Post on 18-Jan-2016
description
548592 ES 12/06
MPS®PA Manual de trabajo
2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Este software ha sido desarrollado y producido con el único propósito de la
formación y el perfeccionamiento profesional en materia de automatización de
procesos continuos y de comunicación. La entidad de enseñanza y/o el estudiante
deberán velar por el cumplimiento de las medidas de seguridad indicadas en el
presente manual.
Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por daños ocasionados a los
estudiantes, a la entidad de enseñanza o a otros terceros debido a la utilización de
los equipos sin fines exclusivos de enseñanza. Esta exclusión no se aplica si Festo
Didactic ocasiona este tipo de daños de modo premeditado o gravemente culposo.
N° de artículo: Fecha de actualización: Autores: Redacción: Representación gráfica:
548592 12/2006 J. Helmich, ADIRO H. Kaufmann M. Linn V. Xhemajli, C. Green, T. Schwab, ADIRO
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Germany, 2007 Internet: www.festo-didactic.com e-mail: did@de.festo.com
Está prohibida la difusión o el multicopiado parcial o total del presente documento, a menos que se disponga una autorización explícita para ello. Cualquier infracción de esta disposición obliga al pago de indemnizaciones. Reservados todos los derechos, especialmente el derecho de registrar patentes y modelos industriales.
El usuario autorizado puede multicopiar partes de esta documentación, aunque únicamente con fines didácticos.
Utilización prevista y convenida
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 3
Prólogo ___________________________________________________________ 7
Introducción _________________________________________________________ 8
Indicaciones de seguridad y de trabajo ____________________________________ 9
Sistema de estudio de la automatización de procesos continuos ______________ 10
Objetivos didácticos y trabajo en proyectos _______________________________ 12
Objetivos didácticos según tareas _______________________________________ 14
Componentes MPS® PA ________________________________________________ 22
Componentes según tareas ____________________________________________ 27
Sugerencias de métodos para el instructor ________________________________ 31
Estructura de los métodos para solucionar las tareas _______________________ 32
Denominación de los componentes ______________________________________ 33
Definición general ____________________________________________________ 33
Componentes eléctricos _______________________________________________ 33
Componentes neumáticos _____________________________________________ 35
Componentes de la técnica de procesos __________________________________ 36
Contenido del CD-ROM ________________________________________________ 40
Índice
Índice
4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Nociones básicas de la técnica de regulación _____________________________ 41
1. ¿Qué es un sistema? ___________________________________________ 43
2. Técnica de control / Técnica de regulación _________________________ 44
3. Conceptos básicos de la técnica de regulación ______________________ 46
4. Tramos de regulación __________________________________________ 48
5. Identificación del tramo de regulación _____________________________ 49
5.1 Comportamiento dinámico ______________________________________ 50
6. Características del comportamiento de transmisión __________________ 51
6.1 Número ordinal _______________________________________________ 52
6.2 Constante del tiempo __________________________________________ 52
6.3 El modelo de tangentes de inflexión_______________________________ 53
7. Regulador____________________________________________________ 55
7.1 Comportamiento de regulación __________________________________ 55
7.2 Regulador de dos puntos _______________________________________ 56
7.3 Comportamiento de un regulador en función del tiempo ______________ 58
7.4 Ejecución técnica de reguladores _________________________________ 60
8. Funcionamiento de diversos tipos de reguladores ___________________ 61
8.1 Regulador P __________________________________________________ 61
8.2 Regulador I___________________________________________________ 62
8.3 Regulador PI__________________________________________________ 63
8.4 Regulador PD _________________________________________________ 64
8.5 Regulador PID ________________________________________________ 65
9. Optimización del ajuste de la regulación ___________________________ 66
9.1 Ajuste manual de los parámetros sin conocer el comportamiento
del equipo ___________________________________________________ 68
9.2 Reglas de ajuste según Ziegler/Nichols ____________________________ 69
9.3 Reglas de ajuste según Chien/Hrones/Reswick _____________________ 70
9.4 Método según la velocidad del incremento _________________________ 71
10. Resumen ____________________________________________________ 73
Índice
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 5
Parte A: Estación de filtración
Tarea 1.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 1.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________A-5
Tarea 1.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________A-7
Tarea 1.1.3: Completar el esquema de distribución neumático ________________A-9
Tarea 1.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones ______________A-11
Tarea 1.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones ________________________A-13
Tarea 1.2: Medición y control Tarea 1.2.1: Línea característica del sistema válvula proporcional pres./filtro___A-17
Tarea 1.2.2: Enlaces lógicos ___________________________________________A-21
Tarea 1.2.3: Zona y punto de trabajo en un tramo de regulación______________A-29
Tarea 1.2.4: Identificación del tramo de regulación ________________________A-32
Tarea 1.2.5: Niveles de presión con rampa _______________________________A-36
Tarea 1.3: Regulación Tarea 1.3.1: Regulador de dos puntos___________________________________A-39
Tarea 1.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) _________________A-41
Tarea 1.3.3: Método de optimización según Ziegler-Nichols _________________A-46
Parte B: Estación de mezcla
Tarea 2.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 2.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________B-5
Tarea 2.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________B-7
Tarea 2.1.3: Completar el esquema de distribución neumático ________________B-9
Tarea 2.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _____________ B-11
Tarea 2.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones _______________________ B-13
Tarea 2.2: Medición y control Tarea 2.2.1: Línea característica del sistema de la bomba __________________ B-17
Tarea 2.2.2: Enlaces lógicos __________________________________________ B-24
Tarea 2.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación __________ B-33
Tarea 2.2.4: Identificación del tramo de regulación _______________________ B-36
Tarea 2.2.5: Mezclar en función de las cantidades ________________________ B-40
Tarea 2.3: Regulación Tarea 2.3.1: Regulador de dos puntos__________________________________ B-43
Tarea 2.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) ________________ B-45
Tarea 2.3.3: Ajuste manual de los parámetros de regulación _______________ B-50
Índice
6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Parte C: Estación reactor
Tarea 3.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 3.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________C-5
Tarea 3.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________C-7
Tarea 3.1.3: No procede: no hay componentes neumáticos
Tarea 3.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _______________C-9
Tarea 3.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones ________________________C-11
Tarea 3.2: Medición y control Tarea 3.2.1: Línea característica del sistema calentador/fluido ______________C-15
Tarea 3.2.2: Enlaces lógicos ___________________________________________C-22
Tarea 3.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación ___________C-29
Tarea 3.2.4: Identificación del tramo de regulación ________________________C-32
Tarea 3.3: Regulación Tarea 3.3.1: Regulador de dos puntos___________________________________C-35
Tarea 3.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) _________________C-37
Tarea 3.3.3: Método de regulación según la velocidad del aumento __________C-43
Parte D: Estación de llenado
Tarea 4.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 4.1.1: Denominación de los componentes del sistema ________________ D-5
Tarea 4.1.2: Completar el diagrama de flujo RI ____________________________ D-7
Tarea 4.1.3: Completar el esquema de distribución neumático _______________ D-9
Tarea 4.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _____________ D-11
Tarea 4.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones _______________________ D-13
Tarea 4.2: Medición y control Tarea 4.2.1: Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba ____ D-17
Tarea 4.2.2: Enlaces lógicos __________________________________________ D-22
Tarea 4.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación __________ D-29
Tarea 4.2.4: Identificación del tramo de regulación _______________________ D-33
Tarea 4.2.5: Comportamiento al llenar y vaciar el depósito _________________ D-37
Tarea 4.3: Regulación Tarea 4.3.1: Regulador de dos puntos__________________________________ D-43
Tarea 4.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) ________________ D-45
Tarea 4.3.3: Método de optimización según Chien-Hrones-Reswick (CHR)_____ D-50
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 7
El sistema de enseñanza de la automatización de procesos continuos de Festo
Didactic es apropiado para diversos niveles y varias actividades profesionales. Los
equipos y las estaciones del sistema modular de producción mediante procesos
continuos automatizados (MPS® PA) permiten estudiar aplicando los mismos
criterios que se utilizan en la realidad industrial. El equipo está constituido de
componentes industriales modificados con fines didácticos.
La estación MPS® PA es el sistema apropiado para que sus alumnos puedan adquirir
en la práctica cualificaciones profesionales fundamentales
• Competencia en relaciones humanas
• Competencia profesional técnica
• Competencia en materia de métodos
Además, los alumnos aprenderán a trabajar en equipo, estarán dispuestos a
cooperar y serán capaces de organizar. En proyectos didácticos, podrán estudiar
ejecutando fases reales de proyectos, entre ellas, las siguientes:
• Planificación
• Montaje
• Programación
• Puesta en funcionamiento
• Funcionamiento
• Optimización de parámetros de regulación
• Mantenimiento
• Localización de fallos
Prólogo
8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
El presente manual es uno de los elementos que incluye el sistema de estudio de la
automatización y la tecnología de procesos continuos de Festo Didactic GmbH & Co.
KG. El sistema constituye una sólida base para la formación y el perfeccionamiento
profesional práctico y permite iniciarse rápidamente y de acuerdo con criterios
prácticos en los trabajos de medición, control y regulación de parámetros de la
técnica de procesos continuos.
En primer lugar se «aprende realizando trabajos prácticos», entendiendo los
contextos válidos en un circuito de regulación. A continuación se adquieren los
conocimientos necesarios para trabajar con fórmulas y efectuar los cálculos
necesarios.
Los circuitos de regulación y las funciones de control de las estaciones MPS® PA
imitan procesos reales: mezclar, regular temperaturas, filtrar y rellenar. Se trata de
procesos muy difundidos en el sector industrial.
El sistema de estudio MPS® PA cubre materias de enseñanza válidas en los sectores
industriales más diversos como, por ejemplo:
• Abastecimiento de agua
• Sistemas de desagüe
• Industria alimentaria
• Industria de manipulación de productos a granel
• Industria química y petroquímica
• Industria biológica y farmacéutica
• Industria del papel
Reducción de los costos de los procesos, aumentar la fiabilidad de las instalaciones,
cuidar de los componentes (por ejemplo, optimizando la utilización de las bombas),
evaluar los datos de diagnóstico: esos son los temas importantes que pueden
aprenderse de modo óptimo con el sistema de estudio MPS® PA.
• Sistema modular: utilización de las estaciones de modo individual o
combinándolas para obtener sistemas completos.
• Sistema seguro: estudiar y trabajar en un entorno seguro.
• Sistema versátil: modificación en segundos para obtener diversas variantes de
accionamiento.
Introducción
Cualificación práctica
Tendencias claras:
Del control hacia la
regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 9
Es imprescindible respetar las indicaciones de seguridad incluidas en los manuales
de las estaciones MPS® PA.
Indicaciones generales • Los aprendices y estudiantes deberán trabajar con las estaciones MPS® PA
únicamente en presencia de un instructor.
• Deberán respetarse las indicaciones hechas en las hojas de datos con respecto a
cada uno de los componentes. Especialmente deberán considerarse todas las
indicaciones de seguridad.
Indicaciones de seguridad y de trabajo
10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
El sistema de estudio de la automatización de procesos continuos incluye una gran
cantidad de medios didácticos y de cursos.
• Estación MPS® PA debidamente montada y ajustada
• Sistemas de accionamiento
– Caja de simulación digital/analógica con cables de conexión
– Software Fluid Lab®-PA con interface de PC EasyPort digital/analógica, cables
de conexión y PC
– Panel de PLC o EduTrainer con panel táctil
• PC con software de programación de PLC
• Unidad de alimentación eléctrica
• Medios didácticos opcionales para el estudio
• Herramientas
• Instalación de laboratorio completa
Documentación para el estudio
Manual de estudio Bases de la técnica de control
Mantenimiento de componentes y equipos neumáticos
Controles lógicos programables, nivel básico
Manuales de trabajo Controles lógicos programables, nivel básico
Regulación de temperatura, caudal y nivel de llenado
Software didáctico (Teachware)
opcional
WBT (curso en la web) básico de electroneumática
FluidSIM® 4.0 Neumática
WBT (curso en la web) básico de control y regulación
Sistema de estudio de la automatización de procesos continuos
Componentes principales MPS® PA
Sistema de estudio de la automatización de procesos continuos
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 11
Seminarios
P111 Introducción a la Neumática Industrial
SP102 Neumática avanzada
E311 Introducción a controles programables
MCR Nociones básicas de la técnica de regulación
En el plan de seminarios actualizado constan los lugares, las fechas y los precios de
los seminarios.
En los catálogos y en Internet constan otras ofertas didácticas. El sistema de estudio
de la automatización de procesos continuos se actualiza y amplía constantemente.
Los kits de transparencias, las películas, los CD-ROM y DVD, así como los libros de
texto se ofrecen en varios idiomas.
12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Los contenidos didácticos abarcan los siguientes temas:
• Mecánica
– Estructura mecánica de una estación
• Técnica de procesos
– Diagramas de flujo y documentación: lectura y redacción
– Tendido de tubos para conectar componentes de la técnica de procesos
continuos
– Análisis de sistemas
• Neumática
– Tendido de tubos flexibles para conectar componentes neumáticos
• Electrotécnica
– Cableado correcto de componentes eléctricos
• Detectores
– Utilización correcta de detectores
– Medición de magnitudes no eléctricas, magnitudes de las técnicas de
procesos y de regulación
• Técnica de regulación
– Temas básicos de la técnica de regulación
– Ampliación de cadenas de medición en circuitos de regulación cerrados
– Análisis de tramos de regulación
– Utilización de reguladores
• PLC
– Programación y utilización de un PLC
– Estructura de un programa PLC
• Puesta en funcionamiento
– Puesta en funcionamiento de instalaciones de la técnica de procesos
continuos
– Puesta en funcionamiento de un circuito de regulación
• Localización de fallos
– Localización sistemática de fallos en una instalación de procesos continuos
– Revisión, mantenimiento y reparación de instalaciones de procesos continuos
Objetivos didácticos y trabajo en proyectos
Contenidos didácticos
Objetivos didácticos y trabajo en proyectos
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 13
El sistema permite abordar los siguientes temas durante el trabajo en proyectos:
• Técnica de regulación
– Regulación de la presión según tramos de regulación
– Regulación del caudal
– Regulación de la temperatura
– Tramo de regulación con compensación y constante en el tiempo
– Regulación de nivel de llenado
• Detección de seguridad en recipientes
– Utilización de flotador con conmutador
• Detectores
– Medición de presión con sensor de presión y manómetro
– Detector de caudal para la captación e indicación de líquidos
– Utilización de detectores de nivel de llenado
– Conexión de un sensor de temperatura; conversión de señales
– Detección de nivel de llenado
• Planificación, ejecución y documentación de modificaciones en el sistema
El hardware está compuesto por componentes industriales especialmente
preparados y, además, de los equipos necesarios.
La preparación metodológica del material didáctico está adaptada al hardware
utilizado para el estudio. El material didáctico incluye lo siguiente:
• Manual de trabajo (con tareas prácticas, indicaciones complementarias y
soluciones)
• Manual de estudio (nociones básicas)
Los medios para la enseñanza y el estudio se ofrecen en varios idiomas. Fueron
concebidos para el uso en clase, aunque también son apropiados para el uso
autodidáctico. El software incluye programas de estudio con el ordenador y software
de programación para controles lógicos programables. La oferta de formación y
perfeccionamiento profesional se completa con una amplia oferta de seminarios
relacionados con los contenidos de los conjuntos tecnológicos didácticos.
Temas para el trabajo en proyectos
14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación de filtración
Objetivos
didácticos Ta
reas
1.1.
1
1.1.
2
1.1.
3
1.1.
4
1.1.
5
1.2.
1
1.2.
2
1.2.
3
1.2.
4
1.2.
5
1.3.
1
1.3.
2
1.3.
3
Examinar las instalaciones y los componentes
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la estación de
filtración.
•
Usted puede evaluar las
informaciones contenidas en la hoja
de datos
• • • •
Descripción del funcionamiento
Usted puede interpretar y ampliar los
diagramas de flujos •
Usted puede leer los esquemas de
distribución eléctricos • • • • •
Usted puede leer y ampliar los
esquemas de distribución
neumáticos
•
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la bomba • • • • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de un sensor de
presión
•
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de las válvulas de
procesos continuos
• • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de los detectores de
final de carrera
• • • •
Usted puede determinar la ocupación
de detectores y actuadores de la
estación y puede redactar una lista
de atribuciones de estos
componentes
• •
Objetivos didácticos según tareas
Objetivos didácticos según tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 15
MPS®
PA Estación de filtración
Objetivos
didácticos Ta
reas
1.1.
1
1.1.
2
1.1.
3
1.1.
4
1.1.
5
1.2.
1
1.2.
2
1.2.
3
1.2.
4
1.2.
5
1.3.
1
1.3.
2
1.3.
3
Funcionamiento del equipo
Usted puede obtener las líneas
características y analizarlas • • • • • •
Usted puede redactar un programa
de enlaces lógicos •
Usted puede determinar el margen de
funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de
regulación
• •
Usted puede identificar el tramo de
regulación y determinar el número de
orden
•
Usted puede configurar un regulador
de dos puntos y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede configurar reguladores
constantes (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede ajustar reguladores
continuos (P, PI, PID) según un
método determinado, optimizarlos y
evaluar el comportamiento de la
regulación
•
Objetivos didácticos según tareas
16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación de mezcla
Objetivos
didácticos Tare
as
2.1.
1
2.1.
2
2.1.
3
2.1.
4
2.1.
5
2.2.
1
2.2.
2
2.2.
3
2.2.
4
2.2.
5
2.3.
1
2.3.
2
2.3.
3
Examinar las instalaciones y los componentes
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la estación de
mezclar
•
Usted puede evaluar las
informaciones contenidas en la hoja
de datos
• • • •
Descripción del funcionamiento
Usted puede interpretar y ampliar los
diagramas de flujo •
Usted puede leer los esquemas de
distribución eléctricos • • • • •
Usted puede leer y ampliar los
esquemas de distribución
neumáticos
•
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la bomba • • • • • • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de un detector de
caudal
• • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de las válvulas de
procesos continuos
• • • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de los detectores de
final de carrera
• • • •
Usted puede determinar la ocupación
de detectores y actuadores de la
estación y puede redactar una lista
de atribuciones de estos
componentes
• •
Objetivos didácticos según tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 17
MPS®
PA Estación de mezcla
Objetivos
didácticos Tare
as
2.1.
1
2.1.
2
2.1.
3
2.1.
4
2.1.
5
2.2.
1
2.2.
2
2.2.
3
2.2.
4
2.2.
5
2.3.
1
2.3.
2
2.3.
3
Funcionamiento del equipo
Usted puede obtener las líneas
características y analizarlas • • • • • • •
Usted puede redactar un programa
de enlaces lógicos •
Usted puede determinar el margen de
funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de
regulación
• •
Usted puede identificar el tramo de
regulación •
Usted puede configurar un regulador
de dos puntos y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede configurar reguladores
constantes (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede ajustar reguladores
constantes (P, PI, PID) según un
método determinado, optimizarlos y
evaluar el comportamiento de la
regulación
•
Objetivos didácticos según tareas
18 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación reactor
Objetivos
didácticos Tare
as
3.1.
1
3.1.
2
No
proc
ede
3.1.
4
3.1.
5
3.2.
1
3.2.
2
3.2.
3
3.2.
4
3.3.
1
3.3.
2
3.3.
3
Examinar las instalaciones y los componentes
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la estación de
reactor
•
Usted puede evaluar las
informaciones contenidas en la hoja
de datos
• • • •
Descripción del funcionamiento
Usted puede interpretar y ampliar los
diagramas de flujo •
Usted puede leer los esquemas de
distribución eléctricos • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la bomba • • • • • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de un sensor de
temperatura
• • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de una calefacción • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de una mezcladora • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de los detectores de
final de carrera
• • • •
Usted puede determinar la ocupación
de detectores y actuadores de la
estación y puede redactar una lista
de atribuciones de estos
componentes
• •
Objetivos didácticos según tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 19
MPS®
PA Estación reactor
Objetivos
didácticos Tare
as
3.1.
1
3.1.
2
No
proc
ede
3.1.
4
3.1.
5
3.2.
1
3.2.
2
3.2.
3
3.2.
4
3.3.
1
3.3.
2
3.3.
3
Funcionamiento del equipo
Usted puede obtener las líneas
características y analizarlas • • • • • •
Usted puede redactar un programa
de enlaces lógicos •
Usted puede determinar el margen de
funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de
regulación
•
Usted puede identificar el tramo de
regulación •
Usted puede configurar un regulador
de dos puntos y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede configurar reguladores
constantes (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede ajustar reguladores
constantes (P, PI, PID) según un
método determinado, optimizarlos y
evaluar el comportamiento de la
regulación
•
Objetivos didácticos según tareas
20 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación de llenado
Objetivos
didácticos Tare
a
4.1.
1
4.1.
2
4.1.
3
4.1.
4
4.1.
5
4.2.
1
4.2.
2
4.2.
3
4.2.
4
4.3.
1
4.3.
2
4.3.
3
Examinar las instalaciones y los componentes
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la estación de
llenado
•
Usted puede de evaluar las
informaciones contenidas en la hoja
de datos
• • • •
Descripción del funcionamiento
Usted puede interpretar y ampliar los
diagramas de flujo •
Usted puede leer los esquemas de
distribución eléctricos • • • • •
Usted puede leer y ampliar los
esquemas de distribución
neumáticos
•
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de la bomba • • • • • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de un detector de
nivel de llenado
•
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de las válvulas de
procesos continuos
• • • • • • •
Usted conoce la construcción y el
funcionamiento de los detectores de
final de carrera
• • • • •
Usted puede determinar la ocupación
de detectores y actuadores de la
estación y puede redactar una lista
de atribuciones de estos
componentes
• • •
Objetivos didácticos según tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 21
MPS®
PA Estación de llenado»
Objetivos
didácticos Tare
as
4.1.
1
4.1.
2
4.1.
3
4.1.
4
4.1.
5
4.2.
1
4.2.
2
4.2.
3
4.2.
4
4.3.
1
4.3.
2
4.3.
3
Funcionamiento del equipo
Usted puede obtener las líneas
características y analizarlas • • • • • •
Usted puede redactar un programa
de enlaces lógicos •
Usted puede determinar el margen de
funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de
regulación
•
Usted puede identificar el tramo de
regulación •
Usted puede configurar un regulador
de dos puntos y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede configurar reguladores
constantes (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
•
Usted puede ajustar reguladores
constantes (P, PI, PID) según un
método determinado, optimizarlos y
evaluar el comportamiento de la
regulación
•
22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
En la tabla siguiente se muestran los símbolos de los componentes utilizados en las
estaciones MPS® PA, tal como constan en los esquemas de distribución.
No todos los componentes corresponden a todas las tecnologías, por lo que las
aplicaciones que no corresponden aparecen sombreadas.
Componente Símbolo
eléctrico
Símbolo
neumático
Símbolo: Diagrama de flujo /
Punto de medición
Bomba
P201
M
Flotador con conmutador
LA+
210
Punto de medición de nivel
de llenado
Detector de posición capacitivo
LS+
201
Punto de medición de nivel
de llenado
Comparador
a
Unidad de control del motor a
Depósito redondo
B201
Depósito rectangular
B101
Componentes de MPS• PA
Componentes de MPS®PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 23
Componente Símbolo
eléctrico
Símbolo
neumático
Símbolo
Diagrama de flujo
Unidad de filtro y regulador, con válvula de cierre
3
Válvula manual
V402
Válvula doble de regulación V112
Válvula de bola de 3 vías con actuador giratorio neumático
1-4A1a
V106
Corredera con actuador lineal neumático
1-2A1
V102
Compuerta con actuador giratorio neumático
1-3A1
V103
Módulo de mezcladora
M
R304
Componentes de MPS® PA
24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Componente Símbolo
eléctrico
Símbolo
neumático
Símbolo
Diagrama de flujo
Válvula reguladora de presión
Sensor de presión
BN
BK
BU
RU
1
4
3
WH2 RI
U
I
P
PIC
101
Punto de medición dela presión
Válvula proporcional reguladora de presión
a
1
3
SOLL
IST
2
PE
PROP_V
Electroválvula de 5/2 vías
2-3V1
Filtro
F101
Válvula de bola de 2 vías con actuador giratorio neumático
2-3A1
V203
Cuerpo flotante, detector de caudal (mecánico)
FI
202
Punto de medición
del caudal
Detector de caudal, tipo 2 (eléctrico)
FIC
201
Punto de medición del
caudal
Componentes de MPS®PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 25
Componente Símbolo
eléctrico
Símbolo
neumático
Símbolo
Diagrama de flujo
Convertidor frecuencia/tensión
a
Calefacción
W303
Sensor de temperatura
TIC
301
Punto de medición de la temperatura
Convertidor de temperatura/tensión
a
Detector analógico de ultrasonido
403
LI
Punto de medición del nivel
de llenado
Electroválvula de 2/2 vías
V403
Unidad de tope
Cinta de transporte
a
Componentes de MPS® PA
26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Componente Símbolo
eléctrico
Símbolo
neumático
Símbolo
Diagrama de flujo
Limitador de la intensidad de arranque del motor de la cinta de transporte
Detector de reflexión directa
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 27
MPS®
PA Estación de filtración
Componente Tare
as
1.1.
1
1.1.
2
1.1.
3
1.1.
4
1.1.
5
1.2.
1
1.2.
2
1.2.
3
1.2.
4
1.2.
5
1.3.
1
1.3.
2
1.3.
3
Bomba • • • • • •
Flotador con conmutador, montaje
lateral • • • • •
Flotador con conmutador, montaje en
la tapa • • • • •
Detector de posición capacitivo • • • • • •
Comparador • • • • • •
Terminal analógico • • • • • • • •
Terminal de E/S • • • • • • • •
Control del motor • • • • • •
Depósito rectangular • • • • • • • •
Conexión de tubos • • • • • • • •
Unidad de filtro y regulador, con
válvula de cierre • • • • • • • • • • • • •
Válvula doble de regulación • • • • • • • • • • • • •
Válvula de bola de 3 vías con
actuador giratorio neumático • • • • •
Corredera con actuador lineal
neumático • • • • • • • •
Compuerta con actuador giratorio
neumático • • • • • • • •
Módulo de mezcladora • • • • • • • •
Válvula reguladora de presión • • • • • • • • • • • • •
Sensor de presión • • • • • • • • • • • • •
Válvula proporcional reguladora de
presión • • • • • • • • • • • • •
Electroválvula de 5/2 vías • • • • • • • • • • • • •
Filtro • • • • • • • • • • • • •
Componentes según tareas
Componentes según tareas
28 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación de mezcla
Componente Tare
as
2.1.
1
2.1.
2
2.1.
3
2.1.
4
2.1.
5
2.2.
1
2.2.
2
2.2.
3
2.2.
4
2.2.
5
2.3.
1
2.3.
2
2.3.
3
Bomba • • • • • • • • • • • • •
Flotador con conmutador, montaje
lateral • • • • •
Flotador con conmutador, montaje en
la tapa • • • • •
Detector de posición capacitivo • • • • • •
Comparador • • • • •
Terminal analógico • • • • • • • • • • • • •
Terminal de E/S • • • • • • • • • • • • •
Control del motor • • • • • • • • • • • • •
Depósito rectangular • • • • • • • • • • • • •
Depósito redondo • • • • • • • • • • • • •
Conexión de tubos • • • • • • • • • • • • •
Válvula manual • • • • • • • •
Unidad de filtro y regulador, con
válvula de cierre • • • • • • • • • • • • •
Válvula de bola de 2 vías con
actuador giratorio neumático • • • • • • • • • • • • •
Detector de caudal flotante
(mecánico) • • • • • • •
Detector de caudal tipo 2 (eléctrico) • • • • • • • • • • • •
Convertidor frecuencia/tensión • • • • • • • • • • • •
Componentes según tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 29
MPS®
PA Estación reactor
Componente Tare
as
3.1.
1
3.1.
2
No
proc
ede
3.1.
4
3.1.
5
3.2.
1
3.2.
2
3.2.
3
3.2.
4
3.3.
1
3.3.
2
3.3.
3
Bomba • • • • • • • • • •
Flotador con conmutador, montaje
lateral • • • •
Flotador con conmutador, montaje en
la tapa • • • •
Detector de posición capacitivo • • • • •
Comparador • • • •
Terminal analógico • • • • • • • • • • •
Terminal de E/S • • • • • • • • • • •
Control del motor • • • • • • • • • • •
Depósito rectangular • • • • • • • • • • •
Conexión de tubos • • • • • • • • • • •
Módulo de mezcladora • • • • • • • • • • •
Calefacción • • • • • • • • • • •
Sensor de temperatura • • • • • • • • • • •
Convertidor temperatura/tensión • • • • • • • • • •
Componentes según tareas
30 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
MPS®
PA Estación de llenado
Componente Tare
as
4.1.
1
4.1.
2
4.1.
3
4.1.
4
4.1.
5
4.2.
1
4.2.
2
4.2.
3
4.2.
4
4.3.
1
4.3.
2
4.3.
3
Bomba • • • • • • • • • • • •
Flotador con conmutador, montaje
lateral • • • • •
Flotador con conmutador, montaje en
la tapa • • • • •
Detector de posición capacitivo • • • • • •
Comparador • • • • • •
Terminal analógico • • • • • • • • • • • •
Terminal de E/S • • • • • • • • • • • •
Control del motor • • • • • • • • • • • •
Depósito rectangular • • • • • • • • • • • •
Depósito redondo • • • • • • • • • • • •
Conexión de tubos • • • • • • • • • • • •
Válvula manual • • • • • • •
Válvula doble de regulación • • • • • • •
Detector analógico de ultrasonido • • • • • • • • • • • •
Electroválvula de 2/2 vías • • • • • •
Clasificador neumático • • • • •
Cinta de transporte (2 tramos
parciales)
Limitador de la intensidad de
arranque del motor de la cinta de
transporte
Detector de reflexión directa •
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 31
• Objetivos didácticos La meta didáctica general del presente manual de estudio consiste en la
redacción sistemática de esquemas de distribución para la técnica de medición,
control y regulación, así como la utilización práctica de sistemas de la técnica de
control y regulación en una estación MPS® PA. Esta reciprocidad de teoría y
práctica garantiza un eficiente progreso en los estudios. Las metas didácticas
concretas constan en la tabla. Cada una de las metas didácticas individuales está
atribuida a una tarea. Las metas didácticas importantes se expresan en forma de
pregunta de entendimiento.
• Duración El tiempo necesario para solucionar las tareas depende de los conocimientos
previos del estudiante.
Tratándose de aprendices del sector del metal o de la electricidad:
aproximadamente una semana por cada estación MPS®PA.
Tratándose de estudiantes de carreras técnicas superiores o de ingeniería:
aproximadamente dos hasta tres días por estación MPS®PA.
• Estaciones del sistema de estudio de la automatización de procesos continuos Los contenidos del manual de trabajo y de las estaciones MPS®PA del sistema de
estudio de la automatización de procesos continuos se corresponden. Para
solucionar las tareas se necesitan las estaciones MPS®PA y la variante de control
que corresponda.
Sugerencias de métodos para el instructor
32 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Todas las tareas tienen la misma estructura metodológica.
Las tareas están clasificadas de la siguiente manera:
• Título
• Objetivos didácticos
• Explicación de la tarea
• Condiciones generales
• Preguntas de entendimiento
Y, además:
• Tarea a solucionar en el proyecto
• Plano de distribución
• Hojas de trabajo
Las soluciones propuestas se clasifican de la siguiente manera:
• Descripción de la solución
• Línea característica modelo
Estas soluciones constan en el manual de soluciones incluido.
Estructura de los métodos para solucionar las tareas
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 33
Todos los aparatos eléctricos de una estación MPS®PA están identificados en el
esquema de distribución eléctrico. Tratándose de componentes sin función eléctrica
(por ejemplo, la válvula manual), la identificación se rige por el diagrama de flujo
constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI).
La denominación de los componentes en los esquemas de distribución se rige por la
norma DIN/EN61346-2.
Tipo de componente Letra de identificación
Actuadores (actuadores de regulación, bobinas, motores eléctricos,
motores lineales)
M
Diodo R
Contactor auxiliar K
Borne, bloque de bornes, regleta de bornes X
Condensador C
Disyuntor, seccionador de circuito Q
Transistor de potencia Q
Indicador (mecánico, óptico, acústico) P
Relé K
Tubos, semiconductores
Relé (de carga) Q
Detectores en general, detectores de posición, detectores de
aproximación, sensores de posición, etc.
B
Fusible F
Denominación de los componentes
Definición general
Componentes eléctricos
Denominación de los componentes
34 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Ejemplo de esquema de distribución eléctrico: MPS® PA Estación de mezcla, salidas
Denominación de los componentes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 35
La denominación de los componentes incluidos en los esquemas de distribución se
rige por la norma DIN ISO 1219-2. Todos los componentes tienen la misma cifra
principal de identificación. Dependiendo del componente, se agregan letras. Si en el
esquema se incluyen varios componentes iguales, éstos son numerados
correlativamente. Los ramales de presión son identificados con P y se numeran
correlativamente por separado.
Actuadores: 1A1, 2A1, 2A2, ...
Válvulas: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ...
Detectores: 1B1, 1B2, ...
Entrada de señales: 1S1, 1S2, ...
Accesorios: 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...
Ramales de presión: P1, P2, ...
Ejemplo de esquema de distribución neumático. MPS® PA Estación de filtración
El código de identificación de los componentes neumáticos contiene adicionalmente
el número "1-... ... ..." delante del número del circuito, la identificación del
componente y el número del componente.
Componentes neumáticos
Denominación de los componentes
36 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
La denominación de estos componentes incluidos en el diagrama RI se realiza según
las normas EN ISO 10 628 y DIN 19227-1.
P202
M
B204B201 B202 B203
LA+
213
LS+
205
LS-
206
FI
202
LS-
204
LS-
203
LS-
202
LA+
212
LA+
211
LA+
210
V208
V206 V205 V204
V207
X202X201
LS+
201
V203V202V201
P201
M
V211
V209
FIC
201
V210
Ejemplo de diagrama de flujo RI. MPS® PA Estación de mezcla
La estructura y el funcionamiento de una instalación de técnica de procesos se
representa mediante un diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos
(abreviación: diagrama de flujo RI). Los equipos como recipientes, bombas,
intercambiadores térmicos, etc., están definidos en la norma EN ISO 10 628.
Componentes de la técnica de procesos
Norma EN ISO 10 628
Denominación de los componentes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 37
Aparatos y máquinas Letra de identificación
Parte de las instalaciones o máquina, siempre y cuando no esté
clasificada en uno de los grupos siguientes
A
Recipiente, depósito, tanque, silo B
Reactor químico C
Generador de vapor, generador de gas, horno D
Aparato de filtración, filtro de líquidos, tamiz, separador F
Engranaje G
Sistema de elevación, avance, transporte H
Columna K
Motor eléctrico M
Bomba P
Mezcladora, tolva con mezcladora, agitadora, amasadora R
Centrifugadora S
Secador T
Compresor, bomba de vacío, ventilador V
Intercambiador térmico W
Equipo dosificador, distribuidor, otro tipo de aparatos X
Sistema de accionamiento, exceptuando motor eléctrico Y
Máquina trituradora Z
Identificación de
componentes de la técnica
de procesos
Denominación de los componentes
38 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Además de los componentes del equipo, el diagrama de flujo RI también incluye
zonas de técnica eléctrica, de medición, de control y de regulación (zonas EMCR)
según la norma DIN 19227-1. Estas zonas se representan mediante un círculo EMCR
y se identifican con una letra (A-Z) y un número de identificación. En la parte
superior del círculo EMCR se incluyen las letras de identificación y en la parte
inferior aparece la numeración. El orden de las letras se explica por la siguiente
tabla de identificación EMCR según DIN 19227-1.
Ejemplo: L I C
Primera letra Letra complementaria Primera letra sucesiva
Nivel de llenado Indicación Regulación automática
El sistema de identificación para las zonas EMCR puede elegirse libremente. Pero es
recomendable realizar una numeración sucesiva, ya que habiendo varios puntos de
medición de la misma magnitud, el esquema debe incluir únicamente una
identificación por zona EMCR. Para recibir más informaciones, por favor consulte la
norma DIN 19227, parte 1.
Norma DIN19227-1
Lic
Denominación de los componentes
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 39
Letras identificadoras de EMCR según DIN 19227-1
Magnitud de medición u otra magnitud de entrada, actuador regulador Letra
Primera letra Letra complementaria
«Utilización de las letras sucesivas en el
siguiente orden: O,I,R,C,S,Z,A"
A Indicación de fallo
B
C Regulación automática
D Densidad Diferencia
E Magnitudes eléctricas Función receptora
F Caudal, paso Relación
G Distancia, longitud, posición
H Entrada a mano, intervención manual Valor límite superior (high)
I Indicación
J Consulta de puntos de medición
K Tiempo
L Situación (también, capa separadora) Valor límite inferior (low)
M Humedad
N
O Indicación visual, indicación de sí/no
P Presión
Q Características del material, niveles de
calidad
Integral, suma
R Magnitudes de radiación Registro
S Velocidad, revoluciones, frecuencias Conmutación, control de secuencias y de
enlaces
T Temperatura Función de conversión de resultados de
medición
U Magnitudes compuestas Función compuesta de accionamiento
V Viscosidad Función de aparatos reguladores
W Peso, masa
X Otras magnitudes
Y Función de cálculo
Z Intervención de emergencia, protección contra
activación, sistema de protección, notificación
de relevancia para la seguridad
+ Valor límite superior
/ Valor intermedio
- Valor límite inferior
40 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
En el CD-ROM incluido se ofrecen medios didácticos adicionales. El contenido del
manual de trabajo se ofrece en formato PDF.
Estructura del CD-ROM:
• Introducción
• Tareas
• Nociones básicas de la técnica de regulación
• Soluciones
Los manuales, las instrucciones, las hojas de datos y los esquemas de distribución
de las estaciones MPS® PA están incluidas en el CD-ROM titulado «Documentación
técnica de las estaciones MPS® PA».
Contenido del CD-ROM
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 41
Extractos del texto del manual de trabajo titulado «Regulación de temperatura,
caudal y nivel de llenado» (n° de artículo 170 677).
En las máquinas o equipos tienen que ajustarse frecuentemente magnitudes como
presión, temperatura, caudal o nivel de llenado en función de unos valores
previamente definidos. Además, estos valores no deberán cambiar si se producen
perturbaciones. Esta tarea la asumen los sistemas de regulación.
La técnica de regulación se refiere a todos los asuntos que están relacionados con
esta tarea.
Para que un regulador reciba una señal eléctrica correspondiente a la magnitud a
regular, primero es necesario recibir y convertir esa señal.
A continuación, el regulador debe comparar el valor de la señal recibida con el valor
previamente definido. Si constata una diferencia, deberá definirse de qué modo
debe reaccionar el equipo.
Finalmente, debe encontrarse un lugar apropiado en el equipo, para que la
regulación de la magnitud correspondiente sea eficiente (por ejemplo, el regulador
de una calefacción). Para decidir el lugar de montaje, es necesario saber cómo
funciona el equipo.
El técnico a cargo de los sistemas de regulación debe cumplir las siguientes tareas: • Identificar el tramo de regulación
• Definir la magnitud a regular
• Definir el lugar de la medición
• Determinar la magnitud perturbadora
• Seleccionar el actuador regulador
• Comprobar si la regulación ofrece ventajas de relevancia
• Seleccionar el aparato de regulación apropiado
• Efectuar el montaje de los reguladores respetando las disposiciones y normas
del caso
• Encargarse de la puesta en funcionamiento, parametrización y optimización de la
solución
Nociones básicas de la técnica de regulación
Nociones básicas de la técnica de regulación
42 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Al regular, el valor a regular deberá mantenerse en función de un valor nominal o
deberá corresponder al cambio de valores previsto. Este valor predeterminado se
llama valor nominal.
La necesidad de regular un valor es propia de equipos y máquinas utilizados en los
más diversos sectores industriales. La magnitud que debe regularse se llama valor
real. Los valores reales a regular pueden ser, por ejemplo, los siguientes:
• La presión de un acumulador neumático
• La presión de una prensa hidráulica
• La temperatura en un baño de galvanización
• El caudal de un agente refrigerante en un intercambiador térmico
• La concentración de una substancia química en un reactor
• La velocidad del avance de un actuador accionado eléctricamente en una
máquina herramienta
El valor de regulación puede influenciarse en cualquier tipo de equipo.
Modificándolo es posible regular el valor real de tal modo que corresponda al valor
nominal. La magnitud que produce tal cambio se llama valor de regulación. Los
valores de regulación pueden ser, por ejemplo, los siguientes:
• La posición del estrangulador de aire de salida de un acumulador de aire
comprimido
• La posición de la válvula hidráulica reguladora de presión
• La tensión puesta en la calefacción eléctrica de un baño de galvanización
• La posición del estrangulador en un conducto de agente refrigerante
• La posición de la válvula en el conducto de alimentación de substancias químicas
• La tensión en el rotor de un motor de corriente continua
Entre el valor nominal y el valor real existen complejas relaciones. Estas relaciones
se explican por su dependencia recíproca. La parte que interesa para la regulación y
que incide en los procesos físicos, se llama tramo de regulación.
Valor nominal
Valor real
Valor de regulación
Tramo de regulación
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 43
Esa parte de un equipo (por ejemplo, el tramo de regulación) se resume en un
sistema. Un sistema tiene, por lo menos, una magnitud de entrada y una de salida.
Su comportamiento está determinado por la dependencia recíproca existente entre
el valor de salida y el valor de entrada. Este comportamiento entre dos o varias
magnitudes suele poder describirse mediante ecuaciones matemáticas, partiendo
de las leyes fundamentales de la física. Estas dependencias físicas recíprocas
también pueden determinarse empíricamente mediante experimentos. Los sistemas
se representan en forma de bloque, con indicación de las magnitudes de entrada y
de salida.
Magnitud de entrada
Magnitudde salidaSistema
Representación de un sistema en bloque
La temperatura de un baño de agua debe mantenerse a un nivel constante. El baño
de agua se calienta mediante una espiral tubular por la que fluye vapor. El flujo del
vapor puede ajustarse mediante una válvula reguladora. El tramo de regulación está
determinado, en este caso, por la posición de la corredera de la válvula y la
temperatura del baño de agua. De esta manera se obtiene un valor nominal que es
la temperatura del agua y un valor real que es la posición de la corredera de la
válvula (ver gráfica siguiente).
Vapor
válvulareguladora
espiral de calefacción
agua
Tramo de regulación
en un baño de agua
En el sistema se ejecutan varios procesos parciales:
• La posición de la corredera de la válvula incide en el caudal del vapor a través de
la espiral tubular de calefacción.
• El caudal de vapor determina la capacidad de calentamiento en el agua.
• La temperatura del agua aumenta si la potencia calorífica es mayor que las
pérdidas de calor. Disminuye si la potencia calorífica es menor que la pérdida de
calor.
• El conjunto de los procesos parciales determina la relación que se busca entre el
valor de entrada y el de salida.
1. ¿Qué es un sistema?
Ejemplo
Nociones básicas de la técnica de regulación
44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Una vez definido el concepto de «sistema», deben comentarse las definiciones
válidas en la técnica de regulación, según las establecen las normas. Para entender
el significado de la técnica de regulación, es recomendable explicar primero la
diferencia entre los conceptos «controlar» y «regular».
Según la norma alemana DIN 19226, el control se refiere al proceso que se produce
en un sistema si una magnitud de entrada (o varias) ejerce una influencia en las
magnitudes de salida en concordancia con las peculiaridades del sistema.
La operación de controlar se caracteriza por el carácter abierto de sus procesos, lo
que significa que la magnitud de salida no ejerce efecto alguno sobre la magnitud
de entrada.
El caudal volumétrico se ajusta modificando la posición del estrangulador.
Suponiendo una presión previa constante, el caudal depende directamente de la
posición del estrangulador. Esta relación entre la posición de la corredera del
estrangulador y el caudal volumétrico puede determinarse mediante ecuaciones
físicas o empíricamente mediante experimentos. Según la definición anterior, así se
obtiene un sistema llamado «válvula» con una magnitud de salida (caudal) y una
magnitud de entrada (posición de la corredera). (Ver gráfica siguiente).
Presión previa p [bar]
Válvula reguladora
Volumenstrom
V [m /s]3
l/h
Aparato de medición
Control del caudal volumétrico
Este sistema se puede controlar modificando la posición de la corredera. De esta
manera se puede ajustar el caudal volumétrico.
Pero si varía la presión delante del estrangulador, también varía el caudal.
Tratándose de un sistema controlado de carácter abierto, en ese caso es necesario
corregir regulando a mano. Si se desea que esta operación de corrección se
produzca automáticamente, es necesario regular el sistema.
2. Técnica de control / Técnica de regulación
Controlar
Ejemplo
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 45
Según la norma DIN 19226, la regulación de un proceso dentro de un sistema es una
operación en la que la magnitud a regular (valor real) se detecta
ininterrumpidamente para compararla con la magnitud previamente definida (valor
nominal). Dependiendo del resultado de esta comparación, se modifica la magnitud
de entrada del sistema de tal manera que la magnitud de salida coincida con el valor
previamente definido, sin importar si se producen perturbaciones en el sistema.
Debido a esta retroacción se trata de un sistema cerrado. Esta definición teórica
puede explicarse recurriendo al ejemplo del ajuste del caudal volumétrico.
El caudal volumétrico, siendo el valor real de salida, deberá mantenerse al nivel del
valor nominal. Para ello, primero se efectúa una medición y la señal de medición se
transforma en una señal eléctrica. Esta señal se envía al regulador y allí se produce
la comparación con el valor nominal previamente determinado. Esta comparación se
obtiene substrayendo los valores medidos del valor nominal. El resultado es la
diferencia de regulación.
Para poder modificar automáticamente la posición de la corredera en función de la
diferencia de regulación, es necesario disponer de un motor eléctrico o de una
válvula proporcional. Con ellos se regula la magnitud necesaria. El componente
necesario para realizar el ajuste se llama actuador regulador (ver gráfica siguiente).
Presión previa p [bar] V [m /s]
3
Caudal volumétrico
Unidad
de medición
valor nominal
valor real
Actuador regulador
M
a
Regulación del caudal volumétrico
A continuación, el regulador envía una señal a este actuador regulador, en función
de la diferencia de regulación. Si la diferencia negativa es considerable, es decir, si
el valor medido del caudal es superior al valor del caudal definido previamente
(valor nominal), la válvula cierra el paso correspondientemente. Si la diferencia
positiva es considerable, es decir, si el valor medido es menor al valor nominal, la
válvula se abre lo necesario.
La regulación de la magnitud de salida no suele ser óptima:
• Si la operación de regulación es rápida y grande, se produce una excitación
demasiado grande en la entrada, por lo que el caudal oscila en la salida.
• Si la operación de regulación es lenta y débil, el valor de salida se adaptará sólo
aproximadamente al valor nominal.
Además, cada sistema tiene su propio tramo de regulación y, por lo tanto, la
estrategia de regulación debe variar de caso en caso. Los sistemas que reaccionan
Regular
Diferencia de regulación
Ejemplo
Actuador regulador
Nociones básicas de la técnica de regulación
46 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
con retardo, deben regularse cuidadosamente y con previsión. Dicho esto, queda
claro cuáles son los problemas que debe solucionar el experto en técnicas de
regulación.
Si para ajustar la magnitud en un equipo es necesario diseñar un sistema de
regulación, deberán tenerse en cuenta los siguientes criterios:
• Definir la magnitud a regular (definiendo así el tramo de regulación)
• Definir el comportamiento del tramo de regulación
• Encontrar la estrategia apropiada en función del tramo de regulación (considerar
el comportamiento del sistema constituido por el regulador)
• Seleccionar los aparatos de medición y los actuadores de regulación apropiados
En el capítulo 2 se explicó la diferencia entre el control y la regulación recurriendo al
ejemplo del ajuste del caudal volumétrico mediante un estrangulador. Además, con
ese mismo ejemplo, se explicó el principio básico de la regulación y se ofreció una
introducción a los conceptos básicos de la técnica de regulación. A continuación se
explicarán más detalladamente los conceptos básicos de la regulación.
La finalidad de un sistema de regulación consiste en mantener un valor al nivel de
otro valor, previamente definido. Esta magnitud a regular se llama magnitud «x» de
regulación. En nuestro ejemplo, se trata del caudal.
La regulación automática sólo puede funcionar si en la máquina o en el equipo
existe la posibilidad de modificar el valor a regular. La magnitud que permite regular
el valor es la señal de regulación «y». En el caso del ejemplo de la regulación del
caudal, se trata de la corriente de accionamiento de la bobina de la válvula
reguladora.
En cualquier tramo de regulación se producen interferencias. Son precisamente
estas transferencias que, en muchos casos, exigen la operación de regulación. En el
ejemplo aquí descrito, la oscilación de la presión de entrada modifica el caudal si se
mantiene inalterada la posición del estrangulador, por lo que resulta necesario
efectuar el correspondiente ajuste de la posición de la corredera. Estas
interferencias se llaman valores de interferencia «z».
El tramo de regulación es aquella parte de la máquina o del equipo regulado, en la
que debe mantenerse el valor real al nivel del valor nominal. El tramo de regulación
puede representarse en el sistema, considerando que el valor real nominal es el
valor de salida y el valor real es el valor de entrada. Al regular el caudal, el tramo de
regulación está constituido por el sistema de tubos y la válvula.
La magnitud «w» es el valor nominal al que debe adaptarse el valor a regular. El
valor nominal indica el valor previamente definido. El valor nominal puede
3. Conceptos básicos de la técnica de regulación
Magnitud «x» de regulación
Señal de regulación «y»
Valor de interferencia «z»
Valor nominal «w»
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 47
mantenerse constante en el transcurso del tiempo, aunque también puede variar. El
valor a regular se llama valor real.
La comparación entre el valor nominal y el valor real redunda en la diferencia de
regulación «xd». Esta diferencia se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
xd = e = w- x
El comportamiento de regulación se refiere a la forma en la que reacciona el tramo
de regulación al modificar los valores de entrada. La determinación del
comportamiento del tramo de regulación es la finalidad de la técnica de regulación.
El regulador tiene la función de acercar el valor real lo más posible al valor nominal.
En el regulador se efectúa constantemente una comparación entre los dos valores. A
raíz de esta comparación y considerando el comportamiento de la regulación, se
determina y emite la señal de regulación.
Valor real «x»
(Istwert)
Señal de regulación «y»
Diferencia de regulación «x »
d
Valor nominal «w»
(Sollwert)
Comportamiento de regulación
(algoritmo)+
Funcionamiento básico del regulador
El actuador regulador modifica el valor a regular. El actuador regulador suele ser
accionado por una unidad de accionamiento. Esta unidad siempre es necesaria si el
regulador no es capaz de accionar directamente al actuador regulador. En el ejemplo
de la regulación del caudal, el actuador regulador es la válvula.
Para que el regulador conozca el valor a regular (valor real), es necesario que dicho
valor sea captado por una unidad de medición (sensor, detector, convertidor de
valores de medición), que la señal correspondiente sea convertida en una magnitud
física que se transmita a la entrada del regulador para que éste pueda procesarla.
El circuito de regulación contiene todos los componentes de un circuito cerrado,
necesarios para obtener un sistema de regulación automática.
Valor real «x»
(Istwert)
Señal de regulación «y»
Tramo de regulación
Regulador
(Sollwert)Valor nominal «w»
Circuito de regulación representado en bloques
Diferencia de regulación
«xd»
Comportamiento de
regulación
Regulador
Actuador regulador y
accionamiento regulador
Unidad de medición
Circuito de regulación
Nociones básicas de la técnica de regulación
48 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
El tramo de regulación es aquella parte de la máquina o del equipo en la que debe
conseguirse que el valor real se ajuste al valor nominal, lo que significa que las
señales de regulación deben compensar los valores de interferencia. En un tramo de
regulación, el valor real no es el único valor de entrada, ya que los valores de
interferencia también son valores de entrada. Para definir un regulador en función
del tramo de regulación, primero debe conocerse el comportamiento del tramo de
regulación. Al técnico especializado en la regulación no le interesa el
funcionamiento técnico del tramo de regulación; únicamente le interesa el
comportamiento del sistema.
En la técnica de regulación, el comportamiento del sistema en función del tiempo es
especialmente importante (este comportamiento se denomina también
comportamiento dinámico). Se trata del tiempo en el que cambia el valor de salida
(valor real) al cambiar los valores de entrada. Durante este tiempo, es importante el
comportamiento del sistema al producirse los cambios de las señales de regulación.
El técnico especializado en regulación siempre debe saber que prácticamente todos
los sistemas tienen un marcado comportamiento dinámico.
En el ejemplo del baño de agua, la regulación de la válvula que controla el paso de
vapor no provoca un cambio inmediato del valor real correspondiente a la
temperatura. La temperatura del agua más bien se adapta lentamente hasta
alcanzar el nuevo valor que se debe mantener. El comportamiento de este tramo de
regulación es el comportamiento propio de un depósito de líquido (ver gráfica
siguiente).
Posición de
a válvula
Temperatura del
baño de agua
Baño de agua
Posición dela válvula [%]
Temperatura del baño de agua [°C]
50
50
60
40
100
70
80
Tiempo t
Tiempo t
Comportamiento del tramo de regulación «Baño de agua» en función del tiempo
4. Tramos de regulación
Comportamiento de un
sistema en función del
tiempo
Ejemplo
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 49
Para seleccionar el regulador más apropiado, es necesario conocer el
comportamiento del tramo de regulación en función del tiempo. Sólo así se puede
conocer el dinamismo del tramo y, por lo tanto, únicamente en ese caso puede
definirse el ajuste del regulador.
La determinación del comportamiento del tramo de regulación en función del tiempo
se realiza mediante la respuesta gradual del tramo. Tratándose de tramos con
respuesta retardada, tal como sucede en el caso de un acumulador de energía, se
aplica la tangente o la tangente en el punto de inflexión (en caso de producirse
varios retardos) para determinar la constante del tiempo del tramo.
La reacción de un sistema a una señal de entrada gradual se llama respuesta
gradual. Si esta respuesta se relaciona con la altura de la señal de entrada gradual
(representación normalizada), se trata de una función transitoria del sistema. En
este caso se supone que durante la fase de transición el margen lineal se mantiene
en función del punto de trabajo y que el sistema se mantuvo junto al punto de
trabajo antes de iniciarse el experimento, es decir, estando en estado estacionario.
En el siguiente esquema se explica este proceso.
Y X
t t
y (t) = Y (t) - Y0
x (t) = X (t) - X0Δy
Y0
X0
Señal de entrada Señal de salida
X (t)Y (t)
Sistema técnico
Determinación empírica de la respuesta gradual x(t)
X0, Y0 – Valores correspondientes a los puntos de trabajo
y – Altura de la respuesta gradual de la señal de entrada y(t)
y
x(t)h(t)
Δ= – Función transitoria
5. Identificación del tramo de regulación
Respuesta gradual o función
transitoria
Nociones básicas de la técnica de regulación
50 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
5.1 Comportamiento dinámico
Esta descripción de un sistema también se denomina comportamiento dinámico. En
la siguiente gráfica se explican las relaciones correspondientes. En este caso, se
amplía repentinamente la señal de regulación «y» (ver coordenadas del lado
izquierdo). La respuesta del valor real x es gradual y con oscilaciones durante
breves instantes.
Señal de regulación «y» Valor real «x»Tramo de
regulación
y x
t t
a
Respuesta gradual, función transitoria
Otra característica del sistema consiste en su comportamiento en estado de
equilibrio, es decir, el comportamiento estático.
El sistema alcanza su comportamiento estático cuando no cambia ningún valor en el
transcurso del tiempo. El estado de equilibrio sólo se alcanza al concluir las
oscilaciones iniciales. Este estado se puede mantener indefinidamente. También en
estado de equilibrio, el valor de salida depende del valor de entrada. Esta
dependencia se expresa mediante la línea característica de un sistema.
La línea característica del sistema «válvula» del ejemplo del baño de agua muestra
la relación entre el caudal y la abertura de la válvula.
Caudal volumétrico [M /s ]
3
1
1 2
2
3
Posición de la válvula y[mm]
con presión previa p
Línea característica del sistema «válvula»
Estado de equilibrio
Comportamiento estático
Ejemplo
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 51
Analizando la línea característica se puede apreciar si se trata de un sistema lineal o
no lineal. Si la línea característica es una recta, se trata de un sistema lineal. En el
caso del sistema constituido por la válvula, se trata de una línea característica no
lineal. En la práctica, numerosos tramos de regulación no son lineales. Sin embargo,
en el margen de funcionamiento, la línea característica puede asemejarse a una
línea recta.
En términos prácticos, la respuesta gradual y la función transitoria representan las
formas más importantes de un modelo de sistema dinámico lineal.
El comportamiento de la transmisión de señales de sistemas técnicos puede
explicarse en términos cualitativos recurriendo a la función de transición.
Dependiendo del recorrido de la función de transición (suponiendo tiempos largos, t
� ∞), se puede distinguir entre sistemas con comportamiento P, I y D. Los sistemas
con comportamiento P (proporcional) alcanzan un estado de equilibrio nuevo,
diferente al valor del punto de trabajo. En el caso de sistemas con comportamiento I
(integral), se obtiene durante un tiempo prolongado (atención: tener en cuenta el
margen de linealidad) una velocidad de cambio constante del valor de salida del
sistema. En los sistemas de comportamiento D (diferencial), el valor de salida vuelve
a equilibrarse en el valor del punto de trabajo. Estas propiedades básicas de los
sistemas técnicos se muestran en la gráfica siguiente.
h
t
Fase transitoria
Comportamiento
para t → ∞
Comportamiento I
Comportamiento P
Comportamiento D
Caracterización cualitativa del comportamiento transitorio en base a la función transitoria
6. Características del comportamiento de transmisión
Nociones básicas de la técnica de regulación
52 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
6.1 Número ordinal
El número ordinal del tramo de regulación puede determinarse sobre la base del
transcurso de la curva de la respuesta gradual del tramo de regulación.
xx
Rt
1 234
Respuestas graduales de sistemas de diverso orden
6.2 Constante del tiempo
Una vez determinado el orden del tramo de regulación, es posible obtener
gráficamente la constante del tiempo del tramo de regulación. Tratándose del tramo
de 1er orden, la constante del tiempo se determina de la siguiente manera:
100%
63%
S=1-e-t/T
T
S = Valor de salidapara t=T se obtieneT = 63%
Determinación de la constante del tiempo
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 53
El número irracional e
Cómo se determina el número e, el valor correspondiente al crecimiento en pasos
cada vez más pequeños?
T El número e es el valor final de la serie
...654321
1
54321
1
4321
1
321
1
321
1
21
1
1
11e +
⋅⋅⋅⋅⋅
+
⋅⋅⋅⋅
+
⋅⋅⋅
+
⋅⋅
+
⋅⋅
+
⋅
++=
ts
3
2
1
e = 2,718
Número irracional «e»
En lenguaje matemático, la constante del tiempo se denomina subtangente.
Los sistemas de comportamiento PT1 filtran las señales que aumentan rápidamente
(altas frecuencias), mientras que dejan pasar las frecuencias bajas. Por ello, también
se llaman filtros de frecuencia baja de 1er orden. Además, provocan un desfase
entre la señal de entrada y la señal de salida.
Detrás de 5T, el tramo está regulado.
Un regulador debe ser siempre entre 8 y 10 veces más rápido que la constante del
tiempo para que sea posible la regulación.
6.3 El modelo de tangentes de inflexión
En numerosas aplicaciones, especialmente en el sector de los procesos continuos y
en la técnica energética, las respuestas graduales de los sistemas transcurren sin
tramos de oscilación y tienen un comportamiento proporcional o integral en
combinación con un tiempo muerto. Por ello, la función transitoria con frecuencia se
utiliza como modelo dinámico lineal.
De esta manera, la caracterización del comportamiento del sistema en el caso de
tramos de orden superior se simplifica considerablemente mediante tres valores
característicos:
• Coeficiente proporcional o integral
• Tiempo de retardo
• Tiempo de compensación
Nociones básicas de la técnica de regulación
54 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
h
K
t
Tu
Tg
Curva alisada
Tangente de inflexión
Respuesta gradual determinada mediante experimento(normalizada)
Δh
Δt
Modelo de función transitoria de uso frecuente (modelo de tangente de inflexión)
K – Coeficiente proporcional
Tu – Tiempo de retardo
Tg – Tiempo de compensación
La tangente de inflexión, utilizada para obtener los valores característicos Tu y Tg, se
dibuja a mano en las coordenadas de la respuesta gradual determinada mediante
experimento. Si se sobreponen interferencias de alta frecuencia, deberá alisarse la
curva (ya sea a ojo o con la ayuda de un ordenador). Tratándose de interferencias de
baja frecuencia, el proceso no es evaluable. En este caso, es recomendable repetir
varias veces el experimento y alisar la curva aplicando un valor medio. En la tabla
siguiente se incluyen valores característicos modelo de tramos de regulación típicos.
Magnitud a regular Tipo de tramo Retardo Tu Tiempo de
compensación Tg
Horno Laboratorio
0,5 – 1 min
5 – 15 min
Industria 1 – 3 min 10 – 30 min
Columna de destilación
1 – 5 min 40 – 60 min
Calentador 1 – 2 min 20 – 100 min
Temperatura
Calefacción de espacios
1 – 5 min 10 – 60 min
Caudal Tubería de gas 0 – 5 s 0,2 – 10 s
Caudal Tubería para líquidos
0 0
Valores modelo característicos correspondientes a tramos de regulación típicos
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 55
Dicho sea de paso, con el cociente u
g
T
T puede estimarse el grado de dificultad que
puede ofrecer la regulación de un sistema:
Relación u
g
T
T Grado de dificultad
> 10 Fácilmente regulable
≈ 6 Regulable
< 3 Difícilmente regulable
Estimación del grado de dificultad de la regulación
En el capítulo anterior se explicó el sistema constituido por el tramo de regulación,
es decir, aquella parte del equipo que deberá controlarse mediante una operación
de regulación.
En este capítulo se aborda el tema del regulador.
El regulador es la unidad incluida en el circuito de regulación que se ocupa de
comparar el valor real (el valor medido) con el valor nominal (valor previamente
definido) y, a continuación, calcula y emite la señal de regulación. En el capítulo
anterior se explicó que los tramos de regulación se comportan de distintas maneras.
Existen tramos rápidos, tramos con un gran retardo y tramos con comportamiento
de memoria.
Para cada uno de esos tramos de regulación, la modificación de la señal de
regulación «y» debe realizarse de modo diferente. La tarea del experto en sistemas
de regulación consiste en seleccionar el comportamiento de regulación del
regulador en función de las características del tramo de regulación.
7.1 Comportamiento de regulación
Se llama comportamiento de regulación a la forma en la que el regulador debe
calcular la señal de regulación en función de la diferencia de regulación. Aplicando
una clasificación general de los reguladores analógicos según su comportamiento
de regulación, existen dos categorías: reguladores continuos y reguladores
discontinuos.
La señal de regulación del regulador continuo cambia continuamente en función de
la diferencia de regulación. Estos reguladores calculan el valor de la diferencia de
regulación y transmiten al actuador regulador directamente una señal
correspondiente a ese valor.
El regulador por fuerza centrífuga es un ejemplo de este tipo de reguladores. Este
regulador modifica su momento de inercia en función de las revoluciones y, por lo
tanto, se opone de inmediato a un cambio de las revoluciones.
7. Regulador
Reguladores continuos
Nociones básicas de la técnica de regulación
56 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Regulador por fuerza centrífuga
La señal de regulación de un regulador discontinuo sólo puede ajustarse según
escalones definidos o según estados de conmutación antes ajustados. Los
reguladores continuos, en cambio, pueden asumir cualquier valor. El regulador
discontinuo más utilizado es el regulador de dos puntos.
El termostato de una plancha es un ejemplo de regulador de dos puntos. Este
termostato conecta y desconecta la alimentación de corriente eléctrica según la
temperatura.
Temperatura
Espiral calentadora
Termostato bimetálico
Termostato bimetálico como regulador de dos puntos
7.2 Regulador de dos puntos
El regulador discontinuo se utiliza, por ejemplo, en una plancha, en la que la
temperatura está definida previamente. Si la temperatura es inferior al valor
nominal, el termostato bimetálico conecta el calentamiento. Si la temperatura es
superior al valor nominal, el termostato bimetálico desconecta el calentamiento.
Reguladores discontinuos
Regular la temperatura con
un regulador de dos puntos
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 57
El nivel de llenado de un recipiente se regula con un regulador de dos puntos. Este
regulador conecta y desconecta una bomba (actuador regulador). Al producirse un
cambio del valor nominal, la bomba se conecta hasta que el nivel de llenado supera
al valor nominal por la cantidad correspondiente a la mitad de la diferencia de
regulación. A continuación, se desconecta la bomba. Si baja el nivel de llenado, es
decir, si el nivel de llenado es inferior al valor nominal por la mitad de la diferencia
de regulación, la bomba vuelve a ponerse en funcionamiento.
Si se reduce la diferencia de conmutación, aumenta la frecuencia de la conmutación
de los actuadores reguladores (por ejemplo, relé, contactor, etc.). De esta manera se
alcanza más rápidamente la cantidad de ciclos de conmutación necesarios de un
actuador regulador.
Un tramo de regulación de fuerte ascendencia (por ejemplo, al calentar) y de
descendencia suave (por ejemplo, al enfriar), es ideal para la utilización de un
regulador de dos puntos.
Además de los reguladores de dos puntos también hay reguladores de tres puntos.
Éstos pueden tener tres estados de conmutación: enfriamiento, desconexión,
calentamiento.
Regulación del nivel de
llenado con un regulador de
dos puntos
Nociones básicas de la técnica de regulación
58 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
7.3 Comportamiento de un regulador en función del tiempo
Todo tramo de regulación tiene su propio comportamiento en función del tiempo.
Este comportamiento está determinado por el tipo de máquina o equipo y el técnico
especializado en regulación no puede modificarlo. El comportamiento en función del
tiempo del tramo de regulación debe determinarse mediante experimentos o
efectuando un análisis teórico. El regulador como tal también constituye un sistema
y también tiene su propio comportamiento en función del tiempo. Este
comportamiento del regulador sí puede ser determinado por el técnico con el fin de
obtener un buen resultado de la regulación.
El comportamiento en función del tiempo de un regulador continuo está
determinado por tres factores:
• El comportamiento proporcional (P)
• El comportamiento integral (I)
• El comportamiento diferencial (D)
Estas denominaciones informan sobre la forma de calcular la señal de regulación
sobre la base de la diferencia de regulación.
En el caso del comportamiento proporcional, la señal de regulación es proporcional
a la diferencia de regulación. Si la diferencia es grande, también lo es la señal de
regulación. Si es pequeña, también es pequeño el valor de la señal de regulación.
Pero considerando que la diferencia de regulación y la señal de regulación son
proporcionales entre sí, sólo se emite una señal de regulación si existe una
diferencia de regulación. Ello significa que no es posible obtener una diferencia cero
únicamente utilizando un regulador de comportamiento P. En ese caso, no se
emitiría señal de regulación alguna y, por lo tanto, no se produciría una regulación.
Entrada
Salida
t
t
Comportamiento de un regulador continuo en función del tiempo
Regulador con
comportamiento P
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 59
En el caso del comportamiento integral, la diferencia de regulación se suma en el
transcurso del tiempo, lo que significa que se integra. Si, por ejemplo, siempre hay
una diferencia de regulación, el valor de la señal de regulación siempre continuará
aumentando, ya que es el resultado de la suma en el transcurso del tiempo. Dado
que el valor de la señal de regulación aumenta continuamente, disminuye la
diferencia de regulación. Este proceso continúa hasta que la diferencia de
regulación es igual a cero.
Entrada
Salida
t
t
Comportamiento de un regulador integral en función del tiempo
Los reguladores de comportamiento I se utilizan para evitar reiteradas diferencias
de regulación. En el caso del regulador de comportamiento D, se evalúa la velocidad
con la que se producen los cambios de la diferencia entre el valor nominal y el valor
real. Si el cambio se produce rápidamente, entonces el valor de regulación es
grande. Si el cambio es lento, el valor de regulación es pequeño.
Entrada
Salida
t
t
Comportamiento de un regulador diferencial en función del tiempo
Un regulador de comportamiento D no tiene sentido en este caso, ya que
únicamente si existe un cambio de la diferencia entre el valor real y el valor nominal
se emite una señal de regulación.
Los reguladores pueden ser de sólo comportamiento P o sólo de comportamiento I.
Sin embargo, un regulador puede combinar varios comportamientos. La forma más
difundida es la del regulador continuo de comportamiento PID.
Regulador con
comportamiento I
Regulador con
comportamiento D
Nociones básicas de la técnica de regulación
60 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
7.4 Ejecución técnica de reguladores
En la técnica de la automatización, actualmente casi solamente se utilizan
reguladores eléctricos/electrónicos. Aunque es cierto que los reguladores
mecánicos o neumáticos suelen todavía aparecer con frecuencia en los libros de
texto para utilizarlos como ejemplos, no se utilizan ya en las instalaciones
modernas.
Los reguladores eléctricos/electrónicos funcionan con señales eléctricas de entrada
y de salida. Por ello, los convertidores de valores de medición son detectores que
convierten las magnitudes físicas en tensión o intensidad. Los actuadores
reguladores se activan a través de las salidas de intensidad o tensión. En principio,
el margen de estas señales puede variar. Sin embargo, entretanto se han impuesto
márgenes estándar para reguladores de utilización universal:
Tensión 0 – 10 V -10 – +10 V
Intensidad 0 – 20 mA 4 – 20 mA
El procesamiento de las señales en el regulador se lleva a cabo analógicamente con
amplificadores operacionales o digitalmente con sistemas de microprocesadores.
• En el caso del funcionamiento con amplificadores operacionales, las tensiones o
intensidades se procesan directamente en los grupos correspondientes.
• Tratándose del procesamiento digital, las señales analógicas primero se
transforman en señales digitales. Una vez calculado el valor de regulación en el
microprocesador, el valor digital se vuelve a transformar en un valor analógico.
Aunque estos dos tipos de procesamiento deben interpretarse de modos diferentes
desde el punto de vista teórico, en la práctica no se diferencia estos dos tipos de
reguladores.
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 61
En este capítulo se explica el comportamiento de regulación de los diversos tipos de
reguladores y la importancia de los parámetros de regulación. En la descripción se
utiliza la respuesta gradual, tal como ya se hizo en las explicaciones sobre los
tramos de regulación. Para el regulador, la magnitud de entrada es la diferencia de
regulación, es decir, la diferencia entre el valor real y el valor nominal.
8.1 Regulador P En el caso del regulador proporcional, la señal de regulación se calcula
proporcionalmente en relación con la diferencia de regulación. Si la diferencia de
regulación es grande, también lo es el valor de regulación; si la diferencia es
pequeña, también lo es el valor de regulación. En el caso ideal, el comportamiento
del regulador P en función del tiempo es exactamente igual al de la señal de
entrada.
Señal de regulación «y»
Diferencia de regulación xd
Regulador
xd
x0
y0
y
t t
a
Comportamiento del regulador P en función del tiempo
La relación entre el valor de regulación y la diferencia de regulación es el coeficiente
proporcional o la amplificación proporcional. La letra de identificación
correspondiente es Kp. Este valor puede ajustarse con un regulador P. El valor indica
que la señal de regulación se calcula según la diferencia de regulación. Cálculo de la
amplificación proporcional:
Kp = Yo/Xo
Si la amplificación proporcional es grande, el regulador provocará una regulación
fuerte mediante el actuador regulador, aunque las diferencias sean pequeñas. Si la
amplificación proporcional es pequeña, el efecto del proceso cerrado es pequeño,
por lo que el grado de regulación es insuficiente.
Al producirse un salto en la diferencia de regulación, la señal de salida también
ejecuta un salto. Su altura depende de la amplificación proporcional. Los
reguladores utilizados en la práctica suelen tener un retardo, lo que significa que el
cambio de la señal de regulación se produce sólo transcurrido cierto tiempo
después de modificar la diferencia de regulación. En los reguladores eléctricos suele
ser posible ajustar este retardo.
8. Funcionamiento de diversos tipos de reguladores
Nociones básicas de la técnica de regulación
62 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Una de las propiedades más importantes de los reguladores P consiste en que se
mantiene una diferencia de regulación debido a la relación fija entre la diferencia y
la señal de regulación. Esta diferencia restante no puede regularse mediante el
regulador P.
8.2 Regulador I El regulador I suma la diferencia de regulación en el transcurso del tiempo. Es decir,
que integra la diferencia de regulación. Por ello, el valor de regulación no es
proporcional a la diferencia de regulación. Más bien lo es la velocidad con la que
cambia el valor de la señal de regulación. Ello se pone de manifiesto por el salto que
da el regulador I al responder: si la diferencia de regulación asume repentinamente
un valor, el valor de regulación aumenta de modo continuo. Cuanto más grande es la
diferencia de regulación, tanto más empinada es la curva de crecimiento del valor de
regulación.
Señal de regulación «y»
Diferencia de regulación xd
Regulador
xd
y
t t
a
Comportamiento del regulador I en función del tiempo
Ello significa que el regulador I también es apropiado para reducir completamente
las diferencias de regulación. Si la diferencia es grande, aumenta rápidamente el
valor de regulación. Si por este cambio del valor de regulación disminuye cada vez
más la diferencia de regulación, el valor de regulación aumenta de modo cada vez
más lento hasta que, finalmente, se obtiene una situación de equilibrio.
Pero a pesar de ello, en la mayoría de los casos no es apropiado el regulador I, ya
que produce oscilaciones en el circuito de regulación o porque elimina la diferencia
de regulación demasiado lentamente si se trata de tramos de regulación con gran
retardo. Por ello, en la práctica casi no se utilizan reguladores I.
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 63
8.3 Regulador PI El regulador PI está compuesto por la combinación de un regulador P y un
regulador I. De esa manera es posible aprovechar las ventajas que ofrecen ambos
reguladores: reacciones rápidas y eliminación de la diferencia de regulación
restante. Por esta razón, el regulador PI es apropiado para numerosos tramos de
regulación. Además de la amplificación proporcional se suma otro parámetro propio
del regulador I, es decir, el tiempo de reajuste.
El tiempo de reajuste se refiere a la velocidad con la que el regulador «reajusta» el
valor de regulación (al margen del valor de regulación generado por el regulador P)
suponiendo una diferencia de regulación constante con el fin de eliminar la
diferencia de regulación restante. O, para expresarlo en otros términos: el tiempo de
reajuste es el tiempo por el que un regulador PI es más rápido que el regulador I.
Este comportamiento se explica en la siguiente gráfica en la que se muestra el
comportamiento de un regulador PI en función del tiempo.
Señal de regulación «y»
Diferencia de regulación xd
Regulador
xd
Tn
T = n
Tiempo de reajuste
y
t t
a
Comportamiento del regulador PI en función del tiempo
El tiempo de reajuste depende de la amplificación proporcional Kp, ya que al
aumentar la amplificación, el aumento del valor de regulación también es mayor. Al
aumentar el tiempo de reajuste, el efecto de la parte I del regulador es pequeño, ya
que la suma de la diferencia de regulación se produce muy lentamente. Al ser
pequeño el tiempo de reajuste, el efecto de la parte I del regulador es grande.
El efecto del regulador PI mejora en la medida en que son mayores la amplificación K
y la parte I del regulador (es decir, cuanto más pequeño es el tiempo de reajuste).
Sin embargo, si el ajuste de estos dos valores es demasiado elevado, el regulador
reacciona demasiado abruptamente, por lo que se producen oscilaciones en todo el
circuito de regulación. En ese caso, el comportamiento ya no es estable. El límite del
inicio de las oscilaciones es diferente en cada tramo de regulación y debe conocerse
antes de realizar la puesta en funcionamiento.
Tiempo de reajuste
Nociones básicas de la técnica de regulación
64 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
8.4 Regulador PD El regulador PD es la combinación de un regulador P y un regulador D. El
comportamiento D se refiere a la velocidad del cambio de la diferencia de
regulación.
Cuanto mayor es esa velocidad, es decir, cuanto mayor es la diferencia de
regulación en función del tiempo, tanto mayor es la parte D. Ello significa que
adicionalmente al comportamiento del regulador P, se contrarrestan breve pero
fuertemente las marcadas diferencias de regulación. Ello se expresa a través del así
llamado tiempo de acción derivada.
El tiempo de derivación Tv expresa cuánto demora menos un regulador PD que un
regulador P para equilibrar el valor de regulación. Al producirse un salto de la señal
de regulación se equilibra una gran parte, antes que un regulador P sería capaz de
alcanzar ese valor. Por ello, pareciera que la parte P se activa antes por el tiempo Tv.
Señal de regulación «y»
Diferencia de regulación Xd
Regulador
xd
TV
T = V
Tiempo de acción derivada
y
t t
a
Comportamiento del regulador PD en función del tiempo
Los reguladores PD no suelen utilizarse, porque tienen dos desventajas: no son
capaces de equilibrar por completo las diferencias de regulación restantes y,
además, una parte D ligeramente sobreelevada produce rápidamente la
inestabilidad de la regulación. En ese caso, el tramo de regulación tiende a tener
oscilaciones.
Tiempo de acción derivada
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 65
8.5 Regulador PID Además de las propiedades que tiene el regulador PI, el regulador PID tiene una
parte D adicional. Este regulador también considera la velocidad del cambio de la
diferencia de regulación.
Si aumenta considerablemente la diferencia de regulación, la parte D provoca en un
primer término una sobreelevación extrema del valor de regulación durante unos
instantes. Mientras que la influencia de la parte D desaparece de inmediato,
aumenta lentamente la parte I. Al cambiar ligeramente la diferencia de regulación,
se puede despreciar la parte correspondiente al comportamiento D.
Este comportamiento tiene la ventaja que al producirse cambios o interferencias, la
intervención es más rápida y, por lo tanto, se recupera más pronto el estado de
regulación equilibrada. La desventaja consiste en que en el circuito de regulación
pueden producirse oscilaciones más rápidamente, por lo que la regulación es
mucho más complicada.
En la siguiente gráfica se muestra el comportamiento de un regulador PID en función
del tiempo.
Señal de regulación «y»
Diferenciade regulación x
d
Regulador
xd
TV
Tn T =
T = n
V
Tiempo de reajuste
Tiempo de acción derivada
y
t t
a
Comportamiento del regulador PID en función del tiempo
Debido a su parte D, este tipo de regulador es más rápido que un regulador P o un
regulador PI. Ello se puede apreciar en el tiempo de acción derivada Tv. El tiempo de
acción derivada es el tiempo por el que un regulador PID es más rápido que un
regulador PI.
Tiempo de acción derivada
Nociones básicas de la técnica de regulación
66 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Los sistemas de regulación son parte de las instalaciones automatizadas y su
función principal consiste en estabilizar los procesos. Se utilizan con los siguientes
fines:
• Crear determinados estados de los procesos (modos de funcionamiento) y
mantenerlos automáticamente
• Eliminar los efectos de interferencias que afectan los procesos
• Evitar acoplamientos indebidos de procesos parciales en el proceso técnico
Estos estados afectan especialmente a determinados parámetros del proceso como,
por ejemplo, la presión, el caudal, la temperatura y el nivel de llenado.
En este contexto, debe plantearse la siguiente pregunta relacionada con la
optimización del ajuste de la regulación: ¿Qué regulador es apropiado para qué
tramo de regulación?
A continuación se indican los reguladores que suelen utilizarse con mayor
frecuencia en determinados tramos de regulación.
Con mantención de la diferencia de regulación
Sin mantención de la diferencia de regulación
P PD PI PID
Temperatura Tramos sencillos, poco exigentes
Tramos sencillos, poco exigentes
Apropiado Muy apropiado
Presión Por lo general, no apropiado
Por lo general, no apropiado
Muy apropiado; en tramos con gran retardo, también regulador I
Apropiado si la señal de regulación no tiene pulsaciones muy marcadas
Caudal No apropiado No apropiado Apropiado, pero el regulador I suele ser mejor
Apropiado
Nivel de llenado
Con tiempo muerto corto
Apropiado Apropiado Muy apropiado
Transporte No apropiado por el tiempo muerto
No apropiado Apropiado, pero el regulador I suele ser mejor
No ofrece ventajas dignas de mención en comparación con el regulador PI
Selección de tipos de reguladores para el ajuste de los parámetros más importantes
9. Optimización del ajuste de la regulación
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 67
Los tramos identificados según la respuesta permiten atribuirse a determinados
reguladores. Por ejemplo, un tramo I puede regularse con un regulador P o,
viceversa, un tramo P con un regulador I.
Estructura del regulador Tramo
P PD PI PID
Tiempo muerto puro
No apropiado por el tiempo muerto
No apropiado Apropiado, pero un regulador I suele ser suficiente
Apenas ofrece ventajas en comparación con PI
1er orden con tiempo muerto corto
Apropiado si la diferencia de regulación es aceptable
Apropiado si la diferencia de regulación es aceptable
Muy apropiado Apropiado
2do orden con tiempo muerto corto
La diferencia de regulación suele ser demasiado grande considerando el Xp necesario
La diferencia de regulación suele ser demasiado grande considerando el Xp necesario
Menos eficiente que PID
Muy apropiado
Orden mayor No apropiado No apropiado Menos eficiente que PID
Muy apropiado
Si compensación, con tiempo de retardo
Apropiado Apropiado Apropiado Especialmente apropiado
Los parámetros de regulación del regulador seleccionado pueden determinarse
teóricamente mediante algoritmos o efectuando experimentos prácticos de ajuste.
Métodos prácticos para el ajuste de los parámetros:
• Métodos de «prueba y error» o métodos empíricos
• Método de oscilación según Ziegler-Nichols para tramos de regulación rápidos
• Respuesta con el modelo de tangentes de inflexión según Chien-Hrones-Reswick
para tramos de regulación de orden superior
• Método de la velocidad creciente en tramos de regulación lentos
Métodos de ajuste
Nociones básicas de la técnica de regulación
68 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
9.1 Ajuste manual de los parámetros sin conocer el comportamiento del equipo
En este caso, se desconocen los parámetros de regulación para obtener una
regulación óptima. Para mantener siempre estable el circuito de regulación, deberán
realizarse los siguientes ajustes:
Parte P Coeficiente proporcional Kp = 0,1
Parte I Tiempo de reajuste Tn = 500 s
Parte D Tiempo de acción derivada Tv = 0
Regulador P 1º Ajustar el valor nominal y ajustar a mano la diferencia de regulación a cero
2º Conmutar a funcionamiento automático
3º Aumentar Kp lentamente hasta que el circuito de regulación tienda a
oscilaciones debido a ligeros cambios del valor nominal
4º Disminuir Kp ligeramente hasta que desaparezcan las oscilaciones
Regulador P 1º Ajustar el valor nominal y ajustar a mano la diferencia de regulación a cero
2º Conmutar a funcionamiento automático
3º Aumentar Kp lentamente hasta que el circuito de regulación tienda a
oscilaciones debido a ligeros cambios del valor nominal
4º Cambiar Tv de 0 a 1
5º Aumentar Tv hasta que desaparezcan las oscilaciones
6º Aumentar Kp lentamente hasta que vuelvan a aparecer las oscilaciones
7º Repetir los dos pasos anteriores hasta que ya no sea posible eliminar las
oscilaciones
8º Reducir ligeramente Tv y Kp hasta que desaparezcan las oscilaciones
Regulador PI 1º Ajustar el valor nominal y ajustar a mano la diferencia de regulación a cero
2º Conmutar a funcionamiento automático
3º Aumentar Kp lentamente hasta que el circuito de regulación tienda a oscilar
debido a ligeros cambios del valor nominal
4º Disminuir Kp ligeramente hasta que desaparezcan las oscilaciones
5º Reducir Tn ligeramente hasta que el circuito de regulación tienda nuevamente a
oscilar
6º Aumentar Tn ligeramente hasta que desaparezcan las oscilaciones
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 69
Regulador PID 1º Ajustar el valor nominal y ajustar a mano la diferencia de regulación a cero
2º Conmutar a funcionamiento automático
3º Aumentar Kp lentamente hasta que el circuito de regulación tienda a oscilar
debido a ligeros cambios del valor nominal
4º Cambiar Tv de 0 a 1
5º Aumentar Tv hasta que desaparezcan las oscilaciones
6º Aumentar Kp lentamente hasta que vuelvan a aparecer las oscilaciones
7º Repetir los dos pasos anteriores hasta que ya no sea posible eliminar las
oscilaciones
8º Reducir ligeramente Tv y Kp hasta que desaparezcan las oscilaciones
9º Reducir Tn hasta que el circuito de regulación tienda nuevamente a oscilar
10º Aumentar Tn ligeramente hasta que desaparezcan las oscilaciones
9.2 Reglas de ajuste según Ziegler/Nichols
J. G. Ziegler y N. B. Nichols definieron diversas reglas a principios del surgimiento de
la técnica de regulación moderna. Estas reglas siguen siendo válidas actualmente.
Se aplican en los siguientes casos:
• Si no se dispone de un modelo (tampoco un modelo de tangentes de inflexión)
del tramo de regulación
• Si es posible llegar hasta el límite de estabilidad de un circuito de regulación sin
riesgo alguno
Reglas según Ziegler y Nichols:
1. Ajustar el regulador como regulador P (Tv = 0, Tn = ∞).
2. El factor de amplificación KR del regulador se aumenta justo hasta que el circuito
regulador produce oscilaciones no amortiguadas (límite de estabilidad). En esas
condiciones se determinan el factor crítico de amplificación KRk y la duración de
las oscilaciones Tk duraderas.
3. Sobre la base de estos dos parámetros (KRk, Tk) pueden calcularse los
parámetros de regulación KR, Tn y Tv para cada tipo de regulador según lo
indicado en la siguiente tabla.
KR Tn Tv
Regulador P 0,5 KRk – –
Regulador PI 0,45 KRk 0,85 Tk –
Regulador PID 0,6 KRk 0,5 Tk 0,12 Tk
Reglas de ajuste según Ziegler/Nichols
Nociones básicas de la técnica de regulación
70 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Pero según se sabe por experiencia, estos valores de ajuste sólo permiten obtener
un comportamiento útil si la relación entre el tiempo Tg y el tiempo de retardo Tu del
tramo de regulación no es demasiado grande, es decir, si en el modelo el tramo
tiene un tiempo de retardo perceptible.
9.3 Reglas de ajuste según Chien/Hrones/Reswick
Si se dispone de un modelo de tangentes de inflexión del tramo de regulación, es
posible aplicar las reglas de ajuste de Chien, Hrones y Reswick. En la tabla siguiente
se explican las reglas de ajuste.
Regulador Amplitud de sobreoscilación de 20%
después del salto Sin sobreoscilación (0%) después del salto
Tipo de la interferencia z
del valor nominal w
de la interferencia z del valor nominal w
P
u
g
s
r
T
T
K
7,0K •≈
u
g
s
r
T
T
K
7,0K •≈
u
g
s
r
T
T
K
3,0K •≈
u
g
s
r
T
T
K
3,0K •≈
PI
u
g
s
r
T
T
K
7,0K •≈
Tn ≈ 2,3 • Tu
u
g
s
r
T
T
K
6,0K •≈
Tn ≈ Tg
u
g
s
r
T
T
K
6,0K •≈
Tn ≈ 4 • Tu
u
g
s
r
T
T
K
35,0K •≈
Tn ≈ 1,2 • Tg
PID
u
g
s
r
T
T
K
2,1K •≈
Tn ≈ 2 • Tu
Tv ≈ 0,42 • Tu
u
g
s
r
T
T
K
95,0K •≈
Tn ≈ 1,35 • Tg
Tv ≈ 0,47 • Tu
u
g
s
r
T
T
K
95,0K •≈
Tn ≈ 2,4 • Tu
Tv ≈ 0,42 • Tu
u
g
s
r
T
T
K
6,0K •≈
Tn ≈ Tg
Tv ≈ 0,5 • Tu
Reglas de ajuste según Chien/Hrones/Reswick
En el caso de tramos I, en vez de us
g
TK
T
•
deberá aplicarse uISTK
1
•
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 71
9.4 Método según la velocidad del incremento
Tratándose de tramos de regulación lentos con compensación de, por lo menos,
segundo orden, es posible aplicar un método de optimización de los parámetros de
regulación de un regulador PID mediante un salto indistinto de la señal de
regulación. El salto correspondiente a un valor de regulación determinado se aplica
hasta que la modificación del valor real tenga la máxima inclinación ascendente.
0 80 160 240 320 400 480
30
40
50
60
X°C
t
Ta
Stop
XΔ
tΔ
t
XV m a x
Δ
Δ=
Transcurso del valor real con el método según la velocidad del incremento
Forma de proceder: 1º Aplicar el salto de la señal de regulación en el tramo
2º Apuntar la respuesta del valor real
3º Una vez que se alcanzó la máxima ascendencia, interrumpir el salto de la señal
4º Dibujar la tangente de inflexión
5º Dibujar el triángulo del incremento
6º Determinar la velocidad máxima del incremento Vmáx
7º Determinar el retardo TU (tiempo muerto)
8º Incluir en la fórmula los valores de Vmáx y TU y efectuar el cálculo (consultar
siguiente tabla)
t
xVmax
Δ
Δ=
Nociones básicas de la técnica de regulación
72 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Regulador Parámetros de regulación Tabla
P
HUMAX
PyTV
y%100K
⋅⋅
Δ⋅=
PI
HUMAX
PyTV2,1
y%100K
⋅⋅⋅
Δ⋅=
UNT3,3T ⋅=
PD
HUMAX
PyTV83,0
y%100K
⋅⋅⋅
Δ⋅=
UVT25,0T ⋅=
PID
HUMAX
PyTV83,0
y%100K
⋅⋅⋅
Δ⋅=
UNT2T ⋅=
UVT5,0T ⋅=
Hy = Margen máx. de regulación
(por lo general, 100%)
yΔ = Salto del valor de regulación
definido
Fórmulas para la optimización de los parámetros de regulación según la respuesta ascendente de tramos (>PT2)
con compensación
Nociones básicas de la técnica de regulación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA 73
En este capítulo se repiten los temas que deben tenerse en cuenta al solucionar
problemas de regulación.
• Atribución de las magnitudes de regulación
– De las magnitudes de la máquina o del equipo, ¿cuál es el valor real,
cuál es el valor nominal, cuál es la señal de regulación, etc.?
– ¿Dónde y cómo aparecen interferencias o perturbaciones?
– Considerando estos criterios, pueden seleccionarse los detectores
y actuadores.
• Clasificación de la tarea de regulación según sistemas
– ¿Dónde se mide el valor de regulación?
– ¿Dónde se puede intervenir?
– ¿Cuál es la característica de cada uno de los sistemas?
• Tramo de regulación
– ¿Dónde deberá conseguirse que el valor real coincida con el valor nominal?
– ¿Cuál es el comportamiento del tramo de regulación en función del tiempo
(lento o rápido)?
– De ello depende el comportamiento de regulación que se debe elegir.
• Regulador
– ¿Cuál es el comportamiento de regulación necesario?
– ¿Qué comportamiento debe tener el regulador en función del tiempo,
especialmente considerando las posibles interferencias?
– ¿Qué valores deben tener los parámetros a regular?
• Tipo de regulador
– ¿Qué tipo de regulador es apropiado?
– Considerando el comportamiento en función del tiempo y las características
del tramo de regulación, ¿se necesita un regulador P, I, PI o PID?
10. Resumen
Nociones básicas de la técnica de regulación
74 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-1
Parte A: Estación de filtratión __________________________________________A-1
Tarea 1.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 1.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________A-5
Tarea 1.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________A-7
Tarea 1.1.3: Completar el esquema de distribución neumático ________________A-9
Tarea 1.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones ______________A-11
Tarea 1.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones ________________________A-13
Tarea 1.2: Medición y control Tarea 1.2.1: Línea característica del sistema válvula proporcional reguladora
de presión / filtro_________________________________________A-17
Tarea 1.2.2: Enlaces lógicos ___________________________________________A-21
Tarea 1.2.3: Zona y punto de trabajo en un tramo de regulación______________A-29
Tarea 1.2.4: Identificación del tramo de regulación ________________________A-32
Tarea 1.2.5: Niveles de presión con rampa _______________________________A-36
Tarea 1.3: Regulación Tarea 1.3.1: Regulador de dos puntos___________________________________A-39
Tarea 1.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) _________________A-41
Tarea 1.3.3: Método de optimización según Ziegler-Nichols _________________A-46
Índice
Índice
A-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-3
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la estación de filtración
• Usted puede interpretar y ampliar los diagrama de flujos
• Usted puede leer y ampliar los esquemas de distribución neumáticos
• Usted conoce la construcción y funcionamiento del filtro
• Usted conoce la construcción y funcionamiento de la bomba
• Usted conoce la construcción y funcionamiento del sensor de presión
• Usted conoce la construcción y funcionamiento de las válvulas de procesos
continuos
• Usted conoce la construcción y funcionamiento de los detectores de final de carrera
• Usted puede determinar la ocupación de detectores y actuadores de la estación
y puede redactar una lista de atribuciones de estos componentes
• Usted puede obtener las líneas características y analizarlas
• Usted puede redactar un programa de enlaces lógicos
• Usted puede determinar el margen de funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de regulación
• Usted puede identificar el tramo de regulación y determinar el número de orden
• Usted puede configurar un regulador de dos puntos y evaluar el comportamiento
de la regulación
• Usted puede configurar reguladores continuos (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
• Usted puede parametrizar reguladores continuos (P, PI, PID) según el método de
ajuste Ziegler-Nichols.
La estación de filtración se utiliza para automatizar parcialmente un proceso de
producción. Para poner en funcionamiento la estación posteriormente, deberá
primero conocer el funcionamiento de la estación y sus componentes más
importantes.
• Para examinar el funcionamiento de la estación puede utilizarse la SimBox
digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la pantalla táctil
del PLC.
• En el manual de la estación, en las instrucciones de utilización y en las hojas de
datos se ofrecen informaciones sobre la estación y los componentes.
1º Responda las preguntas y soluciones las tareas relacionadas con los respectivos
objetivos didácticos.
2º Analice y complete los esquemas de distribución.
3º Confeccione una tabla de atribuciones.
4º Determine las líneas características de los componentes y, a continuación,
estudie el funcionamiento de los componentes.
5º Confeccione un programa de enlaces lógicos.
6º Revise las secuencias del esquema.
7º Determine el punto de trabajo del tramo de regulación.
8º Identifique el tramo de regulación y determine el número ordinal.
9º Ajuste el regulador continuo y discontinuo y evalúe su funcionamiento.
Tareas. MPS• PA Estación de filtración
Objetivos didácticos
Información
Tareas del proyecto
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-5
Tarea 1.1: Estación de filtración: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 1 de 2
En la estación de filtración se filtra un líquido que proviene del depósito de agua
sucia, pasa por una corredera y se bombea a través del filtro. Pasando por una
compuerta, el líquido filtrado llega al depósito de agua limpia. El filtro puede
enjuagarse mediante un programa de limpieza del filtro. Para retirar los depósitos
de substancias sólidas, adicionalmente puede aplicarse un chorro de aire
comprimido en el filtro.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Filtración».
El esquema de distribución eléctrico y el diagrama de flujo constituido de tuberías e
instrumentos (diagrama RI) de la estación incluyen la denominación de los
componentes.
– Determine y complete la denominación de los componentes que aparecen en la
fotografía.
3
1
2
4
Denominación de los componentes del sistema
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
N˚ Denominación Significado o función
1
Sensor de presión
2 F101
3
Corredera
4 V103
5
Válvula de bola de 3 vías
En el esquema de distribución eléctrico y en el diagrama de flujo RI se utilizan dos
identificaciones diferentes para la corredera.
– Explique la diferencia.
Preguntas de comprensión
Denominación
de los componentes del
proceso
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-7
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 1 de 2
El diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI) es un
dibujo técnico que se utiliza en la técnica de los procesos continuos. Se trata de una
representación esquematizada de las partes del proceso. Concretamente, el
diagrama RI refleja la posición geométrica del sistema de tuberías. Además, incluye
los componentes de control y regulación según DIN 10628. Las magnitudes de
medición se describen como zonas EMCR (zonas de técnica eléctrica, de medición,
de control y de regulación) según la norma DIN 19227-1.
La información se halla en el manual de la estación MPS® PA «Filtración».
Las denominaciones y los símbolos de los componentes se encuentran en la
introducción del manual de trabajo.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos y
complete el diagrama de flujo RI correspondiente a la estación de filtración.
Diagrama de flujo RI
La denominación de los componentes incluidos en el diagrama de flujo permite
analizar el funcionamiento del equipo.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Denominación Significado o función
Filtro
LS-
LA+
Bomba digital
V
– Explique la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición
LA+ y LS+
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-9
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 1 de 2
La distribución en el esquema neumático sirve como criterio para diferenciar la
atribución de los componentes neumáticos a sus respectivos grupos.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Los esquemas de distribución, las denominaciones y los símbolos de los
componentes constan en la introducción del manual de trabajo, en la
documentación técnica de la estación MPS® PA y de FluidSIM® Neumática.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos de
los componentes neumáticos y complete el esquema de distribución neumático
de la estación de filtración.
Información
Planificación
Ejecución
Esquema de distribución
neumático
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Símbolo Significado o función
Válvula de 5/2 vías
– ¿Qué significado tiene la denominación de válvula de 5/2 vías?
– ¿Qué función tiene la estrangulación del aire de escape en un cilindro
neumático?
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes neumáticos
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-11
Tarea 1.1: Estación de filtración: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 1 de 2
En la estación MPS® PA de filtración se utilizan diversos componentes para procesos
continuos. Los datos técnicos son importantes para entender el funcionamiento de
los componentes de la estación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Examine la documentación y complete la tabla.
Componente Denomina-
ción en el
diagrama de
flujo
Tarea Características
Bomba P201
Tensión [V] ______
Potencia eléctrica [W] ______
Caudal máx. [l/min] ______
Válvula
proporcional
reguladora
de presión
Tensión del valor nominal [V] ______
Margen de presión [bar] ______
Válvula de 3
vías
Presión neum. mín. [bar] ______
Intensidad máx. [mA] ______
sensor de
presión
Margen de presión [bar] ______
Señal del sensor [V] ______
Detector de
posición final
superior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Detector de
posición final
inferior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Información
Planificación
Ejecución
Datos técnicos
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.1: Estación de filtración: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 2 de 2
– Describa la construcción y el funcionamiento de la válvula proporcional de
regulación de presión.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-13
Tarea 1.1: Estación de filtración: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 1 de 3
Para analizar el funcionamiento de la estación MPS® PA de filtración, el control se
produce con la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC. De esta manera es posible atribuir las señales de
salida y de entrada. La tabla de atribuciones constituye la base para la
programación de los procesos de la estación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Vierta en el depósito de agua sucia aproximadamente 7 litros de agua.
– Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC al terminal E/S y al terminal analógico de la
estación.
– Active las bombas y válvulas y observe el equipo y los estados de los LED en el
terminal E/S de la estación.
– Complete la tabla de atribuciones.
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
1B1 DI 0 Presión de expulsión
DI 1
DI 2
1B4 DI 3 Depósito B102 parte superior
DI 4
DI 5
DI 6
DI 7
Símbolo Dirección
EasyPort/
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
1PV1 AI0 Valor real X (presión)
Información
Planificación
Ejecución
Tabla de atribuciones
Entradas digitales
Tabla de atribuciones
Entradas analógicas
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 2 de 3
Símbolo Dirección
EasyPort/
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
DO 0
1M2 DO 1 Bomba P101 Agua sucia
DO 2
DO 3
DO 4
DO 5
DO 6
DO 7
Símbolo Dirección
EasyPort/
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
1CO1 AO 0 Señal de regulación Y, válvula
proporcional reguladora de presión
Examine el estado de todas las entradas y salidas e incluya los resultados en la
tabla. Compare la señal de entrada/señal de salida con las indicaciones de estado
en la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la
pantalla táctil del PLC.
Tabla de atribuciones
Salidas digitales
Tabla de atribuciones
Salidas analógicas
Control
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-15
Tarea 1.1: Estación de filtración : Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
1.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 3 de 3
– Describa el comportamiento del actuador regulador analógico (válvula
proporcional reguladora de presión) en el caso del accionamiento con señal
analógica.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-17
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.1 Línea característica del sistema válvula proporcional reguladora de presión / filtro Hoja 1 de 4
Con el fin de determinar el comportamiento del sistema compuesto por la válvula
proporcional reguladora de presión y el filtro, es necesario conocer el margen de
medición del sensor de presión y el margen de funcionamiento de la válvula
proporcional reguladora de presión (abreviatura: V_Prop).
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o
la pantalla táctil del PLC.
Determine la línea característica del sistema formado por la V_Prop y el filtro. A la
V_Prop se le atribuye una tensión. Esta tensión sirve de valor nominal para la
V_Prop. Un sensor de presión integrado compara este valor con la presión en la
utilización. Si hay diferencias entre el valor nominal y el valor real, se modifica el
valor real con la válvula reguladora hasta que la presión de salida alcanza el valor
deseado. La señal de salida (valor nominal) es una tensión de 0 – 10 voltios. Se mide
la presión real y se redacta la tabla de valores. De esta manera es posible obtener el
diagrama XY de la línea característica.
– Realice las siguientes series de medición:
1º Compruebe la presión de funcionamiento en la estación (valor nominal = 6 bar).
2º Con la válvula reguladora de presión, ajuste 3 bar (seguridad para el filtro).
3º Aplique tensión en la V_Prop.
4º Active la V_Prop.
5º Mida la tensión y calcule la presión; rellene la tabla de valores.
6º Confeccione la línea característica.
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA, es posible dibujar hasta
tres líneas características superpuestas.
Información:
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-18 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.1 Línea característica del sistema válvula proporcional reguladora de presión / filtro Hoja 2 de 4
Tensión en
la V_Prop
en V
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
Señal del
sensor de
presión en
V
Presión
en bar
Tensión en
la V_Prop
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
sensor de
presión en
V
Presión
en bar
Control de la válvula proporcional reguladora de presión.
Tabla de valores
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-19
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.1 Línea característica del sistema válvula proporcional reguladora de presión / filtro Hoja 3 de 4
– Dibuje la línea característica.
Presión
V
Líneas características del
sistema V_Prop/Filtro
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-20 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración: Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.1 Línea característica del sistema válvula proporcional reguladora de presión / filtro Hoja 4 de 4
Si se trabaja con EasyPort digital/analógico und FluidLab®-PA, deberá rellenarse la
siguiente tabla.
– Complete la tabla.
N˚ Pregunta Respuesta Observación
1 Forma de la línea
característica
2 La histéresis depende de: -
Modificación lenta del valor nominal
H=........... 3 Determinar la histéresis:
Modificación rápida del valor nominal
H=............
Cálculo:
H=U/Unom*100
4
¿Qué valor nominal (V)
debe ajustarse para limpiar
el filtro mediante un chorro
con la presión que se indica
a continuación?
p =0,5bar =……….voltios
p =1,0bar =……….voltios
p =1,5bar =……….voltios
– Explique la línea característica.
– Explique el comportamiento del sistema con bajas tensiones.
Preguntas de comprensión
Evaluación Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-21
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 1 de 8
En este proceso de filtración, el agua proveniente del depósito de agua sucia se
bombea hacia el depósito de agua limpia pasando por el filtro. Una segunda bomba
se encarga de aprovechar el agua limpia para enjuagar el filtro o para utilizarla en
procesos ulteriores. Para que la estación funcione fiablemente, debe disponerse de
un determinado nivel de llenado en los depósitos. De esta manera se evita que la
bomba funcione en seco, lo que podría dañar las bombas y, además, tendría como
consecuencia que entrara aire en las tuberías, por lo que disminuiría el rendimiento
de las bombas.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos de los componentes del proceso, el diagrama de flujo RI y los
esquemas de distribución se incluyen en la introducción del manual de trabajo y en
la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico, con FluidSim® Neumática o con el
PLC con SimBox digital/analógica.
Determine las condiciones que deben cumplirse para activar y reponer los
actuadores. Complete las tablas respectivas. Complete el plan de enlaces lógicos.
Redacte un programa de prueba para comprobar el funcionamiento de la estación.
El programa deberá ejecutar las siguientes operaciones: agitar, mezclar, filtrar el
agua y enjuagar el filtro.
Cada operación de bombeo deberá activase con una tecla. Mientras se pulsa la tecla
está activada la bomba, siempre y cuando el depósito contenga suficiente agua.
– Pulsador S1: inicio de la operación de «agitar»
– Pulsador S2: inicio de la operación de «filtrar»
– Pulsador S3: inicio del proceso parcial de «enjuagar»
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidSIM®:
Redacte el programa con FluidSIM® y compruebe el funcionamiento correcto.
Las teclas S1, S2 y S3 se incluyen en el esquema de distribución de FluidSIM®.
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 2 de 8
Trabajar con el PLC:
Redacte el programa con el software de programación de su PLC. Cargue el
programa al PLC y haga una prueba.
Conecte la SimBox digital/analógica a un conector libre de su panel PLC. Utilice
SimBox digital/analógica para controlar los pulsadores S1, S2 y S3.
– Complete la tabla.
Condiciones para la activación de la operación de agitar R104
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 & Pulsador
LS- 102 1B3 DI 2 &
Detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B101)
1B9 & Detector
(corredera, posición superior)
Condiciones para la reposición de la operación de agitar R104
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 ≥1 Pulsador
S3 Pulsador
LS- 102 DI 2 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B101)
1B9 Sin detector
(corredera, posición superior)
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-23
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 3 de 8
Condiciones para la activación de Corredera V102
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 & Pulsador
LS- 102 &
1B7 & Sin detector
(compuerta abierta)
Condiciones para la reposición de Corredera V102
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Pulsador
≥1 Pulsador
1B2 ≥1
Detector
(nivel de llenado superior en el depósito
B101)
LS+ 103 ≥1
Detector
(nivel de llenado superior en el depósito
B102)
1B3 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B101)
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 4 de 8
Condiciones para la activación de Bomba P102 en la estación siguiente
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 & Pulsador
LS- 104 &
Detector
(nivel de llenado superior en el depósito
B102)
1B9
Condiciones para la reposición de Bomba P102 en la estación siguiente
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Pulsador
≥1 Pulsador
LS+ 101
1B5 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B102)
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-25
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 5 de 8
Condiciones para la activación de la bomba 101 para bombear el agua sucia
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Pulsador
S2
1B3 &
Condiciones para la reposición de la bomba 101 para bombear el agua sucia
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 ≥1 Pulsador
1B3 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B101)
LS+ 103 &
1B9 & Sin detector
(corredera, posición superior)
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 6 de 8
– Complete los esquemas de enlaces lógicos
Agitador R104 conectado
Corredera V102 en posición superior
Red 1
Red 2
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-27
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 7 de 8
Bomba P102 de estación siguiente conectada
Bomba P101 de agua sucia conectada
Red 3
Red 4
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-28 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.2 Enlaces lógicos Hoja 8 de 8
– ¿Por qué debe evitarse que entre aire en las tuberías?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-29
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.3 Zona y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 1 de 3
El valor nominal que se puede regular debería elegirse de tal modo (punto de
trabajo) que el valor real del tramo de regulación pueda alcanzar el valor deseado.
Para determinar el punto de trabajo, primero se determina el valor mínimo posible
de la señal de regulación (en este caso: la presión mínima posible) y, a continuación,
el valor máximo posible de la señal de regulación (en este caso: la presión máxima
posible).
Adaptación de la señal del sensor.
El sensor de presión emite una señal de tensión. Esta señal puede convertirse en
unidades de bar utilizando las hojas de datos.
Esta conversión se realiza recurriendo a la ecuación de una recta:
100
6
Bar
V
Bb
}X
Y
YX
Aa
Diagrama de la ecuación de la recta
bxa +⋅=Y
Siendo a = Factor; b = Offset; x = Tensión del sensor e Y = Presión en [bar].
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
En la documentación técnica de la estación MPS® PA se incluyen las hojas de datos
de los componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea utilizando la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA o PLC con pantalla táctil.
Información
Indicación:
Planificación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-30 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.3 Zona y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 2 de 3
– Realice las siguientes series de medición:
1º Active la válvula proporcional reguladora de presión.
2º Determine la presión mínima posible del tramo de regulación aumentando
lentamente la señal de regulación de la válvula proporcional, hasta que el sensor
de presión emita una señal.
3º Determine la presión máxima posible del tramo de regulación. Para ello,
continúe aumentando la señal de regulación de la válvula proporcional hasta que
la señal del sensor alcance un valor máximo.
4º Incluya los valores medidos en la tabla y calcule el valor medio (punto de
trabajo) del sensor.
5º Modifique la señal de regulación de la válvula proporcional reguladora de
presión, de modo que se alcance el valor medio de la presión.
6º Incluya la tensión en la tabla.
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA y según la rampa en
función del tiempo, la señal de regulación de la válvula proporcional puede asumir
cualquier valor entre 0 y 100%. La línea característica del sensor de presión se
incluye en el diagrama. A continuación pueden leerse directamente las presiones
máxima y mínima posibles.
– Complete la tabla.
Determinación del punto de trabajo del tramo de regulación de la presión
Sensor de presión Señal de regulación
V_Prop [V] Presión [Bar] Señal de salida [V]
Valor mínimo de
medición
Punto de trabajo
Valor máximo de
medición
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-31
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.3 Zona y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 3 de 3
– Nombre las características del sistema que pueden incidir en el margen de
funcionamiento de la válvula proporcional reguladora de la presión y en el
margen de medición del sensor.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-32 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 1 de 4
Para seleccionar el regulador más apropiado, debe conocerse el comportamiento de
un tramo de regulación en función del tiempo. Conociendo este dato, es posible
recibir informaciones sobre el dinamismo del tramo de regulación y definir el ajuste
del regulador.
Para determinar el comportamiento de un tramo de regulación en función del
tiempo, es necesario que se produzca una respuesta gradual. Tratándose de tramos
con retardo, por ejemplo, en el caso de un acumulador de energía, se determina la
constante del tiempo del tramo aplicando una tangente o tangente de inflexión (si
hay varios retardos) en la curva.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se ofrecen informaciones
sobre los métodos de determinación.
Solucione la tarea utilizando SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA.
– Realice las siguientes series de medición:
1º Determine la respuesta gradual del tramo de regulación en el punto de trabajo.
Para ello, determine la tensión de la válvula proporcional aplicando el valor
medio de la presión. Aplique la tensión de la válvula proporcional al actuador
regulador del tramo de regulación.
2º Identifique el número ordinal del tramo de regulación recurriendo a la siguiente
gráfica. ¿Se trata de un tramo de orden 0, de primer orden o de un orden
superior?
xx
Rt
1 234
Tramos con retardo
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-33
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 1 de 4
– Para tramos de 1er orden:
3º Determine gráficamente la constante del tiempo Ts del tramo de regulación.
4º Ponga la tangente (original) «a» en la curva.
5º Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
6º Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a».
7º Dibuje la línea horizontal en el punto de intersección de la curva y de la
perpendicular. En este punto, el valor real de la curva debería encontrarse en el
63% del «valor máximo».
8º En la escala, determine el tiempo que necesita el sistema para alcanzar ese 63%.
Esta es la constante del tiempo Ts.
9º Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin
oscilaciones), después de producirse la respuesta gradual inicial.
0 10 20 30 40 50 60
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Aa
Tramo de 1er orden
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-34 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 3 de 4
– Tramos de orden superior:
3º Aplique la tangente de inflexión «a» a la curva.
4º Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
5º Dibuje la perpendicular (90° en relación con el valor máximo) en el punto de
intersección del eje X y de la tangente «a». La distancia entre el eje Y y esta línea
recta es el tiempo de retardo Tu
6º Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a». La distancia
entre Tu y esta línea recta es el tiempo de compensación Tg.
7º Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin oscilaciones)
después de producirse la respuesta gradual.
0 20 40 60 80 100 120
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Ta
Tramo de orden superior
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-35
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 4 de 4
– ¿Qué valor fue determinado para la amplificación del tramo Ks?
– ¿De qué tipo de tramo se trata, es decir, de qué orden es?
– ¿Qué constante(s) del tiempo se obtiene/obtienen?
– Explique el comportamiento del sistema.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-36 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.5 Niveles de presión con rampa Hoja 1 de 2
En la práctica deberán evitarse que se produzcan picos de presión que pueden
afectar las válvulas y los filtros. Para evitar ese riesgo, las señales deben enviarse en
forma de rampa al actuador regulador.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
La documentación técnica de la estación MPS® PA incluye las hojas de datos de los
componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea utilizando EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC.
En la prueba a ejecutar, deberá aplicarse y retirarse la presión de enjuague en forma
de rampa.
1º Revise la presión de funcionamiento.
2º Active analógicamente la válvula proporcional reguladora de presión.
3º Programe el tiempo escalonado según el que la válvula proporcional deberá
aumentar y disminuir la presión.
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y con FluidLab®-PA, la rampa está
programada. Además, el valor puede ajustarse en porcentajes, determinando así la
relación entre la tensión y la presión (limitación de la regulación de la válvula
proporcional)
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-37
Tarea 1.2: Estación de filtración : Medición y control
Nombre: Fecha:
1.2.5 Niveles de presión con rampa Hoja 2 de 2
– ¿Qué diferencia existe entre una válvula proporcional y una válvula proporcional
reguladora de presión?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-38 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-39
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 1 de2
Un regulador de dos puntos es un regulador discontinuo. Por ejemplo, si el valor
real es inferior al valor nominal, se CONECTA la bomba; si el valor real es superior al
valor nominal, la bomba se DESCONECTA. Para evitar que el actuador regulador esté
conectándose y desconectándose constantemente, se definen los límites de
conmutación superior e inferior. Esta diferencia se llama diferencia de conmutación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Solucione la tarea utilizando EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC.
Deberán ejecutarse los siguientes pasos:
1º Revise la presión de funcionamiento de la estación.
2º Active digitalmente la válvula proporcional reguladora de presión.
3º Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido al solucionar la tarea 1.2.3 se
utiliza como valor nominal.
Determine los límites superior e inferior de conmutación.
Los límites de conmutación deberán cubrir un margen un 5% superior e inferior
al valor nominal.
Parámetro Valor
Valor nominal (w) en el
punto de trabajo
Margen de conmutación
superior
Margen de conmutación
inferior
4º Utilice los valores de la tabla como parámetros del regulador de dos puntos.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA, el valor nominal w no
tiene dimensión.
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-40 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 2 de2
– ¿Cómo reacciona el sistema?
– Describa el comportamiento de la regulación.
– Nombre aplicaciones típicas para los reguladores de dos puntos.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-41
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 1 de 5
En comparación con un regulador de dos puntos, el regulador continuo tiene una
señal de regulación continua. Esta señal se calcula en función de la diferencia de
regulación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen informaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
Estudie el funcionamiento de diversos tipos de reguladores continuos.
1º Revise la presión de funcionamiento.
2º Active analógicamente la válvula proporcional reguladora de presión cambiando
las conexiones en el tablero para obtener la modalidad analógica.
3º Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido en la tarea 1.2.3 se utiliza como
valor nominal.
Parámetro Valor normalizado Valor físico [bar]
Valor nominal (w) en el punto
de trabajo
4º Introduzca el valor nominal en el regulador e inicie el proceso de regulación.
5º Compruebe el comportamiento del tramo de regulación utilizando diversos
reguladores continuos.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-42 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 2 de 5
Regulador P
– Regule el tramo utilizando un regulador P.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp que constan
en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
KP 1
KP 2
KP 5
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-43
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 3 de 5
Regulador I
– Regule el tramo utilizando un regulador I.
– Para ello, utilice consecutivamente los valores de reajuste Tn indicados en la
tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
Tn 10
Tn 5
Tn 2
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 4 de 5
Regulador PI
– Regule el tramo utilizando un regulador PI.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp y los tiempos
de reajuste Tn indicados en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor Parámetro Valor
KP 2 Tn 10
KP 2 Tn 5
KP 5 Tn 10
KP 5 Tn 5
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-45
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 5 de 5
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador P?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador I?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador PI?
– En qué parámetro PI se obtiene la menor amplitud de oscilación y/o el menor
tiempo de regulación?
– ¿Qué regulador es el más apropiado para este tramo si se pretende regular hasta
cero?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-46 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.3 Método de optimización según Ziegler-Nichols Hoja 1 de 3
El tramo de regulación de la presión de la estación de filtración es un tramo PT1 o I.
Es importante encontrar rápidamente los parámetros de regulación óptimos para el
tramo a regular.
En el transcurso del tiempo se desarrollaron numerosos métodos para definir los
parámetros de regulación apropiados. Pero la validez de un método para determinar
o calcular los valores de los parámetros apropiados depende de las características
del tramo de regulación. Un método sencillo y apropiado para definir los parámetros
es el método de ajuste según Ziegler-Nichols.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen indicaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
Aplicando este método, primero se trabaja con un regulador P. En una primera fase,
no están activadas las partes I y D del regulador.
Parte P Coeficiente proporcional Kp = 0
Parte I Tiempo de reajuste Tn = 500 s
Parte D Tiempo de acción derivada Tv = 0
Regulador P:
1º Ajustar el valor nominal.
2º Aumentar Kp lentamente, hasta que se produzca una oscilación periódica en el
circuito de regulación.
3º Determinar Kp y la duración crítica del período.
4º Incluir los valores en la fórmula.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA A-47
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.3 Método de optimización según Ziegler-Nichols Hoja 2 de 3
Regulador Kp Tr Tv
P 0,50 KRk - -
PI 0,45 KRk 0,85 Tk -
PID 0,60 KRk 0,50 Tk 0,12 Tk
0 5 10 15 20 25 30
0
30
60
100
W/X
t
10
20
40
50
70
80
90
t
TK
W/X
Método de oscilación según Ziegler-Nichols
Ziegler-Nichols
Tareas. MPS® PA Estación de filtración
A-48 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 1.3: Estación de filtración : Regulación
Nombre: Fecha:
1.3.3 Método de optimización según Ziegler-Nichols Hoja 3 de 3
– ¿Qué factor escogió usted y por qué?
– ¿Qué valor fue obtenido para Kp, Tn, Tv?
– ¿Qué criterios aplica usted para evaluar el resultado que obtuvo?
Preguntas de comprensión
Evaluación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-1
Parte B: Estación de mezcla __________________________________________ B-1
Tarea 2.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 2.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________B-5
Tarea 2.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________B-7
Tarea 2.1.3: Completar el esquema de distribución neumático ________________B-9
Tarea 2.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _____________ B-11
Tarea 2.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones _______________________ B-13
Tarea 2.2: Medición y control Tarea 2.2.1: Línea característica del sistema de la bomba __________________ B-17
Tarea 2.2.2: Enlaces lógicos __________________________________________ B-24
Tarea 2.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación __________ B-33
Tarea 2.2.4: Identificación del tramo de regulación _______________________ B-36
Tarea 2.2.5: Mezclar en función de las cantidades ________________________ B-40
Tarea 2.3: Regulación Tarea 2.3.1: Regulador de dos puntos__________________________________ B-43
Tarea 2.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) ________________ B-45
Tarea 2.3.3: Ajuste manual de los parámetros de regulación _______________ B-50
Índice
Índice
B-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-3
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la estación «Mezcladora»
• Usted puede interpretar y ampliar los diagramas de flujo
• Usted puede leer y completar los esquemas de distribución neumáticos
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la bomba.
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del detector de caudal.
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de las válvulas de procesos
continuos
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de los detectores de final de
carrera
• Usted puede determinar la ocupación de detectores y actuadores de la estación
y puede redactar una lista de atribuciones de estos componentes
• Usted puede obtener las líneas características y analizarlas
• Usted puede redactar un programa
• Usted puede determinar el margen de funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de regulación
• Usted puede identificar el tramo de regulación y determinar el número de orden
• Usted puede configurar un regulador de dos puntos y evaluar el comportamiento
de la regulación
• Usted puede configurar reguladores continuos (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
• Usted puede parametrizar reguladores continuos (P, PI, PID) según un método
de ajuste manual
La estación de mezclado se utiliza para automatizar parcialmente un proceso de
producción. Para poner en funcionamiento la estación posteriormente, deberá
primero conocer el funcionamiento de la estación y sus componentes más
importantes.
• Para examinar el funcionamiento de la estación puede utilizarse la SimBox
digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la pantalla táctil
del PLC.
• En el manual de la estación, en las instrucciones de utilización y en las hojas de
datos se ofrecen informaciones sobre la estación y los componentes.
1º Responda las preguntas y solucione las tareas relacionadas con los respectivos
objetivos didácticos.
2º Analice y complete los esquemas de distribución.
3º Confeccione una tabla de atribuciones.
4º Determine las líneas características de los componentes y, a continuación,
estudie el funcionamiento de los componentes.
5º Confeccione un programa de enlaces lógicos.
6º Revise las secuencias del esquema.
7º Determine el punto de trabajo del tramo de regulación.
8º Identifique el tramo de regulación y determine el número ordinal.
9º Ajuste el regulador continuo y discontinuo y evalúe su funcionamiento.
Tareas. MPS• PA Estación de mezcla
Objetivos didácticos
Información
Tareas del proyecto
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-5
Tarea 2.1: Estación «Mezcladora». Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 1 de 2
La estación de mezclar incluye tres depósitos pequeños y un depósito para mezclar.
El fluido contenido en los tres depósitos se transporta hacia el depósito para
mezclar mediante una bomba y tres válvulas para procesos continuos. Durante la
operación de bombeo, se mide el caudal volumétrico con un detector de caudal o
caudalímetro. Con una segunda bomba se bombea el líquido hacia la siguiente
estación o nuevamente hacia los tres depósitos originales.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Mezcladora».
El esquema de distribución eléctrico y el diagrama de flujo constituido por tuberías e
instrumentos (diagrama RI) de la estación, incluyen la denominación de los
componentes.
– Determine y complete la denominación de los componentes que aparecen en la
fotografía.
3
4
2
1
5
Denominación de los
componentes del sistema
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
N˚ Denominación Significado o función
1
Válvula de bola de 2/2 vías
2 B201
3
Detector de posición «depósito B201, parte
superior»
4
Detector de caudal
5 P201
En el esquema de distribución eléctrico y en el diagrama de flujo RI de la estación de
mezclar constan identificaciones diferentes para el «depósito B201, parte superior».
– Explique esta diferencia.
Preguntas de comprensión
Denominación de los
componentes del proceso
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-7
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 1 de 2
El diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI) es un
dibujo técnico que se utiliza en la técnica de los procesos continuos. Se trata de una
representación esquematizada de las partes del proceso. Concretamente, el
diagrama RI refleja la posición geométrica del sistema de tuberías. Además, incluye
los componentes de control y regulación según DIN 10628. Las magnitudes de
medición se describen como zonas EMCR (zonas de técnica eléctrica, de medición,
de control y de regulación) según la norma DIN 19227-1.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Mezcladora».
Las denominaciones y los símbolos de los componentes se encuentran en la
introducción del manual de trabajo.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos y
complete el diagrama de flujo RI correspondiente a la estación de mezclar.
La denominación de los componentes incluidos en el diagrama de flujo permite analizar el funcionamiento del equipo.
Información
Planificación
Ejecución
El diagrama de flujo
constituido por tuberías e
instrumentos (diagrama RI)
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Denominación Significado o función
FI
Detector de caudal
LS-
LA+
Bomba analógica
V
– Explique la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición FI y
FIC.
– Explique la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición
LA+ y LS+.
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-9
Tarea2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 1 de 2
La distribución en el esquema neumático sirve como criterio para diferenciar la
atribución de los componentes neumáticos a sus respectivos grupos.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Los esquemas de distribución, las denominaciones y los símbolos de los
componentes constan en la introducción del manual de trabajo, en la
documentación técnica de la estación MPS® PA y de FluidSIM® Neumática.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos de
los componentes neumáticos y complete el esquema de distribución neumático
de la estación de mezclar.
Información
Planificación
Ejecución
Esquema de distribución
neumático
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Símbolo Significado o función
Válvula de 5/2 vías
– ¿Qué significado tiene la denominación de válvula de 5/2 vías?
– ¿Qué función tiene la estrangulación del aire de escape?
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes neumáticos
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-11
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 1 de 2
En la estación MPS® PA de mezclado se utilizan diversos componentes para
procesos continuos. Los datos técnicos son importantes para entender el
funcionamiento de los componentes de la estación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Examine la documentación y complete la tabla.
Componente Denomina-
ción en el
diagrama de
flujo
Tarea Características
Bomba P201
Tensión [V] ______
Potencia eléctrica [W] ______
Caudal máx. [l/min] ______
Detector de
caudal
Principio de medición:
El rotor emite impulsos que son convertidos en
una señal de tensión
Margen de medición [l/min] ______
Señal del detector [Hz] ______
Convertidor
de valores de
medición F/U
Entrada:
Generador de frecuencias rectangulares ______
Válvula de
procesos
continuos
Presión neum. mín. [bar] ______
Intensidad máx. [mA] ______
Detector de
posición final
superior
Nivel de llenado;
límite superior en
el depósito B204
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Detector de
posición final
inferior
Nivel de llenado;
límite inferior en el
depósito B204
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Información
Planificación
Ejecución
Datos técnicos
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 2 de 2
– ¿Qué frecuencia tiene la señal emitida por el detector de caudal si el caudal es de
2 l/min.? Para obtener el cálculo, es necesario realizar una operación
matemática.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-13
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 1 de 3
Para analizar el funcionamiento de la estación MPS® PA de mezclado, el control se
produce con la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC. De esta manera es posible atribuir las señales de
salida y de entrada. La tabla de atribuciones constituye la base para la
programación de los procesos de la estación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Llene los depósitos con 2 litros.
– Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC al terminal E/S y al terminal analógico de la
estación.
– Active las bombas y válvulas y observe el equipo y los estados de los LED en el
terminal E/S de la estación.
– Complete la tabla de atribuciones.
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
DI 0
2B2 DI 1 Depósito B102 parte superior
DI 2
DI 3
DI 4
DI 5
DI 6
DI 7
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
2PV1 AI0 Valor real X (presión)
Información
Planificación
Ejecución
Tabla de atribuciones
Entradas digitales
Tabla de atribuciones
Entradas analógicas
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 2 de 3
Símbolo Dirección
EasyPort/
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
2M1 DO 0 Bomba mezcladora P201 conectada
DO 1
DO 2
DO 3
DO 4
DO 5
DO 6
DO 7
Símbolo Dirección
EasyPort/
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
2CO1 AO 0 Valor de regulación Y (bomba P201)
Examine el estado de todas las entradas y salidas e incluya los resultados en la
tabla. Compare la señal de entrada/señal de salida con las indicaciones de estado
en la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la
pantalla táctil del PLC.
Tabla de atribuciones
Salidas digitales
Tabla de atribuciones
Salidas analógicas
Control
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-15
Tarea 2.1: Estación de mezcla. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
2.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 3 de 3
– ¿Qué debe tenerse en cuenta en la estación de mezclar si el actuador regulador
analógico (la bomba) se controla digitalmente?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-17
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 1 de 7
Con el fin de determinar el comportamiento del sistema compuesto por los tubos y
la bomba, es necesario conocer el margen óptimo de medición del detector de
caudal y el margen de funcionamiento de la bomba. El comportamiento cambia
dependiendo de qué bomba bombea hacia el depósito de mezcla.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o
la pantalla táctil del PLC.
Determine la línea característica del sistema de la bomba. A la bomba se le atribuye
una tensión. Con la tensión se controlan las revoluciones del motor de la bomba. La
turbina de la bomba genera un caudal y el líquido fluye a través de los tubos. El
caudalímetro mide el caudal y emite una señal de una frecuencia determinada. El
convertidor de señales medidas convierte esa señal en una tensión de 0 - 10 voltios.
Se mide la tensión y se redacta la tabla de valores. De esta manera es posible
obtener la línea característica mediante un diagrama.
– Realice las siguientes series de medición:
bombeo desde el depósito 1
1º Abra la válvula del primer depósito.
2º Aplique tensión en la bomba.
3º Ponga en funcionamiento la bomba.
4º Mida la señal de tensión y rellene la tabla de valores. Convierta el valor de
medición del detector en unidades de l/min.
5º Confeccione la línea característica.
6º Repita la prueba con el segundo y el tercer depósito. Al final, efectúe la prueba
con los tres depósitos.
7º Dibuje las líneas características de las cuatro series de medición en el diagrama
utilizando colores diferentes.
Utilice la segunda bomba para bombear el agua nuevamente a los depósitos para
que se obtenga un circuito de bombeo.
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA:
Al comparar directamente los tramos, es posible dibujar hasta tres líneas
características superpuestas.
Información
Planificación
Ejecución
Atención
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-18 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 2 de 7
Tensión en
la bomba
en V
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
caudal
en V
Caudal en
l/min.
El agua únicamente se bombea desde el depósito 1.
Tabla de valores Depósito 1
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-19
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 3 de 7
Tensión en
la bomba
en V
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
Señal del
detector de
caudal
en V
Caudal en
l/min.
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
El agua únicamente se bombea desde el depósito 2.
Tabla de valores Depósito 2
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-20 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 4 de 7
Tensión en
la bomba
en V
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
El agua únicamente se bombea desde el depósito 3.
Tabla de valores Depósito 3
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-21
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 5 de 7
Tensión en
la bomba
en V
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
caudal en V
Caudal en
l/min.
El agua se bombea simultáneamente desde los tres depósitos.
Al iniciar la prueba, el nivel de llenado de los tres depósitos es el mismo.
Tabla de valores Depósito 1-3
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 6 de 7
– Dibuje las líneas características.
L/min
V
Líneas características del
sistema Tuberías/bomba
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-23
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.1 Línea característica del sistema de la bomba Hoja 7 de 7
– Compare las líneas características y busque las posibles causas que explican la
diferencia entre las líneas características.
– Explique el comportamiento del sistema a bajas tensiones.
– Explique el comportamiento del sistema al disminuir el nivel de llenado en el
depósito.
– ¿Qué influencia tienen diversos niveles de llenado en las líneas características?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 1 de 9
Para un funcionamiento fiable de la estación de mezclar, los depósitos deben tener
niveles de llenado determinados antes de bombear desde ellos el agua hacia el
depósito de mezcla. De esta manera se evita que la bomba funcione en seco, lo que
podría dañar las bombas y, además, tendría como consecuencia que entrara aire en
las tuberías, por lo que disminuiría el rendimiento de las bombas.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
Las hojas de datos de los componentes del proceso, el diagrama de flujo RI y los
esquemas de distribución se incluyen en la introducción del manual de trabajo y en
la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico, con FluidSim® Neumática o con el
PLC con SimBox digital/analógica.
Determine las condiciones que deben cumplirse para activar y reponer los
actuadores. Complete las tablas respectivas. Complete el plan de enlaces lógicos.
Redacte un programa para comprobar el funcionamiento de la estación.
El programa deberá ejecutar las siguientes operaciones: bombear agua desde los
diversos depósitos hacia el depósito de mezcla.
La operación de bombeo deberá iniciarse con un pulsador para cada depósito. La
operación deberá continuar mientras se pulsa la tecla y mientras el depósito
contenga suficiente agua.
– Pulsador S1: bombeo de agua desde el depósito B201 hacia el depósito de
mezcla B204
– Pulsador S2: bombeo de agua desde el depósito B202 hacia el depósito de
mezcla B204
– Pulsador S3: bombeo de agua desde el depósito B203 hacia el depósito de
mezcla B204
– Pulsador S4: bombeo de agua desde el depósito B204 de vuelta al depósito
B201 o B202 o B203.
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidSIM®:
Redacte el programa con FluidSIM® y compruebe el funcionamiento correcto.
Los pulsadores S1, S2, S3 y S4 se incluyen en el esquema de distribución de
FluidSIM®.
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-25
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 2 de 9
Trabajar con el PLC:
Redacte el programa con el software de programación de su PLC. Cargue el
programa al PLC y haga una prueba.
Conecte la SimBox digital/analógica a un conector libre de su panel PLC. Utilice
SimBox digital/analógica para controlar los pulsadores S1, S2, S3 y S4.
– Complete las tablas.
Condiciones para la activación de la válvula V201
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 & Pulsador
LS202 2B3 DI 2 &
Detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B201)
Condiciones para la reposición de la válvula V201
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Sin pulsador
LS202 2B3 DI 2 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B201)
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 3 de 9
Condiciones para la activación de la válvula V202
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 Pulsador
LS203
Condiciones para la reposición de la válvula V202
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 Sin pulsador
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-27
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 4 de 9
Condiciones para la activación de la válvula V203
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 Pulsador
LS204
Condiciones para la reposición de la válvula V203
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 Pulsador
LS204
Condiciones para la activación de la bomba P201
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Pulsador
S2 ≥1 Pulsador
S3 ≥1 Pulsador
Condiciones para la reposición de la bomba P201
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 & Sin pulsador
S2 & Sin pulsador
S3 & Sin pulsador
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-28 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 5 de 9
Condiciones para la activación de la bomba P202
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S4 & Pulsador
LS 206 &
Condiciones para la reposición de la bomba P202
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S4 ≥1 Sin pulsador
LS 206 ≥1
Utilizar las válvulas manuales para que sea posible bombear el agua hacia el
depósito elegido (B201, B202 o B203).
Observación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-29
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 6 de 9
– Complete los esquemas de enlaces lógicos
Válvula mezcladora V201 conectada
Válvula mezcladora V202 conectada
Red 1
Red 2
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-30 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 7 de 9
Válvula mezcladora V203 conectada
Bomba mezcladora P201 conectada
Red 3
Red 4
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-31
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 8 de 9
Bomba mezcladora P202 Bomba conectada
Red 5
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-32 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.2 Enlaces lógicos Hoja 9 de 9
– ¿Porqué debe evitarse que entre aire en las tuberías?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-33
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medir y regular
Nombre: Fecha:
2.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 1 de 3
El caudal del flujo desde la bomba hacia el depósito de mezcla debe ser constante
para obtener un buen resultado de medición. El valor nominal que se puede regular
debería elegirse de tal modo (punto de trabajo) que el valor real del tramo de
regulación pueda alcanzar el valor deseado. Para determinar el punto de trabajo,
primero se determina el valor mínimo posible de la señal de regulación (en este
caso: la presión mínima posible) y, a continuación, el valor máximo posible de la
señal de regulación (en este caso: la presión máxima posible).
Adaptación de la señal del detector:
El detector de caudal y el convertidor de valores de medición posterior emiten una
señal de tensión. Esta señal puede convertirse en unidades de l/min.
Esta conversión se realiza recurriendo a la ecuación de una recta:
100
0,9
L/min
V
Bb
}X
Y
YX
Aa
Diagrama de la ecuación de la recta
bxa +⋅=Y
Siendo a = Factor; b = Offset; x = Tensión del detector e Y = caudal en [l/min].
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclar.
En la documentación técnica de la estación MPS® PA se incluyen las hojas de datos
de los componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea utilizando la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA o PLC con pantalla táctil.
Información
Observación
Planificación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-34 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medir y regular
Nombre: Fecha:
2.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 2 de 3
– Realice las siguientes series de mediciones:
1º Llene los tres depósitos B201, B202 y B203.
2º Determine el caudal mínimo posible del tramo de regulación aumentando
lentamente la señal de regulación de la bomba P201, hasta que el detector de
caudal emita una señal.
3º Determine el caudal máximo posible del tramo de regulación. Para ello, continúe
aumentando la señal de regulación de la bomba P201 hasta que la señal del
detector alcance un valor máximo.
4º Incluya los valores medidos en la tabla y calcule el valor medio (punto de
trabajo) del sensor.
5º Ajuste la tensión de la bomba hasta que se alcance el valor medio del caudal.
6º Incluya la tensión en la tabla.
Indicación
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA y según la rampa en
función del tiempo, la señal de regulación de la bomba P201 puede asumir cualquier
valor entre 0 y 100%. La línea característica del detector de caudal se incluye en el
diagrama. A continuación se pueden leer directamente los caudales máximo y
mínimo posibles.
– Complete la tabla.
Determinación del punto de trabajo del tramo de regulación del caudal
Detector de caudal
Margen de funcionamiento de la
bomba
Detector de caudal
con flotador
Señal de
regulación
bomba P201
[V]
Caudal
[l/min.]
Señal de
salida
Convertidor
de valores de
medición [V]
Valor indicado
[l/h]
Valor mínimo de
medición
Punto de trabajo
Valor máximo de
medición
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-35
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medir y regular
Nombre: Fecha:
2.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 3 de 3
– Nombre las características del sistema que pueden incidir en el margen de
funcionamiento de la bomba y en el margen de medición del detector.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-36 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 1 de 4
Para seleccionar el regulador más apropiado, debe conocerse el comportamiento de
un tramo de regulación en función del tiempo. Para determinar el comportamiento
de un tramo de regulación en función del tiempo, es necesario que se produzca una
respuesta gradual. Tratándose de tramos con retardo, se determina la constante del
tiempo del tramo aplicando una tangente o tangente de inflexión en caso de tramos
de orden superior.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se ofrecen informaciones
sobre los métodos de determinación.
Solucione la tarea utilizando SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA.
– Realice las siguientes series de medición:
1º Determine la respuesta gradual del tramo de regulación en el punto de trabajo.
Para ello, determine la tensión de la bomba aplicando el valor medio de la
caudal. Aplique la tensión de la bomba al actuador regulador del tramo de
regulación.
2º Identifique el número ordinal del tramo de regulación recurriendo a la siguiente
gráfica.
xx
Rt
1 234
Tramos con retardo
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-37
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 2 de 4
– Forma de proceder tratándose de tramos de 1er orden:
3º Determine gráficamente la constante del tiempo Ts del tramo de regulación.
4º Ponga la tangente (original) «a» en la curva.
5º Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
6º Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a».
7º Dibuje la línea horizontal en el punto de intersección de la curva y de la
perpendicular. En este punto, el valor real de la curva debería encontrarse en el
63% del «valor máximo».
8º En la escala, determine el tiempo que necesita el sistema para alcanzar ese 63%.
Esta es la constante del tiempo Ts.
9º Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin
oscilaciones), después de producirse la respuesta gradual inicial.
0 10 20 30 40 50 60
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Aa
Tramo de 1er orden
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-38 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 3 de 4
– Forma de proceder tratándose de tramos de orden superior:
• Aplique la tangente de inflexión «a» a la curva.
• Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
• Dibuje la perpendicular (90° en relación con el valor máximo) en el punto de
intersección del eje X y de la tangente «a». La distancia entre el eje Y y esta línea
recta es el tiempo de retardo Tu
• Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a». La distancia
entre Tu y esta línea recta es el tiempo de compensación Tg.
3º Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin oscilaciones)
después de producirse la respuesta gradual.
0 20 40 60 80 100 120
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Ta
Tramo de orden superior
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-39
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 4 de 4
– ¿Qué valor fue determinado para la amplificación del tramo Ks?
– ¿Qué constante(s) del tiempo Ts se obtiene/obtienen?
– Explique el comportamiento del tramo.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-40 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.5 Mezclar en función de las cantidades Hoja 1 de 3
Existen tres posibilidades para determinar la cantidad de la mezcla:
– En función del tiempo suponiendo un caudal constante hacia el depósito de
mezcla
– En función de la cantidad midiendo el flujo
– Midiendo el contenido del depósito de mezcla (sin detector de nivel de llenado).
Al mezclar en función del tiempo, se regula el caudal con la bomba, que hace las
veces de actuador regulador. La cantidad de agua que fluye hasta que se obtiene el
caudal nominal no es constante, con lo que el resultado de la medición no es
preciso.
Midiendo la cantidad de agua que fluye se obtiene un mejor resultado de medición.
En este caso, se mide el caudal real y se van sumando las cantidades. Cada gota de
agua que fluye se suma hasta que se alcanza la cantidad deseada.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
La documentación técnica de la estación MPS® PA incluye las hojas de datos de los
componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea con SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con
FluidLab®-PA o el PLC.
Utilizando un software, se bombea una cantidad de agua sucesivamente desde los
depósitos de agua hacia el depósito de mezcla. A continuación se comprueba la
cantidad de agua vertida en el depósito de mezcla.
1º Llenar los tres depósitos B201, B202 y B203.
2º Leer el nivel en la escala de los depósitos de agua y comparar el valor con el
valor nominal de la mezcla.
3º Seleccionar el depósito y la cantidad deseada e iniciar el proceso de bombeo.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y con FluidLab®-PA:
El caudal real se va sumando y se representa en un diagrama.
Trabajando con un PLC:
Los impulsos emitidos por el detector de caudal pueden leerse directamente con un
contador rápido. Téngase en cuenta la frecuencia máxima de entrada del contador
del PLC (consulte la hoja de datos del detector de caudal).
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-41
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.5 Mezclar en función de las cantidades Hoja 2 de 3
Terminación del punto de trabajo del tramo de regulación de caudal
Depósito de agua Depósito de mezcla
N˚
Cantidad
nominal
[ml]
Tensión
puesta en la
bomba
[voltios]
Desde
depósito n˚ Nivel de agua
antes
Nivel de agua
después Antes Después
1 1
2 2
3
500 4
3
4 1
5 2
6
500 6
3
7 1
8 2
9
500 7
3
10 1
11 2
12
500 9
3
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-42 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.2: Estación de mezcla. Medición y control
Nombre: Fecha:
2.2.5 Mezclar en función de las cantidades Hoja 3 de 3
– ¿Por qué no se puede regular con la operación de bombear una determinada
cantidad en función del tiempo?
– ¿Porqué es mejor el método de «Mezclar en función de las cantidades»?
– ¿Porqué no es exacta la cantidad de agua a pesar de aplicar este método?
– ¿Con qué tensión aplicada a la bomba son menores las imprecisiones de
medición?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-43
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 1 de2
Un regulador de dos puntos es un regulador discontinuo. La señal de regulación
está CONECTADA o DESCONECTADA. Si el valor real es inferior al valor nominal, se
CONECTA la bomba; si el valor real es superior al valor nominal, la bomba se
DESCONECTA. Para evitar que el actuador regulador esté conectándose y
desconectándose constantemente, se definen los límites de conmutación superior e
inferior. Esta diferencia se llama diferencia de conmutación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
Solucione la tarea utilizando EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC.
Deberán ejecutarse los siguientes pasos:
1º Llenar el depósito B201.
2º Efectuar pruebas de bombear el agua desde el depósito B201 con la bomba
P201 a través de la válvula V201.
1º Llenar el depósito de mezcla B204.
2º Abrir la válvula manual V210 y bombear el agua en un circuito.
3º Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido al solucionar la tarea 2.2.3 se
utiliza como valor nominal.
Determine los límites superior e inferior de conmutación.
Los límites de conmutación deberán cubrir un margen un 5% superior e inferior
al valor nominal.
Parámetro Valor
Valor nominal (w) en el
punto de trabajo
Límite superior de
conmutación
Límite inferior de
conmutación
4º Utilice los valores de la tabla como parámetros del regulador de dos puntos.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA, el valor nominal w no
tiene dimensión.
Información
Planificación
Ejecución
Alternativa
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 2 de2
– ¿Cómo reacciona el sistema?
– Nombre aplicaciones apropiadas para los reguladores de dos puntos.
– Describa el comportamiento de la regulación.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-45
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 1 de 5
En comparación con un regulador de dos puntos, el regulador continuo tiene una
señal de regulación continua. Esta señal se calcula en función de la diferencia de
regulación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen informaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
Estudie el funcionamiento de diversos tipos de reguladores continuos.
1º Llenar Depósito B201.
2º Efectuar pruebas de bombear el agua desde el depósito B201 con la bomba
P201 a través de la válvula V201.
1º Llenar el depósito de mezcla B204.
2º Abrir la válvula manual V210 y bombear el agua en un circuito.
3º Activar la bomba analógicamente cambiando las conexiones a «funcionamiento
analógico» en el tablero de conexiones.
4º Incluya los valores en la tabla.
Parámetro Valor
normalizado
Valor
l/min
Valor nominal (w) en el punto
de trabajo
5º Introduzca el valor nominal en el regulador e inicie el proceso de regulación.
6º Compruebe el comportamiento del tramo de regulación utilizando diversos
reguladores continuos.
Continuar cerrando la válvula V210.
Información
Planificación
Ejecución
Alternativa
Perturbación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-46 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 2 de 5
Regulador P
– Regule el tramo utilizando un regulador P.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp que constan
en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
KP 1
KP 5
KP 10
KP 50
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-47
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 3 de 5
Regulador I
– Regule el tramo utilizando un regulador I.
– Para ello, utilice consecutivamente los valores de reajuste Tn indicados en la
tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
Tn 50
Tn 5
Tn 1
Tn 0,5
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-48 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 4 de 5
Regulador PI
– Regule el tramo utilizando un regulador PI.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp y los tiempos
de reajuste Tn indicados en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor Parámetro Valor
Kp 2 Tn 5
Kp 2 Tn 2
Kp 5 Tn 5
Kp 5 Tn 2
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-49
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 5 de 5
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador P?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador I?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador PI?
– En qué parámetro PI se obtiene la menor amplitud de oscilación y/o el menor
tiempo de regulación?
– ¿Qué regulador es el más apropiado para este tramo si se pretende regular hasta
cero?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-50 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.3 Ajuste manual de los parámetros de regulación sin conocer el comportamiento del sistema Hoja 1 de 2
El tramo de regulación de la presión de la estación de mezclado es un tramo PT1. Es
importante encontrar rápidamente los parámetros de regulación óptimos para el
tramo a regular.
En el transcurso del tiempo se desarrollaron numerosos métodos para definir los
parámetros de regulación apropiados. Pero la validez de un método para determinar
o calcular los valores de los parámetros apropiados depende de las características
del tramo de regulación. Un método sencillo y apropiado para definir los parámetros
es el método de ajuste manual.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de mezclado.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen indicaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
En este caso se desconocen los parámetros de regulación para una regulación
óptima del equipo. Para mantener estable el circuito de regulación en cualquier
circunstancia, deberán efectuarse los siguientes ajustes:
Parte P Coeficiente proporcional Kp = 0,1
Parte I Tiempo de reajuste Tn = 500 s
Parte D Tiempo de acción derivada Tv = 0
Regulador PI:
1º Ajustar el valor nominal y bajar a cero la diferencia de regulación.
2º Aumentar Kp lentamente, hasta que se produzca una oscilación debido a
pequeñas modificaciones del valor nominal.
3º Disminuir ligeramente Kp hasta eliminar las oscilaciones.
4º Disminuir ligeramente Tn hasta que vuelvan a aparecer las oscilaciones.
5º Aumentar ligeramente Tn hasta eliminar las oscilaciones.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA B-51
Tarea 2.3: Estación de mezcla. Regulación
Nombre: Fecha:
2.3.3 Ajuste manual de los parámetros de regulación sin conocer el comportamiento del sistema Hoja 2 de 2
– ¿Qué valor se obtuvo para Kp?
– ¿Qué criterios aplica usted para evaluar el resultado que obtuvo?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de mezcla
B-52 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-1
Parte C: Estación reactor ______________________________________________C-1
Tarea 3.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 3.1.1: Denominación de los componentes del sistema _________________C-5
Tarea 3.1.2: Completar el diagrama de flujo RI _____________________________C-7
Tarea 3.1.3: No procede: no hay componentes neumáticos __________________C-X
Tarea 3.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _______________C-9
Tarea 3.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones ________________________C-11
Tarea 3.2: Medición y control Tarea 3.2.1: Línea característica del sistema calentador/fluido ______________C-15
Tarea 3.2.2: Enlaces lógicos ___________________________________________C-22
Tarea 3.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación ___________C-29
Tarea 3.2.4: Identificación del tramo de regulación ________________________C-32
Tarea 3.3: Regulación Tarea 3.3.1: Regulador de dos puntos___________________________________C-35
Tarea 3.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) _________________C-37
Tarea 3.3.3: Método de regulación según la velocidad del aumento __________C-42
Índice
Índice
C-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-3
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la estación «Reactor»
• Usted puede interpretar y ampliar los diagramas de flujo
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del calentador.
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la bomba
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del sensor de temperatura
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del detector de final de carrera
• Usted puede determinar la ocupación de detectores y actuadores de la estación
y puede redactar una lista de atribuciones de estos componentes
• Usted puede obtener las líneas características y analizarlas
• Usted puede redactar un programa de enlaces lógicos
• Usted puede determinar el margen de funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de regulación
• Usted puede identificar el tramo de regulación y determinar el número de orden
• Usted puede configurar un regulador de dos puntos y evaluar el comportamiento
de la regulación
• Usted puede configurar reguladores continuos (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
• Usted puede parametrizar reguladores continuos (P, PI, PID) según el método del
aumento de velocidad.
La estación de reactor se utiliza para automatizar parcialmente un proceso de
producción. Para poner en funcionamiento la estación posteriormente, deberá
primero conocer el funcionamiento de la estación y sus componentes más
importantes.
• Para examinar el funcionamiento de la estación puede utilizarse la SimBox
digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la pantalla táctil
del PLC.
• En el manual de la estación, en las instrucciones de utilización y en las hojas de
datos se ofrecen informaciones sobre la estación y los componentes.
1º Responda las preguntas y solucione las tareas relacionadas con los respectivos
objetivos didácticos.
2º Analice y complete los esquemas de distribución.
3º Confeccione una tabla de atribuciones.
4º Determine las líneas características de los componentes y, a continuación,
estudie el funcionamiento de los componentes.
5º Confeccione un programa de enlaces lógicos.
6º Revise las secuencias del esquema.
7º Determine el punto de trabajo del tramo de regulación.
8º Identifique el tramo de regulación y determine el número ordinal.
9º Ajuste el regulador continuo y discontinuo y evalúe su funcionamiento.
Tareas. MPS• PA Estación reactor
Objetivos didácticos
Información
Proyecto
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-5
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 1 de 2
La estación de reactor calienta agua en un depósito con un calentador de inmersión.
Un agitador se encarga de la distribución homogénea del calor en el depósito. La
bomba de circulación puede ser considerada un sistema de refrigeración.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Reactor».
El esquema de distribución eléctrico y el diagrama de flujo constituido por tuberías e
instrumentos (diagrama RI) de la estación incluyen la denominación de los
componentes.
– Determine y complete la denominación de los componentes que aparecen en la
fotografía.
Denominación de los componentes del sistema
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
N˚ Denominación Significado o función
1
Sensor de temperatura
2 B301
3 R304
4 W303
5
Bomba refrigeradora
En el esquema de distribución eléctrico y en el diagrama de flujo RI de la estación de
mezclar constan identificaciones diferentes para el calentador.
– Explique esta diferencia.
Preguntas de comprensión
Denominación de los
componentes del proceso
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-7
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 1 de 2
El diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI) es un
dibujo técnico que se utiliza en la técnica de los procesos continuos. El diagrama RI
refleja la posición geométrica del sistema de tuberías. Además, incluye los
componentes de control y regulación según DIN 10628. Las magnitudes de medición
se describen como zonas EMCR (zonas de técnica eléctrica, de medición, de control
y de regulación) según la norma DIN 19227-1.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Reactor».
Las denominaciones y los símbolos de los componentes se encuentran en la
introducción del manual de trabajo.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos y
complete el diagrama de flujo RI correspondiente a la estación de reactor.
La denominación de los componentes incluidos en el diagrama de flujo permite analizar el funcionamiento de los componentes del equipo.
Información
Planificación
Ejecución
El diagrama de flujo
constituido por tuberías e
instrumentos (diagrama RI)
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Denominación Significado o función
Calentador
TIC
LS-
Nivel de llenado, valor límite para alarma
TA+
V
– Explique la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición TIC y
TA+?
– ¿Cuál es la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición
LA+ y LS+?
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-9
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 1 de 2
En la Estación MPS® PA «Reactor» se utilizan diversos componentes para procesos
continuos. Los datos técnicos son importantes para entender el funcionamiento de
los componentes de la estación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de filtración.
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Examine la documentación y complete la tabla.
Componente Denominación
en el diagrama
de flujo
Tarea Características
Calentador
Rendimiento calorífico [W] ______
Tensión de control [VDC] ______
Sensor de
temperatura
Principio de medición:
Se mide la modificación de la resistencia
eléctrica del hilo de platino y se convierte en una
tensión
Margen de medición [°C] ______
Resistencia de medida ______
Bomba P301
Tensión [V] ______
Potencia eléctrica [W] ______
Caudal máx. [l/min] ______
Detector de
posición final
superior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Detector de
posición final
inferior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 2 de 2
– ¿Qué resistencia tiene el sensor de temperatura con una temperatura de 20 °C?
– ¿Qué significado tiene el concepto Pt100?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-11
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 1 de 3
Para analizar el funcionamiento de la estación MPS® PA de reactor, el control se
produce con la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC. De esta manera es posible atribuir las señales de
salida y de entrada. La tabla de atribuciones constituye la base para la
programación de los procesos de la estación.
Las informaciones se hallan en el manual de la estación MPS® PA «Reactor».
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Llene el depósito del reactor con 7 litros de agua.
– Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC al terminal E/S y al terminal analógico de la
estación.
– Active las bombas y válvulas y observe el equipo y los estados de los LED en el
terminal E/S de la estación.
– Complete la tabla de atribuciones.
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
DI 0
3B2 DI 1 Depósito del reactor B301, parte
superior
DI 2
DI 3
DI 4
DI 5
DI 6
DI 7
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
3PV1 AI0 Valor real X (temperatura)
Información
Planificación
Ejecución
Tabla de atribuciones
Entradas digitales
Tabla de atribuciones
Entradas analógicas
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 2 de 3
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
2M1 DO 0 Calentador W303 conectado
DO 1
DO 2
DO 3
DO 4
DO 5
DO 6
DO 7
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
3CO1 AO 0 Valor de regulación Y (calentador
W303)
Examine el estado de todas las entradas y salidas e incluya los resultados en la
tabla. Compare la señal de entrada/señal de salida con las indicaciones de estado
en la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la
pantalla táctil del PLC.
Tabla de atribuciones
Salidas digitales
Tabla de atribuciones
Salidas analógicas
Control
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-13
Tarea 3.1: Estación reactor. Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
3.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 3 de 3
– ¿Qué debe tenerse en cuenta en la estación de reactor si se desea controlar
digitalmente el actuador regulador (calentador)?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-15
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 1 de 7
Con el fin de determinar el comportamiento del sistema compuesto por el calentador
y el fluido, es necesario conocer el margen óptimo de medición del sensor de
temperatura y el margen de funcionamiento del calentador. El comportamiento
cambia dependiendo de qué fluido se calienta.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Reactor».
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o
la pantalla táctil del PLC.
Determine la línea característica del sistema calentador/fluido. Al calentador se le
atribuye una tensión. La tensión se aplica al calentador en forma de una modulación
de duración de impulsos. Un sensor mide la temperatura Pt100. El sensor de
temperatura expresa la resistencia medida en magnitudes que expresan la
temperatura. El convertidor de señales medidas convierte esa señal en una tensión
de 0 - 10 voltios. Se mide la tensión y se redacta la tabla de valores. De esta manera
es posible obtener la línea característica mediante un diagrama.
100
1000
W
V
500
Diagrama de relación ideal entre la tensión y la potencia
Información
Planificación
Ejecución
Modulación de duración de
impulsos
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 2 de 7
– Realice las siguientes series de mediciones:
1º Vierta aprox. 4 litros de agua en el depósito del reactor.
2º Mida la temperatura en el depósito.
3º La temperatura medida deberá elevarse en 15 Kelvin.
4º Calcule la potencia P necesaria si se pretende alcanzar la temperatura deseada
en 600 segundos.
5º Complete la tabla.
Símbolo Denominación Parámetro Valor
3M1 Calentador Potencia P ......................W
3M1 Calentador Tensión U ......................VDC
3M1 Calentador Grado de eficiencia η 0,8 (80%)
H2O Agua Capacidad calorífica específica c 4182 J/(kg*K)
H2O Agua Temperatura mínima (temperatura
ambiente) Tmín ......................°C
H2O Agua Temperatura deseada Tmáx ......................°C
H2O Agua Diferencia de temperatura ΔT 15 K
H2O Agua Medición 1 masa m 4 l
- - Tiempo t 600 s
6º Aplique la tensión determinada en el calentador.
7º Active el calentador.
Para que el calor se distribuya homogéneamente en el agua, es recomendable poner
en funcionamiento el agitador 3M4 mientras se realizan las mediciones.
8º Mida la señal de resistencia emitida por el sensor y convertida en una tensión
eléctrica. Incluya los resultados en la tabla de valores. Convierta en °C los
valores medidos por en sensor.
9º Incluya la línea característica en un diagrama.
10º Compare el valor calculado con el valor medido.
11º Refrigere el agua hasta que alcance la temperatura ambiente.
En caso necesario, sustituya el agua por agua fresca fría.
Medición 1
ηΔ ⋅⋅=⋅⋅ tPTcm
Observación
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-17
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 3 de 7
1º Vierta 4 litros de agua en el depósito del reactor.
2º Mida la temperatura del agua en el depósito.
3º Calcule la temperatura que se puede alcanzar en 600 segundos si el calentador
funciona con 800 W u 8 V.
4º Complete la tabla.
Símbolo Denominación Parámetro Valor
3M1 Calentador Potencia P 800 W
3M1 Calentador Tensión U 8 VDC
3M1 Calentador Grado de eficiencia η 0,8 (80%)
H2O Agua Capacidad calorífica específica c 4182 J/(kg*K)
H2O Agua Temperatura mínima (temperatura
ambiente) Tmín ......................°C
H2O Agua Temperatura deseada Tmáx ......................°C
H2O Agua Diferencia de temperatura ΔT .....…...............K
H2O Agua Medición 2 masa m 4 l
- - Tiempo t 600 s
5º Aplique en el calentador la tensión determinada.
6º Active el calentador.
Para que el calor se distribuya homogéneamente en el agua, es recomendable poner
en funcionamiento el agitador 3M4 mientras se realizan las mediciones.
7º Mida la señal de resistencia emitida por el sensor y convertida en una tensión
eléctrica. Incluya los resultados en la tabla de valores. Convierta en °C los
valores medidos por en sensor.
8º Incluya la línea característica en un diagrama.
9º Compare el valor calculado con el valor medido.
10º Refrigere el agua hasta que alcance la temperatura ambiente.
En caso necesario, sustituya el agua por agua fresca fría.
Medición 2
ηΔ ⋅⋅=⋅⋅ tPTcm
Observación
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-18 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 4 de 7
1º Calcule la diferencia de temperatura que puede obtenerse si se calienta doble
cantidad de agua.
2º Vierta 8 litros de agua en el depósito.
3º Mida la temperatura del agua en el depósito.
4º Complete la tabla.
Símbolo Denominación Parámetro Valor
3M1 Calentador Potencia P 800 W
3M1 Calentador Tensión U 8 VDC
3M1 Calentador Grado de eficiencia η 0,8 (80%)
H2O Agua Capacidad calorífica específica c 4182 J/(kg*K)
H2O Agua Temperatura mínima (temperatura
ambiente) Tmin ......................°C
H2O Agua Temperatura deseada Tmáx ......................°C
H2O Agua Diferencia de temperatura ΔT .....…...............K
H2O Agua Medición 3 masa m 8 l
- - Tiempo t 600 s
5º Aplique en el calentador la tensión determinada.
6º Active el calentador.
Para que el calor se distribuya homogéneamente en el agua, es recomendable poner
en funcionamiento el agitador 3M4 mientras se realizan las mediciones.
7º Mida la señal de resistencia emitida por el sensor y convertida en una tensión
eléctrica. Incluya los resultados en la tabla de valores. Convierta en °C los
valores medidos por en sensor.
8º Incluya la línea característica en un diagrama.
9º Compare el valor calculado con el valor medido.
10º Refrigere el agua hasta que alcance la temperatura ambiente.
En caso necesario, sustituya el agua por agua fresca fría.
Medición 3
Observación
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-19
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 5 de 7
– Complete las tablas.
Tiempo en s 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600
Señal del
sensor de
tempera-
tura en V
Tempera-
tura en °C.
Calentamiento de 4 l de agua
Tiempo en s 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600
Señal del
sensor de
tempera-
tura en V
Tempera-
tura en °C.
Calentamiento de 4 l de agua
Tiempo en s 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600
Señal del
sensor de
tempera-
tura en V
Tempera-
tura en °C.
Calentamiento de 8 l de agua
Tabla de valores Medición 1
Tabla de valores Medición 2
Tabla de valores Medición 3
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-20 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 6 de 7
– Dibuje las líneas características.
Línea característica del sistema calentador/fluido
°C
s
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-21
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.1 Línea característica del sistema calentador/fluido Hoja 7 de7
– ¿Cómo cambia el tiempo necesario para calentar el agua?
– Compare las líneas características y busque las posibles causas que explican la
diferencia entre las líneas características.
– ¿Cómo cambia la curva con la doble cantidad de agua?
– ¿Cómo cambia la curva al aumentar la potencia calorífica?
– ¿Qué efecto tiene la agitación del agua en la curva?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 1 de 7
Para un funcionamiento fiable de la estación de reactor, es necesario que el agua
tenga un nivel mínimo en el depósito antes de poner en funcionamiento el
calentador o antes de iniciar la operación de bombeo. De esta manera se evita un
daño del depósito y que las bombas funcionen en seco. Al funcionar en seco,
podrían dañarse las bombas y, además, tendría como consecuencia que entrara aire
en las tuberías, por lo que disminuiría el rendimiento del sistema.
La información se halla en el manual de la estación MPS® PA «Reactor».
Las hojas de datos de los componentes del proceso, el diagrama de flujo RI y los
esquemas de distribución se incluyen en la introducción del manual de trabajo y en
la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico, con FluidSim® Neumática o con el
PLC con SimBox digital/analógica.
Determine las condiciones que deben cumplirse para activar y reponer los
actuadores. Complete las tablas respectivas. Complete el plan de enlaces lógicos.
Redacte un programa para comprobar el funcionamiento de la estación.
El programa deberá ejecutar las siguientes operaciones: bombear, agitar y calentar
el agua.
El bombeo y el calentamiento deberán realizarse mediante un pulsador, es decir,
mientras se aprieta el pulsador y habiendo suficiente agua en el depósito.
– Pulsador S1, calentar el agua
– Pulsador S2, agitar el agua
– Pulsador S3, bombear el agua
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidSIM®:
Redacte el programa de enlaces lógicos con FluidSIM® y compruebe el
funcionamiento correcto.
Utilizando FluidSIM®, los pulsadores S1, S2 y S3 se incluyen en el esquema de
distribución de FluidSIM®.
Trabajar con el PLC:
Redacte el programa con el software de programación de su PLC. Cargue el
programa al PLC y haga una prueba.
Conecte la SimBox digital/analógica a un conector libre de su panel PLC. Utilice
SimBox digital/analógica para controlar los pulsadores S1, S2 y S3.
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-23
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 2 de 7
– Complete las tablas.
Condiciones para la activación del calentador W301
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 & Pulsador
LS- 303 3B3 DI 2 &
Detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B301)
Condiciones para la reposición del calentador W301
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Sin pulsador
.
DI 2 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B301)
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 3 de 7
Condiciones para la activación del agitador R304
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 & Pulsador
LS- 303 &
Condiciones para la reposición del agitador R304
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 ≥1 Sin pulsador
3B3 ≥1 Sin detector
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-25
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 4 de 7
Condiciones para la activación de la bomba 301
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 & Pulsador
LS- 303 &
&
Sin detector
(nivel de llenado superior en el depósito
B301)
Condiciones para la reposición de la bomba 301
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 ≥1 Sin pulsador
3B2
Sensor
(nivel de llenado superior en el depósito
B301)
≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B301)
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 5 de 7
– Complete los esquemas de enlaces lógicos
Calentador W301 conectado
Agitador R304 conectado
Red 1
Red 2
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-27
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 6 de 7
Bomba P301
Red 3
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-28 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.2 Enlaces lógicos Hoja 7 de 7
– ¿Porqué debe evitarse que entre aire en las tuberías?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-29
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 1 de 3
La temperatura del agua en el depósito del reactor debe ser constante. El valor
nominal que se puede regular debería elegirse de tal modo (punto de trabajo) que el
valor real del tramo de regulación pueda alcanzar el valor deseado. Para determinar
el punto de trabajo, primero se determina el valor mínimo posible de la señal de
regulación (en este caso: la temperatura ambiente) y, a continuación, el valor
máximo posible de la señal de regulación (en este caso: la máxima temperatura
posible de 60°C).
Adaptación de la señal del sensor:
El sensor de temperatura emite una señal de tensión. Esta señal puede convertirse
en unidades de °C.
Esta conversión se realiza recurriendo a la ecuación de una recta:
100
100
°C
V
Bb
}X
Y
YX
Aa
Diagrama de la ecuación de la recta
bxa +⋅=Y
Siendo a = Factor; b = Offset; x = Tensión del sensor e y = Temperatura en [°C].
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Reactor».
En la documentación técnica de la estación MPS® PA se incluyen las hojas de datos
de los componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea utilizando la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA o PLC con pantalla táctil.
Información
Observación
Planificación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-30 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 2 de 3
– Realice las siguientes series de medición:
1º Vierta agua en el depósito hasta que reaccione el sensor B301.
2º Determine la temperatura mínima posible del tramo de regulación (en este caso,
la temperatura ambiente).
3º La temperatura máxima posible es de 60°C. Por razones de seguridad, el
calentador se desconecta al alcanzarse una temperatura de 60°C.
4º Incluya los valores medidos en la tabla y determine el valor medio (punto de
trabajo) del sensor.
2
ttt
minmax_
−
=
5º Incluya la tensión en la tabla.
– Complete la tabla.
Sensor de temperatura
margen de funcionamiento del calentador
Temperatura
[˚C]
Señal de salida
Convertidor de valores
de medición [V]
Valor mínimo de
medición Temperatura ambiente
Punto de trabajo 40
Valor máximo de
medición 60
Determinación del punto de trabajo del tramo de regulación de temperatura
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-31
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 3 de 3
– Nombre las características del sistema que pueden incidir en el margen de
funcionamiento del calentador y en el margen de medición del sensor.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-32 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 1 de 3
Para seleccionar el regulador más apropiado, debe conocerse el comportamiento de
un tramo de regulación en función del tiempo. Así se puede conocer el dinamismo
del tramo de regulación y definirse el ajuste del regulador.
Para determinar el comportamiento de un tramo de regulación en función del
tiempo, es necesario que se produzca una respuesta gradual. Tratándose de tramos
con retardo, se determina la constante del tiempo del tramo aplicando una tangente
o tangente de inflexión en caso de varios retardos.
En este experimento se supone un comportamiento definido de regulación. Ello se
explica porque el estado estacionario (equilibrio) dentro del margen de
funcionamiento del calentador supera la temperatura máxima del sistema. Si la
potencia calorífica es baja, se tardaría mucho tiempo para constatar la respuesta
gradual. En un sistema de regulación, no tiene importancia la regulación de la
temperatura a baja potencia calorífica.
La información se halla el manual de la estación MPS® PA «Reactor».
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se ofrecen informaciones
sobre los métodos de determinación.
Solucione la tarea utilizando SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA.
– Realice las siguientes operaciones:
(Se supone un sistema con comportamiento PT2).
1º Determine la respuesta gradual del tramo de regulación con una potencia
calorífica de un 40%.
2º Después de alcanzar la temperatura máxima de 55 – 60°C, el calentador se
desconecta automáticamente y sólo se vuelve a conectar si baja la temperatura
del agua a 45 °C o menos.
3º Recurriendo a la respuesta gradual obtenida, determine gráficamente el tiempo
muerto Tt y el tiempo de retardo Tu del tramo de regulación. Confírmelo con el
punto de inflexión.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-33
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 2 de 3
– Forma de proceder tratándose de tramos de orden superior:
1º Aplique la tangente de inflexión «a» a la curva.
2º Dibuje la perpendicular (90° en relación con el valor máximo) en el punto de
intersección del eje X y de la tangente «a». La distancia entre el eje Y y esta línea
recta es el tiempo de retardo Tu
0 80 160 240 320 400 480
30
40
50
60
X°C
t
Stop
Tu
a
Tramo de orden superior
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-34 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.2: Estación reactor. Medición y control
Nombre: Fecha:
3.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 3 de 3
– ¿Qué constantes del tiempo Ts, Tt y Tu se obtienen?
– Explique el comportamiento del sistema.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-35
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 1 de2
Un regulador de dos puntos es un regulador discontinuo. Si el valor real es inferior
al valor nominal, se CONECTA la bomba; si el valor real es superior al valor nominal,
la bomba se DESCONECTA. Para evitar que el actuador regulador esté conectándose
y desconectándose constantemente, se definen los límites de conmutación superior
e inferior. Esta diferencia se llama diferencia de conmutación.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Reactor».
Solucione la tarea utilizando EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC.
Deberán ejecutarse los siguientes pasos:
1º Llenar el depósito B301.
– Controle el calentador digitalmente cambiando el puente de conexiones en el
panel de conexiones a modalidad «digital».
– Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido al solucionar la tarea 3.2.3 se
utiliza como valor nominal.
Calcule los límites de conmutación superior e inferior.
Parámetro Valor
Valor nominal (w) en el
punto de trabajo
Límite superior de
conmutación
Límite inferior de
conmutación
– Utilice el valor nominal como parámetro del regulador de dos puntos.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA, el valor nominal w no
tiene dimensión.
Para acelerar el experimento, es recomendable conectar la bomba refrigeradora
durante la fase de enfriamiento.
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-36 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 2 de2
– ¿Cómo reacciona el sistema?
– Para esta tarea, ¿es apropiado un regulador de dos puntos?
– Describa el comportamiento de la regulación.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-37
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 1 de 5
En comparación con un regulador de dos puntos, el regulador continuo tiene una
señal de regulación continua. Esta señal se calcula en función de la diferencia de
regulación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de reactor.
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen informaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
Estudie el funcionamiento de diversos tipos de reguladores continuos.
1º Llenar el depósito.
– Active el calentador analógicamente cambiando las conexiones a
«funcionamiento analógico» en el tablero de conexiones.
Parámetro Valor
normalizado
Valor
˚C
Valor nominal (w) en el punto
de trabajo
– Introduzca el valor nominal en el regulador e inicie el proceso de regulación.
– Enfríe el agua hasta que alcance la temperatura ambiente y compruebe el
comportamiento del tramo de regulación utilizando diversos reguladores
continuos.
En vez de enfriar el agua, también es posible sustituirlo por agua fría.
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-38 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 2 de 5
Regulador P
– Regule el tramo utilizando un regulador P.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp que constan
en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
Kp 10
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-39
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 3 de 5
Regulador I
– Regule el tramo utilizando un regulador I.
– Para ello, utilice consecutivamente los valores de reajuste Tn indicados en la
tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
Tn 500
Tn 50
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-40 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 4 de 5
Regulador PI
– Regule el tramo utilizando un regulador PI.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp y los tiempos
de reajuste Tn indicados en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor Parámetro Valor
Kp 5 Tn 10
Kp 5 Tn 0.5
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-41
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 5 de 5
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador P?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador I?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador PI?
– En qué parámetro PI se obtiene la menor amplitud de oscilación y/o el menor
tiempo de regulación?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-42 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.3 Método de regulación según la velocidad del aumento Hoja 1 de 3
El tramo de regulación de la temperatura en la estación de reactor es un tramo PT2.
Es importante encontrar rápidamente los parámetros de regulación óptimos para el
tramo a regular.
En el transcurso del tiempo se desarrollaron numerosos métodos para definir los
parámetros de regulación apropiados. Pero la validez de un método para determinar
o calcular los valores de los parámetros apropiados depende de las características
del tramo de regulación. Un método sencillo y rápido para definir los parámetros es
el método de regulación según la velocidad del aumento.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Reactor».
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen indicaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
– Lleve a cabo el siguiente proceso de optimización:
1º Determine la respuesta gradual del tramo de regulación con una potencia
calorífica de un 40%.
2º Interrumpa el proceso cuando la curva tiene su mayor ascendencia.
3º Determine la velocidad de ascendencia mayor VMAX.
4º Determine el tiempo de retardo TU
5º Dibuje un triángulo del aumento.
6º Incluya en la(s) fórmula(s) de la tabla los valores de VMAX y TU para una estructura
de regulación elegida y calcule el parámetro de regulación del regulador.
Información
Planificación
Ejecución
t
xVmax
Δ
Δ=
Tareas. MPS® PA Estación reactor
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA C-43
Tarea 3.3: Estación « reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.3 Método de regulación según la velocidad del aumento Hoja 2 de 3
Estructura de
regulación
Parámetro de regulación Encabezamiento
P
HUMAX
PyTV
y%100K
⋅⋅
Δ⋅=
PI
HUMAX
PyTV2,1
y%100K
⋅⋅⋅
Δ⋅=
UNT3,3T ⋅=
PID
HUMAX
PyTV83,0
y%100K
⋅⋅⋅
Δ⋅=
UNT2T ⋅=
UVT5,0T ⋅=
Hy = margen máx. de regulación
(por lo general, 100%)
yΔ = respuesta gradual predefinida
Fórmulas para la optimización de parámetros de regulación después de una respuesta para los tramos (>PT2) con
compensación.
7º Configure el regulador utilizando los parámetros de regulación calculados e
inicie el proceso de regulación.
Tareas. MPS® PA Estación reactor
C-44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 3.3: Estación reactor. Regulación
Nombre: Fecha:
3.3.3 Método de regulación según la velocidad del aumento Hoja 3 de 3
– ¿Qué valor se obtuvo para Kp, Tn, Tv ?
– ¿Qué criterios aplica usted para evaluar el resultado que obtuvo?
Preguntas de comprensión
Evaluación
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-1
Parte D: Estación de llenado __________________________________________ D-1
Tarea 4.1: Examinar las instalaciones y los componentes Tarea 4.1.1: Denominación de los componentes del sistema ________________ D-5
Tarea 4.1.2: Completar el diagrama de flujo RI ____________________________ D-7
Tarea 4.1.3: Completar el esquema de distribución neumático _______________ D-9
Tarea 4.1.4: Determinar los datos técnicos de las instalaciones _____________ D-11
Tarea 4.1.5: Confeccionar una lista de atribuciones _______________________ D-13
Tarea 4.2: Medición y control Tarea 4.2.1: Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba ____ D-17
Tarea 4.2.2: Enlaces lógicos __________________________________________ D-22
Tarea 4.2.3: Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación __________ D-29
Tarea 4.2.4: Identificación del tramo de regulación _______________________ D-33
Tarea 4.2.5: Comportamiento al llenar y vaciar el depósito _________________ D-37
Tarea 4.3: Regulación Tarea 4.3.1: Regulador de dos puntos__________________________________ D-43
Tarea 4.3.2: Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) ________________ D-45
Tarea 4.3.3: Método de optimización según Chien-Hrones-Reswick (CHR)_____ D-50
Índice
Índice
D-2 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-3
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la estación «Llenado»
• Usted puede interpretar y ampliar los diagramas de flujo
• Usted puede leer y completar esquemas de distribución neumáticos
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la bomba
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del detector de ultrasonido.
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento de la electroválvula de 2/2 vías
• Usted conoce la construcción y el funcionamiento del detector de posiciones
finales
• Usted puede determinar la ocupación de detectores y actuadores de la estación
y puede redactar una lista de atribuciones de estos componentes
• Usted puede obtener las líneas características y analizarlas
• Usted puede redactar un programa
• Usted puede determinar el margen de funcionamiento y el punto de
funcionamiento de un tramo de regulación
• Usted puede identificar el tramo de regulación y determinar el número de orden
• Usted puede configurar un regulador de dos puntos y evaluar el comportamiento
de la regulación
• Usted puede configurar reguladores continuos (P, PI, PID) y evaluar el
comportamiento de la regulación
• Usted puede parametrizar reguladores continuos (P, PI, PID) según el método de
ajuste de Chien-Hrones-Reswick (CHR).
La estación de llenado se utiliza para automatizar parcialmente un proceso de
producción. Para poner en funcionamiento la estación posteriormente, deberá
primero conocer el funcionamiento de la estación y sus componentes más
importantes.
• Para examinar el funcionamiento de la estación puede utilizarse la SimBox
digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la pantalla táctil
del PLC.
• En el manual de la estación, en las instrucciones de utilización y en las hojas de
datos se ofrecen informaciones sobre la estación y los componentes.
Responda las preguntas y solucione las tareas relacionadas con los respectivos
objetivos didácticos.
Analice y complete los esquemas de distribución.
Confeccione una tabla de atribuciones.
Determine las líneas características de los componentes y, a continuación, estudie el
funcionamiento de los componentes.
Redacte un programa.
Revise las secuencias del esquema.
Determine el punto de trabajo del tramo de regulación.
Identifique el tramo de regulación y determine el número ordinal.
Ajuste el regulador continuo y discontinuo y evalúe su funcionamiento.
Tareas. MPS• PA Estación de llenado
Objetivos didácticos
Información
Proyecto
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-5
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 1 de 2
La estación de llenado tiene dos depósito, uno que contiene el líquido y otro de
dosificación. El agua se bombea desde el primer depósito hacia el depósito de
dosificación. Durante la operación de bombeo, se mide en todo momento el nivel de
llenado con un detector de ultrasonido. Una vez alcanzado el nivel deseado, se
dosifica el agua para llenar las botellas. La cantidad que se dosifica se regula en
función del tiempo con una electroválvula. Las botellas se transportan hacia la
estación de embotellado mediante una cinta de transporte.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Llenado».
El esquema de distribución eléctrico y el diagrama de flujo constituido de tuberías e
instrumentos (diagrama RI) de la estación incluyen la denominación de los
componentes.
– Determine y complete la denominación de los componentes que aparecen en la
fotografía.
3
1
2
4
Denominación de los componentes del sistema
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-6 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.1 Denominación de los componentes del sistema Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
N˚ Denominación Significado o función
1
Motor de correa
2 B401
3
Depósito de dosificación
4 V403
5
Dosificador
En el esquema de distribución eléctrico y en el diagrama de flujo RI de la estación de
mezclar constan identificaciones diferentes para la válvula dosificadora
– Explique esta diferencia.
Preguntas de comprensión
Denominación de los
componentes del proceso
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-7
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 1 de 2
El diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI) es un
dibujo técnico que se utiliza en la técnica de los procesos continuos. El diagrama RI
refleja la posición geométrica del sistema de tuberías. Además, incluye los
componentes de control y regulación según DIN 10628. Las magnitudes de medición
se describen como zonas EMCR (zonas de técnica eléctrica, de medición, de control
y de regulación) según la norma DIN 19227-1.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
Las denominaciones y los símbolos de los componentes se encuentran en la
introducción del manual de trabajo.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos y
complete el diagrama de flujo RI correspondiente a la estación de llenado.
Diagrama de flujo constituido por tuberías e instrumentos (diagrama RI) La denominación de los componentes incluidos en el diagrama de flujo permite analizar el funcionamiento de los componentes del equipo.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-8 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.2 Completar el diagrama de flujo RI Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Denominación Significado o función
Detector de ultrasonido
LS-
LA+
Bomba analógica
V
– ¿Cuál es la diferencia entre V401 y V402?
– ¿Cuál es la diferencia entre las denominaciones de los puntos de medición
LA+ y LS+?
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-9
Tarea4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 1 de 2
En el esquema de distribución neumático se muestran los componentes.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
Los esquemas de distribución, las denominaciones y los símbolos de los
componentes constan en la introducción del manual de trabajo, en la
documentación técnica de la estación MPS® PA y de FluidSIM® Neumática.
– Recopile las informaciones sobre las denominaciones y los símbolos correctos de
los componentes neumáticos.
– Complete el esquema de distribución neumático de la estación de llenado.
Información
Planificación
Ejecución
Esquema de distribución
neumático
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-10 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.3 Completar el esquema de distribución neumático Hoja 2 de 2
– Complete la tabla.
– Describa el significado o la función de las siguientes denominaciones.
Símbolo Significado o función
Válvula de 5/2 vías
– ¿Qué significado tiene la denominación de válvula de 5/2 vías?
– ¿Qué función tiene un silenciador?
Preguntas de comprensión
Descripción del
funcionamiento de los
componentes neumáticos
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-11
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 1 de 2
En la Estación MPS® PA «Llenado» se utilizan diversos componentes para procesos
continuos. Los datos técnicos son importantes para entender el funcionamiento de
los componentes de la estación.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Llenado».
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes del proceso
están incluidos en la parte D-Anexo.
– Examine la documentación y complete la tabla.
Componente Denominación
en el diagrama
de flujo
Tarea Características
Bomba P401
Tensión [V] ______
Potencia eléctrica [W] ______
Caudal máx. [l/min] ______
Detector de
ultrasonido
Principio de medición:
Se emite una señal acústica y se mide el tiempo
de reflexión. Esta señal se transforma en una
señal de tensión.
Margen de medición [mm] ______
Señal del detector [V] ______
Motor de
engranajes
Tensión [V] ______
Intensidad nominal [A] ______
Revoluciones del
eje de accionamiento [r.p.m.] ______
Detector de
posición final
superior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Detector de
posición final
inferior
Nivel de llenado hasta contacto [l] ______
Tipo (normalm. abierto/cerrado) ______
Información
Planificación
Ejecución
Datos técnicos
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-12 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.4 Determinar los datos técnicos de las instalaciones Hoja 2 de 2
– ¿Qué tensión emite el detector de ultrasonido al alcanzarse un nivel de llenado
de 2 litros? Para obtener la solución, es necesario realizar una operación
matemática.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-13
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 1 de 3
Para analizar el funcionamiento de la estación MPS® PA de llenado, el control se
produce con la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC. De esta manera es posible atribuir las señales de
salida y de entrada. La tabla de atribuciones constituye la base para la
programación de los procesos de la estación.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
– Llene el depósito con 7 litros de agua.
– Conecte la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-
PA o la pantalla táctil del PLC al terminal E/S y al terminal analógico de la
estación.
– Active las bombas y válvulas y observe el equipo y los estados de los LED en el
terminal E/S de la estación.
– Complete la tabla de atribuciones.
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
DI 0
4B2 DI 1 Depósito B401, parte superior
DI 2
DI 3
DI 4
DI 5
DI 6
DI 7
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
4PV1 AI0 Valor real X (nivel de llenado)
Información
Planificación
Ejecución
Tabla de atribuciones
Entradas digitales
Tabla de atribuciones
Entradas analógicas
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-14 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 2 de 3
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
4M1 DO 0 Bomba P401 conectada
DO 1
DO 2
DO 3
DO 4
DO 5
DO 6
DO 7
Símbolo Dirección
EasyPort /
SimBox
Dirección
PLC
Descripción Control
4CO1 AO 0 Valor de regulación Y (bomba P401)
AO 1
Examine el estado de todas las entradas y salidas e incluya los resultados en la
tabla. Compare la señal de entrada/señal de salida con las indicaciones de estado
en la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o la
pantalla táctil del PLC.
Tabla de atribuciones
Salidas digitales
Tabla de atribuciones
Salidas analógicas
Control
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-15
Tarea 4.1: Estación de llenado: Examinar las instalaciones y los componentes
Nombre: Fecha:
4.1.5 Confeccionar una lista de atribuciones Hoja 3 de 3
– ¿Qué debe tenerse en cuenta en la estación de llenado si se desea controlar
digitalmente el actuador regulador (bomba)?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-16 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-17
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.1 Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba Hoja 1 de 5
Para determinar el comportamiento del sistema «depósito de dosificación/bomba»,
es necesario conocer el margen de medición óptimo del detector de ultrasonido y,
además, el margen de funcionamiento de la bomba. El comportamiento cambia
dependiendo de la velocidad de flujo del agua a través de la válvula de salida hacia
el depósito y de la velocidad del llenado de las botellas.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
Las hojas de datos y los esquemas de distribución de los componentes están
incluidos en la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Conecte al PC la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con
FluidLab®-PA o la pantalla táctil del PLC.
Determine la línea característica del sistema depósito dosificador/bomba. A la
bomba se le aplica una tensión. Con la tensión se controlan las revoluciones del
motor de la bomba. La turbina de la bomba genera un flujo a través de las tuberías y
el nivel de agua sube en el depósito de dosificación. El detector de ultrasonido capta
el nivel de llenado y emite una señal de tensión de 0 ... 10 voltios. Se mide la tensión
y se confecciona una tabla de valores. Con los valores medidos se obtiene una línea
característica en el diagrama. A una potencia de bombeo determinada, se supera el
margen de medición del detector o se alcanza el nivel máximo de llenado en el
depósito de dosificación. El nivel máximo de llenado equivale a la presión estática
de bombeo (presión hidrostática).
– Realice las siguientes series de medición:
� Bombear desde el depósito B401
� Cierre la válvula de salida del depósito de dosificación
� Aplique tensión en la bomba
� Ponga en funcionamiento la bomba
� Mida la señal de tensión y rellene la tabla de valores. Convierta el valor de la
medición del detector en unidades de l/min
� Confeccione la línea característica
� Repita la prueba con la válvula de salida V402 semiabierta
� Dibuje las líneas características de las dos series de medición en el diagrama
utilizando colores diferentes
Trabajando con EasyPort digital/analógico y con FluidLab®-PA:
Al comparar directamente los tramos, es posible dibujar hasta tres líneas
características superpuestas.
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-18 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.1 Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba Hoja 2 de 5
Tensión en
la bomba
en V 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Señal del
detector de
ultrasonido
en V
Nivel de
llenado
en l
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
ultrasonido
en V
Nivel de
llenado
en l
Válvula de salida cerrada
Tabla de valores Válvula de salida cerrada
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-19
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.1 Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba Hoja 3 de 5
Tensión en
la bomba
en V
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Señal del
detector de
ultrasonido
en V
Nivel de
llenado
en l
Tensión en
la bomba
en V
5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00 9,50 10,00
Señal del
detector de
ultrasonido
en V
Nivel de
llenado
en l
Válvula de salida semiabierta
Tabla de valores Válvula de salida semiabierta
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-20 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.1 Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba Hoja 4 de 5
Dibuje las líneas características
L
V
Líneas características del
sistema «Depósito de
dosificación/Bomba»
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-21
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.1 Línea característica del sistema depósito dosificador/bomba Hoja 5 de 5
– Compare las líneas características y busque las posibles causas que explican la
diferencia entre las líneas características.
– Explique el comportamiento del sistema a bajas tensiones.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-22 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 1 de 7
Para un funcionamiento fiable de la estación de llenado, los depósitos deben tener
niveles de llenado determinados antes de bombear desde ellos el agua hacia el
depósito de dosificación. De esta manera se evita que la bomba funcione en seco, lo
que podría dañar las bombas y, además, tendría como consecuencia que entre aire
en las tuberías. La presencia de aire en las tuberías tiene como consecuencia un
funcionamiento deficiente del equipo. Además, las botellas únicamente deberán
llenarse y transportarse si se cumplen todas las condiciones necesarias.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Llenado».
Las hojas de datos de los componentes del proceso, el diagrama de flujo RI y los
esquemas de distribución se incluyen en la introducción del manual de trabajo y en
la documentación técnica de la estación MPS® PA.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico, con FluidSim® Neumática o con el
PLC con SimBox digital/analógica.
Determine las condiciones que deben cumplirse para activar y reponer los
actuadores. Complete las tablas respectivas. Complete el plan de enlaces lógicos.
Redacte un programa para comprobar el funcionamiento de la estación.
El programa deberá ejecutar las siguientes operaciones: bombear agua desde el
depósito hacia el depósito de dosificación, llenar y transportar las botellas.
La operación de bombeo y de llenado deberá ejecutarse presionando pulsadores. El
sistema funciona mientras se aprieta el pulsador respectivo y si hay agua suficiente
en el depósito correspondiente.
– Pulsador S1: bombear agua
– Pulsador S2: llenar las botellas
– Pulsador S3: transportar las botellas
Al trabajar con EasyPort digital/analógico y FluidSIM®:
Redacte el programa con FluidSIM® y compruebe el funcionamiento correcto.
Los pulsadores S1, S2 y S3 se incluyen en el esquema de distribución de FluidSIM®.
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-23
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 2 de 7
Trabajar con el PLC:
Redacte el programa con el software de programación de su PLC. Cargue el
programa al PLC y haga una prueba.
Conecte la SimBox digital/analógica a un conector libre de su panel PLC. Utilice
SimBox digital/analógica para controlar los pulsadores S1, S2 y S3.
– Complete las tablas.
Condiciones para la activación de la bomba P401
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 & Pulsador
LS- 202 4B3 DI 2 &
Detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B401)
Condiciones para la reposición de la bomba P401
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 ≥1 Sin pulsador
S2 ≥1 Pulsador
LS- 202 4B3 DI 2 ≥1
Sin detector
(nivel de llenado inferior en el depósito
B401)
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-24 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 3 de 7
Condiciones para la activación de la válvula V403
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S2 Pulsador
4B5 Detector de reflexión directa
(botella en posición de llenado)
Condiciones para la reposición de la válvula V403
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S1 Pulsador
S3 Pulsador
S2 Sin pulsador
4B5 Detector de reflexión directa
(botella en posición de llenado)
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-25
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 4 de 7
Condiciones para la activación del motor de correa 4M3
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
S3 Pulsador
4B4
Detector de reflexión directa
(botella en primera posición de la cinta de
transporte)
Condiciones para la reposición del motor de correa 4M3
Símbolo
diagrama
RI
Símbolo
esquema
eléctrico
Dirección Enlace Observación
4B5 Detector de reflexión directa
(botella en posición de llenado)
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-26 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 5 de 7
– Complete los esquemas de enlaces lógicos
Bomba P401 conectada
Válvula dosificadora V403 activada
Red 1
Red 2
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-27
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 6 de 7
Motor de correa 4M3 conectado
Red 3
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-28 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.2 Enlaces lógicos Hoja 7 de 7
– ¿Porqué debe evitarse que entre aire en las tuberías?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-29
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 1 de 4
El flujo del agua de la bomba hacia el depósito de dosificación debe ser constante
para obtener un buen resultado del llenado. Siendo constante el nivel de llenado en
el depósito de dosificación, es posible controlar la operación de dosificación en
función del tiempo. El valor nominal modificable del regulador debería ajustarse de
tal modo (punto de trabajo) que el valor de regulación del tramo alcance el valor
deseado.
1,5 L
0,5 L Min
3,0 L Max
Margen lineal. Depósito de dosificación
Para determinar el punto de trabajo, primero se determina el valor de regulación
mínimo posible (en este caso, el nivel de llenado en el margen lineal) y, a
continuación, el valor máximo posible del valor de regulación (en este caso, el
máximo nivel de llenado posible).
Información
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-30 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 2 de 4
Adaptación de la señal del sensor:
El sensor de presión emite una señal de tensión. Esta unidad puede convertirse en
unidades de l/min. recurriendo a la hoja de datos.
Esta conversión se realiza recurriendo a la ecuación de una recta:
100
3,0
L
V
Bb
}X
Y
YX
Aa
Diagrama de la ecuación de la recta
bxa +⋅=Y
Siendo a = Factor; b = Offset; x = Tensión del sensor e Y = Nivel de llenado [l].
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
En la documentación técnica de la estación MPS® PA se incluyen las hojas de datos
de los componentes del proceso y los esquemas de distribución.
Solucione la tarea utilizando la SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA o PLC con pantalla táctil.
Observación
Planificación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-31
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 3 de 4
– Realice las siguientes series de medición:
� Llene de agua el depósito principal B401.
� Determine el nivel de llenado mínimo posible del tramo de regulación dentro del
margen lineal. Para ello, aumente lentamente el valor de regulación de la bomba
P201 hasta que el agua alcanza el margen mínimo.
� Determine el nivel de llenado máximo posible del tramo de regulación. Para ello,
siga aumentando el valor de regulación de la bomba P201 hasta que la señal del
detector alcance un valor máximo.
� Incluya los valores medidos en la tabla y calcule el valor medio (punto de
trabajo) del sensor.
� Ajuste la tensión de la bomba de tal manera que se alcance el valor medio de
llenado.
� Incluya la tensión en la tabla.
– Complete la tabla.
Determinación del punto de trabajo del tramo de regulación de nivel de llenado
Sensor de ultrasonido
Margen de funcionamiento de la bomba
Señal de
regulación
bomba P201 [V]
Nivel de llenado
[l] Señal de salida [V]
Valor mínimo de
medición
Punto de trabajo
Valor máximo de
medición
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-32 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.3 Margen y punto de trabajo en un tramo de regulación Hoja 4 de 4
– Nombre las características del sistema que pueden incidir en el margen de
funcionamiento de la bomba y en el margen de medición del detector.
– ¿Cuál es el margen lineal del tramo de regulación?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-33
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 1 de 4
Para seleccionar el regulador más apropiado, debe conocerse el comportamiento de
un tramo de regulación en función del tiempo. Así se obtienen informaciones sobre
el dinamismo del tramo de regulación y puede definirse el ajuste del regulador.
Para determinar el comportamiento de un tramo de regulación en función del
tiempo, es necesario que se produzca una respuesta gradual. Tratándose de tramos
con retardo (por ejemplo, un acumulador de energía), se determina la constante del
tiempo del tramo aplicando una tangente.
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se ofrecen informaciones
sobre los métodos de determinación.
Solucione la tarea utilizando SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico
con FluidLab®-PA.
– Realice las siguientes series de medición:
1. Determine la respuesta gradual del tramo de regulación en el punto de trabajo.
Para ello, determine la tensión de la bomba aplicando el valor medio de llenado.
Aplique la tensión de la bomba al actuador regulador del tramo de regulación.
2. Identifique el número ordinal del tramo de regulación recurriendo a la siguiente
gráfica. ¿Se trata de un tramo de primer orden o de orden superior?
xx
Rt
1 234
Tramos con retardo
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-34 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 2 de 4
– Forma de proceder tratándose de tramos de 1er orden:
� Determine gráficamente la constante del tiempo Ts del tramo de regulación.
� Ponga la tangente (original) «a» en la curva.
� Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
� Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a».
� Dibuje la línea horizontal en el punto de intersección de la curva y de la
perpendicular. En este punto, el valor real de la curva debería encontrarse en el
63% del «valor máximo».
� En la escala, determine el tiempo que necesita el sistema para alcanzar ese 63%.
Esta es la constante del tiempo Ts.
� Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin
oscilaciones), después de producirse la respuesta gradual inicial.
0 10 20 30 40 50 60
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Aa
Tramo de 1er orden
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-35
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 3 de 4
– Forma de proceder tratándose de tramos de orden superior:
• Aplique la tangente de inflexión «a» a la curva.
• Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
• Dibuje la perpendicular (90° en relación con el valor máximo) en el punto de
intersección del eje X y de la tangente «a». La distancia entre el eje Y y esta línea
recta es el tiempo de retardo Tu
• Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a». La distancia
entre Tu y esta línea recta es el tiempo de compensación Tg.
� Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin oscilaciones)
después de producirse la respuesta gradual.
0 20 40 60 80 100 120
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Ta
Tramo de orden superior
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-36 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.4 Identificación del tramo de regulación Hoja 4 de 4
– ¿Qué valor fue determinado para la amplificación del tramo Ks?
– ¿De qué sistema se trata, es decir, de qué orden es el sistema?
– ¿Qué constante(s) del tiempo Ts se obtiene/obtienen?
– Explique el comportamiento del tramo.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-37
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 1 de 6
Un criterio de diferenciación del tramo de regulación es el comportamiento que se
observa al llenar y vaciar el depósito. La velocidad de llenado depende de varios
factores, por ejemplo, del nivel de llenado, de las secciones de los tubos, de la
velocidad del flujo del agua a través de la válvula de evacuación, etc.. Además, en
este contexto se pueden explicar conceptos como los siguientes:
– Tramos con compensación
– Tramos sin compensación
– Presión hidrostática
La información necesaria consta en el manual de la estación MPS® PA «Llenado».
En la parte B-Nociones básicas del manual de trabajo se incluyen diversas
informaciones.
Solucione la tarea con SimBox digital/analógica, EasyPort digital/analógico con
FluidLab®-PA o el PLC con pantalla táctil,
– Realice las siguientes series de medición:
Bombeo desde el depósito principal B401.
1. Cierre la válvula de salida del depósito de dosificación.
2. Aplique tensión en la bomba (recomendado: 10 V).
3. Ponga en funcionamiento la bomba.
4. Mida el tiempo que transcurre hasta que el agua alcanza el nivel máximo.
5. Registre la mayor cantidad posible de valores de medición y rellene las tablas.
6. Desactive la bomba.
7. Mida el tiempo que transcurre hasta que el depósito de dosificación está vacío.
8. Abra la válvula de salida del depósito de dosificación.
9. Registre la mayor cantidad posible de valores de medición y rellene las tablas.
10. Repita los pasos 2 hasta 5, aunque esta vez con la válvula de evacuación
abierta.
11. Registre la mayor cantidad posible de valores de medición y rellene las tablas.
12. Incluya las líneas características en un diagrama.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y con FluidLab®-PA:
Para comparar directamente los tramos, pueden incluirse hasta tres líneas
características superpuestas en el diagrama.
Información
Planificación
Ejecución
Observación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-38 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 2 de 6
Tensión de la bomba en V
Nivel de llenado [l] Tiempo [s] Nivel de llenado [l] Tiempo [s]
0,5 1,8
0,6 1,9
0,7 2,0
0,8 2,1
0,9 2,2
1,0 2,3
1,1 2,4
1,2 2,5
1,3 2,6
1,4 2,7
1,5 2,8
1,6 2,9
1,7 3,0
Medición 1
Válvula de evacuación
cerrada, bomba en
funcionamiento
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-39
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 3 de 6
Tensión de la bomba en V 0 V
Nivel de llenado [l] Tiempo [s] Nivel de llenado [l] Tiempo [s]
3,0 1,7
2,9 1,6
2,8 1,5
2,7 1,4
2,6 1,3
2,5 1,2
2,4 1,1
2,3 1,0
2,2 0,9
2,1 0,8
2,0 0,7
1,9 0,6
1,8 0,5
Medición 2
Válvula de evacuación
abierta, bomba
desconectada
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-40 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 4 de 6
Tensión de la bomba en V
Nivel de llenado [l] Tiempo [s] Nivel de llenado [l] Tiempo [s]
0,5 1,8
0,6 1,9
0,7 2,0
0,8 2,1
0,9 2,2
1,0 2,3
1,1 2,4
1,2 2,5
1,3 2,6
1,4 2,7
1,5 2,8
1,6 2,9
1,7 3,0
Medición 3
Válvula de evacuación
abierta, bomba en
funcionamiento
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-41
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 5 de 6
– Dibuje las líneas características.
Líneas características del comportamiento del sistema al llenar y vaciar el depósito
L
t in [s]
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-42 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.2: Estación de llenado: Medición y control
Nombre: Fecha:
4.2.5 Comportamiento al llenar y vaciar el depósito Hoja 6 de 6
– ¿Cuál es el transcurso de la curva en la medición 1?
– ¿Cómo se diferencian las curvas de las mediciones 1 y 3?
– ¿Porqué decrece la curva de la medición 2?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-43
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 1 de2
Un regulador de dos puntos es un regulador discontinuo. Si el valor real es inferior
al valor nominal, se CONECTA la bomba; si el valor real es superior al valor nominal,
la bomba se DESCONECTA. Para evitar que el actuador regulador esté conectándose
y desconectándose constantemente, se definen los límites de conmutación superior
e inferior. Esta diferencia se llama diferencia de conmutación.
Las informaciones necesarias se ofrecen en la estación MPS® PA de llenado.
Solucione la tarea utilizando EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC.
Deberán ejecutarse los siguientes pasos:
� Llene el depósito B401 con agua.
� Controle la bomba digitalmente. Para ello cambie los contactos a modalidad
«digital» en el panel de conexiones.
� Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido al solucionar la tarea 4.2.3 se
utiliza como valor nominal.
Determine los límites superior e inferior de conmutación.
Los límites de conmutación deberán cubrir un margen un 5% superior e inferior
al valor nominal.
Parámetro Valor
Valor nominal (w) en el
punto de trabajo
Límite superior de
conmutación
Límite inferior de
conmutación
� Utilice los valores nominales de la tabla como parámetros del regulador de dos
puntos.
Trabajando con EasyPort digital/analógico y FluidLab®-PA, el valor nominal w no
tiene dimensión.
Información
Planificación
Ejecución
Indicación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-44 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.1 Regulador de dos puntos Hoja 2 de2
– ¿Cómo reacciona el sistema?
– Nombre aplicaciones apropiadas para los reguladores de dos puntos.
– Describa el comportamiento de la regulación.
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-45
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 1 de 5
En comparación con un regulador de dos puntos, el regulador continuo tiene una
señal de regulación continua. Esta señal se calcula en función de la diferencia de
regulación.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Llenado».
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen informaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
Estudie el funcionamiento de diversos tipos de reguladores continuos.
� Llene de agua el depósito principal B401.
� Active la bomba analógicamente cambiando las conexiones a «funcionamiento
analógico» en el tablero de conexiones.
� Complete la tabla. El punto de trabajo obtenido en la tarea 4.2.3 se utiliza como
valor nominal
Parámetro Valor
normalizado
Valor
[ l ]
Valor nominal (w) en el punto
de trabajo
� Introduzca el valor nominal en el regulador e inicie el proceso de regulación.
� Compruebe el comportamiento del tramo de regulación utilizando diversos
reguladores continuos.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-46 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 2 de 5
Regulador P
– Regule el tramo utilizando un regulador P.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp que constan
en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
KP 2
KP 5
KP 10
KP 50
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-47
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 3 de 5
Regulador I
– Regule el tramo utilizando un regulador I.
– Para ello, utilice consecutivamente los valores de reajuste Tn indicados en la
tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor
Tn 50
Tn 10
Tn 5
Tn 2
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-48 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 4 de 5
Regulador PI
– Regule el tramo utilizando un regulador PI.
– Para ello, utilice consecutivamente los factores de amplificación Kp y los tiempos
de reajuste Tn indicados en la tabla.
– Apunte la respuesta gradual correspondiente a cada valor.
Parámetro Valor Parámetro Valor
KP 2 TN 10
KP 2 TN 5
KP 5 TN 10
KP 5 TN 5
Lista de parámetros
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-49
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.2 Regulación con reguladores continuos (P, I, PI) Hoja 5 de 5
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador P?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador I?
– ¿Cómo reacciona el sistema al utilizar un regulador PI?
– En qué parámetro PI se obtiene la menor amplitud de oscilación y/o el menor
tiempo de regulación?
– ¿Qué regulador es el más apropiado para este tramo si se pretende regular hasta
cero?
Preguntas de comprensión
Evaluación
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-50 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.3 Ajuste del regulador según Chien-Hrones-Reswick Hoja 1 de 3
El tramo de regulación de llenado de la estación de llenado es un tramo P . Es
importante encontrar rápidamente los parámetros de regulación óptimos para el
tramo a regular.
En el transcurso del tiempo se desarrollaron numerosos métodos para definir los
parámetros de regulación apropiados. Pero la validez de un método para determinar
o calcular los valores de los parámetros apropiados depende de las características
del tramo de regulación. Un método sencillo y apropiado para realizar el ajuste es el
método de Chien-Hrones-Reswick.
Las informaciones necesarias constan en el manual de la estación MPS® PA
«Llenado».
En la parte «B - Nociones básicas» del manual de trabajo se incluyen indicaciones
importantes.
Solucione la tarea con EasyPort digital/analógico con FluidLab®-PA o PLC con
pantalla táctil.
– Realice las siguientes series de medición:
� Determine la respuesta gradual del tramo de regulación en el punto de trabajo.
Para ello determine la tensión de la bomba aplicando el valor medio del nivel de
llenado. Aplique la tensión en el actuador regulador analógico (la bomba) del
tramo de regulación.
� Identifique el número ordinal del tramo de regulación. ¿Se trata de un tramo de
primer orden o de orden superior?
� Ponga la tangente de inflexión en la curva.
� Dibuje una línea horizontal «valor máximo» a la altura del valor real máximo.
� Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del eje X y de la tangente «a». La distancia entre el
eje Y y esta recta es (Tu).
� Dibuje la línea perpendicular (en 90° en relación con el punto del valor máximo)
en el punto de intersección del «valor máximo» y de la tangente «a». La distancia
entre Tu y esta recta es Tg.
� Determine la amplificación del tramo Ks en estado estacionario (sin
oscilaciones), después de producirse la respuesta gradual inicial.
Información
Planificación
Ejecución
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
© Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA D-51
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.3 Ajuste del regulador según Chien-Hrones-Reswick Hoja 2 de 3
0 20 40 60 80 100 120
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
X(t)
t
Ta
Respuesta gradual
Los parámetros del regulador que se utilizará se determinan según la tabla
siguiente.
Regulador Kp Tn Tv
P 0,30/Ks*Tg/Tu
PI 0,35/Ks*Tg/Tu 1,20*Tu
PID 0,60/Ks*Tg/Tu Tg 0,50*Tu
Y X
y
xK s =
Tareas. MPS® PA Estación de llenado
D-52 © Festo Didactic GmbH & Co. KG • MPS®
PA
Tarea 4.3: Estación de llenado: Regulación
Nombre: Fecha:
4.3.3 Ajuste del regulador según Chien-Hrones-Reswick Hoja 3 de 3
– ¿Qué regulador seleccionó usted y porqué?
– ¿Qué valores se determinaron para Kp, Tn y Tv?
– ¿Qué criterios aplica usted para evaluar el resultado?
Preguntas de comprensión
Evaluación