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AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES FIEE - UNAC VÍCTOR GUTIÉRREZ TOCAS

Procesos. Definición. Evolución. Clasificación. Control y automatización. El sistema es un conjunto de elementos, interrelacionados entre sí, los cuales se caracterizan

por poseer unos parámetros que los definen, y por mostrar unas condiciones físicas asociadas, susceptibles de evolucionar con el tiempo. Los parámetros característicos, específicos de cada elemento, son considerados normalmente constantes e invariables con el tiempo y se les denomina parámetros del sistema. Las condiciones físicas de cada componente, cambiantes con el tiempo, determinan el estado del sistema en todo momento, y se expresan mediante las denominadas variables del sistema. Sus magnitudes y su evolución viene regidas por leyes específicas, en función del tiempo, de la configuración de los componentes y de los parámetros de los mismos. Proceso es el conjunto de fases sucesivas de fenómenos. Para el caso de Un Proceso Industrial es la secuencia ordenada de operaciones o acciones que conducen a un objetivo productivo. Dicho de otro modo, un proceso es un conjunto de equipos o dispositivos, ya sean mecánicos, eléctricos, físicos, químicos, térmicos, o de cualquier índole, dispuestos de tal modo que puedan realizar las operaciones necesarias con el fin de lograr un determinado objetivo. Un proceso corresponde a un conjunto de variables y parámetros, posiblemente interrelacionados. Los procesos que se realizan pueden ser:

Continuos, con un flujo ininterrumpido de materias a través de los mecanismos de transporte y transformación (transportes de cinta, secadores, evaporadores, hornos, etc.)

Discretos o discontinuos (batch), con un flujo intermitente de materias, tal como ocurre en la manufactura.

Los procesos también son: Dinámicos.- caracterizados por variables dependientes en tiempo y espacio (Ej. Procesos químicos), naturaleza de las ecuaciones que la modelan: algebraicas Secuenciales.- caracterizados por secuencia de eventos aislados entre si, dependientes o no (Ej. Secuencia de operación de máquinas, laminadores, etc.), naturaleza de las ecuaciones que la modelan: booleanas De objetos.- caracterizados por las alteraciones en el estado o posición de objetos, identificados individualmente. (Ej. Línea de producción, cambio del estado y posición de los objetos), naturaleza de las ecuaciones que la modelan: estocásticas Las variables, cuando son detectadas, permiten las informaciones respecto a los procesos. Los parámetros, cuando son alterados externa o internamente, influencian en el comportamiento de las variables. El objetivo del control automático de procesos es mantener en determinado valor de operación o punto de referencia, las variables del proceso tales como: Temperatura, presión, flujo, nivel, etc. Este punto de consigna, llamado también punto de referencia, valor de referencia, configuración inicial, set point, setup, entre otras denominaciones es con el que se comparan las señales que

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llegan al controlador y en función de ella se toma alguna acción para ajustar dicha señal a este valor del punto de consigna mediante los actuadores Control: Es un conjunto de procedimientos o actuaciones que producen la acción y desempeño deseados en un proceso. El sistema de control lo conforman los sensores de las perturbaciones, el controlador, y los actuadores. El sistema controlado es aquel conjunto formado por el proceso y el sistema de control. Son de dos grandes tipos: el control manual y el control automático, pueden ser a su vez de malla abierta o malla cerrada. Dentro de los sistemas automáticos se ubican los controladores de diferentes tipos que actúan solo con las señales de los sensores o actuadores o también los que además son influenciados por aspectos externos como programas y sistemas inteligentes. ..

Varía su actuación según algún criterio depende de perturbación

(realimentación)

Malla Cerrada

Control

Actuación fija, independientemente de

perturbaciones

Malla Abierta

CONFIGURACIÓN BÁSICA DEL CONTROL

PROCESO

Medidor

Actuador

Materiales

Controlador

Instrumento

CONTROL AUTOMATICO POR REALIMENTACIÓN

Instrumento

PROCESO

Medidor

Actuador

Materiales

CONTROL MANUAL

Flujo de materiales

Flujo de energía

Flujo de señales

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PROCESO

Medidor

Actuador

Materiales

Controlador

Programa

CONTROL POR PROGRAMA

Criterios de calidad

PROCESO

Medidor

Actuador

Materiales

Controlador

Procesamiento de datos

AUTOMATIZACIÓN

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Motor

Entrada

EnergiaElectrica

Salida

Rotacion

Sistema

Termometro

Entrada

Tempera-ratura

Salida

Numero enuna escala

Sistema de medicion

Sistema decalefaccion central

Entrada

Temperaraturarequerida

Salida

Temperatura en elvalor establecido

Sistema de control

Sistema de control detemperatura del

cuerpo

Temperaraturarequerida

Retroalimentacion de datos sobre latemperatura real

Sistema de control por retroalimentacion de Tº

Temperaturadel cuerpo

Sistema de controlpara la poscion y mov.

de la mano

Posicion requeridade la mano

Retroalimentacion de datos sobre laposicion

Sistema de control por retroalimentacion para tomar un lapiz

La mano avanzandohacia el lapiz

Interruptor

Entrada

Decision deencender o

apagar

Salida

Alimenta-cion

electrica

Calentador electrico

Cambio de Tº

Calefaccion de una habitacion: SISTEMA EN LAZO ABIE RTO

InterruptorEntrada

Temperaturadeseada

Salida

Alimenta-cion

electrica

Calentador electricoTemperatura

constante

Calefaccion de una habitacion: SISTEMA EN LAZO CERR ADO

Dispositivo demedicion

Retroalimentacion de señal de temperatura

-

+

Elemento decomparacion

señal dedesviacion

EJEMPLOS DE SISTEMAS Y CONTROL

Variable controlada: Temperatura de la habitacionValor de referencia: Temperatura deseada de la habitacionElemento de comparacion: Persona que compara el valor medido y el valor de la Tº deseadaSeñal de error: Diferencia entre temperaturas medida y deseadaUnidad de control: La personaUnidad de correccion: Interruptor del calentadorProceso: calentamiento por calefactorDispositivo de medicion: Termometro.

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Unidadde

ControlTambor

de lalavadora

Motor

Calentador

Valvula

Bomba

Programa

Reloj

Puerta Cerrada

Velocidad de Tambor

Temperatura de agua

Nivel del agua

Entradas

Elementos decorreccion

Proceso

Salidas

Controlador

Unidadde

Controlbasada en

micro-procesador

Displaya datos

A la apertura

A la posicion

Solenoide

Solenoide

Al avance pelic.

codific. posic. lente

Interfaz

Interfaz

Prueba baterias

Boton disparador

Interruptor General

Sensor de luz

Sensor dedistancia

M

M

M Motor a pasos

Motor a pasos

Actuador, cierraobturador

Actuador, abreobturador

Motor avanzapelicula

Entradas Salidas

Retroalimentacion de las salidas del nivel de agua, temperatura del agua, velocidad de tambor y puerta cerrada

CONTROL SECUENCIAL DE UNA LAVADORA DE ROPAS

ELEMENTOS BASICOS DEL SISTEMA DE CONTROL DE UNA CAM ARA FOTOGRAFICA AUTOMATICA

Unidadde

Controlbasada en

micro-procesador

Velocidad del motor

Posicion del eje del cigueñal

Retroalimentacion del tiempo de encendido

Temperatura del motor

Posicion del acelerador de gasolina

Flujo masico del aire

Tiempo de la bujia

Solenoide para mezcla de aire concombustible

Valvula de inyeccion de combustible

ELEMENTOS BASICOS DEL SISTEMA DE MANDO DE UN MOTOR GASOLINERO

EJEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROL

Controlador