Universidad Cesar Vallejo TEMA: SIMBOLOGÍA EN INSTRUMENTACIÓN

Transcripción

1 Universidad Cesar Vallejo Escuela de Ingeniería Mecánica CURSO: SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO TEMA: SIMBOLOGÍA EN INSTRUMENTACIÓN DOCENTE: Ing. CABANILLAS, VÍCTOR ALUMNO: FLORES MARCH, JUAN CARLOS GROSSI BLANCO, GINO DONATO CICLO: VII TRUJILLO PERÚ 2010-I

2 CONTROL EN CASCADA El control en cascada es una técnica de control muy común, ventajosa y útil en las industrias de proceso que se utiliza para rechazar perturbaciones parcialmente medibles. El sistema de control en cascada actúa a un esquema jerarquizado de variables de control, distinguiéndose entre variables primarias y secundarias. Las variables primarias serán las controladas, mientras que las secundarias son aquellas manipuladas/controladas para conseguir llevar al sistema al régimen de operación determinado por las variables primarias. Cabe decir que todo sistema de control en cascada constará al menos de un par de variables relacionadas, una primaria y otra secundaria. En el esquema tendremos al menos dos controladores, encargados respectivamente del control de la variables primaria y secundaria. El operador del sistema establecerá el punto de ajuste del controlador primario, y actuando este sobre el ajuste del controlador secundario de manera que se consiga el valor de ajuste de la variable primaria. De manera coloquial podríamos decir que el controlador primario manda y el secundario obedece. El esquema funcional de un sistema de control en cascada será el siguiente: Desde el punto de vista de rapidez en el control del proceso se puede ver que las perturbaciones instantáneas en la variable secundaria se corrigen autónomamente, mientras que las variaciones más lentas en la variable primaria, que pueden producirse por múltiples causas, se corrigen por el núcleo del sistema de control para mantener el punto de consigna. A continuación se explicara un ejemplo para motivar. En el proceso de secado que aparece en la figura 1 seca el suministro de papel húmedo para producir el producto final. El secado se hace mediante aire caliente, el cual pasa por

3 un calentador en el que se quema combustible para proveer la energía. La variable controlada es la humedad del papel que sale de la secadora. En la figura 1 se muestra el esquema de control que se propuso e instaló originalmente. Figura 1 El sistema es ineficiente debido a que la temperatura del aire caliente que sale del calentador varía demasiado estas variaciones se atribuyen a los cambios diarios en la temperatura ambiente y a posibles perturbaciones en la cámara de combustión del calentador. A continuación se aplica un control de cascada al sistema.

4 La forma en que funciona este esquema es la siguiente: con el controlador MIC101 se supervisa la humedad del producto final, Mc; y se decide la forma de manejar la temperatura de salida del calefactor, TT, para mantener Mc en el punto de control. Esta decisión se envía al controlador TIC 102 en forma de un punto de control; este controlador manipula entonces el flujo de combustible para mantener TT en el valor requerido por TIC101. Si en el calentador se introduce alguna de las perturbaciones que se mencionaron anteriormente, TT se desvía del punto de control y se inicia una acción

5 correctiva en el controlador TIC102, antes de que cambie Mc. Lo que se hace es dividir el retardo total del sistema en dos, para compensar las perturbaciones antes de que se afecte a la variable controlada primaria. La consideración más importante al diseñar un sistema de control en cascada es que el circuito interno o secundario debe ser más rápido que el externo o primario, lo cual es un requisito lógico. Esta consideración se puede extender a cualquier cantidad de circuitos en cascada; en un sistema con tres circuitos en cascada, el circuito terciario debe ser más rápido que el secundario, y éste debe ser más rápido que el primario. Es importante mencionar el modo de poner el diagrama de cascada en operación automática y ajustar los controladores. Ambas acciones se realizan de adentro hacia afuera; es decir, primero se ajusta el circuito más interno y se pone en automático, mientras que los otros quedan en manual; posteriormente se continúa hacia afuera de la misma manera. Para el proceso que se muestra en la figura 1, primero se ajusta TIC102 (secundario) y se pone en automático, mientras MIC101 (primario) queda en manual. Si se hace lo inverso, es decir, se pone primero MIC101 (el primario) en automático, no ocurre nada, porque TIC102 (el secundario) no es capaz de responder a los requerimientos (punto de control) de MIC101; lo que puede suceder es que, si MIC101 (el primario) tiene acción de reajuste, se pueda reajustar en exceso, ya que su salida no tendrá efecto sobre la variable que se controla; esto es, el circuito está abierto. Por lo anterior, si en un esquema de cascada cualquier controlador tiene acción de reajuste, se debe agregar protección contra el reajuste excesivo para evitar este problema.