SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO ABIERTO Y CERRADO

Un sistema de control es una serie de dispositivos configurados de manera lógica para administrar diversos actuadores a partir de la información proporcionada por dispositivos de entrada.

En el caso de un PLC, los dispositivos de entrada se conectan a las entradas del mismo y los actuadores a sus salidas, el control sería el código programado en el mismo PLC.

Estos sistemas de control se clasifican de la siguiente manera.

Control de lazo abierto

En un sistema de control de lazo abierto la salida ni se mide ni se realimenta para compararla con la entrada. Los sistemas de control de lazo abierto son sistemas de control en los que la salida no tiene efecto sobre la señal o acción de control. La siguiente imagen muestra la forma de cómo se implementa un sistema de control de este tipo.

Los elementos de un sistema de control en lazo abierto, se pueden dividir en dos partes: el controlador (automatismo), y el proceso controlado. Una señal de entrada o comando se aplica al controlador, cuya salida actúa como una señal de control o señal actuante, la cual regula el proceso controlado, de tal forma que la variable de salida o variable controlada se desempeñe de acuerdo a ciertas especificaciones o estándares establecidos.

En los sistemas de control de lazo abierto, no se compara la salida con la entrada de referencia. Por lo tanto, para cada entrada de referencia corresponde una condición de operación fijada.

Así la exactitud del sistema depende de la calibración. Calibrar significa establecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada. Así la exactitud del sistema depende de la calibración. Hay que hacer notar que cualquier sistema de control que actúa sobre una base de control de tiempo (temporizador), es un sistema de lazo abierto.

Los sistemas de lazo abierto son económicos, pero normalmente inexactos. Un sistema de control de lazo abierto es insensible a las perturbaciones; por consiguiente, un sistema de control de este tipo es útil cuando se tiene la seguridad que no existen perturbaciones actuando sobre el mismo. En la práctica solo se puede usar el control de lazo abierto si la relación entre la entrada y la salida es conocida, y si no hay perturbaciones internas ni externas importantes.

De lo dicho anteriormente no deberá concluirse que los sistemas de control de lazo abierto sean ineficaces. Debido a la simplicidad y economía se los utiliza en muchas aplicaciones no críticas. Existen muchos sistemas de lazo abierto que cumplen una función útil, por ejemplo, el sistema de control de tránsito mediante semáforos, el buen funcionamiento de este sistema de control depende exclusivamente de la calibración del mismo (tiempos que tienen que estar encendidas las luces rojas y verdes) lo que se hace en base al estudio de circulación de volumen de vehículos por las vías de circulación.

Control de lazo cerrado

En los sistemas de control de lazo cerrado, la salida o señal controlada, debe ser realimentada (a través de sensores) y comparada con la entrada de referencia, y se debe enviar una señal actuante o acción de control, proporcional a la diferencia entre la entrada y la salida a través del sistema, para disminuir el error y corregir la salida.

Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la señal de salida tiene efecto directo sobre la acción de control. Esto es, los sistemas de control de lazo cerrado son sistemas de control realimentados. La diferencia entre la señal de entrada y la señal de salida se la denomina señal de error del sistema; esta señal es la que actúa sobre el sistema de modo de llevar la salida a un valor deseado. En otras palabras, el término lazo cerrado implica el uso de acción de realimentación negativa para reducir el error del sistema.

La siguiente imagen muestra la relación entrada-salida de un sistema de control de lazo cerrado.

Para ilustrar más claramente el concepto de lazo cerrado se considerará como ejemplo un sistema de alumbrado público.

El objetivo del alumbrado público es mantener un nivel mínimo de iluminación en las calles, al menor costo. Para lograr este objetivo se pueden proponer dos soluciones: la primera consiste en encender los focos del alumbrado a la hora en que comúnmente empieza a oscurecer, y apagarlos al amanecer. Así, pues se puede decidir encender el alumbrado a las 20 horas y apagarlo a las 6:30 horas. En este sistema, la entrada (cambio de posición del interruptor) es independiente de la salida (cantidad de luz en la calle). Este mecanismo, simple y económico de llevar a cabo, puede acarrear dificultades, ya que la hora en que empieza a aclarar, varían de acuerdo con las estaciones del año, además, en días nublados se puede tener una oscuridad indeseable.

La otra solución, más efectiva, consiste en instalar un dispositivo (fotocelda, fototransistor, etc.) para detectar la cantidad de iluminación y de acuerdo con esto, encender o apagar el alumbrado público. En este caso, la entrada (cantidad óptima de luz en las calles) se compararía con la salida (cantidad de luz real en las calles) a los efectos de que la señal de error generada accione o no el interruptor de luz.

La ventaja de los sistemas de control de lazo cerrado, es que al usar de forma adecuada la realimentación, se puede lograr que el sistema sea relativamente insensible a las perturbaciones externas y a variaciones internas de los parámetros del sistema. De esta manera se pueden utilizar en la implementación del proyecto componentes más inexactos y económicos, logrando exactitud de control, mientras esto sería mucho más complicado de solucionar proponiendo un diseño de un sistema de lazo abierto. Por loa tanto, los sistemas de control de lazo cerrado se deben usar sí o sí en sistemas que estén sometidos a perturbaciones externas.

Si deseas conocer más acerca de los sistemas de control te invito a revisar el video de arriba.

Muy bien, mi amigo. Si llegaste hasta aquí significa que te estás llevando un conocimiento muy valioso, te aseguro que te abrirá muchas puertas en el ámbito laboral.

Suiler Altamirano

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¿Qué es el arranque Estrella-Triángulo? 

Es de conocimiento general que los motores trifásicos tienen una intensidad de arranque muy alta, la cual puede llegar a ser hasta 7 veces mayor que la nominal. El panorama cambia cuando ya está en movimiento el motor, ya que necesita menos consumo porque el rotor está girando y lleva su propia inercia.

Pero, ¿cómo podemos lidiar con esto?

Para eso está el arranque estrella-triángulo. Esta forma de conexión ayuda a «vencer» el par de arranque y reducir la intensidad consumida durante este.
En una conexión en estrella, las bobinas del motor se conectan a menos tensión de su tensión nominal o de la red y consume menos intensidad, así el par de arranque y la corriente de entrada se reduce a un tercio de los valores de una conexión habitual (triángulo). Después de un tiempo, los devanados se acoplan en triángulo y el motor rinde según sus características naturales. 

Conexionado

Con un arranque de motor estrella-triángulo, la puesta en marcha del motor trifásico se realiza mediante una transición entre los devanados. 

Cuando arrancamos con la conexión en estrella, en primer lugar el contactor de estrella puentea los terminales U2, V2, W2. A continuación, el contactor principal aplica la tensión de red en los terminales U1, V1, W1. Después de transcurrir el tiempo programado, se desconecta el contactor de estrella y conecta el contactor de triangulo aplicando la tensión de red a los terminales U2, V2 y W2.

Aquí te comparto el diagrama de conexión 😎. Para este arranque necesitamos, además de la protección al motor (en este caso, yo uso un guardamotor), tres contactores como mínimo: el principal, uno para la conexión en estrella y otro para la conexión en triángulo.

Para darte mayor detalle, he preparado un video para ti, en donde te explico detalladamente las conexiones de un arranque estrella-triángulo en el software CADe SIMU.

Ventajas y desventajas

Como todo en la vida, tiene sus pros y contras.

Ventajas:

  • Arranque económico y sencillo.
  • Buena relación par/corriente.

Desventajas:

  • Par de arranque débil.
  • Sin posibilidad de ajuste.
  • Limitado a motor de 6 bornas.

Aplicaciones habituales:

  • Máquinas que arrancan en vacío.
  • Ventiladores y bombas centrífugas de poca potencia.

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