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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL 
“FRANCISCO DE MIRANDA”
COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO
PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DPTO DE MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
DINÁMICA Y CONTROL DE PROCESOS
TEMA N° 1
INTRODUCCIÓN AL CONTROL
AUTOMÁTICO DE PROCESOS
PROFESORES:
PROF. Ing. Esp. Carlos A. Pérez
Agosto 2014
Introducción al Control Automático de Procesos
Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”
UNIDAD I 
INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS
 El control automático de procesos nace por la necesidad de generar
productos más uniformes y de más alta calidad, con una mayor exactitud, lo cual
representa por lo general mayores beneficios. 
El control automático tiene también grandes ventajas en ciertas operaciones
remotas, peligrosas o rutinarias. 
Debido a que la calidad y la reducción de costos en un proceso es por lo
común la ventaja más importante que se busca al aplicar el control automático. La
calidad del control y el costo se deben comparar con los beneficios económicos
esperados y los objetivos técnicos del proceso. Los beneficios económicos incluyen la
reducción de los costos de operación, mantenimiento y producto fuera de
especificaciones, junto con el mejoramiento de la funcionalidad del proceso y una
mayor producción. 
Las razones principales para usar control automático de procesos, son las
siguientes:
• Mantener los niveles de producción de la planta en valores iguales o superiores a
los establecidos. 
• Mantener la calidad del producto (composición, pureza, color, etc.). 
• Evitar lesiones al personal de la planta o daño al equipo. La seguridad debe ser
considerada como prioridad. 
La optimización del proceso en términos generales se obtiene si se logra
maximizar los beneficios y/o minimizar los costos sujetos a las restricciones físicas
impuestas por el proceso. 
Como un primer paso en la aplicación de esquemas de control automático, es
importante manejar la terminología y los conceptos básicos necesarios. Este
capitulo, introduce los mismos.
En todo proceso se presenta una causa y un efecto (causalidad) como se
puede observar en la figura 1.1, las causas representan las variables de entradas y
los efectos son aquellos que genera el proceso como respuesta a las variables de
entrada. 
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1.2 VARIABLES. 
Las entradas y salidas de un proceso son denominadas variables, debido a
que están interrelacionadas con el mismo en una forma estática y/o dinámica. Para
nuestros fines es importante clasificar los diferentes tipos de variables que
intervienen en un proceso, estas son: variables manipuladas, variables controladas,
variables no controladas y perturbaciones, como se observa en la figura 1.2, en la
cual se utiliza como ejemplo una columna de destilación.
1.2.1 VARIABLES MANIPULADAS: 
Variables que nosotros podemos cambiar o mover para garantizar que la
variable controlada presente el valor deseado. 
1.2.2 VARIABLES CONTROLADAS: 
Variables que queremos controlar, bien sea tratando de mantenerlas
constantes (Control Regulatorio) o tratando de seguir alguna trayectoria deseada
(Servocontrol), ejemplos de estas pueden ser, flujos, composiciones, temperaturas,
presión, nivel, etc
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1.2.3 VARIABLES NO CONTROLADAS: 
Son aquellas variables sobre las cuales no se ejerce control, en algunos casos
estas variables no afectan o no ejercen ningún efecto sobre el proceso. 
1.2.4 PERTURBACIONES: 
Flujos, temperaturas, composiciones que entran al proceso (pueden ser de
salida algunas veces). No todo el tiempo pueden ser medidas, pero el sistema de
control debe ser capaz de regular el proceso en presencia de ellas (premisa que en
algunas ocasiones no se logra), tales como temperaturas, presión, concentración,
etc.
Las variables de salida son también clasificadas en dos categorías:
b.1) Medidas: su valor es directamente conocido de una medición
b.2) No medidas: no pueden ser medidas directamente
Las perturbaciones también son clasificadas en medidas y no medidas.
1.3 COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE CONTROL. 
En los procesos industriales encontramos ciertas convenciones y arreglos en
los sistemas de control así como la distribución de dispositivos de medidas y
funciones de control en varias piezas de hardware. En la figura 1.3a, se puede
apreciar la constitución de un lazo de control; en la cual existe una sala de control,
que es donde se encuentran los controladores, y además, tiene que ser supervisado
por un operador que se encarga de vigilar la operación normal del proceso; la
manipulación local es representada por una válvula de control con acción manual,
para el paso del flujo frío al calentador; el indicador local que sirve para visualizar los
valores de temperatura de salida en campo con la finalidad de poder ejercer un
control manual, como por ejemplo para arranque o parada de planta; el transmisor
de temperatura, se encarga de convertir la temperatura medida en una señal
eléctrica (4-20 mA) o neumática (3-15 psi) y luego la envía por medio de un cableado
a la sala de control. 
En la figura 1.3b se representa el diagrama de bloques de un sistema de
control en lazo cerrado.
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1.3.1 Elemento primario de medida (Transductores): 
Son los dispositivos encargados de realizar la medición de las variables en un
proceso. Existen diferentes tipos de transductores, los cuales están asociados al tipo
de variable que se está midiendo (temperatura, presión, nivel, flujo, composición,
etc.), y las condiciones de la medición (exactitud, linealidad, sensibilidad,
temperatura de operación, rango de medida, etc.), tales como: termopares,
termistores, RTD, pirómetros, para medir temperatura; tubo de Bourdon, diafragma,
fuelle, capacímetro, LVDT, piezoeléctrico, potenciómetrico, Strain Gage etc., para
medir presión ; varilla con gancho, regla graduada, flotador, para medir nivel. La
combinación de algunos de ellos sirven para medir otras variables, por ejemplo el
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diafragma con un elemento secundario cualquiera sirve para medir presión, al medir
la presión diferencial de un fluido que circula en una tubería se puede encontrar el
flujo; o al medir la presión diferencial en el fondo de un tanque se obtiene el nivel de
ese fluido. 
1.3.2 Transmisores: 
Los transmisores son dispositivos que se conectan al elemento primario en
algunos casos se encuentra integrado al transductor, el mismo produce la señal para
la transmisión. Se clasifican en: Transmisores Neumáticos y Transmisores
Electrónicos. Ellos presentan una constante de tiempo y un tiempo muerto
(posteriormente se definirán), que depende del tipo de transmisor y de la variable
que está midiendo. En el caso de los transmisores neumáticos la señal transmitida es
de 3 a 15 psi, y en el caso de los transmisores electrónicos dicha señal es de 4 a 20
mA. 
1.3.3 Estación manual: 
Muchos lazos de control de procesos han sido provistos de un control manual
para que el operador humano pueda ejercer control durante la puesta en marcha,
parada o emergencias del proceso.
1.3.4 Controlador: 
Es el encargado de decidir el tipo de acción sobre el elemento final de
control. El controlador tiene dos funciones esenciales: 
• Comparar la variable medida con la de referencia deseada (punto de operación o
Set Point), para determinar el error que existe entre ellas. 
• Enviaruna señal al elemento final de control con el objeto de modificar su acción
en el sentido adecuado para reducir el error. 
1.3.5 Elemento final de control: 
El elemento final de control más común es una válvula que se describirá mas
adelante, pero puede ser una bomba, un compresor, o un elemento de
calentamiento eléctrico. 
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1.3.6 Válvula de control: 
Son los elementos finales de control más usados en los procesos, son
encargadas de regular el flujo que circula a través de ellas. 
En el control automático de los procesos industriales la válvula de control
juega un papel muy importante en el lazo de regulación. Realiza la función de variar
el flujo de la variable manipulada, para con ello modificar el valor de la variable
controlada. 
El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos,
está provista de rosca o bridas para conectarla con la tubería. El obturador es quien
realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su
propio eje o bien tener un movimiento rotativo. Está unido a un vástago que pasa a
través de la tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor.
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La válvula debe tener una “posición a falla”, en la que se coloca cuando
ocurre una falla en el suministro de la energía de accionamiento. Para determinar
cual es su posición en el momento de una falla, se debe tomar en cuenta el factor
seguridad, es decir, cuando por razones de seguridad se requiere que al ocurrir una
falla la válvula se cierre, se dice que la válvula es “Falla Cerrada” (FC – Fail Close) o
también conocida como “Aire para Abrir” (AA) ; por el contrario, cuando se necesita
que la válvula se abra al ocurrir una falla se dice que es “Falla Abierta” (FA o FO - Fail
Open) o “Aire para Cerrar” (AC). 
Para determinar la acción del controlador, se debe conocer: los
requerimientos de control del proceso y la acción de la válvula de control. 
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La acción de control está sujeta a la acción de la válvula, es decir, cuando la
señal de error aumenta (cuando por ejemplo aumenta la presión), el controlador
aumentará la señal de control si la válvula es FA o Aire para Cerrar (AC), o disminuirá
si la válvula es FC o Aire para Abrir (AO).
En la tabla 1.1 se puede observar de una manera simplificada, una
descripción de los componentes básicos de los sistemas de control, con ciertas
características de cada uno de ellos, como su rango típico y la respuesta dinámica al
63%.
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1.4 SELECCIÓN Y DISEÑO DE LOS ESQUEMAS DE CONTROL. 
Las operaciones básicas que están presentes en todo sistema de control, asociadas a
los elementos básicos anteriormente descritos, son las siguientes: 
• Medición (M): la medición de la variable que se controla se realiza por medio del
transductor y el transmisor. 
• Decisión (D): basado en la medición realizada, el controlador decide qué hacer
para mantener la variable en el valor que se desea. 
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• Acción (A): como resultado de la decisión que toma el controlador, se debe
efectuar una acción en el sistema, generalmente esta acción es realizada por el
elemento final de control (válvula u otro elemento final de control). 
Para seleccionar y diseñar esquemas de control se deben seguir tres pasos
esenciales: 
1.4.1 Conocer bien el proceso, variables de entrada/salida (manipuladas,
controladas, no-controladas y perturbaciones), dinámica, régimen
estacionario, etc. 
1.4.2 Modelar o identificar adecuadamente el proceso. 
1.4.3 La mejor estrategia de control es la más sencilla de implementar, con la que se
pueda controlar el proceso. 
En el desarrollo de los sistemas de control de proceso, se debe hacer especial
hincapié en la definición del resultado final deseado y en la determinación de
cuando se ha logrado tal resultado. El diseño del sistema de control para cualquier
unidad debe encaminarse al empleo de índices de funcionamiento como punto de
referencia. 
1.5 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UN PROCESO: 
1.5.1 Ganancia del Proceso. 
La ganancia se define como la tasa de cambio en la salida o variable de
respuesta controlada, para un cambio en la entrada o función forzada.
Matemáticamente, esta ganancia se expresa de la siguiente manera:
Según este concepto, la ganancia explica qué tanto varía salida por unidad de
cambio en la entrada; en otras palabras, qué tan sensible es la salida con un cambio
en la entrada. Para el tanque de gas en la figura 1.6.
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La ganancia es:
Esto explica qué tanto varía la presión del tanque por un cambio de unidad
en porcentaje de la posición de la válvula. Como en ejemplos previos, la ganancia
nos dice cuál es la sensibilidad de la variable controlada ante un cambio en la
variable de entrada. 
El valor numérico: en las unidades de cada proceso existen diferentes tipos
de ganancias, considérese el ejemplo del tanque de gas. La figura 1.7 proporciona la
ganancia o sensibilidad, relacionando la presión del tanque y la posición de la
válvula. Si se cambia el flujo de entrada al tanque, la posición de la válvula se
mantiene constante y la presión responderá, como se muestra en la figura 1.7.
Para este caso la ganancia es dada por:
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La ganancia solamente relaciona valores de estado estacionario o estable; es
decir, qué tanto cambia la salida en función de la entrada. La ganancia no dice la
rapidez con que ocurre el cambio. En otras palabras, la ganancia es una característica
de estado estacionario del proceso.
1.5.2 Constante de Tiempo del Proceso (τ). 
La constante de tiempo se define como la cantidad de tiempo que toma la
variable controlada para alcanzar el 63,2% de un cambio total. Este tiempo se cuenta
desde el momento en que la variable comienza a responder. La constante de tiempo
se relaciona conla velocidad de respuesta del proceso. Mientras más rápido sea un
proceso, más breve será la unidad de tiempo, y a la inversa. La unidad de tiempo
normalmente usada es el minuto. 
En síntesis, la constante de tiempo (τ) nos indica con qué rapidez ocurre un
proceso, una vez que comienza a responder ante un cambio en la entrada. De este
modo, la constante de tiempo es una característica relacionada con la parte
dinámica del proceso. 
1.5.3 Tiempo Muerto (to). 
Es la cantidad finita de tiempo entre el cambio en la entrada y el cambio
desde que la salida comienza a responder. La mayoría de los procesos tienen cierta
cantidad de tiempo muerto, siendo esto un limitante para conseguir un control
adecuado, ya que proporciona un gran efecto adverso sobre cualquier sistema de
control. En la figura 1.8 se ilustra gráficamente la constante de tiempo y el tiempo
muerto en un proceso.
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1.6 CONTROL REALIMENTADO 
Las figuras 1.9a y 1.9b muestra el sistema de control a lazo cerrado, la
información sobre la variable controladase vuelve a alimentar como base para
controlar una variable del proceso. En la figura 1.9c se aprecia un ejemplo del
Sistema de Control Realimentado.
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En el control a lazo cerrado, la información sobre la variable controlada se
vuelve a alimentar como base para manipular una variable del proceso. 
Los controladores por realimentación son aquellos que toman decisiones
para mantener el punto de operación, mediante el cálculo de la salida con base a la
diferencia entre la variable que se controla y el punto de control o “Set Point”, como
se aprecia en la figura 1.9b. 
La principal desventaja de los sistemas de control por realimentación es que,
para compensar la entrada de perturbaciones, la variable controlada se debe desviar
del punto de control, se actúa sobre un error entre el punto de operación y la
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variable controlada, lo cual significa que, una vez que una perturbación entra al
proceso y afecta la calidad del producto, se debe esperar que el sistema opere con
esa señal para luego ejercer una acción correctiva. 
La ventaja del control por realimentación consiste en que es una técnica muy
simple, que compensa todas las perturbaciones. Cualquier perturbación puede
afectar a la variable controlada, cuando esta se desvía del punto de control, el
controlador cambia su salida para que la variable regrese al punto de control. 
Los controladores por realimentación más utilizados son: controlador
Proporcional (P), controlador Proporcional – Integral (PI) y el controlador
Proporcional – Integral – Derivativo (PID). 
1.7 CONTROL POR ACCIÓN PRECALCULADA (FEED FOWARD). 
En un sistema de control por acción precalculada, las perturbaciones se
compensan antes de que afecte a la variable controlada, se miden las perturbaciones
antes de que entren al proceso y se calcula el valor que se requiere de la variable
manipulada para mantener la variable controlada en el valor que se desea o punto
de operación (Set Point). 
En la Figura 1.7 se ilustra un esquema de control por acción precalculada.
1.8 CONTROL ROBUSTO 
La robustez de un controlador viene medida por la capacidad de respuesta
ante los cambios de los parámetros nominales del proceso, sin modificar los
parámetros de sintonización del proceso, tales cambios afectan el proceso. Se dice
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que un controlador es muy robusto cuando esos cambios no afectan en gran medida
las variables controladas, y se mantiene un nivel de control adecuado del proceso.
Los motivos que llevan a la implementar un lazo de control se pueden agrupar bajo
la siguiente clasificación:
 Seguridad
 Protección ambiental
 Protección de equipos
 Operación estable de una planta
 Calidad del producto
 Razones económicas
 Optimización
• Seguridad: La operación segura de un proceso químico es el objetivo primario a
satisfacer por cualquier sistema de control. Por consiguiente, las presiones
operativas, temperaturas, concentraciones de químicos, etc. Deben siempre
encontrarse dentro de los límites permisibles. Por ejemplo, si un reactor ha sido
diseñado para operar a presiones de hasta 100 kg/cm2 se debe instalar un sistema de
control tal que mantuviera la presión debajo de este valor.
• Protección o regulación ambiental: Podrían existir leyes gubernamentales que
especificaran que las temperaturas, concentraciones de químicos, y los caudales de
los efluentes de una planta (sólidos, líquidos o gaseosos) deberían respetar ciertos
límites permisibles. Tales requerimientos existen, como por ejemplo que la cantidad
de SO2, que una planta puede enviar a la atmósfera esté por debajo de un valor
aceptable.
• Protección de equipos, limitaciones operacionales: Los distintos tipos de equipos
utilizados en una planta química poseen restricciones operacionales inherentes a su
operación. Tales restricciones deberían respetarse durante la operación de la planta.
Por ejemplo, columnas de destilación no deben inundarse, la temperatura en un
reactor catalítico no debería exceder un valor límite superior dado que el catalizador
se destruirá. Sistemas de control son necesarios para satisfacer tales restricciones
operacionales.
• Operación estable de una planta: Se pretende mantener la operación de la planta
en una condición de producción preestablecida. Para ello el sistema de control
debería: a) Asegurar la estabilidad del proceso, mediante la estabilidad de cada uno
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de los equipos involucrados, b) Suprimir la influencia de perturbaciones externas, c)
Optimizar la performance del proceso completo.
• Calidad del producto: Una planta debería producir la cantidad y la calidad de
productos finales deseada. Por ejemplo, se podría requerir la producción de 550
ton/día de etileno con una pureza del 99.5%. Por consiguiente un sistema de control
es necesario para asegurar que el nivel de producción y las especificaciones de
pureza sean satisfechas.
• Razones económicas y optimización: La operación de una planta debe ser tan
económica como sea posible en la utilización de las materias primas, energía, capital
y trabajo humano. Esto requiere de la aplicación de un control a un nivel óptimo
especificado de mínimo costo operativo, máxima ganancia, etc. Todos estos
requerimientos generan las necesidades para el seguimiento continuo de una planta
y la intervención externa (control) para garantizar la satisfacción de los objetivos
operacionales.
1.9 OPERACIÓN AUTOMÁTICA Y CONTROL AUTOMÁTICO
Se debe diferenciar entre lo que se define, comúnmente, como operación
automática y control automático.
Operación automática: es cuando se programa una serie de operaciones
para que sean ejecutadas en forma secuencial (ej. programa del lavarropas, armado
de un vehículo, etc.), y se dan a lazo abierto.
Control automático: en este caso se plantea como objetivo mantener a una
variable (temperatura, nivel, composición) en un valor constante prefijado. El
controlador compara el valor deseado con el medido, y efectúa automáticamente las
acciones adecuadas para lograr el objetivo propuesto.
2. DIAGRAMA EN BLOQUES
La transferencia de información a través de un sistema de control se visualiza
fácilmente mediante un diagrama en bloques. Estos diagramas se componen de
líneas, bloques, comparadores y sumadores, ordenados en un orden lógico para
indicar los componentes del lazo de control y sus interrelaciones.
Un diagrama de bloques típico, localizado sobre un proceso genérico, se
muestra en la figura 8.
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Figura 8. Diagrama en bloques de un lazo de control instalado en un proceso genérico
Las líneas representan señales y cada una es una señal simple. Cualquier
cantidad que pueda ser medida o calculada puede ser una señal sobre el diagrama.
Por ejemplo: caudal, presión, temperatura, nivel, etc. Una señal puede ingresar a
más de un bloque.
Un bloque del diagrama puede pensarse como un “transformador” en el
sentido que recibe una señal de entrada y transforma u opera en algún camino para
generar la señal de salida. Por ejemplo si se analiza el bloque proceso.
Figura 9: Representación de un bloque
En él se incluirá la relación matemática de transformación que modificará la 
señal de entrada x(t). Así por ejemplo,si la variación de la señal de entrada sigue un 
escalón ideal como el de la figura 10:
Figura 10: Escalón ideal
La señal de salida y(t) puede (ver figura 11):
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a) amplificar o atenuar la señal de entrada
b) demorar la señal de entrada. En ese caso la señal de salida es una réplica
exacta de la de entrada pero demorada un intervalo específico de tiempo,
con respecto a la de entrada.
c) modificar mediante alguna relación matemática
Figura 11: Algunas de las posibles transformaciones que afectan a una señal escalón ideal en la entrada
Lo comentado respecto al proceso es aplicable a la válvula, elemento de medida 
u otro bloque que forme parte del lazo de control.
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Los comparadores y sumadores son similares. El comparador efectúa la 
diferencia entre dos señales, mientras que el sumador adiciona ambas señales.
Ambos se representan con un círculo. Las dos señales se indican con flechas que 
ingresan al círculo a las que se le adiciona el signo correspondiente (+ o -).
2.1 OPERACIÓN A LAZO ABIERTO Y A LAZO CERRADO
Respecto a las operaciones de control se definen dos categorías básicas: a
lazo abierto y a lazo cerrado.
A pesar de la palabra lazo, la definición de abierto justamente indica que el
lazo está cortado y por lo tanto no existe ninguna realimentación.
2.2 PERTURBACIÓN (PROBLEMA DE REGULACIÓN)
Una perturbación es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de
la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se llama
interna; si se genera una perturbación externa fuera del sistema se denomina
entrada o carga. Si en un proceso, sobre el cual se instala un lazo cerrado de control,
ingresa una perturbación por la carga se dice que se está frente a un problema de
regulación.
Las perturbaciones externas pueden tener distintas formas; siendo las más
comunes las alteraciones: escalón, pulso, rampa, senoidales y aleatorias (ver figura
13).
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Figura 13: Perturbaciones
2.3 CONTROL MANUAL
Otra forma de control es la que se define como “control manual”. En ese caso
el hombre hace las veces de controlador (compara y luego actúa).
Por ejemplo, si un intercambiador de calor calefaccionado con vapor de agua,
está funcionando en control manual (figura 15) la secuencia de información es la
siguiente: el operario registra el valor de la temperatura en la corriente de salida del
equipo y acciona manualmente la válvula sobre la corriente de vapor en el sentido
que pueda mantener la temperatura del agua en el valor deseado.
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Figura 15: Control manual de un intercambiador de calor
Esta serie de operaciones de medida, comparación, cálculo y corrección,
constituyen una cadena cerrada de acciones y se realizan una y otra vez por el
operador, hasta que transcurre un cierto tiempo y la temperatura del agua se
equilibra finalmente al valor deseado. Es importante aclarar que en esta operación
no sólo existen las demoras asociadas al calentamiento del fluido sino también la
demora del operario en ver, procesar la información y accionar sobre la válvula.
Todos estos retardos dinámicas se deben tener en cuenta al establecer y
analizar un lazo de control. En el caso del control automático, la demora no será del
operario sino de cada uno de los elementos (termocupla, válvula, controlador) que
forman parte del lazo.
Los conceptos de control mencionados hasta aquí se comentarán y verán con
mayor detalle a través de un ejemplo de aplicación: el control de temperatura de un
tanque calefaccionado. La evaluación sistemática que se realizará sobre este proceso
físico puede extenderse a cualquier otro equipo.
2.4 CONTROL DISTRIBUIDO 
Es el paso siguiente en la evolución de los sistemas de control que se han
expuesto en el punto anterior. Así, en los sistemas centralizados, ya clásicos, su
potencia de tratamiento se concentra en un único elemento (el ordenador central),
mientras que en el control distribuido la potencia de tratamiento de la información
se encuentra repartida en el espacio. Podríamos decir que los sistemas de control
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distribuido fueron desarrollados para proporcionar las ventajas del control por
ordenador pero con más seguridad y flexibilidad. 
En los años setenta, dentro de los esfuerzos de investigación dedicados a la
resolución del problema del control electrónico de fábricas con gran número de lazos
(variables), y teniendo en cuenta el estado de la técnica de los microprocesadores
por un lado y la “fuerte inercia” de la industria a los cambios por otro, se llegó a las
siguientes conclusiones generales: 
a) Descartar el empleo de un único ordenador (control DDC) por el serio
inconveniente de la seguridad y sustituirlo por varios controladores digitales
capaces de controlar individualmente un cierto número de variables, para así
“distribuir” el riesgo del control único.
b) Cada controlador digital debía ser “universal”, es decir, disponer de
algoritmos de control seleccionables por software, que permitieran resolver
todas las situaciones de control y dieran así versatilidad al sistema.
c) La velocidad en la adquisición de los datos y su salida hacia los actuadores
debía ser en “tiempo real”, lo que obligaba a utilizar la tecnología más
avanzada en microprocesadores.
d) Para comunicar entre si los transmisores electrónicos de campo (que
suministran datos), los controladores y las interfaces para la comunicación
con el operador de planta, se adoptó el empleo de una vía de
comunicaciones, en forma de cable coaxial instalado en la planta, con un
recorrido paralelo a los edificios y a la sala de control.
e) El panel clásico requerido por el control tradicional, se sustituirá por uno o
varios monitores CRT, en los cuales, el operador con la ayuda del
teclado/puntero deberá examinar las variables de proceso, las características
de control, las alarmas, etc., sin perturbar el control de la planta y con la
opción de cambiar cualquiera de las características de control de las variables
de proceso.
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En esencia, la diferencia entre el control distribuido y el control clásico puede
compararse a la existente entre una máquina cuya configuración se hace mediante el
cambio de cables y otra donde cualquier modificación se hace por software. En este
aspecto el ordenador personal es un elemento fundamental, tanto a nivel de planta
como en escalafones superiores y permite la visualización de las señales de múltiples
transmisores, el diagnóstico de cada lazo de control, el acceso a los datos básicos de
calibración y a los datos de configuración de los transmisores.
2.5 SECCIONES Y NIVELES QUE FORMAN UN CONTROL DISTRIBUIDO
 Combinando los conceptos de lazo de control y comunicaciones industriales, un
sistema de control distribuido (DCS) consta de uno o más “niveles” de control, los
cuales, están vinculados con el fin de ejecutar conjuntamente tareas complejas con
un máximo de efectividad y una elevada optimización en el uso de los recursos.
2.6 NIVELES, CONEXIONES Y ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN UN SISTEMA DE
CONTROL DISTRIBUIDO (DCS).
 En los niveles superiores, los ordenadores, estaciones de trabajo eincluso los
autómatas pueden llevar a cabo funciones adicionales tales como: concentración de
datos, análisis y optimización de unidades (plantas o divisiones corporativas con
cierto grado de autonomía) del proceso. La adición de algún otro nivel al DCS puede
también ayudar a integrar actividades relacionadas con una división o una planta, tal
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como compras, recepción de material, control de inventario, facturación, control de
calidad y servicios al cliente o usuario.
 A diferencia de un sistema centralizado, sólo el NIVEL 1 debe estar conectado a las
entradas y salidas del proceso. Un bus de datos sirve para la comunicación entre los
controladores y la interface del operador.
2.7 ELEMENTOS QUE PARTICIPAN EN CADA NIVEL
Nivel 1:
 Este nivel es el denominado de planta o proceso y es el que físicamente se
encuentra en contacto con el entorno a controlar, tal como su nombre indica. Los
sensores, transductores, actuadores y demás instrumentos de análisis incluidos en el
NIVEL 1, se encargan de comunicar las condiciones del proceso al sistema de control
por un lado, y por otro, ajustan el proceso de acuerdo con las órdenes recibidas
desde el sistema de control, del mismo nivel o superior. En el primer caso
tendríamos los sensores y transductores e instrumental de campo y en el segundo
los actuadores.
Nivel 2:
 Suele denominarse generalmente de control y regulación. En este nivel se
encuentra la interface de operaciones de cada uno de los procesos controlados. La
interface de operaciones o consola será una estación tipo ordenador personal, ya
que constará de teclado, unidad de visualización y puntero. Esta interface permite al
operador observar el estado del proceso y programar los elementos vinculados a él,
individualmente si ello es necesario. Los autómatas (PLC’s) ubicados en este nivel
suelen ser de prestaciones más elevadas, dotados de módulos de comunicaciones
industriales (buses de campo), además de sus funcionalidades características.
Nivel 3:
 Este nivel es el conocido como de mando de grupos y en él se sitúa la
denominada en su día “interface del ingeniero” y que hoy en día suele conocerse
como “interface para el control de la línea de producción”.
Esta interface (con cualquiera de sus nombres) de un DCS facilita la coordinación de
las diferentes células existentes en el nivel inferior, a la vez que supervisa y controla
toda un área, permitiendo obtener una visión más amplia de lo que se está
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ejecutando en la planta. También proporciona información importante a los
ingenieros después de la instalación y puesta en marcha del sistema.
 En el nivel 3 de un sistema de control distribuido se produce la primera
centralización, entendiendo por ello la concentración masiva de información, gracias
a lo cual se pueden planificar estrategias sofisticadas en lo que a la producción
industrial se refiere. Así, en este nivel se deciden aspectos productivos tan
importantes como entrada y salida de materiales, es decir, la logística de
aprovisionamiento.
Nivel 4:
Es el nivel de dirección de la producción. En este nivel se define la estrategia
de la producción en relación con el análisis de las necesidades del mercado y se
formulan previsiones de producción a largo plazo. Sobre estas previsiones, se
planifica la producción en el nivel 3. En este cuarto nivel se utilizan estaciones de
trabajo, que permiten simular estrategias de producción e intercambiar datos con
otros departamentos vinculados (diseño, I+D, etc), además de establecer posibles
cambios en ingenierías de los procesos. Es un nivel con enfoques más mercantiles,
por lo que no profundizaremos más en él y tan sólo añadiremos que los ordenadores
en este nivel están especializados en gestión y almacenamiento de datos, además de
estar vinculados mediante la red de comunicación correspondiente a sus respectivas
aplicaciones.
2.8 BUS DE CAMPO
 Es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica
enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales
utilizados en procesos de producción.
El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto
entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de
corriente de 4-20mA.
Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre
un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs/PACs, transductores,
actuadores y sensores. Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de
proceso, que lo convierte en un dispositivo inteligente, manteniendo siempre un
costo bajo. Cada uno de estos elementos será capaz de ejecutar funciones simples
PROF. Ing. Esp. Carlos A. Pérez
http://es.wikipedia.org/wiki/Dato
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de diagnóstico, control o mantenimiento, así como de comunicarse
bidireccionalmente a través del bus.
2.8 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES O PLC 
(programmable logic controller en sus siglas en inglés) son dispositivos electrónicos
muy usados en automatización industrial.
 Usos 
Como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar
procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo
de equipos en ambientes industriales.
Los PLC sirven para realizar automatismos; son dispositivos electrónicos que
reproducen programas informáticos, que permiten controlar procesos.
 Funciones
Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario
programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar.
Esta información es recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno,
logran implementarla a través de los accionadores de la instalación. Es decir, a través
de los dispositivos de entradas, formados por los sensores (transductores de
entradas) se logran captar los estímulos del exterior que son procesados por la lógica
digital programada para tal secuencia de proceso que a su vez envía respuestas a
través de los dispositivos de salidas (transductores de salidas, llamados actuadores).
Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de
fabricación de plástico, en máquinas de embalajes, en automóviles, entre otras; en
fin, son posibles de encontrar en todas aquellas maquinarias que necesitan controlar
procesos secuenciales, así como también, en aquellas que realizan maniobras de
instalación, señalización y control.
PROF. Ing. Esp. Carlos A. Pérez
http://es.wikipedia.org/wiki/Programas_inform%C3%A1ticos
http://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nico
http://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica
http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_datos
Introducción al Control Automático de Procesos
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Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran
operaciones como las de detección y de mando, en las que se elaboran y envían
datos de acción a los preaccionadores y accionadores. Además cumplen la
importante función de programación, pudiendo introducir, crear y modificar las
aplicaciones del programa.
 Ventajas
Dentro de las ventajas que estos equipos poseen se encuentra que, gracias a
ellos, es posible ahorrar tiempo en la elaboración de proyectos, pudiendo realizar
modificaciones sin costos adicionales. Por otra parte, son de tamaño reducido y
mantenimiento de bajo costo, además permiten ahorrar dinero en mano de obra y la
posibilidadde controlar más de una máquina con el mismo equipo. Sin embargo, y
como sucede en todos los casos, los controladores lógicos programables, o PLC’s,
presentan ciertas desventajas como es la necesidad de contar con técnicos
cualificados y adiestrados específicamente para ocuparse de su buen
funcionamiento.
BIBLIOGRAFÍAS RECOMENDADAS
 Smith Corripio. Control automático de procesos.
 Roland Burns. Ingeniería de control avanzado.
 J.m. Douglas. Dinámica y control de procesos.
 Katshuiko Ogata. Ingeniería de control moderna
 Brian Roffel, Ben Betlem. Process Dynamics and Control, Modeling for
Control and Prediction
 Stephanopoulos George. Control de procesos químicos
PROF. Ing. Esp. Carlos A. Pérez
http://librosdeiq.com/2009/03/process-dynamics-and-control-modeling-for-control-and-prediction-brian-roffel-ben-betlem/
http://librosdeiq.com/2009/03/process-dynamics-and-control-modeling-for-control-and-prediction-brian-roffel-ben-betlem/
	Usos
	Como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.
	Funciones
	Ventajas