Instrumentación Industrial y Estrategias de Control PID: Definiciones Clave y Criterios de Estabilidad
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en 
español con un tamaño de 5,64 KB
Conceptos Fundamentales de Instrumentación y Control
Concepto de Sensor
Un sensor se define como un dispositivo sensible a diferentes factores energéticos, tales como el movimiento, el calor, la luz, la presión o la energía electromagnética, entre otros.
Concepto de Transductor
Dispositivo capaz de captar o recibir una variable de energía y convertirla en otra, entregando una señal de medición.
Concepto de Transmisor
Dispositivo capaz de convertir una señal pequeña en una señal amplificada, generalmente una Señal Estándar (4-20 mA).
El Controlador PID y sus Acciones
El controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo) combina tres acciones fundamentales para mantener la variable controlada en el punto de consigna (SetPoint).
Acción P (Proporcional)
Esta acción es capaz de cambiar la posición del elemento final de control (en este caso, la válvula) proporcionalmente a la desviación de la variable con respecto al punto de consigna o SetPoint.Acción I (Integral)
La acción I desplaza la válvula a una velocidad proporcional a la desviación con respecto al punto de consigna, eliminando el error residual u Offset.Acción D (Derivativa)
Por último, la acción D corrige la posición de la válvula proporcionalmente a la velocidad de cambio de la variable controlada. Se antepone al error u Offset.Criterios de Selección de un Sistema de Control
La selección del tipo de control adecuado depende de las características dinámicas del proceso y de la tolerancia al error (Offset).
| Tipo de Control | Aplicaciones Recomendadas |
|---|---|
| Todo/Nada (ON/OFF) | Control de nivel y temperatura en procesos de gran capacidad. |
| Flotante | Procesos con pequeños tiempos de retardo. |
| Proporcional (P) | Presión, temperatura y nivel donde el offset no es inconveniente. |
| Proporcional + Integral (PI) | La mayor parte de aplicaciones, incluyendo el control de caudal. |
| Proporcional + Derivada (PD) | Cuando es necesaria una gran estabilidad con un offset mínimo y sin necesidad de acción integral. |
| Proporcional + Integral + Derivativo (PID) | Procesos con cambios rápidos y retardos apreciables (ej. control de temperaturas en intercambiadores de calor). |
Estabilidad en el Control de Procesos
Definición de Criterios de Estabilidad
La estabilidad del control es la característica del sistema que permite que la variable vuelva al punto de consigna (SetPoint) después de una perturbación.
Tipos de Criterios para la Estabilidad
Existen diversos criterios utilizados para evaluar y optimizar la respuesta de un sistema de control:
Criterio de Razón de Amortiguamiento
Este criterio busca un compromiso entre la estabilidad de la respuesta del controlador y la rapidez del retorno de la variable a un valor estable.
Criterio de Área Mínima
Este criterio indica que el área bajo la curva de recuperación debe ser mínima, logrando que la desviación sea mínima en el tiempo más corto posible.
Criterio de Mínima Perturbación
Este criterio se aplica cuando deben existir correcciones rápidas o cíclicas en una válvula de control (generalmente de vapor).
Criterio de Amplitud Mínima
Dentro de este criterio, la amplitud de la desviación (error u oscilación del error) debe ser mínima. Se aplica especialmente a procesos en los que el producto o equipo puede ser dañado por desviaciones momentáneas excesivas.
Ajuste y Puesta en Marcha de Controladores
Definición de Puesta en Marcha
Referente al control de un proceso, la puesta en marcha ocurre cuando se realiza un primer ajuste o varios ajustes de los equipos o controladores hasta que el proceso sea lo más estable posible.
Métodos de Ajuste de Controladores
Existen varios sistemas para ajustar los controladores al proceso, es decir, para que la banda proporcional (Ganancia), el tiempo de acción integral (Minutos/repetición) y el tiempo de acción derivativa (Minutos de anticipo) se acoplen adecuadamente con el resto de los elementos del bucle de control:
PROCESO + TRANSMISOR + VÁLVULA DE CONTROL
Concepto de Perturbación
Son todas las instancias o situaciones adversas que producen una inestabilidad en el proceso.
Clasificación de Métodos de Ajuste
Método Analítico
Se basa en determinar el modelo o ecuación relativa a la dinámica del sistema, es decir, su evolución en función del tiempo. (Todo se calcula teóricamente).
Método Experimental
Las características estáticas y dinámicas del proceso se obtienen de forma empírica a partir de una medida o serie de medidas realizadas en el proceso real.
Estas respuestas del proceso pueden efectuarse de tres formas principales:
- Método de Tanteo (Lazo Cerrado).
- Método de Ganancia Límite (Lazo Cerrado).
- Método de Curva de Reacción (Lazo Abierto).