Sistemas de regulación

Introducción a la técnica de la regulación
Sistemas de regulación
En muchas máquinas e instalaciones las magnitudes físicas (temperatura, presión, fuerza, caudal, etc.)
tienen que asumir un valor establecido (por ejemplo la posición de un carro en una máquina herramienta),
independientemente de los factores de interferencia externos. A tal fin tienen que ocurrir dos procesos
en conexión el uno con el otro: la comparación y la regulación. Esto es lo que ocurre en el llamado
circuito de regulación. Existe una distinción entre un "circuito de lazo abierto" y "circuito de lazo cerrado".
Un ejemplo de "circuito de bucle abierto" es un elemento de
calefacción en el cual la alimentación del agua y por lo
tanto la temperatura se "regulan" o mejor dicho se corrigen.
Si la temperatura ambiente aumenta, se ha de cerrar
ligera y manualmente la válvula. Si la temperatura desciende,
la válvula ha de abrirse un poco más. Esto significa
que el aumento o la disminución de la temperatura no
se regulan automáticamente. El "circuito de regulación " no
es cerrado, pero en este caso se trata de un circuito de regulación
o de un control abierto.
Por control se entiende los procedimientos y aparatos
aptos para influenciar el desarrollo y los procesos. Un control
subsiste cuando un proceso está influenciado hacia un
valor teórico sin tener en cuenta del estado del momento.
La característica del control es el lazo abierto a través un
único órgano de transmisión o a través de la cadena de
distribución.
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Circuito de bucle abierto
Circuito de bucle cerrado
En el circuito de regulación cerrado acontece siempre una
verificación efectiva con el valor de ajuste. La norma DIN
19226 define de esta manera el concepto de "control" y
"regulación": "Controlar y regular es un proceso en el cual
una magnitud física (por ejemplo la temperatura, la presión,
etc.) se toman de forma continuada y se verifican con
un valor ajustado de esta magnitud al objeto de obtener
una compensación. El bucle cerrado que se obtiene acontece
en un circuito cerrado, el circuito de control".
Sobre la base de este ejemplo de regulación de temperatura
del elemento calefactor, un elemento termosensible
capta la temperatura efectiva y la compara con el valor
ajustado. Si el valor difiere, la válvula recibe una señal de
apertura (si la temperatura seleccionada no se alcanza) o
de cierre (si la temperatura seleccionada se sobrepasa).
Esto significa que con independencia de las condiciones externas
(grandes perturbadoras), la temperatura se mantiene
(regulada) en el valor ajustado.

Tipos de regulación
Según sea la capacidad del regulador en reconocer un error de proceso, se pueden distinguir diferentes
tipo de regulación. Para las aplicaciones en procesos productivos, el problema de la influencia
temporal de la magnitud que regula debido a irregularidad es de gran importancia. Por esta razón
existen reguladores que generan una correlación constante (continua) y otros en donde la transmisión
es discontinua. Por lo tanto hay que distinguir entre regulación discontinua (regulación entre
dos o más posiciones) y regulación continua (regulación proporcional).
Regulación discontinua
Un proceso que se lleva a cabo por escalones se denomina discontinuo.
El regulador discontinuo interviene en este proceso
con saltos breves de control con un nivel de energía que es
siempre igual. A los reguladores discontinuos se les denomina
también, reguladores de control.
Los reguladores discontinuos ejecutan la función de control a
través de una secuencia de impulsos energéticos. Estos impulsos
poseen tiempos de acción con niveles de energía establecidos,
pero con duración de acción limitada. Los reguladores
de dos posiciones que se utilizan en la tecnología de los electrodomésticos
y de calefacción tienen sólo dos valores de control
"on" y "off" (encendido y apagado). La desventaja es, que
debido a su rápida conexión, su funcionamiento es brusco.
Además la oscilación del valor efectivo con relación al valor
teórico es inevitable. La altura del intervalo en la que la magnitud
regulada oscila constantemente entre el punto de conexión
y el punto de exclusión se define como longitud de
fluctuación o longitud de oscilación.
Regulación continua
Por el contrario, los reguladores continuos intervienen ininterrumpidamente
en el proceso, ejercitando por lo tanto,
la función de control. La acción de control se desarrolla de
forma continuada. Dentro del campo establecido de control,
a la magnitud que actúa se le puede dar cualquier valor
que se desee. De esta forma, se emiten señales de control
continuos con una gama de elección entre el 0 y el
100%.
Por ejemplo, una masa con mucho peso ha de ser puesta
en movimiento y a continuación frenada con suavidad.
Empleando el regulador discontinuo el arranque habría de
efectuarse inicialmente con una velocidad v1 y v2. Sucesivamente
la masa habría que hacerla avanzar con la velocidad
constante v3 y finalmente frenada con las velocidades
V4 y V5 (gráfico de la derecha). Lo que conlleva un aumento
y una disminución de la velocidad en escalones. Las
aristas vivas de los escalones de velocidad se compensan
parcialmente por el flujo en volumen y por la inercia del
cilindro. Para reducir ahora la amplitud de oscilación o
para obtener escalones menores y más suaves, se necesita
un gran gasto en aparatos de regulación. Este gasto se puede
reducir considerablemente utilizando una válvula continua.
La función de un distribuidor (selección direccional,
marcha y paro) o las velocidades de los cilindros o de los
vula continua evitando así las oscilaciones de movimiento.
Lo que permite además insertar en cualquier momento, las
velocidades que se requieran de los cilindros o de los motores.
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Introducción a la técnica de la regulación