trabajo práctico n° 1 - Universidad Nacional de Tucumán

Universidad Nacional de Tucumán
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
Carrera: Ingeniería Industrial
Asignatura: AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 1
Introducción a los sistemas de control
OBJETIVOS:
 Adquirir una primera aproximación de la forma en que actúan los sistemas de
control realimentados
 Identificación de variables analógicas y digitales.
 Identificar los elementos y variables de un sistema de control
PROBLEMA 1.1
Responda verdadero ó falso a las siguientes afirmaciones:
1. Las cantidades analógicas pueden tener cualquier valor sobre un intervalo continuo;
las variables discretas pueden tomar dos posibles valores (1 ó 0, activo ó inactivo).
2. Se llaman sistemas de eventos discretos a aquellos en los que las variables
involucradas son binarias. Esto significa que los sensores son binarios (detectores) y
los actuadores también (todo/nada). Además, el estado del proceso en un momento
dado queda completamente definido mediante una serie de variables también binarias.
Estos sistemas evolucionan pasando de un estado a otro.
3. Se llaman sistemas continuos a aquellos en los que las variables involucradas (tanto
señales de sensores como de actuadores) pueden tomar un valor arbitrario dentro de
un rango muy amplio de valores. Los sensores y actuadores serán por tanto continuos.
4. En un sistema de control en lazo cerrado la variable controlada en monitoreada y
comparada con un valor de referencia. Según los resultados de esta comparación, la
variable manipulada es ajustada por el sistema de control para ajustar la variable de
salida al valor deseado.
PROBLEMA 1.2
Ponga una cruz en la columna que describe el tipo de variable en la siguiente tabla:
Variable
Continua
Número de vacas
Presión de un gas
Dinero en
financiero
el
circuito
Valores al tirar un dado
Altura de una persona
Discreta
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PROBLEMA 1.3
La norma alemana DIN 19226 define Control en lazo abierto al sistema que como
consecuencia del cambio de una ó más variables de entrada cambia una ó más variables de
salida por las leyes que lo caracterizan. La característica distintiva de un sistema de control en
lazo abierto es que la variable de salida no tiene ninguna influencia sobre la variable de
entrada.
Considere el sistema de la Figura 1. Analice cuáles son las variables de entrada y de salida
F1
LT
F2
h
F
Figura 1
Analice si es un sistema en lazo abierto.
PROBLEMA 1.4
Considere el lazo cerrado de la Figura 2. Analice las diferencias respecto al problema 1.3
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F1
F2
LC
LT
h
F
Figura 2
(a) Haga un diagrama en bloques de los elementos del sistema de control
(b) Indique los distintos elementos del lazo.
(c) Señale las variables de entrada y salida del sistema en lazo cerrado.
(d) ¿El sistema de control es regulatorio ó servomecanismos?
PROBLEMA 1.5
Dé un ejemplo de un sistema (proceso ó dispositivo que se encuentre en su casa y que opere
como un sistema de control automático en lazo cerrado. Indique cuáles son variables
controlada, manipulada y perturbaciones.
PROBLEMA 1.6
Considere los siguientes ejemplos de sistemas de control de la vida real. Se desea saber si el
sistema de control que se observa en la figura es continuo ó digital.
A) Control de encendido de luces domiciliaria
Al anochecer el control activa, automáticamente, el encendido de una o más luces.
Para ello utiliza un sensor luminoso (fotoresistor), el que determina cuando no existe
iluminación solar.
B) Termostato de una plancha
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C) Nivel de un depósito de agua
En el ejemplo de la Figura C se tiene un sistema de control cuyo objetivo es mantener
un determinado nivel de agua en el depósito. Para ello se utiliza un sensor de nivel
cuya señal de salida analógica (de 0 a 10 voltios) es proporcional al nivel. El sistema
de control da a su vez una señal también analógica que produce una apertura de la
válvula mayor o menor, pero que puede tomar cualquier valor intermedio entre
totalmente abierta y totalmente cerrada (es una válvula proporcional). Cuando alguien
abre más la válvula de salida del depósito, éste tiende a vaciarse. El sistema de control
detecta que el nivel baja, y para compensarlo abre más la válvula de entrada, con el
objetivo de que el nivel se mantenga constante
Figura C
PROBLEMA 1.7
Agua es calentada en un tanque agitado continuo por medio de Vapor saturado que condensa
en un serpentín como consecuencia de entregar calor latente al líquido que ingresa al tanque.
El líquido ingresa a T1 y el tanque tiene un volumen efectivo de V que permanece constante.
Suponer densidad y calor específico constantes
Suponga que se desea controlar la temperatura de salida del líquido T2 manipulando la
cantidad de vapor saturado para lo que se instala un sistema de control integrado por:

Válvula mariposa de alto rendimiento con cabezal neumático
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

Termoresistencia de Pt-100.
Controlador que recibe la señal del medidor y envía una señal a la válvula
a) Realizar el diagrama P&I del sistema
de control. Ponga en evidencia el
efecto de las perturbaciones
b) Realizar el diagrama en bloques del
sistema.
c) Indicar cuáles son las variables de
entrada y las de salida del sistema de
control. Precisar qué variables son
controlada,
manipulada
y
perturbaciones
PROBLEMA Para los alumnos
El jugo clarificado en un Ingenio azucarero se calienta de 105 a 120 °C en un intercambiador
de tubos y carcasa empleando vapor saturado seco que condensa totalmente en la coraza.
Existe un sistema de control como el que se esquematiza en la figura.
1. Realice el diagrama en bloques del sistema de control indicando las perturbaciones.
2. Indique si la operación es regulatoria ó es un servomecanismo.
3. Analice cómo corrige el sistema de control un aumento sorpresivo del caudal de jugo
clarificado.
4. Indique cuáles son las variables de entrada y las de salida del sistema de control.
5. Especifique cual es la variable manipulada y cuáles son perturbaciones.
vapor
jugo
clarificado
TT
TC