La mayoría de los que están leyendo este artículo, probablemente hayan tenido la experiencia de ajustar la temperatura del agua usando dos válvulas de mano mientras tomaban una ducha.
Una válvula controla el flujo de agua caliente y la otra válvula controla el flujo de agua fría.
Para ajustar la temperatura del agua, se debe cambiar la proporción de apertura de una válvula a la otra.
Aumentar o disminuir el caudal total de agua sin alterar la temperatura, es cuestión de ajustar ambas válvulas en la misma dirección, manteniendo la misma proporción de flujo de agua caliente a fría.
Aunque no lo hayas pensado mucho mientras te duchabas, estabas involucrado en una estrategia de control conocida como Control de Razón o Proporción, donde la proporción de un caudal a otro se controla para obtener el resultado deseado.
Muchos procesos industriales también requieren la mezcla precisa de dos o más ingredientes para producir un producto deseado.
Estos ingredientes no solo deben mezclarse en la proporción adecuada, sino que también, es deseable tener un control preciso sobre el caudal total.
CONTROL DE RAZÓN:PRODUCCIÓN DE PINTURA
Un ejemplo de control de razón es la producción de pintura, donde un líquido base debe mezclarse con uno o más pigmentos para lograr la consistencia y el color deseado.
En el gráfico 1, se muestra un proceso de mezcla de pintura controlado manualmente, similar al “proceso” de la válvula de agua fría y caliente en algunas duchas domésticas.
para proporcionar l operador una medición en vivo de la proporción entre el pigmento y la base se requiere:
- Dos flujómetros,
- Un dispositivo de cálculo de proporción
- Una pantalla
AUTOMATIZACIÓN DE UN MEZCLADOR DE PINTURA
Una alteración que podemos hacer a este sistema de mezcla, es vincular los volantes o manijas de las dos válvulas de control manual de tal manera que la proporción de base a pigmento sea establecida mecánicamente.
Todo lo que el operador necesita hacer ahora es mover el “enlace” para aumentar o disminuir la producción de pintura mixta:
Ajustar la proporción de pigmento vs base, ahora es una cuestión de ajustar la proporción del “enlace”, una tarea realizada por un mecánico u otra persona capacitada en la alineación de enlaces mecánicos.
CREANDO UN SISTEMA DE CONTROL DE RAZÓN O PROPORCIÓN PARA EL EJEMPLO
Un enfoque más automatizado de este problema de control de la relación implica la instalación de:
- Un lazo de control de flujo en una de las líneas
- Un transmisor de flujo en la otra línea.
La señal que proviene del transmisor de flujo no controlado se convierte en el punto de ajuste para el circuito de control de flujo:
El transmisor de flujo en la línea no controlada mide el caudal de la base, enviando una señal de caudal al controlador de flujo de pigmento que actúa para igualar los caudales.
Si las calibraciones de cada transmisor de flujo son exactamente iguales entre sí, la proporción de pigmento a base será 1:1 (igual).
El flujo de líquido base en el sistema de mezcla se denomina flujo no controlado o variable “no controlada”. Este caudal no está controlado por la estrategia de control de proporción.
El propósito de la estrategia de control de proporción es hacer coincidir la tasa o “rate” de flujo de pigmento con la tasa de flujo salvaje (base).
Esto permite que siempre se mantendrá la misma proporción de pigmento a base independientemente del flujo total.
Por lo tanto, la tasa de flujo de pigmento se mantendrá “alerta” para igualar la tasa de flujo base «salvaje». Razón por la cual la variable controlada en un sistema de proporción se denomina variable esclava o cautiva (en este caso, flujo del pigmento).
Podemos incorporar un ajuste de relación “dinámico” en este sistema agregando otro componente (o bloque de función) a la estrategia de control: un relé multiplicador de señal (o alternativamente, un cálculo de relación).
Este dispositivo (o función de computadora) toma la señal de flujo del transmisor de flujo base (salvaje) y la multiplica por algún valor constante (k) antes de enviar la señal al controlador de flujo de pigmento (cautivo) como un punto de ajuste:
Con calibraciones de rango de flujo idénticas en ambos transmisores de flujo, esta constante de multiplicación k determina directamente la relación de pigmento a base (es decir, la relación será 1: 1 cuando k = 1; la relación será 2: 1 cuando k = 2, etc. .).
Si un operador ajusta fácilmente el valor k, la proporción de mezcla se convierte en un parámetro muy simple de cambiar a voluntad.
La tasa de producción total también es fácil de ajustar moviendo la válvula de control de flujo de la base.
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