Capacitaciones y cursos de sistemas de control para la industria

Ajuste Óptimo del lazo de control, ¿Qué es? y ¿qué implica?

Todo proceso de producción requiere mantener variables en las cercanías de sus valores de diseño.

Presiones, temperaturas, caudales, niveles, variables analíticas, entre muchas otra deben tener una variabilidad que permita obtener los resultados esperados (o mejores) de acuerdo al diseño del proceso y permita continuar la operación a pesar de perturbaciones.

Para lograrlo el lazo cerrado de control (lazo realimentado, lazo con feedback, closed loop) es el esquema más utilizado en la industria. 

Uno de los primeros elementos que se considera cuando se piensa en un lazo cerrado de control es el controlador

Varios estudios a escala internacional revelan que la mayoría de los lazos de control están mal sintonizados (mala selección de los parámetros del controlador). En general los parámetros a configurar en un controlador son Kc (ganancia proporcional), Ti (tiempo integral) y Td (tiempo derivativo). Existen diversos métodos y estrategias que proponen formas de obtener dichos parámetros; un conocimiento de la acción que toma cada uno de estos parámetros es fundamental para lograr una correcta sintonía (no “sólo” conocer la forma de obtener el valor del parámetro)

Si se realiza un análisis simple se puede caer en la tentación de creer que ya hemos resuelto el problema, sin embargo tanto los estudios como la experiencia profesional demuestran que no basta con obtener los parámetros PID, hay que evaluar cada uno de los elementos que componen el lazo; su diseño, selección y funcionamiento. Gran parte de los lazos de control funcionan de forma incorrecta no sólo por la selección de los parámetros del controlador sino también por temas como: mala selección/funcionamiento del elemento final de control, mala selección/calibración del elemento de medición, estrategia de control inapropiada, entre otros.

El primer elemento que encontramos al analizar el lazo de control es la medición (sensor y transmisor), la misma debe ser correctamente seleccionada de acuerdo a las características del proceso. Se debe seleccionar entre otras variables: Tipo de elemento de medición, tipo de elemento de transmisión, rango, damping o filtrado, aunque también existen variables dinámicas a la hora de seleccionar un instrumento, como por ejemplo su constante de tiempo. 

Otro elemento que compone el lazo de control y que en general no se estudia en profundidad es el proceso; comprender como responde el proceso tanto estáticamente (variación que genera el proceso en la medición respecto a la perturbación generada) como dinámicamente (en cuanto tiempo y de qué forma es la evolución de la respuesta) frente a distintas perturbaciones (cambios en variables no controladas que afectan la variable que quiero controlar) será clave para lograr una correcta sintonía y cumplimiento del objetivo de control.

El último elemento que podemos considerar como parte del lazo de control es el elemento final de control, en general una válvula de control (en algunos casos puede ser otro, por ejemplo un variador de velocidad); la válvula debe responder al pedido del controlador de forma rápida y precisa, debe tener un correcto cálculo y selección (no puede ser ni demasiado grande dado que tendrá mala controlabilidad ni chica dado que no cumplirá con todas las condiciones de proceso), un correcto mantenimiento y deberá cumplir, por supuesto, con condiciones técnico-económicas en su selección.

Un elemento adicional a analizar es la estrategia de control, ¿qué es lo que quiero controlar?, ¿cuál es la variabilidad admitida de mi proceso?, ¿cuál es el objetivo de los diversos lazos de control?

Como vemos el problema del ajuste óptimo del lazo de control abarca muchos elementos más allá del “famoso” controlador PID y sus parámetros asociados (Kc, Ti, Td), para responder estas preguntas y otras sugerimos la capacitación como herramienta estratégica.

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