Principio de control en cascada

En el mundo de la automatización y el control de procesos industriales, el principio de control en cascada se destaca como una poderosa herramienta. ¿Te gustaría descubrir cómo este principio ayuda a optimizar el rendimiento de múltiples variables en un sistema? Si es así, has llegado al lugar indicado. En este artículo, exploraremos en profundidad el principio de control en cascada y su aplicación en distintos campos de la industria. Prepárate para adentrarte en un fascinante mundo de control y eficiencia.

El control en cascada es el tipo de estrategia de sistema de control para controlar un sistema en el que se utilizan dos controladores. Los dos controladores están configurados de tal manera que la salida del primer controlador proporciona el punto de ajuste al segundo controlador. Esto se hace anidando el bucle de retroalimentación de un controlador en el otro.

Principio de control en cascada

En el caso de un control de un solo lazo, el operador suele establecer el punto de referencia para el controlador. En este caso, la salida del controlador impulsará el elemento de control final. Pero en este caso, la respuesta del sistema es muy básica y puede tener algunos errores debido a muchas perturbaciones en el sistema o desde fuera del sistema. Para mejorar la respuesta del sistema, existen otros esquemas de control avanzados, uno de los cuales es el control en cascada.

El control en cascada puede entenderse como un método de combinación de retroalimentación. En este método de control, hay una variable manipulada y más de una medición. Una variable manipulada es una variable cuyos valores se cambian para lograr el resultado deseado. Con una variable manipulada es posible controlar solo una salida. Consideremos un ejemplo de CSTR (reactor de tanque de agitación continua).

Principio de control en cascada

La reacción que tiene lugar en el CSTR es una reacción exotérmica, lo que significa que liberará energía térmica. El calor que se genera en la reacción es eliminado por el refrigerante que fluye a través de la camisa alrededor del tanque.


En el sistema CSTR, el objetivo de control es mantener constante la temperatura de la mezcla de reacción en un valor deseado. La temperatura deseada se representa como T. Algunas perturbaciones que pueden afectar al reactor son la temperatura de la alimentación, que se indica con Ti, y la temperatura del refrigerante, que se indica con TC. En este caso, solo hay una variable manipulada que es FC – el caudal de refrigerante.

En el control de retroalimentación normal, la temperatura de la mezcla de reacción se mide mediante un sensor como RTD o termopar. Esta temperatura medida es luego transmitida por el transmisor de temperatura (TT) al controlador de temperatura (TC).

El controlador de temperatura (TC) tiene un punto de referencia que establece el operador. El controlador accionará la válvula (un elemento de control final) de acuerdo con su señal de salida e intentará acercar la temperatura al punto de referencia.

Control en cascada en CSTR:

La respuesta se puede mejorar midiendo los cambios en la temperatura del refrigerante, que se denota por TC. Esto tomaría una acción de control antes de que la mezcla de reacción haya sentido el efecto de la temperatura del refrigerante. Entonces, cuando la temperatura del refrigerante aumenta TCtambién se debe aumentar el caudal del refrigerante para eliminar la misma cantidad de calor.

cuando tC disminuye, el caudal del refrigerante también debe reducirse. Entonces, hay dos lazos de control que se usan para dos mediciones diferentes, la temperatura deseada T y la temperatura del refrigerante TC; pero ambos bucles tienen una variable manipulada común compartida, es decir, el caudal de refrigerante FC.

Principio de control en cascada

Aquí, en los lazos de control en cascada de CSTR, hay dos lazos.



  • Bucle de control dominante/primario/maestro: este bucle es el bucle que mide la temperatura de la mezcla de reacción, T (variable controlada). Esto usará el punto de ajuste proporcionado por el operador.
  • Lazo de control secundario/esclavo: este lazo es el lazo que mide la temperatura del refrigerante TC. Esto usará la salida del controlador primario como su punto de ajuste.

Esta configuración de control de dos lazos se llama Control en cascada.

Cuándo usar el control en cascada

El control en cascada se utiliza cuando:

  • Puede haber muchas perturbaciones en un solo bucle.
  • Hay una necesidad de una respuesta rápida.
  • Existe una situación en la que los cambios en el proceso afectarían la variable de control.
  • Cuando la segunda variable es controlable y también puede dar una respuesta rápida al controlador primario

Requisitos para un control en cascada

  • El bucle primario nunca puede ser más rápido que el bucle secundario.
  • El lazo secundario debe experimentar la máxima perturbación.
  • El lazo secundario también puede tener perturbaciones que no se esperan.
  • El lazo secundario debe ser tal que tenga una influencia directa sobre el lazo primario.
  • El lazo secundario debe ser tal que sea controlable y también se pueda medir.
  • El lazo secundario debe operar más rápido que el lazo primario.

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