Control automático de procesos industriales
Libro de teoría básica y prácticas interactivas con PC
Teoría básica y prácticas con PC de
Control automático de procesos
industriales y sistemas controlados.
Portada del libro
Libro Control automático de procesos industriales Clic sobre la imagen para agrandarla
Tamaño real: 17×24×3,4 cm
Páginas: 620  ⋅  Figuras: 192
Prácticas interactivas: 56
(con centenares de ensayos)

De venta en librerías de
   España y Latinoamérica   


Editorial:
Ediciones Díaz de Santos

Con numerosas prácticas interactivas de 
simulación, ensayo, análisis y optimización 
de control automático de procesos.

Las prácticas se realizan mediante el programa de simulación ControlP. Es gratuito.

ControlP es un programa didáctico de simulación
y análisis de regulación y control automático de procesos industriales y sistemas controlados. Instrumentación y Control PID.

Nunca se precisa efectuar ningún diseño gráfico 
o composición ni ningún tipo de programación.

Todo está siempre prediseñado, preconfigurado y operativo. Preparado para que el usuario defina y ensaye sus propios sistemas controlados.

Sinopsis del libro



Teoría básica de Control automático de procesos industriales y sistemas controlados.
Se analizan los componentes básicos que forman los procesos y los sistemas controlados.
Estudio del control automático en lazo cerrado. Realimentación.
Respuesta temporal y análisis frecuencial.
Control en lazo cerrado simple. Control en cascada.
Control con compensación en adelanto (feedforward).
Estudio de la estabilidad de los sistemas y su optimización.
Ajuste y sintonización de los controladores.
Efecto de las perturbaciones, cambios de carga y cambios en los parámetros de los componentes. Efecto de los tiempos muertos. Efecto de las alinealidades.
Respuesta frecuencial (diagramas Real, de Bode, de Nyquist y de Black) en lazo abierto y en lazo cerrado. Frecuencias crítica, de cruce de ganancia y de pico de resonancia.
Márgenes de ganancia y de fase. Criterios de estabilidad.
Importantes apéndices. Escalado de procesos.
Composición de la respuesta temporal de un sistema.


Prácticas interactivas



Con el apoyo del programa ControlP(*), se efectúan numerosas prácticas interactivas de simulación de control automático de sistemas y procesos "reales" simulados, en realimentación simple, en control en cascada y en control en adelanto (feedforward), en los que el usuario puede cambiar, modificar y configurar los componentes o bloques del sistema, así como los valores de sus parámetros.
(*) Es gratuito y se descarga de Internet.

Se ensaya la Respuesta temporal de cada sistema o proceso controlado. Asimismo, puede efectuarse el análisis o Respuesta frecuencial (mediante los diagramas Real, de Bode, de Nyquist y de Black), tanto en lazo abierto como en lazo cerrado, que justifica la respuesta temporal.

Se ensaya la búsqueda automática de las frecuencias crítica, de cruce de ganancia y de pico de resonancia, facilitando así el cálculo de los márgenes de ganancia y de fase.

Se hace especial hincapié en el análisis de la estabilidad del proceso así como en su optimización. Se analizan y ensayan los efectos producidos por las perturbaciones, los cambios de carga, los cambios en los parámetros de los componentes del sistema y los cambios en los ajustes o parámetros del controlador (sintonización).

Las perturbaciones por cambios de carga del proceso o por modificaciones del punto de consigna pueden generarse en escalón, de cualquier magnitud y en cualquier momento, o según un patrón de rampas programables definidas por tramos por el usuario.

Más abajo se detalla el Índice del libro.


Este tratado ofrece la ventaja de que no es imprescindible el seguimiento de las demostraciones y cálculos matemáticos. No se pierde el "hilo" porque las conclusiones –que es lo más importante– se exponen de manera muy clara y autosuficiente, con numerosos ejemplos mediante las prácticas interactivas con PC. Ello permite un avance muy rápido para quien no desee entrar con algo más de detalle en el estudio y análisis de los razonamientos matemáticos.

No obstante, el tratamiento matemático utilizado en el libro es muy llano, sin grandes disquisiciones matemáticas ni teóricas, que no siempre interesan demasiado al lector, dado el notable esfuerzo y tiempo que ello requiere.
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Detalles del libro

Formatos / Características
Formato papel
 • Título: Control automático de procesos industriales
 • Autor: Alfredo Roca
 • Editorial: Ediciones Díaz de Santos
 • ISBN: 978-84-9969-780-2
 • Encuadernación: Rústica (tapa flexible)
 • Dimensiones: 17×24×3,4 cm
 • Número de páginas: 620
 • Número de figuras: 192
 • Número de prácticas: 56
    - Con centenares de ejercicios y ensayos
 • Idioma: Español
 • Precio: 45,00 €uros (IVA incl.)

Formato eBook (DRM-PDF)
 • ISBN: 9788499698748
 • Precio: 31,00 €uros (IVA incl.)

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     Título: Control automático de procesos industriales
     Autor: Alfredo Roca
     Editorial: Ediciones Díaz de Santos
     ISBN: 978-84-9969-780-2


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Índice del libro        



1  Introducción
1.1  Concepto de sistema
1.2  Concepto de bloque
1.3  Diagrama de bloques
1.4  Función de transferencia o transmitancia
1.5  Sistema controlado
1.6  Control manual en lazo cerrado
1.7  Control automático en lazo cerrado
1.8  Cambios de carga y perturbaciones
1.9  Realimentación
1.10  Álgebra de bloques
     1.10.1  Reglas algebraicas

2  La transformada de Laplace
2.1  Qué es y para qué sirve
2.2  Propiedades y teoremas de la transformada de Laplace
    2.2.1  Enumeración de las propiedades y teoremas
    2.2.2  Aplicación del teorema de la derivación real
    2.2.3  Antitransformada de fracciones impropias
2.3  Transmitancia operacional
2.4  Transformación de ecuaciones diferenciales
2.5  Ejemplos de cálculo
    2.5.1  Cálculo con condiciones iniciales
2.6  Conversión de una función laplaciana
        en una ecuación diferencial

3  Variables y parámetros
3.1  Es necesario tipificar
3.2  Variables
          Potencial o fuerza impulsora
          Flujo o corriente
          Carga o cantidad
3.3  Parámetros
          Resistencia y conductancia
          Capacidad
          Inertancia
3.4  Analogías

4  Elementos básicos
4.1  Formas o funciones elementales de excitación
    4.1.1  Escalón unitario
    4.1.2  Impulso unitario
    4.1.3  Rampa unitaria
    4.1.4  Función senoidal
4.2  Componentes básicos de un sistema controlado
    4.2.1  Componentes activos
    4.2.2  Elementos de primer orden
    4.2.3  Retardo de primer orden resistencia capacidad
    4.2.4  Retardo de primer orden resistencia inertancia
    4.2.5  Estudio de elementos retardo de primer orden.
      Metodología de cálculo
4.2.5.a  Filtro R-C
4.2.5.b  Elemento bulbo de temperatura
4.2.5.c  Concentración en un tanque agitado
4.2.5.d  Temperatura en un tanque agitado
4.2.5.e  Reacción de primer orden
4.2.5.f   Nivel de un tanque con restricción de descarga.
             Linealización de funciones de nivel
4.2.5.g  Recipiente con gas a presión provisto de una restricción.
             Linealización de funciones de sistemas con gases a presión
4.2.5.h  Recipiente con gas a presión con dos restricciones
4.2.6  Elemento capacidad pura o integrador
    4.2.6.a  Nivel en tanque con salida constante
    4.2.6.b  Masa aislada provista de caldeo eléctrico
    4.2.6.c  Pistón hidráulico
4.2.7  Elementos ajustables
    4.2.7.a  Ganancia ajustable. Multiplicador
    4.2.7.b  Reostato o potenciómetro
    4.2.7.c  Válvula de control
    4.2.7.d  Bomba centrífuga
4.2.8 Elementos de segundo orden
4.2.8.a  Circuito eléctrico R-L-C serie
4.2.8.b  Masa suspendida de un resorte con amortiguación
4.2.8.c  Sismógrafo
4.2.8.d  Acelerómetro
4.2.8.e  Dos retardos de primer orden en serie
4.2.8.f   Dos sistemas de nivel conectados en serie
4.2.8.g  Dos filtros R-C conectados en serie
4.2.8.h  Bulbo de temperatura con vaina
4.2.8.i   Tanque encamisado
4.2.8.j   Dos tanques a presión en serie
4.2.9  Elemento tiempo muerto
4.2.10  Elemento adelanto-retardo (lead-lag)
4.2.11  Elemento anticipativo
4.2.12  Controladores
    4.2.12.a  Proporcional (P)
Banda proporcional
Ganancia
Desviación permanente
Reajuste manual
Ecuación del controlador
4.2.12.b  Integral (I)
        Ecuación del controlador
        Transmitancia operacional
4.2.12.c  Proporcional-integral (PI)
        Acción integral
        Velocidad de reajuste
        Repeticiones por minuto
        Tiempo integral
        Ecuación del controlador
4.2.12.d  Proporcional-derivativo (PD)
        Acción derivativa
        Tiempo derivativo
        Ecuación del controlador
4.2.12.e  Proporcional-integral-derivativo (PID)
        Ecuación del controlador
        Transmitancia operacional
        Ejecuciones especiales
Nota sobre la señal de error o desviación

5  Respuesta temporal de los componentes básicos
5.1  Sistemática de cálculo
    5.1.1  Respuesta al impulso
    5.1.2  Respuesta al escalón unitario
    5.1.3  Respuesta a la rampa unitaria
5.2  Respuesta de un retardo de primer orden
    5.2.1  Respuesta indicial
                  Práctica 5.1
                  Práctica 5.2
    5.2.2  Respuesta impulsiva
                  Práctica 5.3
                  Práctica 5.4
    5.2.3  Respuesta a la rampa
                  Práctica 5.5
5.3  Respuesta de un retardo de segundo orden
5.3.1  Respuesta indicial
    Caso subamortiguado
    Caso oscilatorio puro
    Caso sobreamortiguado
    Caso críticamente amortiguado
        Práctica 5.6
        Práctica 5.7
        Práctica 5.8
5.3.2  Respuesta impulsiva
    Caso subamortiguado
    Caso oscilatorio puro
    Caso sobreamortiguado
    Caso críticamente amortiguado
        Práctica 5.9
5.3.3  Respuesta a la rampa
    Caso subamortiguado
    Caso oscilatorio puro
    Caso sobreamortiguado
    Caso críticamente amortiguado
        Práctica 5.10
5.4  Respuesta de un bloque tiempo muerto
            Práctica 5.11
5.5  Respuesta de un bloque adelanto-retardo
5.5.1  Respuesta indicial
    Caso adelanto
    Caso retardo
        Práctica 5.12
        Práctica 5.13
5.5.2  Respuesta impulsiva
              Práctica 5.14
5.5.3  Respuesta a la rampa
              Práctica 5.15
5.6  Respuesta de un bloque anticipativo
    5.6.1  Respuesta indicial
    5.6.2  Respuesta impulsiva
    5.6.3  Respuesta a la rampa
                  Práctica 5.16
5.7  Respuesta de un controlador P+D
    5.7.1  Respuesta indicial
    5.7.2  Respuesta a la rampa
                  Práctica 5.17
5.8  Respuesta de un controlador P+I
    5.8.1  Respuesta indicial
                  Práctica 5.18
    5.8.2  Respuesta a la rampa
                  Práctica 5.19
5.9  Respuesta de un controlador P+I+D
    5.9.1  Respuesta indicial
    5.9.2  Respuesta a la rampa
                  Práctica 5.20
5.10  Respuesta de un controlador integral
Nota sobre representación gráfica de impulsos

6  Respuesta frecuencial de los componentes básicos
6.1  Conceptos de base
6.1.1  El decibelio
6.1.2  La octava y la década
6.1.3  Las unidades dB/octava y dB/década
6.1.4  Números complejos y vectores
              Números complejos conjugados
              Operaciones con números complejos
6.1.5  Vectores giratorios (fasores). Ondas senoidales
6.2  Respuesta frecuencial
    6.2.1  Obtención de la respuesta frecuencial
6.3  Tipos de representaciones gráficas
    6.3.1  Diagrama de Bode
    6.3.2  Diagrama de Nyquist
    6.3.3  Diagrama de Black
6.4  Determinación de la respuesta frecuencial
    6.4.1  Módulo K o constante K
    6.4.2  Factores del tipo s
    6.4.3  Factores del tipo Ts +1
                   Práctica 6.1
    6.4.4  Factores del tipo T 2s2 + Ts +1
Práctica 6.2
Práctica 6.3
Práctica 6.4
    6.4.5  Factores del tipo eTs (tiempo muerto)
               Práctica 6.5
6.4.6  Elemento adelanto-retardo (lead-lag)
               Práctica 6.6
               Práctica 6.7
6.4.7  Elemento anticipativo
               Práctica 6.8
6.4.8  Controlador P
6.4.9  Controlador P+D
               Práctica 6.9
6.4.10  Controlador P+I
                 Práctica 6.10
6.4.11  Controlador P+I+D
Práctica 6.11
Práctica 6.12
Práctica 6.13
    6.4.12  Controlador integral

7  Control automático en lazo cerrado
7.1  Realimentación
7.2  Concepto de estabilidad
7.3  Criterios de optimización
7.4  Respuesta frecuencial y estabilidad
7.5  Margen de ganancia y margen de fase.
       Estabilidad relativa
    7.5.1  Margen de ganancia
    7.5.2  Margen de fase
    7.5.3  Estabilidad relativa
7.6  Interpretación gráfica de los márgenes
       de ganancia y de fase
    7.6.1  Ejemplo de cálculo de los márgenes
              de ganancia y de fase
7.7  Criterios de estabilidad
    7.7.1  Criterio de estabilidad de Nyquist
    7.7.2  Criterio de estabilidad de Bode
    7.7.3  Ampliación del criterio de estabilidad de Nyquist
7.8  Respuesta frecuencial en lazo cerrado
7.9  Manejo de las perturbaciones
7.10  Estrategias de control

8  Control en lazo cerrado simple
8.1  Aplicación
8.2  Diagrama de bloques
            Práctica 8.1
8.3  Simulación y análisis de sistemas controlados
    8.3.1  Respuesta generalizada de un lazo con perturbación
Generalización de las funciones
de transferencia en lazo cerrado
    8.3.2  Control proporcional
de un proceso retardo de primer orden
     Respuesta frente a cambios en el punto de consigna
         Práctica 8.2
     Respuesta frente a perturbaciones
         Práctica 8.3
    8.3.3  Control proporcional de un proceso
formado por dos retardos de primer orden
     Respuesta frente a cambios en el punto de consigna
         Práctica 8.4
     Respuesta frente a perturbaciones
         Práctica 8.5
         Práctica 8.6
8.3.4  Control proporcional de un proceso
          formado por tres retardos de primer orden
               Práctica 8.7
8.3.5  Control en modo integral de un proceso
          formado por un retardo de primer orden
               Práctica 8.8
8.3.6  Control proporcional-integral de un proceso
          formado por un retardo de primer orden
               Práctica 8.9
8.3.7  Control proporcional-integral de un proceso
          formado por dos retardos de primer orden
               Práctica 8.10
8.3.8  Control proporcional-integral de un proceso
          formado por tres retardos de primer orden
               Práctica 8.11
8.3.9  Control proporcional-integral-derivativo de un
          proceso formado por dos retardos de primer orden
               Práctica 8.12
8.4  Efecto de un retardo de tiempo en la medida
              Práctica 8.13
8.5  Efecto de un tiempo muerto en un sistema
    8.5.1  Efecto del tiempo muerto en la medida
                    Práctica 8.14
    8.5.2  Efecto del tiempo muerto en el proceso
                    Práctica 8.15
    8.5.3  Mejoras que aporta la acción derivativa
Práctica 8.16
Práctica 8.17
8.6  Efecto de las alinealidades en un sistema
            Práctica 8.18

9  Controles complejos en lazo cerrado
9.1  Control en cascada
Práctica 9.1
Práctica 9.2
Práctica 9.3
    9.1.1  Predicción de la desviación permanente
9.2  Control en adelanto
    9.2.1  Ecuaciones del control en adelanto
Práctica 9.4
Práctica 9.5


Apéndices

A-1   Tabla de transformadas de Laplace

A-2   Escalado de procesos
y normalización de variables para el ordenador
1   Introducción
2   Márgenes de operación
3   Normalización de variables
4   Escalado del tiempo
5   Resumen
6   Manejo de los parámetros "Valor de base"
7   Manejo del parámetro "Elevac./Supres. de cero"
8   Manejo del parámetro "Valor de referencia"

A-3   Composición de la respuesta temporal de un sistema

A-4   Regla de Mason
para el cálculo de la transmitancia
entre dos puntos de un sistema

A-5   Bibliografía


Anexo 1 - Guía de manejo del programa

1  Requisitos para uso del programa
1.1  Se requiere
1.2  Notas sobre la resolución de pantalla

2  Instalación del programa
2.1  Obtención del fichero para la instalación
2.2  Modos de instalación
Instalación manual
Instalación automática
2.3  Uso del programa

3  Arranque del programa

4  Menú principal de Windows
    Estructura de los menús

5  Descripción de las principales opciones
5.1  Análisis de componentes básicos
5.2  Simulación de lazos de control
5.3  Menús de opciones
    5.3.1  Menú Frecuencial
Diagrama Real
Diagrama de Bode
Diagrama de Nyquist
Diagrama de Black
Todos los diagramas
Marcas de frecuencia
Frecuencia crítica (resonancia)
Frecuencia de cruce de ganancia
Frecuencia de pico de resonancia
    5.3.2  Menú Temporal
a)  Para Componentes básicos
Impulso
Escalón
Rampa
b)  Para Lazos de control
Escalón condiciones iniciales
Rampas programadas
    5.3.3  Menú Cambios
Parámetros del componente
Límites de las escalas de frecuencia
Duración de la respuesta temporal
Constantes (Componentes básicos)
Programación de las rampas (Lazos de control)
Modos (Lazos de control)
    a)  Modo del lazo en la respuesta frecuencial
    b)  Modo de presentación de la respuesta temporal
Frecuencia de muestreo (Lazos de control)
    5.3.4  Menú Miscelán
Borrar pantalla
Vista anterior
Ver Diagrama de bloques
Ver parámetros de los bloques activos (Lazos de c.)
Hacer nulos los bloques (Lazos de control)
5.4  Otros menús
    5.4.1  Menú Archivo
Opciones de guardar y cargar configuraciones
Imprimir
Preferencias
    5.4.2  Menú Menú general
    5.4.3  Menús especiales
Cambios > Color de fondo
Miscelán > Calculador ABACUS
Miscelán > Calculadora de Windows
Miscelán > Preferencias de trabajo
5.4.4  Menú Información
5.4.5  Menús redundantes
5.4.6  Otras opciones en la ejecución de una Respuesta temporal

6  Control de errores

7  Ficheros del programa
7.1  Ficheros generados en la instalación
7.2  Ficheros generados por el usuario

8  Misceláneos.
    Peculiaridades de un programa de simulación
8.1  Generalidades
8.2  Tiempo muerto virtual oculto en el sistema
8.3  El problema de las variables discontinuas

 ¡ PRECAUCIÓN ! en un proceso real


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