciegos: No tienen indicación visible de la variable. Ejemplo: termostatos.
• Instrumentos Indicadores: Poseen un índice y una escala graduada para leer el valor de la variable. Pueden ser concéntricos, excéntricos o digitales, y la indicación puede ser auditiva o visual.
• Instrumentos Registradores: Registran la variable con un trazo continuo, pudiendo ser circulares.
• Sensores: Captan el valor de la variable de proceso y envían una señal de salida predeterminada.
• Instrumentos Pasivos: Su salida es provocada directamente por la variable que se está midiendo.
• Instrumentos Activos: Utilizan una fuente adicional de energía.
• Receptores: Reciben las señales de los transmisores y las indican o registran.
• Elemento Final de Control: Recibe la señal del controlador y modifica su posición para cumplir una acción o dejar de hacerla.

Variable del proceso: Relacionado con el tipo de variable que miden (temperatura, presión, flujo, etc.).