Fundamentos de Automatización y Control: Glosario Esencial de Términos Técnicos

Conceptos Fundamentales de Automatización y Control

Automatización y Sistemas

Automatización: Implica el estudio del **comportamiento dinámico de los sistemas**.

Sistema: Objeto en el que variables de distintos tipos interactúan y producen señales observables.

Variables de estado: Conjunto mínimo de variables del sistema tal que, conocido su valor en un instante dado de tiempo, permite conocer la respuesta del sistema frente a un estímulo externo.

Señal: Cualquier variable de salida medible o de entrada manipulable mediante instrumentación.

Sistemas de Control y sus Componentes

Sistema de Control: Tienen como objetivo que las **señales de salida** sean capaces de ser gobernadas por las directrices marcadas por las **señales de entrada**, con independencia de las **perturbaciones**.

Variable Controlada: Característica de calidad o cantidad que se mide y controla.

Variable Manipulada: Cantidad de materia o energía que se modifica por el controlador, a través del actuador, para afectar el valor de la variable controlada.

Perturbación: Cualquier variable con influencia sobre la variable controlada que no puede ser modificada directamente por la variable manipulada.

Parámetros de Control

Consigna (Setpoint): Posición de referencia de la variable controlada.

Punto de Control: Medida de la variable controlada en el que se encuentra el proceso.

Error: Diferencia puntual o instantánea entre el punto de control y la consigna.

Offset (Error Permanente): Error que queda tras haber concluido la acción correctora del controlador.

Acción Correctora: Variación de la variable manipulada, iniciada por el controlador cuando se produce un error.

Oscilación: Cambio del punto de control a un lado y otro del setpoint. Puede decrecer gradualmente, permanecer estable o crecer, lo que provoca sobreoscilación y, por tanto, inestabilidad.

Tipos de Lazos de Control

Lazo Abierto: Procesan la información en serie. Actúan sobre la planta o el proceso sin considerar el valor de la señal de salida; esto es, la salida no se compara con la entrada.

Lazo Cerrado “Feedback”: Funcionan en cadena cerrada. La señal de salida se compara con la entrada para obtener la señal de error, que hará actuar sobre la planta. Esta característica hace que este tipo de regulación sea más insensible a las **perturbaciones**.

Conceptos Relacionados con la Carga y el Proceso

Cambio de Carga: Ejemplo: cantidad de gas que se gasta en la caldera.

Carga de un Proceso: Cantidad total de fluido o agente de control requerido para mantener el proceso en unas condiciones de trabajo equilibradas.

Los **cambios de carga** están asociados a **perturbaciones**.

Tiempo de Retardo: Tiempo para que la variable de proceso alcance un nuevo valor al cambiar la carga.

Capacitancia: Cantidad de materia o energía necesaria para realizar un cambio unitario en una variable de referencia.

Resistencia: Oposición parcial o total al flujo de materia o energía entre capacitancias.

Tiempo de Transporte o Muerto: Tiempo transcurrido entre que cambia alguna variable de entrada al proceso y este cambio es percibido por el dispositivo de medida.

Claves del Proceso: **Rapidez**, **precisión**, **estabilidad**.

Controladores PID

Componentes del Control PID

P (Proporcional): La posición del elemento final de control es **proporcional** al valor de la variable controlada.

El **Offset** o **error permanente** es provocado por el componente **P**roporcional.

I (Integral): Depende de la magnitud del cambio. **Reduce el offset**. Consiste en automatizar el reset manual cuando la acción proporcional provoca offset.

D (Derivativo): Depende de la **velocidad de cambio**. Depende de cuánto varía el error. Equivale a **anticiparse al error** y prevenir así los efectos que pueda tener el retardo.