MANTENIMIENTO PREDICITIVO

INTRODUCCIÓN

Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial.

La realidad industrial está caracterizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.

DEFINICIÓN DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de rotura o avería de un componente de una maquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.

ORGANIZACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos parámetros son los siguientes:

• Vibración de cojinetes

• Temperatura de las conexiones eléctricas

• Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor

El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente se rompa o se averíe.

METODOLOGÍA DE LAS INSPECCIONES

Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un mantenimiento predictivo a una máquina o línea, el paso siguiente es determinar las variables físicas a controlar que sean indicativas de la condición de la máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada las técnicas comúnmente usadas en el monitorizado según condición, de manera que sirvan de guía para su selección. La finalidad del monitorizado es obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y eficacia.

Por monitorizado, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable física que se considera representativa de la condición de la máquina y su comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la acepción de la palabra monitorizado también a la adquisición, procesamiento y almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar con el monitorizado de la condición de una máquina debe distinguirse entre vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.

• Vigilancia de máquinas: Su objetivo es indicar cuándo existe un problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar su grado de severidad.

• Protección de máquinas: Su objetivo es evitar averías catastróficas. Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene automáticamente.

• Diagnóstico de averías: Su objetivo es definir cuál es el problema específico. Su objetivo es estimar cuánto tiempo más podrá funcionar la máquina sin riesgo de sufrir una avería.

Últimamente, se da la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado, control de desgastes.

TÉNICAS APLICADAS AL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Existen varias técnicas aplicadas para el mantenimiento preventivo entre las cuales destacan las siguientes:

1) ANÁLISIS DE VIBRACIONES:


El interés de las Vibraciones Mecánicas llega al Mantenimiento Industrial de la mano del Mantenimiento Preventivo y Predictivo, con el interés de alerta que implica un elemento vibrante en una maquina, y la necesaria prevención de las averías que conllevan las vibraciones a medio plazo.

El interés principal para el mantenimiento deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de las vibraciones detectadas en el elemento o máquina, la determinación de las causas de la vibración y la corrección del problema que ellas representan. Las consecuencias de las vibraciones mecánicas son el aumento de los esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste de materiales, y las más temidas: daños por fatiga de los materiales, además de ruidos molestos en el ambiente laboral.

Tipos de vibraciones.

• Vibración libre: Causada por un sistema que vibra debido a una excitación instantánea.

• Vibración forzada: Causada por un sistema que vibra debido a una excitación constante de las causas que generan dicha vibración.

A continuación detallamos las razones más habituales por las que una máquina o elemento de la misma puede llegar a vibrar:

• Desequilibrio
• Desalineamiento
• Excentricidad
• Defectos en rodamientos y/o cojinetes
• Defectos en engranajes
• Defectos en correas
• Holguras

• Falta de lubricación

2) ANÁLISIS DE LUBRICANTES:

Estos se ejecutan dependiendo de la necesidad, según:

A) Análisis Iniciales: Se realizan a productos de aquellos equipos que presenten dudas provenientes de los resultados del Estudio de Lubricación y permiten correcciones en la selección del producto, motivadas por cambios en condiciones de operación.

B) Análisis Rutinarios: Aplican para equipos considerados como críticos o de gran capacidad, en los cuales se define una frecuencia de muestreo, siendo el objetivo principal de los análisis la determinación del estado del aceite, nivel de desgaste y contaminación entre otros.

C) Análisis de Emergencia: se efectúan para detectar cualquier anomalía en el equipo y/o lubricante, según:

o Contaminación con agua.

o Presencia de partículas sólidas (filtros y sellos defectuosos).

o Uso de un producto inadecuado.

Este método asegura que tendremos:

• Máxima reducción de los costos operativos.

• Máxima vida útil de los componentes con mínimo desgaste.

• Máximo aprovechamiento del lubricante utilizado

En cada muestra podemos conseguir o estudiar los siguientes factores que afectan a nuestra maquina:

• Elementos de desgaste

• Contenido de partículas

• Presencia de contaminantes

• Aditivos y condiciones del lubricante

• Gráfico e historial. Útil para la evaluación de las tendencias a lo largo de tiempo.

De este modo, mediante la implementación de técnicas ampliamente investigadas y experimentadas, y con la utilización de equipos de la más avanzada tecnología, se logrará disminuir drásticamente: 

• Tiempo perdido en producción debido a desperfectos mecánicos.

• Desgaste de las máquinas y sus componentes.

• Horas hombre dedicadas al mantenimiento.

• Consumo general de lubricantes

3) ANÁLISIS POR ULTRASONIDOS:

Este método estudia las ondas de sonido de alta frecuencia producidas por los equipos que no son perceptibles por el oído humano.

Los ultrasonidos permiten detectar:

• Detección de fricción en maquinas rotativas.

• Detección de fallas y/o fugas en válvulas.

• Detección de fugas de fluidos.

• Pérdidas de vacío.

• Detección de "arco eléctrico".

• Verificación de la integridad de juntas de recintos estancos.

Se denomina Ultrasonido Pasivo a la tecnología que permite captar el ultrasonido producido por las causas previamente mencionadas.

El sonido cuya frecuencia está por encima del rango de captación del oído humano (20-a-20.000 Hertz) se considera ultrasonido. Casi todas las fricciones mecánicas, arcos eléctricos y fugas de presión o vacío producen ultrasonido en un rango aproximado a los 40 Khz. Estas son frecuencia con características muy aprovechables en el mantenimiento predictivo, puesto que las ondas sonoras son de corta longitud atenuándose rápidamente sin producir rebotes. Por esta razón, el ruido ambiental por más intenso que sea, no interfiere en la detección del ultrasonido. Además, la alta direccionalidad del ultrasonido en 40 Khz permite localizar con rapidez y precisión la ubicación del defecto.

La aplicación del análisis por ultrasonido se hace indispensable especialmente en la detección de defectos existentes en equipos rotantes que giran a velocidades inferiores a las 300 RPM, donde la técnica de medición de vibraciones se transforma en un procedimiento ineficiente.

De modo que la medición de ultrasonido es, en ocasiones, complementaria con la medición de vibraciones, que se utiliza eficientemente sobre equipos rotantes que giran a velocidades superiores a las 300 RPM.

4) ANÁLISIS POR TERMOGRAFÍA:

La Termografía Infrarroja es una técnica que permite, a distancia y sin ningún contacto, medir y visualizar temperaturas de superficie con precisión.

Los ojos humanos no son sensibles a la radiación infrarroja emitida por un objeto, pero las cámaras termográficas son capaces de medir la energía con sensores infrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energía radiante emitida por los objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de la superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto.

La gran mayoría de los problemas y averías en el entorno industrial, ya sea de tipo mecánico, eléctrico y de fabricación están precedidos por cambios de temperatura que pueden ser detectados mediante la monitorización de temperatura con sistema de Termografía por Infrarrojos. Con la implementación de programas de inspecciones termográficas en instalaciones, maquinaria, cuadros eléctricos,... es posible minimizar el riesgo de una avería de equipos y sus consecuencias, a la vez que también ofrece una herramienta para el control de calidad de las reparaciones efectuadas.

El análisis mediante Termografía infrarroja debe complementarse con otras técnicas y sistemas de ensayo conocidos como pueden ser el análisis de lubricantes, el análisis de vibraciones, los ultrasonidos pasivos y el análisis predictivo en motores eléctricos.

El análisis mediante cámaras termográficas está recomendado para:

• Instalaciones y líneas eléctricas de Alta y Baja Tensión.

• Cuadros, conexiones, bornas, transformadores, fusibles y empalmes eléctricos.

• Motores eléctricos, generadores, bobinados

•Reductores, frenos, rodamientos, acoplamientos y embragues mecánicos.

• Hornos, calderas e intercambiadores de calor.

• Instalaciones de climatización.

• Líneas de producción, corte, prensado, forja, tratamientos térmicos.

Las ventajas que ofrece el mantenimiento preventivo por termografía son:

• Método de análisis sin detención de procesos productivos.

• Baja peligrosidad para el operario por evitar la necesidad de contacto con el equipo.

• Determinación exacta de puntos deficientes en una línea de proceso.

• Reduce el tiempo de reparación por la localización precisa de la avería.

• Facilita informes muy precisos al personal de mantenimiento.

• Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.

5) ANÁLISIS POR ALGORITMOS ESTADÍSTICOS

Es una técnica deductiva que se centra en un suceso accidental particular (avería) y proporciona un método para determinar las causas que han producido dicha avería. El hecho de su gran utilización se basa en que puede proporcionar resultados tanto cualitativos mediante la búsqueda de caminos críticos, como cuantitativos, en términos de probabilidad de fallos de componentes.

Para el tratamiento del problema se utiliza un modelo gráfico que muestra las distintas combinaciones de averías de componentes y/o errores humanos cuya ocurrencia simultánea es suficiente para desembocar en un suceso accidental.

La técnica consiste en un proceso deductivo basado en las leyes del Álgebra de Boole, que permite determinar la expresión de sucesos complejos estudiados en función de los fallos básicos de los elementos que intervienen en él.

Consiste en descomponer sistemáticamente un suceso complejo (por ejemplo rotura de un depósito de almacenamiento de amoniaco) en sucesos intermedios hasta llegar a sucesos básicos, ligados normalmente a fallos de componentes, errores humanos, errores operativos.

Este proceso se realiza enlazando dichos tipos de sucesos mediante lo que se denomina puertas lógicas que representan los operadores del álgebra de sucesos.

Cada uno de estos aspectos se representa gráficamente durante la elaboración de un árbol mediante diferentes símbolos que representan los tipos de sucesos, las puertas lógicas y las transferencias o desarrollos posteriores del árbol.

6) ANÁLISIS ELÉCTRICO

El objeto del análisis eléctrico como técnica de mantenimiento predictivo es el de realizar estudios eléctricos sobre aquellos equipos que pueden presentar averías de origen electro-mecánico.

En función de la corriente de alimentación, trifásica o continua, del equipo (generalmente motores eléctricos) que se desea analizar, se pueden verificar las siguientes condiciones:

• Calidad de la alimentación

• Estado del circuito

• Estado del aislamiento

• Estado del estator

• Estado del rotor

• Excentricidades en el entre-hierro

El análisis de corriente de un motor eléctrico puede desempeñarse a modo de control de calidad, como herramienta de tendencia o como emisor de un diagnóstico inmediato del estado del mismo.

Generalmente, se aplica sobre los siguiente equipos eléctricos:

• Motores de Jaula de Ardilla

• Motor síncronos

• Motores de rotor bobinado

• Motores de corriente continua

• Alternadores

• Variadores de frecuencia

VENTILADORES: CLASIFICACIÓN Y TIPOS

Un ventilador es una turbo-máquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento.

A pesar de que no existe convenio alguno universalmente adoptado; los ventiladores pueden subdividirse en cuatro grupos:

1. ventiladores de baja presión: hasta una presión del orden 200 mm c agua (ventiladores propiamente dichos).
2. ventiladores de media presión: entre 200 y 800 mm c agua (soplantes)
3. ventiladores de alta presión: entre 800 y 2500 mm c agua (turbosoplantes)
4. ventiladores de muy alta presión , mayor a 2500 mm c agua (turbocompresores)

En función de la trayectoria del fluido, todos estos ventiladores se pueden clasificar en

1. de flujo radial (centrífugos)
2. de flujo semiaxial (helico-centrifugos)
3. de flujo axial.

• Ventiladores radiales (centrífugos)

En los ventiladores centrífugos la trayectoria del fluido sigue la dirección del eje del rodete a la entrada y está perpendicular al mismo a la salida. Si el aire a la salida se recoge perimetralmente en una voluta, entonces se dice que el ventilador es de voluta.

Estos ventiladores tienen tres tipos básicos de rodetes:

1. álabes curvados hacia adelante,
2. álabes rectos,
3. álabes inclinados hacia atrás/curvados hacia atrás.

Los ventiladores de álabes curvados hacia adelante (también se llaman de jaula de ardilla) tienen una hélice o rodete con las álabes curvadas en el mismo sentido que la dirección de giro. Estos ventiladores necesitan poco espacio, baja velocidad periférica y son silenciosos. Se utilizan cuando la presión estática necesaria es de baja a media, tal como la que se encuentran en los sistemas de calefacción, aire acondicionado o renovación de aire, etc. No es recomendable utilizar este tipo de ventilador con aire polvoriento, ya que las partículas se adhieren a los pequeños álabes curvados y pueden provocan el desequilibrado del rodete.

Estos ventiladores tienen un rendimiento bajo fuera del punto de proyecto. Además, como su característica de potencia absorbida crece rápidamente con el caudal, ha de tenerse mucho cuidado con el cálculo de la presión necesaria en la instalación para no sobrecargarlo. En general son bastante inestables funcionando en paralelo vista su característica caudal-presión.

Los ventiladores centrífugos radiales tienen el rodete con los álabes dispuestas en forma radial. La carcasa está diseñada de forma que a la entrada y a la salida se alcanzar velocidades de transporte de materiales. Existen una gran variedad de diseños de rodetes que van desde los de "alta eficacia con poco material" hasta los de "alta resistencia a impacto". La disposición radial de los álabes evita la acumulación de materiales sobre las mismas. 

Este tipo de ventilador es el comúnmente utilizado en las instalaciones de extracción localizada en las que el aire contaminado con partículas debe circular a través del ventilador. En este tipo 'de ventiladores la velocidad periférica es media y se utilizar en muchos sistemas de extracción localizada que vehicular aire sucio o limpio.

Los ventiladores centrífugos de álabes curvados hacia atrás tienen un rodete con las álabes inclinados en sentido contrario al de rotación. Este tipo de ventilador es el de mayor velocidad periférica y mayor rendimiento con un nivel sonoro relativamente bajo y una característica de consumo de energía del tipo "no sobrecargable". En un ventilador "no sobrecargable", el consumo máximo de energía se produce en un punto próximo al de rendimiento óptimo de forma que cualquier cambio a partir de este punto debido a cambios de la resistencia del sistema resultará en un consumo de energía menor. La forma de los álabes condiciona la acumulación de materiales sobre ellas, de forma que el uso de estos ventiladores debe limitarse como se indica a continuación:

• Álabes de espesor uniforme: Los álabes macizos permiten el trabajo con aire ligeramente sucio o húmedo. No debe emplearse con aire conteniendo materiales sólidos ya que tienen tendencia a acumularse en la parte posterior de los álabes.
• Álabes de ala portante: Las álabes de ala portante permiten mayores rendimientos y una operación más silenciosa. Los álabes huecos se erosionan rápidamente y se pueden llenar de líquido si la humedad es alta, por ello su uso queda limitado a aplicaciones en las que se manipule aire limpio.

En las siguiente imagen se observan las curvas características relativas para ventiladores centrífugos. No se observa en la figura, pero las características de “álabes adelante” pasan por encima de las otras dos en valor absoluto.

• Ventiladores axiales

Existen tres tipos básicos de ventiladores axiales: Helicoidales, tubulares y tubulares con directrices.

Los ventiladores helicoidales se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su aplicación más común es la ventilación general. Se construyen con dos tipos de álabes: alabes de disco para ventiladores sin ningún conducto; y álabes estrechas para ventiladores que deban vencer resistencias bajas (menos de 25 mmcda). Sus prestaciones están muy influenciadas por la resistencia al flujo del aire y un pequeño incremento de la presión provoca una reducción importante del caudal.

Los ventiladores tubulares disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante o con perfil aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica. generalmente no disponen de ningún mecanismo para ende rezar el flujo de aire. Los ventiladores tubulares pueden mover aire venciendo resistencias moderadas (menos de 50 mmcda).

Los ventiladores tubulares con directrices tienen una hélice de álabes con perfil aerodinámico (ala portante) montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice. En comparación con los otros tipos de ventiladores axiales, éstos tienen un rendimiento superior y pueden desarrollar presiones superiores (hasta 200 mmcda). Están limitados a los casos en los que se trabaja con aire limpio.

Las directrices tienen la misión de hacer desaparecer la rotación existente o adquirida por el fluido en la instalación, a la entrada del rodete o tras su paso por el mismo. Estas directrices pueden colocarse a la entrada o a la salida del rodete, incluso las hay móviles. Han de ser calculadas adecuadamente pues, aunque mejoran las características del flujo del aire haciendo que el ventilador trabaje en mejores condiciones, producen una pérdida de presión adicional que puede condicionar el resto de la instalación. Además, pueden ser contraproducentes ante cambios importantes del caudal de diseño.

En la siguiente imagen se observa el efecto de las directrices sobre las líneas de corriente  a entrada y salida del rodete axial

En la imagen mostrada a continuación se muestra el efecto de las directrices a la entrada. La corriente a la entrada se gira convenientemente para hacerlo coincidir en dirección con la del perfil del rodete.

• Ventiladores especiales

Entre ellos:

• Ventiladores centrifugos de flujo axial: Constan de un rodete con álabes inclinados hacia atrás montado en una carcasa especial que permite una instalación como si se tratara de un tramo recto de conducto. Las características son similares a las de un ventilador centrífugo normal con el mismo tipo de rodete. Los requisitos de espacio son similares a los de un ventilador axial de tipo tubular.

• Extractores de techo: Son equipos compactos que pueden ser de tipo axial o centrífugo. En este caso no se utiliza una voluta, sino que la descarga del aire a la atmósfera se produce en todo el perímetro de la rueda. Estos equipos se pueden suministrar con deflectores que conducen el aire de salida hacia arriba o hacia abajo.

La diferencia entre un ventilador y un turbocompresor radica en el orden de magnitud de las variaciones de presión en el interior del ventilador. En un ventilador las variaciones son tan pequeñas, que el gas puede considerarse prácticamente incompresible.

La línea divisoria entre un ventilador y un turbocompresor se puede estimar como:

• En los ventiladores de poca potencia, puede establecerse una línea divisoria convencional en 800 mm c a
• En los ventiladores modernos de alta calidad y elevada potencia la línea divisoria convencional está establecida par la norma VDI 2044 en  300 mm c a.

INTRODUCCIÓN A SISTEMAS DE CONTROL

La Ingeniería de Control surge por la necesidad del hombre de mejorar su estándar de vida y de que algunas tareas sean realizadas en forma automática, es decir no requieren intervención directa del hombre.

Los controles automáticos tienen una intervención cada vez más importante en la vida diaria, desde los simples controles que hacen funcionar un tostador automático hasta los complicados sistemas de control necesarios en vehículos espaciales, en guiado de proyectiles, sistemas de pilotajes de aviones, etc. Además el control automático se ha convertido en parte importante e integral de los procesos de manufactura e industriales modernos. Por ejemplo el control automático resulta esencial en operaciones industriales como el control de presión, temperatura, humedad, viscosidad y flujo en las industrias de procesos, maquinado manejo y armado de piezas mecánicas en las industrias de fabricación, entre muchas otras. 

En la actualidad en las modernas fábricas e instalaciones industriales, se hace cada día más necesario de disponer de sistemas de control o de mando, que permitan mejorar y optimizar una gran cantidad de procesos, en donde la sola presencia del hombre es insuficiente para gobernarlos. La industria espacial y de la aviación, petroquímica, papelera, textil, del cemento, etc. son algunos ejemplos de lugares en donde se necesitan sistemas de control, cuya complejidad ha traído como consecuencia el desarrollo de técnicas dirigidas a su proyecto y construcción. 

Concepto de Sistema:

De forma más general, podemos definir a un sistema como un arreglo, conjunto o combinación de cosas conectadas o relacionadas de manera que constituyen un todo. De forma científica podemos definirlo como un arreglo de componentes físicos conectados o relacionados de tal manera que formen una unidad completa o que puedan actuar como tal; en otras palabras: 

Conjunto de elementos y reglas que organizados e interrelacionados entre si, contribuyen a generar un resultado. Poseen características propias que los definen, que pueden ser constantes (parámetros del sistema) y cambiantes en el tiempo (variables del sistema) las cuales permiten determinar su comportamiento.

Concepto de Control:

Es una estrategia que verifica lo que ocurre (realidad) con respecto a lo que debería ocurrir (objetivo) y de no existir concordancia se toman acciones para corregir la diferencia.

Concepto de Proceso:

Se definirá como una operación o conjuntos de pasos con una secuencia determinada, que producen una serie de cambios graduales que llevan de un estado a otro, y que tienden a un determinado resultado final. Se denominará proceso a cualquier operación que se vaya a controlar. Ejemplos de procesos son: químicos, económicos, biológicos, etc. 

Concepto de Planta: 

se designará como planta a cualquier objeto físico que pueda ser controlado. Puede ser un equipo, quizás simplemente un juego de piezas de una máquina funcionando juntas, cuyo objetivo es realizar una operación determinada. Ejemplos de plantas son: horno de calentamiento, reactor químico, etc.

La planta junto con el proceso, conforman un sistema:

• Sistema de control: Es un arreglo de componentes físicos conectados de tal manera que el arreglo pueda comandar, dirigir o regular, asimismo o a otro sistema. Estos sistemas comandan dirigen o controlan dinámicamente. 

• Entrada de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal manera que se la utiliza como excitación del mismo. 

• Salida de un sistema: Es una variable del sistema elegida de tal modo que se la utiliza para analizar los efectos que produjo una excitación en la entrada del mismo. 

• Entrada de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su manipulación se logra que el sistema cumpla un objetivo determinado.  Las variables de entrada, son variables que ingresan al sistema y no dependen de ninguna otra variable interna del mismo. No solo la señal de referencia (valor deseado de la salida del sistema) conforma una variable de entrada, también hay ciertas señales indeseadas, como son algunas perturbaciones externas, que se generan fuera del sistema y actúan sobre la planta, afectando desfavorablemente la salida del sistema, comportándose también como una variable de entrada, cuyo valor no dependen de ninguna otra variable interna al sistema. 

• Salida de un sistema de control: Es una variable del sistema controlado que se elige de modo tal que mediante su estudio se analiza si el sistema cumple o no con los objetivos propuestos. Se verá más adelante que en los sistemas realimentados esta señal de salida contribuye a realizar el control propuesto. 

• Realimentación: es una propiedad de los sistemas que permiten que la salida del sistema o cualquier variable del mismo sea comparada con la entrada al sistema o con cualquier componente del sistema, de tal manera que pueda establecerse la acción de control apropiada entre la entrada y la salida.     

Diagrama de bloques:

Es una representación gráfica de las funciones que llevan a cabo cada componente y el flujo de señales dentro de un sistema de control.

Bloque: 

El bloque es un símbolo para representar la operación matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque para producir la salida. 

A diferencia de una representación matemática puramente abstracta, un diagrama de bloques tiene una ventaja de indicar de forma más realista el flujo de las señales del sistema real.  

Función de transferencia:

Las funciones de transferencia de los componentes, por lo general se introducen en los bloques correspondientes, que se conectan mediante flechas para indicar la dirección del flujo de las señales. La señal solo puede pasar en dirección de las flechas por lo tanto un diagrama de bloques muestra explícitamente una propiedad unilateral.

La función de transferencia de un sistema, es un modelo matemático que sirve para expresar la ecuación diferencial que relaciona la variable de salida con la variable de entrada, esta no muestra la magnitud o naturaleza de la entrada y al igual que el diagrama de bloques no  proporciona información acerca de la estructura física del sistema. 

Punto de suma:

 Remitiéndose a la Figura anterior, un círculo con una cruz es el símbolo que indica una operación de suma. El signo más o el signo menos en cada punta de flecha indica si la señal debe sumarse o restarse es decir si es una realimentación positiva o negativa. Es importante que las cantidades que se sumen o resten tengan las mismas dimensiones y las mismas unidades es aquí donde se lleva a cabo la actividad del controlador. 

Realimentación negativa:

Se dice que un sistema está retroalimentado negativamente cuando tiende a estabilizarse, es decir cuando nos vamos acercando a la orden de consigna hasta llegar a ella, ejemplo: Un sistema de calefacción está realimentado negativamente, ya que si la temperatura excede la deseada, la calefacción se apagará o bajará de potencia, mientras que si no la alcanza aumentará de fuerza o seguirá funcionando.

Retroalimentación positiva:

La retroalimentación positiva es un mecanismo  por el cual, una variación en la salida produce un efecto dentro del sistema, que refuerza esa tasa de cambio. Por lo general esto hace que el sistema no llegue a un punto de equilibrio sino más bien a uno de saturación. Es un estimulo constante, ejemplo: en un sistema electrónico. Los dispositivos semiconductores conducen mejor la corriente cuanto mayor sea su temperatura. Si éstos se calientan en exceso, conducirán mejor, por lo que la corriente que los atraviese será mayor porque se seguirán calentando hasta su destrucción si no se evita con algún otro dispositivo que límite o impida el paso de corriente. 

Señales de entrada:

En el análisis y diseño de sistemas de control, debemos tener una base de comparación del desempeño de diversos sistemas de control. Esta base se configura especificando las señales de entrada y comparando las respuestas de varios sistemas a estas señales de entrada. 

Si las entradas para un sistema de control son funciones del tiempo que cambian en forma gradual, una función rampa sería una buena señal de prueba. Si el sistema está sujeto a perturbaciones repentinas, una función escalón sería la adecuada; y para un sistema sujeto a entradas de choque, una función impulso sería la mejor.  

Respuesta: 

La respuesta en el tiempo de un sistema  de control consta de dos partes: la respuesta transitoria y la respuesta en estado estable.  

• Por respuesta transitoria nos referimos a la que va del estado inicial al estado final.   

• Por respuesta en estado estable, nos referimos a la manera en la cual se comporta la salida del sistema conforme t tiende a infinito 

Si la salida de un sistema de control en estado estable no coincide exactamente con la entrada, se dice que el sistema tiene un error de estado estable. Este error indica la precisión del sistema. Al analizar un sistema de control, debemos examinar el comportamiento de la respuesta transitoria y el comportamiento en estado estable.   

TIPOS BÁSICOS DE CONTROL DE PROCESOS

• CONTROL MANUAL: Interviene directamente la mano del hombre en la acción de control. Ejemplo: Válvula manual a la salida del tanque de riego. 

• CONTROL AUTOMATICO: No se requiere la intervención ni la supervisión del hombre Ejemplo: Control de Temperatura del contenedor de agua caliente.

• CONTROL A LAZO ABIERTO: Es aquel en el que la salida no influye sobre la acción de control. Su esquema básico es:

• CONTROL A LAZO CERRADO: Se produce cuando la salida del sistema vuelve a ingresar al sistema para la acción de control. Este esquema se llama retroalimentación permite el control automático de un sistema. El esquema básico del Control a Lazo Cerrado es:

Estructura de un Sistema de Control

SISTEMAS DE CONTROL A LAZO ABIERTO:

• 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.

• 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.
• Son  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.

SISTEMAS DE CONTROL A LAZO CERRADO:

      Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. 

      Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia.

Una variación en la salida o en otra variable, se mide, y el controlador, modifica la 

señal de control, para que se estabilice, el sistema, ante la nueva situación.