Control de proceso automatizado

ELT -261
Control de procesos industriales
CONTROL DE PROCESO
CONEXIÓN CON EL PROCESO
La transformación de unas materias primas en un producto acabado se lleva a cabo
mediante un proceso de fabricación (En adelante proceso). Todo proceso lleva un sistema
de control, que actúa según las condiciones que los sensores indican (que pueden ser muy
variadas, como posición temperatura, cantidad, etc.). El proceso se inicia con una orden del
operario y puede acabar de forma autónoma o por nueva orden del operario, algunos
procesos se programan para que se detengan en espera de que el operario vuelva a dar la
orden de continuación, pero lo normal es que sean los sensores los encargados de ordenar la
reanudación del proceso.
Cada actuación del proceso se ejecuta con los Actuadores, que suelen estar movidos por
motores eléctricos, electroimanes, mecanismos mecánicos hidráulicos etc.
Todo proceso requiere un control de actuación para que se inicie, se realice y se concluya.
Hay dos formas básicas de realizar el control sobre un proceso industrial automatizado
Control en lazo abierto
Control en lazo cerrado
CONTROL EN LAZO ABIERTO
El control en lazo abierto, se caracteriza porque la información o variables que controlan el
proceso circulan en una sola dirección, desde el sistema de control al proceso.
En este tipo de sistema el control no recibe la confirmación de que las acciones que se
realizan a través de los actuadores se han ejecutado correctamente.
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
CONTROL EN LAZO CERRADO
Se denomina lazo cerrado, el control en el que existe una realimentación, a través de los
sensores, desde el proceso hacia el sistema de control que permite a este conocer si las
acciones ordenadas a los actuadores se han realizado correctamente sobre le proceso.
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
TIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALES
En función de la evolución con el tiempo, los procesos industriales se pueden clasificar en:
Procesos continuos
Proceso por lotes o discontinuos
Procesos discretos
PROCESO CONTINUO
Un proceso continuo se caracteriza porque las materias primas están constantemente
entrando por un extremo del sistema, al mismo tiempo que en el otro extremo se obtiene de
forma continua el producto elaborado.
Un ejemplo típico de proceso continuo puede ser un sistema de calefacción para mantener
una temperatura constante en una determinada instalación industrial. La materia prima es el
aire frío y la salida el aire templado, conforme el aire de va calentando la entrada y la salida
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
se va modificando hasta que llega a una estabilización, a partir de este momento, el
consumo de gas decae hasta un mínimo, que dependerá de las pérdidas de calor.
El sistema de control consta de un comparador que proporciona una señal de error igual a la
diferencia entre la temperatura deseada y la temperatura que realmente existe; la señal de
error se aplica al regulador que adaptará y amplificará la señal que ha de controlar la
electroválvula que permite el paso de gas hacia el quemador de la caldera.
A la vista de la instalación se destacan dos características propias de los sistemas continuos.
El proceso se realiza durante un tiempo relativamente largo, requiere un período de
arranque y cuando se detiene su parada no es instantánea, sino que requiere un tiempo de
parada total.
Las variables empleadas en el proceso y sistema de control son de tipo analógico; dentro
de unos límites determinados las variables pueden tomar infinitos valores.
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
PROCESOS DISCRETOS
La materia prima sobre la que actúa el proceso es habitualmente un elemento discreto que
se trabaja de forma individual, el producto de salida se obtiene a través de una serie de
operaciones, muchas de ellas con gran similitud entre sí.
Un ejemplo de proceso discreto es la fabricación de una pieza metálica rectangular con dos
taladros. El proceso para obtener la pieza terminada puede descomponerse en una serie de
estados que han de realizarse secuencialmente, de forma que para realizar un estado
determinado es necesario que se haya realizado correctamente los anteriores:
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
Las fases del proceso son:
Partiendo de una pletina, se corta a la dimensión determinada la pieza necesaria.
Transporte de la pieza hasta la taladradora.
Realizar el primer taladro.
Desplazar la pieza.
Realizar el segundo taladro.
Evacuar la pieza.
Cada una de las fases, o estados, supone a su vez una serie de activaciones y
desactivaciones de los actuadores (Motores y cilindros neumáticos) que se producirán en
función de:
Los sensores (de posición) y los contactos auxiliares (situados en los contactores) que
activan los motores eléctricos.
Variables que indican que se ha realizado el estado anterior.
PROCESO DISCONTINUO POR LOTES
Las materias primas necesarias para el proceso son cantidades diferentes de piezas discretas
de forma y constitución diferentes. Sobre este conjunto se realizan las operaciones
necesarias para producir el producto acabado, o bien obtener un producto intermedio para
ser incluido en un procesamiento posterior.
Por ejemplo, se trata de formar un conjunto de tres piezas que se han obtenido a partir de
una serie de procesos discretos; las piezas se ensamblarán como se indica en la figura y una
vez colocadas se roblonarán los remaches de forma que queden unidas las piezas sin
soldadura.
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
El proceso lleva las siguientes fases:
Posicionar las dos piezas de la base.
Posicionar la pieza de unión.
Colocar los roblones
Remachar la cabeza de los roblones
Estos estados, o fases, se realizan de forma secuencial, y para activar los dispositivos
encargados de posicionar las diferentes piezas serán necesarias:
Señales de sensores.
Variables de los estados anteriores.
Tradicionalmente, el concepto de automatización industrial se ha ligado a la aplicación de
los sistemas de control discreto y procesos por lotes, dejando los procesos continuos a la
regulación automática o servomecanismos. Los autómatas programables tienen su
aplicación principal en los procesos discretos y discontinuos.
TIPOS DE SISTEMAS AUTOMÁTICOS
Automatismos mecánicos. Son los más antiguos, se siguen utilizando, pero cada vez menos.
Realizados con piezas mecánicas, como ruedas dentadas, bielas, palancas etc.
No permiten controles en lazo cerrado.
Automatismos eléctricos. Constan de los siguientes elementos:
Temporizadores, relés, contactos (sistema de control).
Contactores (Preaccionadores).
Motores (actuadores).
Interruptores de posición, células, detectores, etc. (Sensores).
Pulsadores e interruptores (Accionado por el operario)
Iván Claros Rivas
ELT -261
Control de procesos industriales
Automatismos electrónicos. Utiliza todos los elementos eléctricos y además:
Operadores lógicos, memorias, contadores; no son programables y están diseñados para
una sola tarea.
Miniordenadores, autómatas programables, microprocesador; Sirven para variar las
tareas y tienen que ser programados.
Automatismos neumáticos. Formados por:
Células neumáticas, temporizadores, secuanciadores. Con ellos se forma el sistema de
control.
Distribuidores monoestables y biestables, son los preactuadores.
Cilindros de doble efecto y de simple efecto, son los actuadores del proceso.
Interruptores de posición neumáticos, vacuostatos, captadores de caída de presión, que
actúan como sensores.
El operario en vez de actuar en un sistema eléctrico aquí opera con elementos
neumáticos.
Electroneumáticos.
Presentan las ventajas de los sistemas eléctricos y electrónicos además de los neumáticos.
Haciéndose la adaptación de uno a otro mediante electroválvulas. Solo los preactuadores y
actuadores son de tipo neumáticos.
Iván Claros Rivas