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SISTEMA DE CONTROL Y
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
Andrea Valencia Castro
Ingeniero Civil Eléctrico
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA EN
CONTROL AUTOMÁTICO
El Control Automático está jugando un papel fundamental
en el avance de la ciencia y de la ingeniería.
Aplicaciones:
Vehículos Espaciales
Sistemas Robóticos
Sistemas de Guía de Proyectiles
Visión Nocturna para Aplicaciones Militares
Procesos Industriales y de Manufactura
Siglo XVIII James Watt inventa el regulador centrífugo
para controlar velocidad en una máquina de
vapor.
1922 Minorsky trabajó en controladores 
automáticos de dirección en barcos y mostró
como lograr la estabilidad del sistema por
medio de las Ecuac. Diferenciales que lo
definen.
1932 Nyquist desarrolla importantes avances para
 determinar la estabilidad de un sistema.
1948-1952 Evans desarrolla por completo el método del
 lugar de las raíces.
1960 Mediante el surgimiento de los computadores
 se hace posible el análisis de sistemas 
complejos en el dominio del tiempo.
Un Mejor Control es la Clave Tecnológica para lograr:
• Productos de Mejor Calidad
• Minimización de Desperdicios
• Protección del Medio Ambiente
• Mayor Rendimiento de la Capacidad Instalada
• Mayores Márgenes de Seguridad
Éxito en Ingeniería de Control
Se apoya en lograr un enfoque global de los problemas.
Se deben tener en cuenta los siguientes elementos:
• Planta
• Proceso a controlar
• Objetivos
• Sensores
• Actuadores
• Mecanismos de Comunicación
• Configuración e Interfaces
• Algoritmos
• Perturbaciones e Incertidumbres
SISTEMA:combinación de componentes que actúan 
conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.
SISTEMA DE CONTROL: Interconexión de componentes,
que en su conjunto, presenta un comportamiento deseado.
Asume relaciones de causa-efecto.
PLANTA: es cualquier objeto físico que deba controlarse.
PROCESO: es cualquier operación que debe ser
controlada.
Sistema
de Control
 Señales
 Actuantes
Variables
Controladas
VARIABLE MANIPULADA: es la cantidad o condición
modificada por el controlador a fin de afectar la variable
controlada.
VARIABLE CONTROLADA: es la cantidad o condición
que se mide y controla. Normalmente es la salida del
sistema.
CONTROL: medir el valor de la variable controlada del
sistema y aplicar al sistema la variable manipulada para
corregir o limitar la desviación del valor medido respecto
del valor deseado.
PERTURBACIONES: Señal que tiende a afectar
adversamente el valor de salida de un sistema.
Métodos de Sistemas de Control:
• Sistemas de Control de Lazo Abierto
• Sistemas de Control de Lazo Cerrado
• Sistemas de Control Prealimentado
• Sistemas de Control Inteligente
• Comparación entre Sistemas de Lazo Abierto y Cerrado
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Sistemas de Control de Lazo Abierto:
Los sistemas de control de lazo abierto son sistemas de
control en los que la salida no tiene efecto sobre la acción
de control.
En presencia de perturbaciones un sistema de control de
lazo abierto no cumple su función asignada.
En la práctica, sólo se puede usar el control de lazo abierto
si la relación entre la entrada y la salida es conocida y si no
hay perturbaciones ni internas ni externas. 
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Sistemas de Control de Lazo Cerrado:
Mantiene una relación preestablecida entre la salida y
alguna entrada de referencia, comparándolas y utilizando
la diferencia como medio de control, esta diferencia es
llamada Señal de Error y su objetivo es llevar la salida del
sistema a un valor deseado.
-
Retroalimentación
 Comparador
Ejemplo >>
 Actuador Planta
+
 Señal
 Realimentada
Entrada Salida
Señal
 Manipulada
Señal
de Control
Controlador Amplif.
Señal
de Error
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• Controlador Automático:
Compara el valor real de la salida de una planta con la
entrada de referencia (valor deseado), determina el error y
produce una señal de control que reducirá el error a cero o
a un valor muy pequeño. La forma como el controlador
automático produce la señal de control, se denomina
acción de control.
Los controladores industriales se pueden clasificar de
acuerdo a sus acciones de control de la siguiente forma:
• Controladores ON/OFF
• Controladores Proporcionales
• Controladores Derivativos
• Controladores Integrales
• Controladores PID
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• Actuador:
Actuador es el nombre global del dispositivo que permite influir en
el proceso con fines de control. Este dispositivo, es capaz de
suministrar energía al sistema para su evolución.
La salida del controlador alimenta al actuador, a su vez el
actuador genera la señal de entrada a la planta, de acuerdo con la
señal de control.
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• Retroalimentador:
Corresponde al Sensor, que es el nombre global de un
dispositivo capaz de detectar una variable, cambiarla y
acondicionarla como señal estándar de manera
predeterminada.
El sensor puede o no tener integrado un transmisor, ambos
dispositivos realizan las operaciones de medición en el
sistema de control.
En el sensor se produce un fenómeno mecánico, eléctrico,
el cual se relaciona con la variable de proceso que se mide;
el transmisor a su vez, convierte este fenómeno en una
señal que se puede transmitir.
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• Comparador:
También denominado Detector de Error.
Son los elementos del sistema de control encargados de
proporcionar una señal en función de la diferencia
existente entre la señal de entrada y la señal
realimentada.
Comparación entre los sistemas de control de
lazo cerrado y de lazo abierto:
• Los sistemas de control de lazo cerrado solamente tienen
ventajas si se presentan perturbaciones no previsibles y/o
variaciones imprevisibles de componentes del sistema.
Pueden producirse oscilaciones que vuelvan al sistema
inestable.
• Los sistemas de control de lazo abierto presentan
simplicidad de implementación y bajo costo.
• Generalmente se logra un funcionamiento satisfactorio y
más económico de todo el sistema si se opta por una
combinación adecuada de controles de lazo abierto y
cerrado.
Objetivos de los Sistemas de Control:
• Garantizar que el sistema sea estable.
• Reducir o eliminar las perturbaciones a las que la planta
está sometida.
• Cumplir con los objetivos que se fijan para la planta, que
en general son función de las salidas y las entradas.
Ejemplo:
Mantener la temperatura al interior de una
habitación.
• Ejemplo:
Proceso de Elaboración de la Margarina
Ejemplo de un Entorno de Control de Procesos
Ejemplo de un Entorno de Control de Procesos
Clasificación de los Sistemas de Control:
• Sistemas de Control Lineales v/s No lineales
• Sistemas de Control Invariante en el tiempo v/s Variable
en el tiempo
• Sistemas de Control de Tiempo Continuo v/s de Tiempo
Discreto
• Sistemas de Control con una entrada y una salida v/s
múltiples entradas y múltiples salidas
• Sistemas de Control con parámetros concentrados v/s
parámetros distribuidos
• Sistemas de Control Determinístico v/s Estocástico
Definición del Problema de Control:
El problema central en control es:
“Encontrar una forma técnicamente realizable de actuar
sobre un determinado proceso de manera que éste tenga
un comportamiento que se aproxime a cierto
comportamiento deseado tanto como sea posible.”
Además, este comportamiento aproximado deberá
lograrse aún teniendo incertidumbres en el proceso, y ante
la presencia de perturbaciones externas, incontrolables,
actuando sobre el mismo.
Resumen:
• La Ingeniería de Control está presente en virtualmente
todos los sistemas modernos de ingeniería.
• Garantizar que el sistema sea estable.
• Reducir o eliminar las perturbaciones a las que la planta
está sometida.
• Cumplir con los objetivos que se fijan para la planta, que
en general son función de las salidas y las entradas.
• El control es multidisciplinario (incluye sensores,
actuadores, sistemas de comunicación, algoritmos,
controladores, etc).
• El diseño de control tiene como meta lograr un nivel de
rendimiento deseado frente a perturbaciones.