Conceptos Fundamentales de Instrumentación y Control Automático Industrial

Conceptos Fundamentales de Control Automático

El control automático es el conjunto de dispositivos, técnicas y estrategias que permiten regular un proceso comparando un valor real de una variable con un valor deseado, realizando correcciones sin intervención humana directa.

Parámetros de Medición e Instrumentación

• Campo (Rango): Es el intervalo completo de valores que un instrumento puede medir, desde el valor mínimo hasta el máximo. Ejemplo en sistemas de climatización: Rango de 16 °C a 30 °C.
• SPAM (Span): Es la diferencia entre el valor máximo y mínimo del campo.
• Precisión: Indica qué tan cercana es la medición al valor real de la variable.
• Alcance: Se refiere hasta dónde puede medir o controlar un instrumento; en la práctica industrial suele utilizarse como sinónimo de campo.
• Zona muerta: Es el rango de valores de entrada donde el instrumento no presenta respuesta, a pesar de haber un cambio en la entrada.
• Sensibilidad: Capacidad del instrumento para detectar pequeños cambios en la variable medida; una alta sensibilidad permite detectar variaciones mínimas.
• Repetibilidad: Es la capacidad del instrumento de proporcionar el mismo valor bajo las mismas condiciones de medición repetidas veces.
• Set Point: Es el valor deseado de la variable del proceso que el sistema de control intenta mantener. Si existiese un error, el sistema de control tratará de corregir la diferencia entre el set point y la variable medida.

Tipos de Errores en la Medición

• Error de paralaje: Es un error en la lectura que ocurre cuando se observa la escala de un instrumento desde un ángulo incorrecto y no de frente, haciendo que la lectura sea mayor o menor que el valor real, aunque el instrumento esté bien calibrado.
• Error de escala: Es un error de medición que ocurre cuando un instrumento no marca correctamente los valores reales porque su escala está mal calibrada o mal ajustada, provocando lecturas incorrectas.
• Error de calibración: Es la diferencia que existe entre el valor verdadero de una magnitud (valor real o valor patrón) y el valor que indica un instrumento de medición, debido a que dicho instrumento no ha sido ajustado correctamente.
• Histéresis: Es el error de diferencia que existe en un instrumento de medición cuando se le inserta el mismo valor de entrada, pero su interpretación durante el ascenso o descenso de la variable medida difiere del valor real del proceso.

Sensores y Transductores

Un sensor es el dispositivo que detecta la magnitud física para poder ser interpretada. Los sensores-transductores son aquellos elementos que detectan la variable física del proceso y generan una señal proporcional a dicha variable.

Elementos primarios típicos

1. Termopar
2. RTD
3. Elementos bimetálicos
4. Bulbo con fluidos

Clasificación general de los sensores

• Pasivos: Requieren excitación externa. Por ejemplo, un RTD, ya que no genera energía por sí solo y necesita una corriente externa para funcionar.
• Activos: Generan su propia excitación. Por ejemplo, un termopar, ya que genera su propia señal eléctrica sin necesidad de una corriente externa.

Según la señal de salida

• Analógicos: Rango de valores de 0 a 5 V o 4-20 mA.
• Digitales: Aquellos que pueden tomar valores discretos (0 o 1).

Diferencia entre sensor-transductor y transmisor

Un transductor solo es el dispositivo que convierte una señal de un tipo a otro (por ejemplo, convierte la temperatura en una señal eléctrica). En cambio, el transmisor no solo la convierte, sino que además envía esa señal a otra parte; es decir, se encarga de transmitir la señal ya procesada a un controlador.