Conceptos Esenciales en Ingeniería de Control y Procesos
Conceptos Fundamentales de Sistemas y Control
Un sistema es un conjunto de elementos que interactúan entre sí para cumplir objetivos determinados.
El control consiste en actuar sobre un sistema para asegurar que cumpla sus objetivos.
Tipos de Control
- Manual
- Automático
- Semiautomático
Automatización
La automatización es la tecnología que aplica sistemas mecánicos, electrónicos y basados en computadoras para operar y controlar procesos de producción.
Parámetros del Sistema
- Salida: Parámetros cuantificables que representan los objetivos de un sistema.
- Entrada: Parámetros cuantificables sobre los cuales se puede actuar directamente.
- Perturbación: Parámetros, generalmente provenientes del medio ambiente, que son difíciles o imposibles de evitar; se consideran solo cuando afectan significativamente al sistema.
Señales y Dispositivos
Tipos de Señales
- Señal analógica: Señales físicas continuas propias de la naturaleza.
- Señal digital: Señales discretas o discontinuas codificadas.
Componentes de Control
- Sensores: Dispositivos que detectan o sensan parámetros de los sistemas físicos y envían esta información a un controlador.
- Controlador: El "cerebro" del sistema; almacena información, recibe datos de los sensores, los procesa y envía órdenes a los actuadores.
- Actuador: Dispositivos que reciben órdenes del controlador y actúan sobre el sistema para controlarlo, transformando energía en acción física.
Estrategias de Control
Lazo Abierto
La acción de control es independiente de la salida.
- Su exactitud está dada por su calibración.
- No presentan problemas de inestabilidad.
- Pueden ser aplicados en cualquier proceso.
Lazo Cerrado
La acción de control depende de la salida; existe una retroalimentación a través de los sensores desde la planta hacia el sistema de control.
Métricas de Desempeño
- Exactitud: Determina qué tan pequeño es el error entre el valor de referencia y el valor real del sistema.
- Error: Diferencia entre la entrada y la salida de un sistema cuando el tiempo tiende a infinito.
- Velocidad de respuesta: Tiempo que el sistema tarda en alcanzar los valores de referencia con la exactitud definida.
- Estabilidad: Capacidad de mantener el valor dentro del rango de exactitud durante el tiempo que requiera el proceso.
Representación Gráfica
El diagrama de bloques es la representación gráfica del funcionamiento de un sistema.