desarrollo del tema. 1. los componentes de un sistema de...

CIDEAD. 2º Bachillerato.3º Trimestre .Tecnología Industrial IITema 8.- Componentes de un sistema de control.

Desarrollo del tema.

1. Los componentes de un sistema de control.

2. El regulador.

3. Los transductores y los captadores.

4. Los comparadares.

5. Los actuadores.

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1. Los componentes de un sistema de control.

Para llevar a cabo un sistema de control, es necesaria una regulación en bucle cerrado. Unsistema en bucle cerrado, lo constituye los siguientes elementos:

Los componentes fundamentales de este sistema serán:a. El regulador o amplificador, que analiza la señal de salida del comparador y determina la

actuación del accionador. Constituye, junto con el transductor y el comparador, los tres elementos que forman el controlador automático.

b. El transductor y captador. Son dispositivos que transforman una señal física evaluable en otra diferente

c. El comparador o detector de error. Proporciona la diferencia entre la señal de salida deseada y la obtenida realmente.

d. El accionador o actuador. Es el elemento final de control que actúa sobre el proceso segúnla señal de mando que reciba el regulador.

2. El regulador.

Hace años, el control de los procesos industriales se realizaba de forma manual; lo realizaba el propio operario basándose en la experiencia, para conseguir el mejor producto final.

Después, era necesario para los controles de calidad, recurrir a una serie de variables decontrol, que se obtenían usando reguladores. Para conseguir el aumento de calidad, actualmente seutiliza la informática para conseguir los valores de las variables más apropiados.

El regulador constituye el elemento fundamental en un sistema de control, pues determina elcomportamiento del bucle, condicionando la acción del elemento actuador en función del errorobtenido. La forma en que el regulador genera la señal de control se denomina acción de control.

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Algunas de ellas se conocen como acciones básicas de control.

3. Los transductores y los captadores.

Los transductores transmiten la información de su entrada a su salida adaptando el tipo deenergía. Los transductores traducen o transforman una magnitud de entrada en otra de salida que seafácil de procesar.

Los captadores, captan una determinada información y la adaptan para su posteriorprocesamiento, es decir, para realimentarla .

A pesar de su diferente misión, la naturaleza de ambos dispositivos es la misma, su únicadiferencia es el lugar donde se coloca en el diagrama de bloques o en el sistema.

Los comparadares.

El comparador compara la señal de consigna (la señal del transductor) con la señal de salidadel captador, generándose una señal de error. Es un elemento que solamente aparece en los sistemasde control de bucle cerrado, donde existe un bloque de retroalimentación de la señal de salida. Elcomparador se integra en el regulador.

La diferencia entre el valor medio de la variable controlada y el valor de consigna , seobtiene por diferentes procedimientos:

a. Neumáticos.- Se determina la diferencia de las dos señales por la diferente presiónmediante un muelle . Cuando la presión es igual, el señalador se mantiene en la posicióncentral, desplazándose hacia un lado o hacia el otro dependiendo del diferencial que exista.

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b. Mecánico .- Permiten comparar dos movimientos . Se puede regular mediante un sistemaformado por una barra rígida que se une a otras dos barras paralelas mediante dos rótulas,que cuando el punto de control de ambas se encuentre en la misma perpendicular, es decirque la barra rígida esté perpendicular, las dos señales ( de consigna y la variable controlada)son las mismas. Cualquier separación de la perpendicular supone una variación de las dosseñales.

c. Eléctricos.- La señal de error se obtiene, eneste caso, como una diferencia de potencial.Se puede utilizar para ello un puente depotenciómetros .

d. Electrónicos.- La comparación se puederealizar utilizando diferentes circuitoselectrónicos.

9. Los actuadores.

Los elementos finales de control reciben el nombre de efectores o actuadores. Actúan comoelementos de mando de una válvula, de una compuerta, etc. Entre éstos podemos identificar a losrelés, los interruptores, etc que actúan ante una señal eléctrica o neumática procedente del regulador

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y de actuar sobre la planta o proceso modificando alguno de los parámetros fundamentales en elfuncionamiento.

En determinados elementos de control, la variable no es el caudal sino la temperatura,utilizándose elementos actuadores como son los electrónicos . El mas utilizado es el rectificadorcontrolado de silicio (SCR) , que funciona de manera similar a un diodo, bloqueando el paso de lacorriente en sentido inverso y en sentido directo hasta que recibe la señal, denominada disparo.

Las SCR (Silicon Controlled Rectifier) se han desarrollado en el campo de control depotencia, por sus dimensiones reducidas y el trabajo con alta densidad de corriente.

En el control neumático el elemento actuador es una válvula, que regula el paso el fluido.Dentro de las válvulas, las válvulas de control son elementos esenciales en los controles

automáticos de procesos industriales , variando el caudal del fluido de control para que semodifique a su vez el valor de la variable de medida.

Una válvula de control se comporta como un orificio de área continuamente variable.

Las válvulas de control se componen básicamente de:

a. Cuerpo.- En el cuerpo se encuentra el obturador y el asiento , que forman parte delelemento principal de la válvula, ya que controlan el caudal por medio del orificio de paso variableque forman al modificar la posición relativa . El obturador se encuentra unido a un vástago. Elcuerpo de la válvula está provisto de roscas o bridas para conectar esta válvula a la tubería.

b. El servomotor.- Se encarga de accionar el vástago que hace que el obturador suba o baje,realizando el control del caudal. Pueden ser neumáticos, eléctricos, hidráulicos, digitales, aunqueprácticamente el 90 % de las válvulas industriales son accionadas neumáticamente . Una tapa seencarga de unir el cuerpo de la válvula con el servomotor. En el mercado existen una gran cantidadde válvulas que se diferencian entre si según el cuerpo o por el servomotor (movimiento delobturador) . Muchas veces estas válvulas han de resistir altas temperaturas y presiones y puedensufrir erosión o corrosión.

Durante el funcionamiento de las válvulas, se encuentran sometidas a procesos de corrosión,por parte de los fluidos que circulan o por la acción ambiental. Para su protección se recurre adiferentes materiales anticorrosivos y a un revestimiento exterior. La erosión se produce por elchoque mecánico de determinadas partículas que pueden transportar, por lo que es necesarioseleccionar perfectamente la válvula a utilizar dependiendo del ambiente de trabajo.

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Problema 1.- Una galga extensiométrica, cuyo factor de sensibilidad es de K=2 , poseecuando se encuentra sin deformar una resistencia de 4000 Ω y una vez deformada su resistenciapasa a ser de 4011,6 Ω. Calcular:

a. La deformación unitaria por unidad de longitud ε .b. Si el material es de acero E = 2,2 105 N/mm2 , calcular su tensión.c. Si la barra de acero posee una sección de 25 mm2 , ¿cuál será su fuerza de tracción?.d. Si la barra de acero tiene una longitud de 2,5 m . Calcular la longitud después de la

deformación.

Resolución.- R = R0 (1 + x ) ; x = 0,0029 ; ε = xK

= 0,00145

σ = E . ε = 319 N/mm2

F = σ . S = 7975 N

ε = L−L0

L0= 0,00145 ;; L = 2,50363 m.

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Anexos.- Varios transductores.


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E I 30 15 NA CSModelo : Sensor inductivo de

ProximidadDiámetro de la caja en mm

Distancia nominal de detección en m Tipo de salidaCaja de acero inoxidable

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