CONCEPTOS DEL CONTROL AUTOMÁTICO INDUSTRIAL

 

 

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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Acción proporcional .

 

La respuesta proporcional es la base de los tres modos de control , si los otros dos , acción integral (reset) y acción derivativa están presentes , éstos son sumados a la respuesta proporcional . “Proporcional” significa que el cambio presente en la salida del controlador es algún múltiplo del porcentaje de cambio en la medición .

Este múltiplo es llamado “ganancia” del controlador . Para algunos controladores , la acción proporcional es ajustada por medio de tal ajuste de ganancia , mientras que para otros se usa una “banda proporcional” . Ambos tienen los mismos propósitos y efectos .

La figura 7 ilustra la respuesta de un controlador proporcional por medio de un indicador de entrada/salida pivotando en una de estas posiciones . Con el pívot en el centro entre la entrada y la salida dentro del gráfico , un cambio del 100% en la medición es requerido para obtener un 100% de cambio en la salida , o un desplazamiento completo de la válvula . Un controlador ajustado para responder de ésta manera se dice que tiene una banda proporcional del 100% . Cuando el pívot es hacia la mano derecha , la medición de la entrada debería tener un cambio del 200% para poder obtener un cambio de salida completo desde el 0% al 100% , esto es una banda proporcional del 200% . Finalmente , si el pívot estuviera en la posición de la mano izquierda y si la medición se moviera sólo cerca del 50% de la escala , la salida cambiaría 100% en la escala . Esto es un valor de banda proporcional del 50% . Por lo tanto , cuanto mas chica sea la banda proporcional , menor será la cantidad que la medición debe cambiar para el mismo tamaño de cambio en la medición . O , en otras palabras , menor banda proporcional implica mayor cambio de salida para el mismo tamaño de medición . Esta misma relación está representada por la figura 8 .

Este gráfico ( figura 8 ) muestra cómo la salida del controlador responderá a medida que la medición se desvía del valor de consigna . Cada línea sobre el gráfico representa un ajuste particular de la banda proporcional . Dos propiedades básicas del control proporcional pueden ser observadas a partir de éste gráfico :

Por cada valor de la banda proporcional toda vez que la medición se iguala al valor de consigna , la salida es del 50% .

Cada valor de la banda proporcional defina una relación única entre la medición y la salida . Por cada valor de medición existe un valor específico de salida . Por ejemplo , usando una línea de banda proporcional  del 100% , cuando la medición está 25% por encima del valor de consigna , la salida del controlador deberá ser del 25% . La salida del controlador puede ser del 25% sólo si la medición esta 25% por encima del valor de consigna . De la misma manera , cuando la salida del controlador es del 25% , la medición será del 25% por encima del valor de consigna . En otras palabras , existe un valor específico de salida por cada valor de medición .

Para cualquier lazo de control de proceso sólo un valor de la banda proporcional es el mejor . A medida que la banda proporcional es reducida , la respuesta del controlador a cualquier cambio en la medición se hace mayor y mayor . En algún punto dependiendo de la característica de cada proceso particular , la respuesta en el controlador será lo suficientemente grande como para controlar que la variable medida retorne nuevamente  en dirección opuesta a tal punto de causar un ciclo constante de la medición . Este valor de banda proporcional , conocido como la última banda proporcional , es un límite en el ajuste del controlador para dicho lazo . Por otro lado , si se usa una banda proporcional muy ancha , la respuesta del controlador a cualquier cambio en la medición será muy pequeña y la medición no será controlada en la forma suficientemente ajustada . La determinación del valor correcto de banda proporcional para cualquier aplicación es parte del procedimiento de ajuste ( tunin procedure ) para dicho lazo . El ajuste correcto de la banda proporcional puede ser observado en la respuesta de la medición a una alteración .

La figura 9 muestra varios ejemplos de bandas proporcionales variadas para el intercambiador de calor .

Idealmente , la banda proporcional correcta producirá una amortiguación de amplitud de cuarto de ciclo en cada ciclo , en el cual cada medio ciclo es ½ de la amplitud de del medio ciclo previo . La banda proporcional que causará una amortiguación de onda de un cuarto de ciclo será menor , y por lo tanto alcanzará un control mas ajustado sobre la variable medida , a medida que el tiempo muerto en el proceso decrece y la capacidad se incrementa .

Una consecuencia de la aplicación del control proporcional al lazo básico de control es el offset  . Offset significa que el controlador mantendrá la medida a un valor diferente del valor de consigna . Esto es mas fácilmente visto al observar la figura 3 . Note que si la válvula de carga es abierta , el caudal se incrementará a través de la válvula y el nivel comenzará a caer , de manera de mantener el nivel , la válvula de suministro debería abrirse , pero teniendo en cuenta la acción proporcional del lazo el incremento en la posición de apertura puede sólo ser alcanzado a un nivel menor . En otras palabras , para restaurar el balance entre el caudal de entrada y el de salida , el nivel se debe estabilizar a un valor debajo del valor de consigna ( o setpoint ) . Esta diferencia , que será mantenida por el lazo de control , es llamada offset  , y es característica de la aplicación del control proporcional único en los lazos de realimentación . La aceptabilidad de los copntroles sólo-proporcionales dependen de si este valor de offset será o no tolerado , ya que el error necesario para producir cualquier salida disminuye con la banda proporcional , cuanto menor sea la banda proporcional , menor será el offset . Para grandes capacidades , aplicaciones de tiempo muerto pequeñas que acepten una banda proporcional muy estrecha , el control sólo-proporcional sera probablemente satisfactorio dado que la medición se mantendrá a una banda de un pequeño porcentaje alrededor  del valor de consigna . Si es esencial que no haya una diferencia de estado estable entre la medición y el valor de consigna bajo todas las condiciones de carga , una función adicional deberá ser agregada al controlador .

 

 

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