Sistemas y fundamentos del control de procesos industriales: tipos, dinámica y transformada de Laplace

Tipos de sistema de control

Sistema de control deseado: Es el sistema de control más simple y económico, cuyo ajuste depende del criterio y la estimación del operador. Por su naturaleza, este sistema de control resulta inseguro; dependerá de mucha experiencia para ajustar el valor deseado.

Sistema de control cerrado: Es un sistema de control más preciso, pues utiliza una decisión controlada y retorna (enlaza con la variable de entrada). Después de compararse la señal de retroalimentación, acciona la válvula para corregir el error.

Ingeniería de control de procesos

Ingeniería de control de procesos: Es el arte de la ingeniería que estudia, planifica, desarrolla, organiza, evalúa y mantiene el control automático de los procesos industriales. También actúa sobre los complejos procesos de la gran tecnología con los objetivos de lograr el óptimo funcionamiento de los sistemas dinámicos, mejorar la calidad, expandir el ritmo de producción y gestionar la complejidad de muchas rutinas.

Etapas de operación de la ingeniería de control de procesos

1. Definición de sistemas: Comprende la definición del problema, la demarcación del proceso y la determinación de la entrada y la salida.
2. Análisis de la dinámica del sistema: Comprende la formulación de los modelos matemáticos y la obtención de las funciones de transferencia que relacionan las variables de entrada y salida.
3. Diseño del sistema de control: Consiste en el desarrollo del prototipo del sistema real y el diseño del sistema de experimentación.
4. Experimentación: Comprende la verificación de que se obtienen variables de salida estables frente a cualquier cambio o perturbación en las variables de entrada.
5. Construcción del sistema de control: (Continuación del proceso hasta la implementación y puesta en servicio del sistema diseñado).

Características básicas de operación de control de procesos

El desarrollo, diseño, operación y control de un sistema de control de procesos está basado fundamentalmente en tres características:

1. La respuesta de salida debe ser estable.
2. La respuesta o salida debe ser razonablemente rápida.
3. Debe ser capaz de reducir el error a un valor pequeño o a cero.

Dinámica de sistemas físicos

En los procesos dinámicos es importante tener en cuenta la variable de entrada y cómo ésta influye en la salida a lo largo del tiempo.

Balance para el estado no estacionario

Balance para el estado no estacionario: A diferencia del balance en estado estacionario, en esta parte se añade un término de acumulación. Este término corresponde a la acumulación en el sistema y se denomina estado no estacionario. El balance general se expresa como: entrada + producción = salida + acumulación.

Transformada de Laplace

Transformada de Laplace: Es una herramienta matemática que provee un método sistemático y relativamente sencillo para la resolución de ecuaciones diferenciales lineales. Mediante este método, una ecuación diferencial lineal es transformada en una ecuación algebraica. La variable compleja es s, y la variable temporal es t. El método de la transformada de Laplace es un procedimiento operacional que puede utilizarse para resolver ecuaciones diferenciales en sistemas de control.