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PDF Termopares tipos, clasificación, uso y aplicaciones
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CONTROLES DE TEMPERATURA DE LAZO SIMPLE


Este tipo de control es un instrumento que compara la señal del sensor, con una señal interna deseada (se llama a este punto setpoint) y ajusta la salida del dispositivo calefactor para mantener, tan cerca como sea posible, el equilibrio entre la temperatura medida y la temperatura deseada. Existen varios métodos de control para conseguir esto. Trataremos de explicar brevemente los más comunes.


CONTROL


La selección del control de temperatura correcta para una aplicación dada, depende del grado de control requerido por la aplicación. La solución mas simple que puede necesitar una aplicación dada puede solucionarse con lo que se llama control sino (on-off).

El control si-no trabaja como el termostato del hogar, o sea la salida del control es 100 % si o 100 % no. La sensibilidad del control sino (también llamado "histéresis" o "banda muerta") se diseña de modo que la salida no cambie de si a no demasiado rápido. Si el rango de histéresis es muy angosto, habrá una conmutación demasiado rápida que se conoce como traqueteo.

Este traqueteo hace que los contactos de los contactores y elementos calefactores tengan una vida mas corta. Entonces la histéresis deberá ajustarse de modo que haya un retardo suficiente entre los modos "si" y "no".

Debido a la necesidad de esta histéresis habrá siempre lo que se llama "overshoot" y "undershoot".

El "overshoot" es la magnitud en que la temperatura rebasa a la del setpoint, el "undershoot" es lo contrario.


Debido a la histéresis necesaria, esta oscilación de temperatura estará siempre presente, la magnitud de esta oscilación depended de las características del sistema térmico en cuestión.

 

PROPORCIONAL EN EL TIEMPO

 

Hay procesos que necesitan un control mas precise que la que puede dar el sistema si-no. Un control proporcional en el tiempo, trabaja de la misma manera como el control si-no mientras la temperatura del proceso esta por debajo de lo que se llama la banda proporcional.

 

Esta banda proporcional es el lugar debajo del setpoint en el cual el control proporcional comienza a actuar o sea que la proporción entre si y no comienza a cambiar. En la parte baja de la banda proporcional, el tiempo si es-mucho mayor que el tiempo no. A medida que la temperatura se aproxima al setpoint, el tiempo si disminuye y el tiempo no aumenta. Esto cambia la potencia efectiva y ocasiona una disminución en la velocidad a la cual la temperatura del proceso aumenta.

Esta acción continué ya que se estabiliza en algún lugar debajo del setpoint. En este punto se obtiene el control. Esta diferencia entre el punto de control y el setpoint se llama "droop" (caída).

 

ACCION INTEGRAL

 

Si la caída en el control proporcional en el tiempo, no se puede tolerar en un proceso, se debe agregar la función integral de control.

La función integral que se encuentra en los controladores de corte automático emplea un algoritmo matemático para calcular la magnitud de la caída y luego ajustar la salida para cortar el control y llevarlo mas cerca del setpoint.


Esta acción de corte automático tiene efecto solamente dentro de la banda proporcional. Si esta acción se efectúa fuera de la banda proporcional el sistema se hace inestable. Los controles integrales están preparados para impedir este efecto.


En muchos controles que no tienen control automático se sustituye esta función por un potenciómetro que ajusta manualmente a la banda proporcional.

 

DERIVADO

 

El sobrepaso de temperatura es cuando el proceso, durante su ciclado, sobrepasa el setpoint. Este sobrepaso puede ser pequeño e insignificante o lo bastante grande como para causar problemas con el proceso. El sobrepaso puede ser perjudicial en muchos procesos por lo que debe ser evitado.

 

En todos los tipos de controles considerados hasta ahora tienen sobrepaso. La función derivada puede usarse en estos casos para prevenir el exceso de temperatura.

La función derivada anticipa con que rapidez se llega al setpoint. Hace esto midiendo la velocidad de cambio de la temperatura del proceso y forzando al control a entrar antes en una acción proporcional disminuyendo la velocidad del cambio de la temperatura del proceso.

 

Esto resulta en una temperatura que entra al setpoint forma suave y así previene un sobrepaso excesivo al inicio del proceso o cuando el sistema cambia, por ejemplo, cuando la carga cambia o por la apertura de la puerta del horno tiene lugar.

 

Por lo común, el control mas exacto es aquel que es proporcional, tiene control automático y es derivado. Este tipo de control se conoce como PID (Proporcional, Integral, Derivado).

 

AJUSTE DE LOS SISTEMAS DE CONTROL CONTROLES.

 

El ajuste de los sistemas si-no consiste en el ajuste de la histéresis variando los puntos en los cuales el control se hace "si" o "no".


PID
Proporcional (P), Proporcional mas integral (PI) y Proporcional más integral más derivado (PID)


Existen varios métodos para el ajuste de estos tipos de controles. La mayoría requiere una considerable cantidad de paciencia por parte del técnico. El que sigue es uno de esos métodos.


El primer paso es el ajuste de la banda proporcional. Si el controlador tiene ajustes para la parte integral y derivada, habrá que ponerlos en cero. El ajuste de la banda proporcional selecciona la velocidad de respuesta (a veces llamada ganancia) que necesita un control proporcional para conseguir la estabilidad del sistema.

 

 

La banda proporcional debe ser más ancha, en grados, que las oscilaciones normales del sistema, pero no demasiado ancha como para amortiguar la respuesta del sistema. Comience con la banda proporcional lo mas angosta posible. Si existen oscilaciones se debe aumentar la banda proporcional en pequeños incrementos, esperando cada vez varios minutos para que el sistema se estabilice, hasta el punto en el cual la caída comienza a aumentar. En este punto las variables del proceso deberán estar en un estado de equilibrio en algún punto por debajo del setpoint.

 

 

 

El paso siguiente es el ajuste de la acción integral o de reset. Si el control tiene un ajuste manual, se lo ajusta hasta que la caída del proceso se ha eliminado. El problema con el ajuste manual es que cada vez que se cambia el setpoint de valor, posiblemente tengamos una caída otra vez y haya que ajustarlo nuevamente.

 

 

Si el control tiene reset automático, se ajusta el mismo a su inicio de modo que halla el mínimo numero de repeticiones por minuto para permitir el equilibrio del sistema. En otras palabras se ajusta el auto reset en pequeños pasos, permitiendo que el sistema se equilibre después de cada paso, hasta que empiecen pequeñas oscilaciones. Luego se retrocede con el ajuste hasta que las oscilaciones se detengan y se restablezca el equilibrio. En este punto el sistema se ajustara automáticamente para los errores de caída.

 

 

El último parámetro de control para ajustar es la función derivada. Siempre se debe ajustar esta función a lo ultimo. Si este ajuste se hace antes del reset, este se ira de limites, y habrá que comenzar todo el proceso nuevamente.


 

La función del ajuste derivado es reducir en todo lo posible cualquier sobrepaso de temperatura. El ajuste derivado es uno basado en el tiempo medido en minutos sintonizado para trabajar con el tiempo de respuesta del conjunto del sistema.