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UNIDAD 5
Estrategias de Control
CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS
TEMA 2 Control de Procesos
Estrategias de Control
Muchos problemas de control se pueden resolver a través de lazos sencillos tipo PID, sin embargo con frecuencia un lazo sencillo no es suficiente para lograr el objetivo de control.
¿ Qué es una estrategia de control ?
Se hace necesario plantear estrategias más complejas para obtener mejores resultados.
Estrategias de Control
Las estrategias de control más comunes encontradas en la industria son:
Tipos de estrategia de control
Control en cascada Control de relación Control de gama partida Control por adelanto Control Ramp & Soak Control tiempo proporcional
Estrategias de Control
Hay casos donde las constantes de tiempo, de dos o más procesos relacionados, difieren notablemente. Esto trae como consecuencia que manipular una variable rápida para obtener control en una variable lenta, ocasione un efecto de oscilación como resultado de perturbaciones en la variable rápida.
Control en Cascada
Estrategias de Control
El control en cascada permite relacionar dos o más lazos de control con constantes de tiempo bien diferenciadas.
Control en Cascada
Σ Σ Σ Control Maestro
Control Esclavo
Proceso Lento
Σ Proceso Rápido
Perturbación Perturbación SP
OUT PV
Lenta OUT PV
Rápida
Estrategias de Control
Una aplicación típica es el control de temperatura manipulando flujo.
Control en Cascada
TC
TIT - 001
FC
FIT - 001
OUT
SP OUT
PV
PV
SP
Fluído a Calentar
Combustible
Estrategias de Control
Otra aplicación típica es el control de temperatura de un generador de vapor.
Control en Cascada
Estrategias de Control
En otros casos es necesario establecer una proporción de productos para obtener efectos y control en una variable determinada.
Control de Relación
Para lograr los objetivos señalados se hace uso de un control de relación, lo que permite establecer esa proporcionalidad.
Estrategias de Control
Un caso es cuando la variable del controlador se multiplica por un factor de relación cuya salida es el set point de otro controlador.
Control de Relación
Control1
Control2
ΣSP
Proceso 1
ΣOUT
PV1
Σ Proceso 2
ΣOUT
R X
PV2
SP
Perturbación
PerturbaciónPV1
Estrategias de Control
Otro caso es cuando el set point de un controlador es multiplicado por un factor produciendo otro set point de control.
Control de Relación
Control 1
Control 2
ΣSP1
Proceso 1
ΣOUT
PV1
Σ Proceso 2
ΣOUT
R X
PV2
SP2
Perturbación
Perturbación
Estrategias de Control
Una aplicación del control de relación es el control de mezcla en un reactor.
Control de Relación
M
FC 001
FC 002
FIT 002
FIT 001
XQ 001
SP
Producto A Producto B
Estrategias de Control
El control de gama partida es usado cuando la manipulación de una variable no es suficiente para lograr el control en el rango completo de control. En este caso se recurre a controlar con un dispositivo de acción final en un rango y con otro dispositivo en el complemento del rango.
Control de Gama Partida
Estrategias de Control
Un esquema de control de gama partida se presenta en el siguiente diagrama.
Control de Gama Partida
Control
Σ SP
Proceso Σ
OUT
PV Perturbación
0-50%
50-100%
0-100%
0-100%
V1
V2
Estrategias de Control
Una aplicación de este control es el control de temperatura en la chaqueta de un reactor.
Control de Gama Partida
T C 001
I/P 001
I/P 002
TIT 001
M
T C 001
I/P 001
I/P 002
TIT 001
M
Estrategias de Control
El control por adelanto permite anticipar la acción de control al cambio de carga de la variable de perturbación.
Control por adelanto
Estrategias de Control
De acuerdo al diagrama en bloques anterior se puede determinar un diseño para el control por adelanto.
Control por adelanto
S
p
dffff
ffeST
STKSG
1
1
El cual no es más que un efecto proporcional con un lead lag y un tiempo muerto.
Estrategias de Control
Se puede considerar una unidad generadora de vapor con control por adelanto.
Control por adelanto
128.6
0.1
SSGd
152.1
0.4
SSG p
14.0
11.025.0
S
SSG ff
Estrategias de Control
En el control de procesos la referencia (SP) para un lazo se puede generar de varias maneras, dependiendo del modo que opera el lazo y las preferencias en la programación.
Control Ramp and Soak
El generador de Ramp/Soak (Rampa y valor constante) es una de las maneras en que se puede generar el SP.
Estrategias de Control
Control Ramp and Soak
El generador de Ramp/Soak es una función dedicada para generar los valores de SP.
Estrategias de Control
En muchos procesos, con grandes constantes de tiempo, el error aceptado permite el uso de elementos de acción final menos costosos. Este es el caso de controles de temperatura y nivel que pueden ser implementados usando control con salida proporcional.
Control Salida Tiempo Proporcional
Estrategias de Control
El control con salida tiempo proporcional es usado cuando el elemento de acción final es un dispositivo discreto tipo ON-OFF.
Control Salida Tiempo Proporcional
30 seg 20 seg
70 seg 80 seg
100 seg 100 seg
Salida del controlador 30% Salida del controlador 20%
FIN UNIDAD 5
GRACIAS POR SU ATENCION
