Fundamentos y Aplicaciones de la Tecnología de Control Industrial

Origen y evolución de la tecnología de control

La tecnología de control existe desde las primeras civilizaciones, donde se regulaba manualmente el agua y otros recursos. Con la Revolución Industrial surgió la necesidad de controlar automáticamente variables como velocidad, presión y temperatura, apareciendo dispositivos como el regulador centrífugo y los termostatos. Luego, el avance de la electrónica y la informática permitió desarrollar sistemas automáticos más complejos usados actualmente en industrias, agricultura, electrodomésticos y robots.

Sistemas de control

Un sistema de control es un conjunto de elementos que controlan un proceso o planta para obtener resultados deseados. Sus funciones básicas son:

• Medir una variable.
• Decidir qué hacer.
• Actuar sobre el sistema.

Si una persona realiza alguna de estas acciones, el sistema es manual; si todo se hace automáticamente, es automático. Los sistemas automáticos mejoran el tiempo, la calidad, los costos, la seguridad y el uso de recursos.

Diagramas de bloques

Son representaciones simples de un sistema mediante bloques que muestran entradas, salidas e interacciones. Se utilizan para entender cómo funciona un sistema de control.

Elementos de un sistema de control

• Sensor: Mide la variable del proceso.
• Controlador: Compara el valor medido con el valor deseado o consigna y toma decisiones.
• Actuador: Ejecuta la acción sobre la planta o proceso.
• Salida: Es el valor real obtenido.
• Entrada: Es el valor deseado.

Lazo abierto y lazo cerrado

• Sistema de lazo abierto: No se mide la salida para controlar el proceso (ejemplo: un riego por horario fijo).
• Sistema de lazo cerrado: Sí se mide la salida mediante sensores y se corrigen errores automáticamente (ejemplo: un riego con sensor de humedad). Los sistemas cerrados son más precisos y eficientes.

Instrumentos de medición o sensores

Los sensores son instrumentos que miden magnitudes físicas y entregan información al sistema de control. Es importante elegir el sensor correcto según la variable que se desea controlar.

Clasificación de sensores

Según la magnitud medida existen sensores de temperatura, presión, caudal, nivel, humedad, entre otros:

• Presión: Miden fuerza de líquidos o gases.
• Caudal: Miden flujo de fluidos.
• Temperatura: Pueden ser termocuplas, RTD o termostatos.
• Nivel: Miden altura o volumen de líquidos.

Sensores con indicación y sin indicación

Algunos muestran visualmente el valor medido y otros no.

Tipos de señales

• Señales analógicas: Transmiten valores continuos y exactos (ejemplo: 4-20 mA o 0-24 V).
• Señales digitales: Funcionan con dos estados, alto o bajo, indicando solamente si una condición se cumple o no.

Selección de sensores

Para elegir un sensor se debe considerar la magnitud a medir, el rango de medición, las unidades, el tipo de salida y si necesita visualización. Toda esta información aparece en la hoja de datos o datasheet del fabricante.