DIAGRAMA A BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

 DIAGRAMA Y NOMENCLATURA DEL SISTEMA DE LAZO CERRADO

El diagrama general de bloques de lazo cerrado

En la figura 9-3 se muestra un diagrama de bloques general más detallado, el cual describe de forma adecuada a la mayoría de los sistemas de lazo cerrado. Las ideas incorporadas en este diagrama de bloques de sistema general son las siguientes: una cierta variable de proceso que se controla (temperatura, presión, caudal de flujo de un fluido, concentración química, humedad, viscosidad, posición mecánica, velocidad mecánica, etcétera) se mide y alimenta a una computadora. El comparador, que puede ser mecánico, eléctrico o neumático, realiza una comparación entre el valor medido de la variable y el punto de ajuste que representa el valor deseado de la variable. Luego, el comparador genera una señal de error que representa la diferencia entre el valor medido y el valor deseado. La señal de error se considera equivalente al valor medido menos el valor deseado, de forma que si el valor medido es demasiado grande, la señal de error será positiva, y si el valor medido es demasiado pequeño, la señal de error será de polaridad negativa. Esto se expresa en la ecuación El controlador, que también puede ser eléctrico, mecánico o neumático, recibe la señal de error y genera una señal de salida. La relación entre la señal de salida del controlador y la señal de error depende del diseño y ajuste del controlador y es un tema detallado en sí mismo. Todos los controladores de lazo cerrado pueden clasificarse en cinco clases o modos de control. Dentro de los modos, existen ciertas variaciones, pero estas variaciones no constituyen una diferencia de control esencial. El modo de control no tiene nada que ver con el hecho de que el controlador sea eléctrico, mecánico o neumático; sólo depende de lo drástico y de la forma como reacciona el control ante una señal de error. De manera más precisa, depende de la relación matemática entre la salida del control y su entrada (su entrada es la señal de error). Veremos los cinco modos de control a detalle en las secciones 9-4 a 9-8. La figura 9-3 muestra que la salida del controlador se alimenta a un dispositivo de corrección final; puede ser necesaria una amplificación si la señal de salida del controlador no es lo suficientemente fuerte para operar el dispositivo de corrección final. El dispositivo de corrección final con frecuencia es un motor eléctrico, que puede utilizarse para abrir o cerrar una válvula, desplazar algún objeto mecánico en una dirección u otra, o cualquier función similar. El dispositivo de corrección final también puede ser una válvula de solenoide o una válvula o amortiguador

accionado de forma neumática, o un SCR o triac para controlar la potencia de carga en todo el sistema eléctrico. Un ejemplo de la necesidad de amplificación sería una situación en la que la salida del controlador fuera una señal de bajo voltaje y baja corriente (como la obtenida de un puente de Wheatstone) y el dispositivo de corrección final fuera un motor de 2 hp. Obviamente, la señal de baja potencia proveniente del puente de Wheatstone no podría accionar un motor de 2 hp de forma directa, de forma que se insertaría un amplificador eléctrico de potencia entre ellos. En el capítulo 11 analizaremos los dispositivos de corrección final. El dispositivo de medición de la figura 9-3 podría ser un termo par, un calibrador de presión u tacómetro o cualquiera de los numerosos dispositivos que pueden realizar mediciones de una variable. Con frecuencia el dispositivo de medición presenta una señal de salida eléctrica (generalmente un voltaje) incluso aunque no midan una cantidad eléctrica. Los dispositivos de medición que realizan esto se denominan transductores. Veremos a detalle varios transductores en el capítulo 10.

Nomenclatura utilizada en los sistemas de lazo cerrado Desafortunadamente, los términos utilizados para describir lo que sucede dentro de un sistema de control de lazo cerrado no son universalmente aceptados. Ahora veremos las distintas palabras y frases que se utilizan y decidiremos cuales utilizaremos. Comenzando a partir de la parte izquierda de la figura 9-3 el término punto de ajuste también se denomina como “valor de ajuste”, “configuración”, “valor deseado”, “valor ideal”, “comando” y “señal de referencia”. En este libro utilizaremos el término punto de ajuste. El comparador también se denomina “detector de error”, “detector de diferencias”, etcétera. Utilizaremos el término comparador. La señal de error también recibe los nombres de “señal de diferencia”, “desviación” y “desviación del sistema”. Utilizaremos el término señal de error. La señal de salida del controlador en ocasiones se denomina como “valor de control (VC),” especialmente cuando es generada por un cálculo digital desarrollado por un controlador lógico programable. El dispositivo de corrección final también se denomina como “elemento de corrección” y el “elemento de motor”. Utilizaremos dispositivo de corrección final. La variable controlada en ocasiones se denomina la “condición controlada”, “variable de salida”, “condición de salida”, etcétera. Utilizaremos variable controlada. El dispositivo de medición también se denomina como el “dispositivo de detección”, “sensor”, o “transductor”. Utilizaremos el término dispositivo de medición en la mayoría de los casos, sin embargo, cuando queramos enfatizar la capacidad del dispositivo de medición para convertir una señal no eléctrica a una señal eléctrica, utilizaremos transductor. El valor medido en ocasiones se denomina como “valor real” o “variable del proceso (VP)”. Utilizaremos el término valor medido excepto cuando hagamos referencia a la medición de la señal de entrada de un controlador lógico programable que realiza un cálculo digital de la señal de salida del controlador. Entonces utilizaremos VP.

Fuente: 

Electrónica Industrial Moderna 

 Timothy J. Maloney

5a. Edición

Ed. Prentice Hall