Conceptos Fundamentales en Sistemas de Control y Modelado de Procesos
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en 
español con un tamaño de 5,6 KB
Conceptos Clave en Sistemas de Control y Modelado de Procesos
Este documento presenta una recopilación de definiciones esenciales para comprender los principios fundamentales de los sistemas de control y el modelado de procesos industriales.
Sistemas de Control
Los sistemas de control son mecanismos diseñados para regular el comportamiento de otros sistemas o procesos, asegurando que una variable específica se mantenga dentro de un rango deseado.
Sistema de Control Abierto (Lazo Abierto)
El sistema de control abierto o de lazo abierto se refiere a la situación en la cual se desconecta el controlador del sistema. En este caso, el controlador no realiza ninguna función relativa a cómo mantener la variable controlada en el punto de control.
Sistema de Control de Circuito Cerrado (Lazo Cerrado)
El sistema de control de circuito cerrado o de lazo cerrado se refiere a la situación en la cual se conecta el controlador al proceso. El controlador compara el punto de control (también conocido como set point o referencia) con la variable controlada y determina la acción correctiva.
Variables y Puntos de Referencia
En cualquier sistema de control, es crucial identificar y definir las variables involucradas y los valores deseados para su operación.
Variable de Proceso a Controlar
Es la variable que se debe mantener o controlar dentro de un valor deseado. También se le conoce como variable deseada.
Punto de Consigna o Referencia (Set Point)
Es el valor que se desea que tenga la variable controlada. También se le conoce como Set Point o punto de referencia.
Variable Manipulada o Variable de Control
Es la variable que se utiliza para mantener la variable controlada en el punto de consigna. Es decir, se emplea para compensar o corregir el efecto de las perturbaciones.
Variable de Perturbación
Son variables externas al sistema de control que afectan a las variables controladas, ocasionando que estas se desvíen del punto de control.
Elementos de un Sistema de Control
Para que un sistema de control funcione eficazmente, requiere de componentes específicos que midan, transmitan y actúen sobre las variables del proceso.
Sensor o Elemento de Medida
Son instrumentos que miden las variables a controlar, las variables de perturbación y las variables secundarias. A partir de estas, se infiere el valor de otras que no pueden medirse directamente o cuyo costo de medición es muy elevado. Miden una propiedad y generan una señal mecánica, eléctrica o neumática.
Transmisor o Transductor
Convierte la magnitud del efecto físico producido en el sensor en una señal estándar (eléctrica: 4-20 mA; neumática: 3-15 psi; o digital). Esta señal puede ser transmitida a distancia sin verse perturbada y es entendida por un controlador.
Controlador
Recibe la señal correspondiente a la variable medida y calcula la acción de control de acuerdo con el algoritmo de control que se haya programado en él. Este cálculo se traduce en un valor determinado de la señal estándar de salida que se envía al elemento final de control.
Modelado de Procesos
El modelado de procesos es fundamental para predecir el comportamiento de un sistema y diseñar estrategias de control efectivas.
Modelos de Parámetros Generalizados
En estos modelos, se asume que la materia fluida presente dentro del volumen de control está bien mezclada y que, por tanto, no hay gradientes de concentración o temperatura en ninguna dirección espacial (ejemplo: reactor tipo tanque agitado). La aplicación de las ecuaciones de conservación a estos casos conduce a las ecuaciones diferenciales ordinarias.
Modelos de Parámetros Distribuidos
Existen unidades de proceso en las que, por su propia geometría, se presentan fuertes gradientes de concentración o de temperatura (ejemplo: reactores tubulares). Las ecuaciones de balance para estos casos serán ecuaciones diferenciales con dos derivadas parciales: una con respecto al tiempo y otra con respecto a la posición axial z.
Características Dinámicas de los Sistemas
Comprender cómo los sistemas responden a los cambios es vital para su diseño y optimización.
Constante de Tiempo (τ)
Es el tiempo que sería necesario para alcanzar el nuevo estado de régimen permanente si la velocidad de acercamiento al mismo fuese en todo momento igual a la inicial.
Ganancia Estática (K)
Es el cociente entre el cambio experimentado por el nivel una vez alcanzado el régimen permanente final (Δh) y el cambio efectuado en la variable de entrada.