Por: Edson Jessiel Lara Garcia
Control de temperatura
Como el nombre indica, un controlador de temperatura es un instrumento
usado para la regulación de la temperatura. El controlador de temperatura tiene
una entrada procedente de un sensor de temperatura y tiene una salida que está
conectada a un elemento de control tal como un calentador o ventilador.
¿Cómo funcionan los reguladores de temperatura y proceso?
Para controlar con precisión la temperatura del proceso sin la
participación continua del operador, un sistema de control de temperatura se
basa en un controlador, el cual acepta un sensor de temperatura tal como un
termopar o RTD como entrada. Se compara la temperatura real a la temperatura de
control deseada, o punto de ajuste, y proporciona una salida a un elemento de
control. El controlador solo es una parte del sistema de control, y todo el
sistema debe ser analizado para elegir un controlador adecuado. Los siguientes
puntos deben ser considerados al seleccionar un controlador:
- Tipo de sensor de entrada (termopar, RTD) y rango de temperatura.
- Tipo de salida requerida (relé electromecánico, SSR, salida analógica)
- Algoritmo de control necesario (encendido / apagado, proporcional, controlador PID)
- Número y tipo de salidas (calor, frío, alarma, límite)
¿Cuáles son los diferentes tipos de control en los reguladores?
Hay tres tipos de control básicos: controlador PID, ON/OFF y
proporcional. Dependiendo del sistema a ser controlado, el operador será capaz
de utilizar uno u otro tipo para controlar el proceso.
Controlador de temperatura On / Off
Un controlador ON/OFF es la forma más simple de regulador de
temperatura. La salida del dispositivo está encendida o apagada, sin un estado
medio. Un controlador ON/OFF cambia la salida sólo cuando la temperatura
atraviesa el punto de ajuste. Para el control del calentamiento, la salida se
activa cuando la temperatura está por debajo del punto de ajuste, y se apaga
cuando está por encima del mismo. Cada vez que la temperatura cruza el punto de
ajuste, el estado de la salida cambia, la temperatura del proceso oscila
continuamente, entre el punto de ajuste. En los casos en que este ciclo se
produce rápidamente, y para evitar daños a los contactores y válvulas, se añade
un diferencial de encendido y apagado, o "histéresis", a las
operaciones del controlador. Este diferencial requiere que la temperatura
exceda del punto de ajuste por una cierta cantidad antes de que se active o
desactive de nuevo. Un diferencial ON/OFF impide que se produzcan cambios
rápidos de conmutación en la salida, si los ajustes se producen rápidamente. El
control ON/OFF se utiliza generalmente cuando un control preciso no es
necesario, en los sistemas que no pueden soportar cambios frecuentes de
encendido/apagado, donde la masa del sistema es tan grande que las temperaturas
cambian muy lentamente, o para una alarma de temperatura. Un tipo especial de
control ON/OFF utilizado para la alarma es un controlador de límite. Este
controlador utiliza un relé de enclavamiento, que se debe restablecer
manualmente, y se utiliza para cerrar un proceso cuando una determinada
temperatura es alcanzada.
Controlador de temperatura proporcional
Los controles proporcionales están diseñados para eliminar el ciclo
asociado del control on-off. Un regulador proporcional disminuye la potencia
media suministrada al calentador cuando la temperatura se aproxima al punto de
ajuste. Esto tiene el efecto de disminuir la energía del calentador al
aproximarse al punto de ajuste sin que lo sobrepase, mantenimiento una
temperatura estable. Esta acción de dosificación se puede realizar girando el
encendido y apagado de salida para intervalos cortos de tiempo. Esta
"proporcionalización de tiempo" varía la relación de tiempo
"on" y tiempo "off" para controlar la temperatura. La
acción proporcional se produce dentro de una "banda proporcional" en
torno a la temperatura de consigna. Fuera de esta banda, el controlador se comporta
como una unidad ON/OFF normal, con la salida, ya sea totalmente ON (por debajo
de la banda) o totalmente OFF (por encima de la banda). Sin embargo, dentro de
la banda, la salida se enciende y se apaga en la relación a la diferencia de la
medición del punto de consigna. En el punto de referencia (que es el punto
medio de la banda), la salida en: relación de apagado es de 1:1, es decir, el
tiempo de encendido y tiempo de apagado son iguales. Si la temperatura está
lejos del punto de ajuste, el cierre y el corte variarán en proporción a la
diferencia de temperatura. Si la temperatura está por debajo del punto de
ajuste, la salida estará ON más tiempo, si la temperatura es demasiado alta, la
salida estará OFF predominantemente.
Controlador de temperatura PID
El tercer tipo de control de temperatura es el PID, ofrece una
combinación del proporcional con control integral y derivativo. Este tipo de
control combina control proporcional con dos ajustes adicionales, que ayuda a
la unidad automáticamente a compensar los cambios en el sistema. Estos ajustes,
integral y derivativo, se expresan en unidades basadas en el tiempo, también se
les nombra por sus recíprocos, RATE y RESET, respectivamente. Los términos
proporcional, integral y derivativo se deben ajustar de manera individual
mediante el método prueba y error. El regulador proporciona es el control más
preciso y estable de los tres tipos de controladores, y se utiliza comúnmente
en sistemas que tienen una masa relativamente pequeña, que son aquellos que
reaccionan rápidamente a cambios en la energía añadida al proceso. Se
recomienda en sistemas en los que la carga cambia a menudo y no se espera que
el controlador lo compense automáticamente, debido a los frecuentes cambios en
el punto de referencia, la cantidad de energía disponible, o la masa a
controlar. OMEGA ofrece un número de controladores que calculan y ajustan
automáticamente sus valores del controlador PID para que coincida con el
proceso. Estos son conocidos como controladores autoajustables.
La investigaión debía centrarse en controles de temperatura para refrigeración doméstica, sus partes y funcionamiento. :(
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