Acción Proporcional

En la siguiente figura se muestra un lazo de control con acción Proporcional.

Fig. 5.11

Con esta acción de control se busca asignar la banda de trabajo en la cual se trasladará o moverá la magnitud de la variable operacional en el tiempo. En el ejemplo de la figura 4.9 donde se observa el comportamiento de la variable operacional Nivel en el separador liquido- gas, la banda proporcional es, las líneas punteadas que están uniformemente trazadas por encima y por debajo del set-point. Para lazos de control con asignaciones de la Banda Proporcional adecuadas el comportamiento de la variable operacional en el tiempo se moverá entre los límites que define la Banda Proporcional. Por otra parte es importante tener presente que para lazos de control con asignaciones de la Banda Proporcional muy estrechos y con ello valores de la Ganancia (Kp) muy altos conllevan a lazos de control

inestables que trabajaran incluso en forma hasta erráticas indistintamente de los valores que puedan tener los ajustes Integrativos y Derivativos. Esto se analizara posteriormente.

Cuando se ejecuta un lazo de control solamente con acción proporcional, el tiempo de respuesta que tarda un cambio en la salida del controlador para reflejarse en un cambio de la variable controlada quedará supeditada al tiempo de respuesta del proceso industrial, es decir, una vez hecho el cambio de la salida del controlador producto de la atención Proporcional de la señal de error, se reflejara esta modificación hecha en la válvula de control como variaciones de la variable operacional controlada en un tiempo que solamente depende de la función de transferencia del proceso industrial.

En los lazos de control puramente proporcional entre un cambio en la salida del controlador para modificar la apertura de la válvula de control, y observar como este se refleja en la salida de la variable operacional habrá que esperar un lapso de tiempo. Este tiempo de respuesta depende del proceso industrial, es por ello que diferentes procesos industriales, así como diferentes variables operacionales, tendrán tiempos de respuestas diferentes para

F1(s) F2(s) F3(s)

Función Transferencia del Proceso Industrial e(s) R(s) Vd(s) Realimentación F4(s) Kp M(s) _{A(s) = A(s)+M(s)} Controlador

que se refleje en el comportamiento de la variable operacional los cambios que produjo la salida del controlador. De forma experimental se puede medir el tiempo del lapso que transcurre en que se genera un cambio en la salida del controlador y cuanto transcurre para que este se refleje como cambios en la variable operacional.

Esto permite calcular el tiempo de respuesta de forma experimental de la función de transferencia del proceso industrial.

Calculo de la Ganancia (Kp)

La salida del controlador estará comprendida entre 4-20 mA, es por ello que en la entonación de la acción proporcional, el valor que se le ajusta a la sensibilidad (KP) no puede ser muy

alto dado que ante señales de error bajos multiplicado por valores de KP alto conllevaran a

que el controlador tenga como única salida +00=20 mA y el -00= 4mA. Acción Proporcional:

M(s) = Kp. e(s)

e(s) = Vd(s) – R(s)

Para valores de Kp muy elevados se tendrán salidas del controlador que buscaran tomar los

máximos valores de salida, es decir 20mA o 4mA y con ello buscar abrir toda la válvula de control o cerrar toda la válvula de control, dado que por mínima que sea la señal de error al multiplicarse por un valor elevado de Kp generara un valor alto de M(s) = Kp.e(s). Estas

aperturas o cierres totales del elemento final de control conllevaran a comportamientos tan erráticos de la variable controlada que puede asumir valores que incluso se saldrán del rango que se asignó con la BandaProporcional. Esto debe generar como conclusión que no se deben seleccionar rangos de Banda Proporcional muy estrechos.

Esta condición no generara ningún control y por el contrario obtendrá una gran perturbación originada por el propio sistema de control.

A continuación se presenta la formula que permite calcular el valor de la Ganancia Kp, así

como, en la siguiente figura se muestra el ejemplo del comportamiento en el tiempo de la variable operacional Nivel moviéndose entre los rangos que define la Banda Proporcional.

al

Proporcion

Banda

100

=

K

Fig. 5.12

Una banda proporcional muy estrecha conlleva a tener valores de Kp elevados y esto puede

permitir que la acción de control pueda alcanzar sus valores extremos de +00=20mA o – 00=4mA, indistintamente que la acción de control sea únicamente Proporcional o acción de control PID. Será adecuado tomar una Banda Proporcional que no sea muy estrecha, dado que al tener valores de Kp altos, posibilitaría el tener un control inestable.

Conclusiones

Se debe entonar el lazo de control teniendo bandas proporcionales que no deban ser muy estrechas y así evitar tener valores de Kp elevados. Valores de Kp elevados generara un sistema de control inestable, dado que a pequeños cambios en la señal de error e(s), puede generar salidas del controlador que buscan alcanzar los valores extremos 4mA o 20mA.

Un proceso controlado únicamente en forma proporcional tendrá un tiempo de respuesta que dependa únicamente del proceso. Este tiempo de respuesta será adecuado para calcular en forma experimental los ajuste integrativos, es decir este tiempo nos proporcionará criterios para definir la repeticiones por minuto del ajuste integrativo