CONCEPTOS DEL CONTROL AUTOMÁTICO INDUSTRIAL

 

 

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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL


Acción derivativa .

 

La tercer respuesta encontrada en controladores es la acción derivativa . Así como la respuesta proporcional responde al tamaño del error y el reset responde al tamaño y duración del error , el modo derivativo responde a la cuan rápido cambia el error . En la figura 12 , dos respuestas derivativas son mostradas .

La primera es una respuesta a un corte en la medición alejada del valor de consigna . Para un escalón , la medición cambia en forma infinitamente rápida , y el modo derivativo del controlador produce un cambio muy grande y repentino en la salida , que muere inmediatamente debido a que la medición ha dejado de cambiar luego del escalón . La segunda respuesta muestra la respuesta del modo derivativo a una medición que está cambiando a un régimen constante . La salida derivativa es proporcional al régimen de cambio de éste error . Cuanto mayor sea el cambio , mayor será la salida debido a la acción derivativa . La acción derivativa mantiene ésta salida mientras la medición esté cambiando . Tan pronto como la medición deja de cambiar , esté o no en el valor de consigna , la respuesta debido a la acción derivativa cesará . Entre todas las marcas  de controladores , la respuesta derivativa es comúnmente medida en minutos como se indica en la figura 13 .

 

El tiempo derivativo en minutos es el tiempo que la respuesta proporcional del lazo abierto mas la respuesta derivativa está delante de la respuesta resultante del valor proporcional solamente . Así , cuanto mas grande sea el número derivativo mayor será la respuesta derivativa . Los cambios en el error son un resultado de los cambios tanto en el valor de consigna como en la medición o en ambos . Para evitar un gran pico causado por las escalones de cambio en el valor de consigna , la mayoría de los controladores modernos aplican la acción derivativo sólo a cambios en la medición .La acción derivativa  en los controladores ayuda a controlar procesos con constantes de tiempo especialmente grandes y tiempo muerto significativo , la acción derivativa es innecesaria en aquellos procesos que responden rápidamente al movimiento de la válvula de control , y no puede ser usado en absoluto en procesos con ruido en la señal de medición , tales como caudal , ya que la acción derivativa en el controlador responderá a los cambios bruscos en la medición que el mismo observa en el ruido . Esto causará variaciones rápidas y grandes en la salida del controlador , lo que hará que la válvula esté constantemente moviéndose hacia arriba o hacia abajo , produciendo un desgaste innecesario en la misma .

La figura 14 muestra un acción combinada de respuesta proporcional , reset y acción derivativa para la medición de temperatura de un intercambiador de calor simulado que se desvía del valor de consigna debido a un cambio de carga . Cuando la medición comienza a desviarse del valor de consigna , la primera respuesta del controlador es una respuesta derivativa proporcional al régimen de variación de la medición que se opone al movimiento de la medición al alejarse del valor de consigna . La respuesta derivativa es combinada con la respuesta proporcional agregada , a medida que el reset en el controlador ve el error incrementarse , el mismo controla la válvula mas fuerte aún . La acción continúan hasta que la medición deja de cambiar , entonces la acción derivativa se detiene  . Dado que existe aún un error , la medición continúa cambiando debido al reset , hasta que la medición comienza a retornar hacia el valor de consigna . Tan pronto como la medición comienza a moverse retornando hacia el valor de consigna , aparece una acción derivativa proporcional al régimen de cambio en la variación oponiéndose al retorno de la medición hacia el valor de consigna . La acción integral o reset continúa debido a que aún existe un error , a pesar de que su contribución disminuye con el error . Además , la salida debido al valor proporcional está cambiando . Así , la medición retorna hacia el valor de consigna . Tan pronto como la medición alcanza el valor de consigna y deja de cambiar , la acción derivativa cesa nuevamente y la salida proporcional vuelve al 50%. Con la medición nuevamente en su valor de consigna , no existen mas respuestas a variaciones debidas al reset . Sin embargo , la salida está ahora a un nuevo valor . El nuevo valor es el resultado de la acción de reset durante el tiempo en que la medición se alejó del valor de consigna , y compensa el cambio de carga que fue causado por la alteración original .

Conclusión .

Este artículo ha descrito las respuestas a controladores de tres modos cuando los mismos son usados en el comando de lazos realimentados de mediciones industriales . El lector deberá tener un claro concepto de los siguientes puntos .

  1. Para alcanzar el control automático , el lazo de control deberá estar cerrado .
  2. Para tener una lazo realimentado de control estable , el ajuste mas importante del controlador es la selección de la acción correcta , sea directa o inversa . La incorrecta selección de ésta acción hará que la salida del controlador sea inestable , y por lo tanto la elección correcta hará que la salida del controlador cambie de tal manera que el movimiento de la válvula se oponga a cualquier cambio en la medición detectada por el controlador .
  3. El valor correcto de los ajustes de banda proporcional , reset , y tiempo derivativo dependen de las características del proceso , cabe consignar que en los controladores actuales dichos valores se pueden detectar en forma automática , ya que el controlador dispone de un modo en que produce alteraciones controladas , y dentro de ciertos límites establecidos previamente por el operario , en la salida se  miden los resultados del proceso para una cierta cantidad de ciclos de alteración , en base a éste comportamiento puede detectar cuál es el mejor conjunto de ajustes para controlar un proceso mediante el software interno del aparato . 
  4. La función del modo reset (también llamado acción integral ) es para eliminar el offset . Si mucho valor de offset es usado es resultado será una oscilación de la medición cuando el controlador acciona la válvula de un extremo al otro . Si un valor muy bajo de reset es usado , el resultado será que la medición retorna al valor de consigna mas lentamente que lo posible .
  5. El modo derivativo se opone a cualquier cambio en la medición . Una acción derivativa muy pequeña no tiene efecto significativo , una acción con valores muy altos provoca una respuesta excesiva del controlador y un ciclo en la medición .

 

 

 

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