CONTROLANDO EL PROCESO .

En controladores que usan señales de valor de consigna neumática o electrónica generadas dentro del controlador , un falla de calibración del transmisor de valor de consigna resultará necesariamente en que la unidad de control automático llevará a la medición a un valor erróneo . la habilidad del controlador para posicionar correctamente la válvula es también otra limitación . Si existe fricción en la válvula , el controlador puede no estar en condiciones de mover la misma a una posición de vástago específica para producir un caudal determinado y esto aparecerá como una diferencia entre la medición y el valor de consigna .

Intentos repetidos para posicionar la válvula exactamente pueden llevar a una oscilación en la válvula y en la medición , o , si el controlador puede sólo mover la válvula muy lentamente , la habilidad del controlador para controlar el proceso será degradada . Una manera de mejorar la respuesta de las válvulas de control es el uso de posicionadores de válvulas , que actúan como un controlador de  realimentación para posicionar la válvula en la posición exacta correspondiente a la señal de salida del controlador . Los posicionadores , sin embargo , deberían ser evitados a favor de los elevadores de volumen en lazos de respuesta rápida como es el caso de caudal de líquidos a presión .

Para controlar el proceso , el cambio de salida del controlador debe estar en una dirección que se oponga a cualquier cambio en el valor de medición

La figura 3 muestra una válvula directa conectada a un control de nivel  en un tanque a media escala . A medida que el nivel del tanque se eleva , el flotador es accionado para reducir el caudal entrante , así , cuanto mas alto sea el nivel del líquido mayor será el cierre del ingreso de caudal . De la misma manera ,  medida que el nivel cae , el flotante abrirá la válvula para agregar mas líquido al tanque . La respuesta de éste sistema es mostrada gráficamente .

A medida que el nivel va desde el 0% al 100% , la válvula se desplaza desde la apertura total hasta totalmente cerrada . La función del controlador automático es producir este tipo de respuesta opuesta sobre rangos variables , como agregado , otras respuestas están disponibles para una mayor eficiencia del control del proceso .

SELECCIÓN DE LA ACCIÓN DEL CONTROLADOR .

Dependiendo de la acción de la válvula , un incremento en la medida puede requerir incrementos o disminuciones del valor de salida para el control . Todos los controladores pueden ser conmutados entre acción directa o reversa .

· La acción directa significa que cuando el controlador ve un incremento de señal desde el transmisor , su salida se incrementa . · La acción reversa significa que un incremento en las señales de medición hacen que la señal de salida disminuya .

Para determinar cuál de estas salidas es la correcta , un análisis debe ser llevado a cabo en el lazo . El primer paso es determinar la acción de la válvula . En la figura 1 , por razones de seguridad la válvula debe cerrar si existe un fallo en el suministro de aire de la planta . Por lo tanto , esta válvula deber ser normal abierta con aire , o normal cerrada sin aire . Segundo , considere el efecto de un cambio en la medición . Para incrementar la temperatura el caudal de vapor hacia el intercambiador de calor debería ser reducido , por lo tanto , la válvula deberá cerrarse . Para cerrarse ésta válvula , la señal del controlador automático hacia la válvula debe disminuir , por lo tanto el controlador requiere acción de disminución/incremento reversa . Si se eligiera la acción directa el incremento de señales desde el transmisor daría como resultado en un aumento del caudal de vapor , haciendo que la temperatura se incremente aún mas . El resultado sería un descontrol en la temperatura . Lo mismo ocurriría en cualquier disminución de temperatura causando una caída de la misma . Una selección incorrecta de la acción del controlador siempre resulta en un lazo de control inestable tan pronto como el mismo es puesto en modo automático . Asumiendo que la acción correcta sea seleccionada en el controlador , cómo sabe el dispositivo cuando la salida correcta ha sido alcanzada ? , en la figura 3 , por ejemplo , para mantener el nivel constante , el controlador debe manipular el ingreso de caudal igual al de salida , según se demande . El controlador lleva a cabo su trabajo manteniendo éste balance en un estado permanente , y actuando para restaurar este balance entre el suministro y la demanda cuando el mismo es modificado por alguna variación .

VARIACIONES

Cualquiera de los siguientes tres eventos podría ocurrir requiriendo un caudal diferente para mantener el nivel en el tanque . Primero , si la posición de la válvula manual de salida fuera abierta ligeramente , entonces un caudal mayor saldría del tanque , haciendo que el nivel caiga . Este es un cambio bajo demanda , y para restaurar el balance , la válvula de entrada de caudal debe ser abierta para proveer un mayor ingreso de líquido . Un segundo tipo de condición de desbalance sería un cambio en el valor de consigna . El tercer tipo de variación sería un cambio en el suministro , si la presión de salida de la bomba se incrementara , aún si la válvula de entrada se mantuviera en su posición , el incremento de presión causaría un mayor caudal , haciendo que el nivel comience a elevarse . Al madir el incremento , el controlador de nivel debería cerrar la válvula en la entrada para mantener el nivel a un valor constante . De igual manera , cualquier controlador usado en el intercambiador de calor mostrado en la figura 1 debería balancear el suministro de calor agregado por el vapor con el calor arrastrado por el agua . La temperatura sólo se puede mantener constante si el caudal de calor entrante iguala al calor que sale .

CARACTERISTICAS DEL PROCESO Y CONTROLABILIDAD .

El controlador automático usa cambios en la posición del actuador final para controlar la señal de medición , moviendo el actuador para oponerse a cualquier cambio que observe en la señal de medición . La controlabilidad de cualquier proceso es función de lo bien que una señal de medición responde a éstos cambios en la salida del  controlador ; para un buen control la medición debería comenzar a responde en forma rápida , pero luego no cambiar rápidamente . Debido al tremendo número de aplicaciones del control automático , caracterizando un proceso por lo que hace , o por industria , es una tarea engorrosa . Sin embargo , todos los procesos pueden ser descriptos por una relación entre las entradas y las salidas . La figura 4 ilustra la respuesta de la temperatura del intercambiador de calor cuando la válvula es abierta incrementando manualmente la señal de salida del controlador .

Al comienzo , no hay una respuesta inmediata en la indicación de temperatura , luego la respuesta comienza a cambiar , se eleva rápidamente al inicio , y  se aproxima al fina a un nivel constante . El proceso puede ser caracterizado por dos elementos de su respuesta , el primero es el tiempo muerto (dead time en Inglés ) , o sea el tiempo antes de que la medición comience a responder , en éste ejemplo , el tiempo muerto se eleva debido a que el calor en el vapor debe ser conducido hasta el agua antes de que pueda afecta a la temperatura , y luego hacia el transmisor antes de que el cambio pueda ser percibido . El tiempo muerto es una función de las dimensiones físicas de un proceso y cosas tales como las velocidades de correas y regímenes de mezcla . Segundo , la capacidad de un proceso es el material o energía que debe ingresar o abandonar el proceso para cambiar las mediciones , es , por ejemplo , los litros necesarios para cambiar el nivel , las calorías necesarias para cambiar la temperatura , o los metros cúbicos de gas necesarios para cambiar la presión . La medición de una capacidad es su respuesta para un paso de entrada . Específicamente , el tamaño de una capacidad es medida por una constante de tiempo , que es definido como el tiempo necesario para completar el 63% de su respuesta total . La constante de tiempo es una función del tamaño del proceso y del régimen de transferencia de material o energía .Para este ejemplo , cuanto mas grande sea el tanque , y menor el caudal de vapor , mayor será la constante de tiempo . Estos números pueden ser de tan sólo algunos segundos , y tan largos como varias horas . Combinados con el tiempo muerto , los mismos definen cuanto tiempo lleva para que la señal responda a cambios en la posición de la válvula . Un proceso puede comenzar a responder rápidamente , pero no cambiar muy rápido si su tiempo muerto es pequeño y su capacidad muy grande . En resumen , cuanto mayor sea la constante de tiempo de la capacidad comparada con el tiempo muerto , mejor será la controlabilidad del proceso .