Sistemas de control automático

En las diferentes industrias se requiere el manejo de distintas variables de manera simultánea, de modo, que existe la necesidad de controlarlas para mantener los valores requeridos por los procesos industriales, de ahí, la importancia de los sistemas de control automático. A continuación veremos de qué se trata.

¿Qué es un sistema de control automático?

Es aquel conjunto de técnicas y herramientas que permiten mantener una condición física o cantidad medible en un valor deseado. Para ello, se vale de una medición instantánea de la variable a controlar y de una comparación con un valor patrón o de referencia, para que de esta manera, se pueda reducir o aumentar el valor de la variable medida mediante una acción correctiva.

Aplicaciones de este sistema

Encontramos los sistemas de control automático en diversas aplicaciones, tales como las siguientes:

Transporte

Es bien conocida la existencia y función del piloto automático de las aeronaves comerciales y barcos o funciones automáticas en los coches. Existe también el control de crucero (CC), el cual mantiene constante la velocidad del vehículo sin nuestra intervención aunque aparezca fuerte viento en contra o cambie la pendiente de la carretera.

El ABS (Sistema Antibloqueo) o el Sistema de suspensión activa, son sistemas automáticos que continuamente evalúan o miden determinadas señales (posible derrape de ruedas, el balanceo y cabeceo del vehículo) y actúa sobre freno o amortiguadores, para mejorar de manera automática la seguridad del vehículo.

Medicina

En la actualidad, la medicina se ayuda de diferentes tecnologías que contribuyen a facilitar el diagnóstico, tratamiento y seguimiento de las enfermedades. Por ejemplo, las bombas de insulina inteligente permiten que de manera automática se evalúe el nivel de azúcar en sangre y , en caso de ser necesario, aportar la dosis adecuada de insulina.

Producción de energía

Tanto las centrales térmicas (combustibles fósiles), como nucleares o de energías renovables (solar, eólica etc), hacen un uso muy intensivo de los sistemas automáticos. Presiones, caudales, temperaturas, niveles, deben estar en todo momento ajustados a valores precisos para que el funcionamiento de la central sea seguro y eficiente.

Para ello hay que monitorizar continuamente multitud de variables y actuar en su caso, de acuerdo a criterios preestablecidos. La cantidad y complejidad de estos sistemas hace que sólo sea posible su gestión mediante un sistema de control automático, responsabilizando a los operadores de la supervisión y toma de decisiones en situaciones no previstas.

Plantas de procesos

Las plantas de producción de productos químicos en general, de fabricación de azúcar, cemento procesamiento de minerales, industria automotriz, entre otras, utilizan de manera muy amplia los sistemas de control automático destinado a regular variables físicas como temperatura, presión, caudal, flujo, entre otras variables que intervienen de manera definitiva en el buen desarrollo del proceso de fabricación y en la seguridad.

Tipos de sistemas de control automático

Los más comunes son los sistemas de control a lazo abierto y los sistemas de control a lazo cerrado.

Lazo abierto

Es aquel sistema de control automático en el que la salida no es afectada por la señal de entrada. La salida no se realimenta para compararla con la entrada. Los elementos de un sistema a lazo abierto usualmente están divididos en dos partes, el controlador y el proceso controlado.

Sistema de control a lazo cerrado (control realimentado)

El controlador se alimenta de la señal de error de desempeño, la cual representa la diferencia entre la señal de entrada y la señal de realimentación con el fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor deseado. El término lazo cerrado siempre indica una acción de control realimentado para reducir el error del sistema.

Componentes de los sistemas de control automático

Un sistema de control automático está compuesto por los siguientes elementos:

Regulador

Constituye el elemento fundamental en un sistema de control automático, pues determina el comportamiento del bucle, ya que, condiciona la acción del elemento actuador en función del error obtenido.

Transductor o captador

El transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa física, como la presión, la temperatura, la dilatación, la humedad, etc; en otro tipo de señal. Es decir, este dispositivo toma una variable de entrada y produce una salida de otra naturaleza.

Los transductores se clasifican por dos funciones:

a. En función de sus características estructurales

• Directos: Se colocan directamente en contacto con el punto cuya variable se va a medir.
• Indirectos: Se sitúan alejados del punto de medición, pero se comunican con éste mediante una línea de transmisión con una terminal situada en el espacio cuya variable deseamos medir.

b. En función de su comportamiento

• Activos: Los traductores activos son aquellos que no requieren suministro de energía para operar.
• Pasivos: Los traductores pasivos son aquellos que sí requieren suministro de energía para operar.

Comparador o detector de errores

Su función es comparar la señal de referencia  y la señal de realimentación  y calcular el error que existe entre la respuesta deseada y el estado real del sistema de control automático. A partir de ese error se puede conseguir llevar al sistema al estado deseado.

Accionador o actuador

El actuador es un dispositivo que transforma la energía hidráulica, neumática o eléctrica para realizar una función que genera un efecto sobre un proceso. El actuador recibe la señal desde un controlador y en función a ella activa un elemento final de control; por ejemplo, una válvula.

Existen principalmente distintos tipos de actuadores según el tipo de señal de control que se emplee, entre ellos:

• Eléctricos. En este actuador, su principal señal de control es la energía eléctrica.
• Neumáticos. La señal de control de este tipo de actuador es el aire.
• Hidráulicos. La señal de control es un fluido, normalmente algún tipo de aceite mineral.
• Electrónicos. La electrónica de potencia permite controlar la alimentación de otros equipos, la velocidad y el funcionamiento de máquinas eléctricas, con el empleo de dispositivos electrónicos, tales como los semiconductores.

Ahora que ya vimos que partes componen a un sistema de control automático, veamos qué beneficios nos aportan dentro de los respectivos procesos industriales.

Beneficios de contar con un sistema de control automático

La adopción de un sistema de control automático, es una estrategia clave para la mejora de la competitividad de una empresa y alcanzar objetivos que de otro modo difícilmente podrían conseguirse (precisión, seguridad, homogeneidad, etc.)

Es por ello, que los sistemas de control automático nos ayudarán a facilitar las tareas y reducir el costo asociado de la constante supervisión que requiere observar las variaciones de una variable durante los procesos industriales, que cada vez son más complejos.

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Recuerda que la implementación de un sistema de control en muchas ocasiones es abordado mediante un PLC, por ejemplo el PLC S7-300 de la familia SIEMENS o los controladores de procesos ControlLogix del fabricante Allen Bradley, por lo que te recomendamos nuestro artículo sobre qué son los PLC’s en este mismo blog.