INFORME LABORATORIO DE

CONTROL

1. INTRODUCCION

En este laboratorio realizamos distintas prácticas que nos dan una idea de lo que se trata el control
automático y cómo podemos operarlo e implementarlo mediante diferentes herramientas como el
control SCADA el control PID el control ON/OFF

2. MARCO TEORICO

2.1. SISTEMAS DE CONTROL SCADA

SCADA, acrónimo de Supervisory Control And Data Adquisition (Supervisión,Control y
Adquisición de Datos) es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos
Industriales a distancia. Facilita retroalimentación en tiempo real con los dispositivos de campo
(sensores y actuadores), y controla el proceso automáticamente.
Supervisión: acto de observar el trabajo o tareas de otro (individuo o máquina) que puede no
conocer el tema en profundidad, supervisar no significa el control sobre el otro, sino el guiarlo en
un contexto de trabajo, profesional o personal, es decir con fines correctivos y/o de modificación.

Automática: ciencia tecnológica que busca la incorporación de elementos de ejecución autónoma

que emulan el comportamiento humano o incluso superior.

Principales familias: autómatas, robots, controles de movimiento, adquisición de datos, visión

artificial, etc.

PLC: Programmable Logic Controller, Controlador Lógico Programable.

PAC: Programmable Automation Controller, Controlador de Automatización Programable.

Un sistema SCADA incluye un hardware de señal de entrada y salida, controladores, interfaz

hombre-máquina (HMI), redes, comunicaciones, base de datos y software.

El término SCADA usualmente se refiere a un sistema central que monitoriza y controla un sitio
completo o una parte de un sitio que nos interesa controlar (el control puede ser sobre máquinas en
general, depósitos, bombas, etc.) o finalmente un sistema que se extiende sobre una gran distancia
(kilómetros / millas). La mayor parte del control del sitio es en realidad realizada automáticamente
por una Unidad Terminal Remota (UTR), por un Controlador Lógico Programable (PLC) y más
actualmente por un Controlador de Automatización Programable (PAC). Las funciones de control
del servidor están casi siempre restringidas a reajustes básicos del sitio o capacidades de nivel de
supervisión. Por ejemplo un PLC puede controlar el flujo de agua fría a través de un proceso, pero
un sistema SCADA puede permitirle a un operador cambiar el punto de consigna (set point) de
control para el flujo, y permitirá grabar y mostrar cualquier condición de alarma como la pérdida de
un flujo o una alta temperatura. La realimentación del lazo de control es cerrada a través del RTU o
el PLC; el sistema SCADA monitoriza el desempeño general de dicho lazo. El sistema SCADA
también puede mostrar gráficas con históricos, tablas con alarmas y eventos, permisos y accesos de
los usuarios...

Necesidades de la supervisión de procesos:

 Limitaciones de la visualización de los sistemas de adquisición y control.

 Control software. Cierre de lazo del control.
 Recoger, almacenar y visualizar la información

2.2. CONTROL PID

Un PID es un mecanismo de control por realimentación que calcula la desviación o error entre un
valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una acción correctora que ajuste el
proceso. El algoritmo de cálculo del control PID se da en tres parámetros distintos: el proporcional,
el integral, y el derivativo. El valor Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral
genera una corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un
esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la
reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es usada para
ajustar al proceso vía un elemento de control como la posición de una válvula de control o la
energía suministrada a un calentador, por ejemplo. Ajustando estas tres variables en el algoritmo de
control del PID, el controlador puede proveer un control diseñado para lo que requiera el proceso a
realizar. La respuesta del controlador puede ser descrita en términos de respuesta del control ante un
error, el grado el cual el controlador llega al "set point", y el grado de oscilación del sistema. Nótese
que el uso del PID para control no garantiza control óptimo del sistema o la estabilidad del mismo.
Algunas aplicaciones pueden solo requerir de uno o dos modos de los que provee este sistema de
control. Un controlador PID puede ser llamado también PI, PD, P o I en la ausencia de las acciones
de control respectivas. Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción
derivativa es muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al
valor deseado debido a la acción de control

2.3. CONTROL DE LAZO ABIERTO

Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una
señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no
hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir,
la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de
un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La
altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un
proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al hacer una tostada,
lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso
el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como parámetro es
el tiempo.

Estos sistemas se caracterizan por:

 Ser sencillos y de fácil concepto.

 Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
 La salida no se compara con la entrada.
 Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles.
 La precisión depende de la previa calibración del sistema.

3. COMPONENTES DEL EQUIPO

3.1. BOMBA CENTRIFUGA

La bomba centrífuga, también denominada bomba rotodinámica, es actualmente la

máquina mas utilizada para bombear líquidos en general. Las bombas centrífugas son
siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica
de un impulsor . El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos álabes para
conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el exterior,
donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo
conduce hacia las tuberías de salida o hacia el siguiente rodete se basa en la ecuación de
Euler y su elemento transmisor de energía se denomina impulsor rotatorio llamado
rodete en energía cinética y potencial requeridas y es este elemento el que comunica
energía al fluido en forma de energía cinética.

3.2. SENSORES

3.2.1.SENSOR DE TEMPERATURA

El sensor que utiliza este equipo es un sensor de temperatura termopar tipo J

Un termopar (también llamado termocupla) es un transductor formado por la unión

de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del
orden de los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de
los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el
otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck).

Normalmente los termopares industriales están compuestas por un tubo de acero

inoxidable u otro material. En un extremo de esa vaina está la unión, y en el otro el
terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio
(cabezal).
 Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a
sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en
vacío, su uso continuado a 800 °C no presenta problemas, su principal
inconveniente es la rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550 °C; y
por debajo de 0 °C es necesario tomar precauciones a causa de la condensación de
vapor de agua sobre el hierro.

3.2.2.SENSOR DE CAUDAL
Este equipo cuenta con un Sensor de Caudal tipo turbina, rango: 0,25-6,5 l./min.

Medidores de Turbina

Consiste de un juego de paletas o aspas acopladas a un eje, las cuales giran cuando
pasa un fluido a través de ellas. La velocidad a la cual giran estas aspas es
proporcional a la velocidad del flujo, y si tenemos la velocidad y el área del
conducto se puede determinar el caudal. Las turbinas deben instalarse de tal modo
que no se vacíe cuando cesa el caudal ya que el choque del agua a alta velocidad
contra el medidor vacío lo dañaría seriamente
 3.2.3.SENSOR DE NIVEL
Sensor de nivel: 0-300 mm (de inmersión capacitivo, 4-20mA), fabricado con teflón para evitar la corrosión.

3.2.4.SENSOR DE PRESION.

Sensor de Presión, rango: 0-1 psi.

3.3. VALVULA SOLENOIDE

Una válvula solenoide es una válvula eléctrica utilizada para controlar el paso de
gas (sistemas neumáticos) o fluidos (sistemas hidráulicos). La apertura o cierre de
la válvula se basa en impulsos electromagnéticos de un solenoide (un Electroimán)
que trabaja junto a un muelle diseñado para devolver a la válvula a su posición
neutral cuándo el solenoide se desactiva. Este tipo de válvulas se suelen utilizar en
sitios de difícil acceso, en sistemas multi-válvula y en sitios de ambiente peligroso.
Las válvulas solenoides ofrecen funciones de apertura o cierre total y no se pueden
utilizar para la regulación del flujo de gas o fluido. Existen válvulas solenoides que
pueden trabajar con corriente alterna (AC) o con corriente continua (DC) y utilizar
diferentes voltajes y duraciones de ciclo de funcionamiento.
3.4. VALVULA PROPORCIONAL

Válvulas proporcionales. Este tipo de válvulas regula la presión y el caudal a través

de un conducto por medio de una señal eléctrica, que puede ser de corriente o
devoltaje, figura 100c. Su principal aplicación es el control de posición y de fuerza,
ya que los movimientos son proporcionales y de precisión, lo que permite un
manejo más exactodel paso de fluidos, en este caso del agua.

3.5. CAUDALIMETROS DE AREA VARIABLE.

Un caudalímetro es un instrumento de medida para la medición de caudal o gasto

volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen
colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. También suelen llamarse
medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetros
4. CONTROL DE FLUJO MANUAL

4.1. OBJETIVO

El objetivo de este experimento es para controlar el flujo que circula a través de una
conducción de agua mediante un procedimiento manual. Suponemos que el manual

4.2. REALIZACION DE LA PRÁCTICA

4.2.1. Conectar la interface del equipo y ejecutar el programa Saced

Ucp.
4.2.2. Dentro del programa, seleccionar la opción Configuración y
conectar la bomba 1(ver manual de software para detalle de
funcionamiento).
4.2.3. En la regulación manual (Ausencia de controlador) el caudal
puede regularse mediante la válvula regulable manual VR1,
colocada en la parte inferior del caudalimetro. Variar la posición
de esta y observar el ajuste del caudal en función de su posición.
4.2.4. Seleccionar la opción Control Manual del software suministrado
con el equipo.
4.2.5. la bomba 1 y variar la posición de la válvula motorizada
mediante la barra deslizante o el comando asociado a este acción.
4.2.6. Variar la posición de la válvula y repetir los valores para observar
la reproducibilidad del control del caudal
4.2.7. Utilizar los controles dispuestos en el software para el control de
las electroválvulas EV1 y el encendido y apagado de la bomba.
Observe como un encendido y apagado de la misma también
produce un control del caudal del líquido.
4.3. CONCLUSIONES.

De esta práctica podemos observar que el control manual debe ser constante ya que
en la vida real siempre habrán perturbaciones o anomalías que cambien el flujo
constante.

Este tipo de control deberá ser realizado por un operario

5. CONTROL DE FLUJO ON/OFF

5.1. OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es llevar a cabo un control de bucle cerrado por una el
controlador de encendido / apagado. Para ello, el estudiante seleccionará el valor
buscado por el flujo y la controlador ajustará este control por el cierre y la
apertura de la válvula de solenoide AVS -1

5.2. REALIZACION DE LA PRÁCTICA

Conectamos la interfaz al equipo y ejecutamos el programa SCADA UCP –F

Dentro del programa seleccionamos la opción configuración y conectar la bomba AB-1

Dentro del programa seleccionamos control on/off y asignamos un valor para el flujo, una vez
realizado esto nosotros vamos variando el flujo ya sea de forma manual o mediante el software
provocando que el sistema de control actué abriendo y cerrando la válvula electrónica
permitiendo así obtener un flujo constante.

5.3. CONCLUSIONES.

En esta practica ya se pudo observar lo que viene a ser el control automático

mediante el control on off esta es una técnica de control aceptable pero con
bastantes fallas ya que este tipo de control tiene un tiempo de estabilización muy
alto y llegaría a ser inútil para procesos de precisión
6. CONTROL DE FLUJO LAZO ABIERTO PROPORCIONAL

La respuesta proporcional es la base de los tres modos de control , si los otros dos ,
acción integral (reset) y acción derivativa están presentes , éstos son sumados a la
respuesta proporcional . “Proporcional” significa que el cambio presente en la salida
del controlador es algún múltiplo del porcentaje de cambio en la medición .

Este múltiplo es llamado “ganancia” del controlador . Para algunos controladores , la

acción proporcional es ajustada por medio de tal ajuste de ganancia , mientras que
para otros se usa una “banda proporcional” . Ambos tienen los mismos propósitos y
efectos .

La figura 7 ilustra la respuesta de un controlador proporcional por medio de un

indicador de entrada/salida pivotando en una de estas posiciones. Con el pívot en el
centro entre la entrada y la salida dentro del gráfico, un cambio del 100% en la
medición es requerido para obtener un 100% de cambio en la salida, o un
desplazamiento completo de la válvula. Un controlador ajustado para responder de
ésta manera se dice que tiene una banda proporcional del 100%. Cuando el pívot es
hacia la mano derecha, la medición de la entrada debería tener un cambio del 200%
para poder obtener un cambio de salida completo desde el 0% al 100%, esto es una
banda proporcional del 200%. Finalmente, si el pívot estuviera en la posición de la
mano izquierda y si la medición se moviera sólo cerca del 50% de la escala, la salida
cambiaría 100% en la escala. Esto es un valor de banda proporcional del 50%. Por lo
tanto, cuanta más chica sea la banda proporcional, menor será la cantidad que la
medición debe cambiar para el mismo tamaño de cambio en la medición. O, en otras
palabras, menor banda proporcional implica mayor cambio de salida para el mismo
tamaño de medición. Esta misma relación está representada por la figura 8 .
Este gráfico (figura 8) muestra cómo la salida del controlador responderá a medida
que la medición se desvía del valor de consigna. Cada línea sobre el gráfico
representa un ajuste particular de la banda proporcional. Dos propiedades básicas del
control proporcional pueden ser observadas a partir de éste gráfico:

Por cada valor de la banda proporcional toda vez que la medición se iguala al valor
de consigna, la salida es del 50%.

Cada valor de la banda proporcional defina una relación única entre la medición y la
salida. Por cada valor de medición existe un valor específico de salida. Por ejemplo,
usando una línea de banda proporcional  del 100%, cuando la medición está 25% por
encima del valor de consigna, la salida del controlador deberá ser del 25%. La salida
del controlador puede ser del 25% sólo si la medición esta 25% por encima del valor
de consigna. De la misma manera, cuando la salida del controlador es del 25%, la
medición será del 25% por encima del valor de consigna. En otras palabras, existe un
valor específico de salida por cada valor de medición.

Para cualquier lazo de control de proceso sólo un valor de la banda proporcional es el

mejor. A medida que la banda proporcional es reducida, la respuesta del controlador
a cualquier cambio en la medición se hace mayor y mayor. En algún punto
dependiendo de la característica de cada proceso particular, la respuesta en el
controlador será lo suficientemente grande como para controlar que la variable
medida retorne nuevamente  en dirección opuesta a tal punto de causar un ciclo
constante de la medición. Este valor de banda proporcional, conocido como la última
banda proporcional, es un límite en el ajuste del controlador para dicho lazo. Por otro
lado, si se usa una banda proporcional muy ancha, la respuesta del controlador a
cualquier cambio en la medición será muy pequeña y la medición no será controlada
en la forma suficientemente ajustada. La determinación del valor correcto de banda
proporcional para cualquier aplicación es parte del procedimiento de ajuste ( tunan
procedure ) para dicho lazo . El ajuste correcto de la banda proporcional puede ser
observado en la respuesta de la medición a una alteración .
La figura 9 muestra varios ejemplos de bandas proporcionales variadas para el
intercambiador de calor .

Idealmente , la banda proporcional correcta producirá una amortiguación de amplitud

de cuarto de ciclo en cada ciclo , en el cual cada medio ciclo es ½ de la amplitud de
del medio ciclo previo . La banda proporcional que causará una amortiguación de
onda de un cuarto de ciclo será menor , y por lo tanto alcanzará un control más
ajustado sobre la variable medida , a medida que el tiempo muerto en el proceso
decrece y la capacidad se incrementa .

Una consecuencia de la aplicación del control proporcional al lazo básico de control

es el offset  . Offset significa que el controlador mantendrá la medida a un valor
diferente del valor de consigna . Esto es más fácilmente visto al observar la figura 3 .
Note que si la válvula de carga es abierta , el caudal se incrementará a través de la
válvula y el nivel comenzará a caer , de manera de mantener el nivel , la válvula de
suministro debería abrirse , pero teniendo en cuenta la acción proporcional del lazo el
incremento en la posición de apertura puede sólo ser alcanzado a un nivel menor . En
otras palabras , para restaurar el balance entre el caudal de entrada y el de salida , el
nivel se debe estabilizar a un valor debajo del valor de consigna ( o setpoint ) . Esta
diferencia , que será mantenida por el lazo de control , es llamada offset  , y es
característica de la aplicación del control proporcional único en los lazos de
realimentación . La aceptabilidad de los controles sólo-proporcionales dependen de si
este valor de offset será o no tolerado , ya que el error necesario para producir
cualquier salida disminuye con la banda proporcional , cuanto menor sea la banda
proporcional , menor será el offset . Para grandes capacidades , aplicaciones de
tiempo muerto pequeñas que acepten una banda proporcional muy estrecha , el
control sólo-proporcional será probablemente satisfactorio dado que la medición se
mantendrá a una banda de un pequeño porcentaje alrededor  del valor de consigna .
Si es esencial que no haya una diferencia de estado estable entre la medición y el
valor de consigna bajo todas las condiciones de carga , una función adicional deberá
ser agregada al controlador
 6.1.1. OBJETIVOS

El objetivo de esta práctica es llevar a cabo un control de bucle cerrado por una el
controlador de encendido / apagado. Para ello, el estudiante seleccionará el valor
buscado por el flujo y la controlador ajustará este control por el cierre y la
apertura de la válvula de solenoide AVS -1

6.1.2.REALIZACION DE LA PRÁCTICA
6.1.2.1. Conecte la Interface y ejecute el software de control (Para detalles del
control del software, remítase al manual de software M4)
6.1.2.2. Seleccione la Opción "Control PID" de la pantalla de captura.

6.1.2.3. Seleccione un valor de Consigna, un tipo de controlador PID (Posición y

Velocidad) y una constante proporcional (para más información sobre el
significado de cada parámetro, remítase al Manual de Software M4)
6.1.2.4. Indique un valor de 0 para la actuación integral y derivativa. En este
experimento queremos observar los efectos de una acción proporcional.

Active el controlador PID , salga y almacene los valore:. Observará que la válvula motorizada
comienza a actuar.
Conecte la bomba 1.
El controlador modificará la posición de la AVP (Válvula Proporcional)para ajustar el caudal al valor
de consigna.
 6.1.3. CONCLUSIONES

El control proporcional nos da una mejora bastante ya que tenemos un control con un
tiempo de respuesta más rápida para la corrección de errores, siempre y cuando
escojamos un valor correcto para la constante proporcional del controlador
P(proporcional) este tipo de controlador es insuficiente para procesos mas exigentes por
lo cual es recomendable complementarlo con derivadores o integradores o un PID en el
mejor de los casos