lectura

Soluciones para el control de temperatura industrial

Por Silge Electrónica

El control de temperatura es uno de los requerimientos fundamentales en numerosas industrias, un ejemplo de ello son las industrias farmacéutica y alimentaria. En ambas la variación de temperatura debe ser controlada en sus sucesivos procesos: fabricación, almacenamiento y traslado. 

Lograr que los productos mantengan su calidad y no se descompongan en el caso de la industria alimentaria. Conseguir que no se altere la seguridad y eficacia de los medicamentos dentro de la industria farmacéutica. Son las funciones que debe realizar un controlador de temperatura.

Debido a su aplicación en variados procesos industriales, existen diversos tipos de controladores con diferentes características y capacidades.

 

Para qué sirve un controlador de temperatura

TK-9 autonics -Silge Argentina

Un controlador de temperatura es un instrumento que tiene como finalidad el control de la temperatura de un proceso o de un recinto para que opere dentro del rango deseado.

Para realizar esta función el controlador tiene una entrada y una salida. En la entrada se encuentra un sensor de temperatura. Y en la salida debe estar conectado algún elemento de control como puede ser un ventilador o un calentador.

 

 

Cómo funciona un controlador de temperatura

Primero, el control es necesario cuando se necesita llegar y mantener un estado determinado que se define a partir de los requerimientos del usuario. 

Para que ese control se pueda ejecutar sin que se necesite un operador de forma continua es que existe el controlador de temperatura. A través de él se puede definir el estado que se necesite, ingresando la temperatura que se desea en el proceso o recinto que se debe controlar.

Segundo, cuando el controlador ya tiene el dato de la temperatura que se quiere, mide la temperatura del proceso o recinto y la compara con la que se desea. Esta tarea es efectuada por un sensor tal como un RTD o termopar.

Tercero, cuando el controlador ya tiene los datos de esas dos entradas: temperatura que se desea y la medida; las compara. A partir de allí actúa mediante ciertas lógicas de operación que se expresan en algoritmos, emitiendo una orden o también llamada salida, que lleva la temperatura medida al setpoint requerido.

Cabe recordar que para efectuar las acciones que corrigen la temperatura, hay que tener algún elemento que pueda actuar sobre ella. Este elemento final de control puede ser, por ejemplo, un sistema de refrigeración, de ventilación, entre otros. 

 

Características de un Sistema de Control de Temperatura

Conociendo el proceso que se requiere para controlar la temperatura, queda claro que el controlador es parte de un Sistema de Control de Temperatura en el que participan además otros dispositivos. Estos son:

*Tipo de sensor de entrada (RTD, termopar, entre otros). La adecuada selección del sensor depende de la exactitud que se requiere y del rango de temperatura.

*Tipo de salida necesaria (salida analógica; SSR; relé electromecánico). La elección de estos elementos depende de las acciones que se deseen que el sistema ejecute.

*Algoritmo de control necesario (controlador PID; encendido/apagado; control proporcional). Esto está determinado por las capacidades y características del controlador de temperatura.

*Tipo y número de salidas (frío, calor, límite, alarma).

 

controlador temperatura -Salida -Silge Argentina

Diferentes tipos de controlador de temperatura

De acuerdo con el sistema que se deba controlar, existen tres tipos de controladores de temperatura básicos:

 

Controlador de temperatura On/Off (encendido/apagado)

Este tipo de controlador es la manera más sencilla de controlar la temperatura ya que su salida o está apagada o está encendida, no hay un estado intermedio. Por lo tanto un controlador On/Off cambia la salida cuando la temperatura pasa el punto de ajuste o la temperatura deseada.

Un ejemplo de este tipo de controlador también llamado Todo o Nada, son los termostatos de los aires acondicionados. El frío es activado por el termostato (On) si la temperatura es mayor a la de referencia. Y es desactivado (Off) si la temperatura es igual o menor a la de referencia.

O sea que, cada vez que la temperatura pasa por el punto de ajuste, cambia el estado de la salida, esto hace que la temperatura del proceso tenga una oscilación constante. 

Cuando se trata de ciclos que se efectúan de manera rápida, y para que no se dañen válvulas y contactores, se le suma un diferencial de encendido y apagado a las operaciones del controlador. A través de dicho diferencial se pueden evitar cambios bruscos de conmutación en la salida si se producen ajustes rápidos, gracias al mayor margen en el encendido y en el apagado.

 

Un diferencial On/Off generalmente se usa cuando no se necesita un control con precisión en sistemas que no toleran los frecuentes cambios de encendido y apagado. Este es el caso de los sistemas donde la masa es muy grande y por lo tanto la temperatura cambia muy lentamente. También se utiliza para alarmas de temperatura.

Para las alarmas existe un controlador de límite que es un tipo especial de control de temperatura On/Off que utiliza un relé de enclavamiento que debe ser restablecido manualmente. Este tipo de controlador se usa en el cierre de un proceso cuando se ha llegado a cierta temperatura.

 

Controlador de temperatura proporcional

Se utiliza el control de temperatura proporcional cuando se suprime el ciclo asociado del control on-off.

Por lo tanto un controlador de temperatura proporcional reduce la potencia media que se adjudica al calentador cuando la temperatura se acerca al punto de ajuste. De este modo la temperatura se mantiene invariable, al rebajar la energía del calentador cuando está llegando al punto de ajuste, sin que lo supere.

También esta manera de reducir la temperatura de manera gradual se puede efectuar girando el apagado y encendido de salida realizándolo a través de intervalos de tiempo. Justamente esta es la razón por la que se lo llama controlador de temperatura proporcional, debido a que la acción se efectúa dentro de una banda de proporcionalidad, en torno de la temperatura objetivo, entre el tiempo del On y el tiempo del Off

Exteriormente a esa banda, el controlador de temperatura actúa como una unidad On/Off normal. Esto significa con la salida totalmente por debajo de la banda (On) o por encima (Off).

No obstante, cabe consignar que la salida del regulador, dentro de la banda de proporcionalidad se enciende y se apaga en la relación, diferenciándose de la medición del punto de consigna. En el punto medio de la banda el tiempo de encendido y de apagado son iguales, esto es: la salida en relación de apagado es 1:1. 

Por su parte cuando la temperatura está lejos del punto de ajuste, tanto el cierre como el corte van a variar de acuerdo a la diferencia de temperatura. En el caso de que esté por encima del punto de ajuste, esto es, que sea demasiado alta, la salida va a predominar en Off. En cambio si la temperatura está por debajo del punto de ajuste, la salida va a estar por más tiempo en On.

 

Controlador de temperatura PID

El controlador de temperatura PID que significa “Proporcional”, “Integral” y “Derivativo”, combina el control proporcional con dos ajustes más: el integral y el derivativo, lo que ayuda a que la unidad compense los cambios en el sistema de manera automática.

A estos ajustes se los llama RATE (para el integral) y RESET (para el derivativo) y se expresan en unidades asentadas en el tiempo. De este modo para lograr que se obtenga un control “proporcional”, “integral” y “derivativo” se debe realizar un ajuste de forma individual a través del método prueba y error.

Se aconseja utilizar este tipo de controlador en todo sistema cuya carga varía frecuentemente por causa de cambios usuales en el punto de referencia, la masa que se tiene que controlar o la cantidad de energía disponible.

Por todo esto es que se considera que el controlador de temperatura PID es el más preciso y estable entre los 3 tipos de controladores.

Existe además el llamado controlador autoajustable o autotune. Se trata de un controlador de temperatura que calcula y ajusta automáticamente sus valores para que se adapte al proceso. 

 

Modelos recomendados para control de temperatura

Cada modelo para controlar la temperatura responde a determinadas necesidades. Algunos de los recomendados son:

Controlador de temperatura 600-R-R-0-0-0

Marca Gefran SPA. 48x48 mm, un punto de alarma, salida a relé, alimentación 20…27 VCA/DC.

Controlador de temperatura 1101-R0-1R-1-0

Marca Gefran SPA. 96x96 mm.; salida de control a relé/ lógica para relé de estado sólido; entrada configurable; salida de alarma a relé; algoritmo de control PID con autosintonía; salida 4-20mA; alimentación 100 a 2.

Controlador ATR-241-AD

Marca Pixsys SNC. Un punto de alarma, salida a relé, alimentación 24 VCC.

 

ATR170-1AB

Marca Pixsys SNC. Indicador / Controlador de temperatura. 72x72 mm.; 4 dígitos; entrada configurable, control PL/On-Off; salida a para relé de estado sólido y salida a relé; alimentación 24 VCA o 230 VCA seleccionable.

T1610010

Marca Red Lion Controls. 48x48 mm; entrada termocupla y RTD; 1 salida a relé, control PID, alimentación 18 a 36 Vdc o 24 Vca.

T4811112

Marca Red Lions Controls. Control PID, displays dobles para indicación simultánea de temperatura y set point; admite 10 tipos de sensores (termocuplas y RTD). Opcional control de corriente; modos de control manual o automáticos.

TX4S-14S

Marca Autonics Corp. 48x48 mm; entradas configurables, salida de control para relé de estado sólido, 1 salida de alarma a relé, control PID con autosintonía.

TMH4-N2RB

Marca Autonics Corp. 4 canales, alimentación 24 VDC, entrada para termocupla (K, J, E, T, etc.); RTD (PT-100); entrada analógica (0-10V; 0-5V; 1-5V; 0-100mV; 0-20mA; 4-20mA); método de control ON/OFF, P, PI, PD, control PID; salida a relé y comunicación RS485; la configuración y monitoreo sin parámetros se encuentran disponibles en dispositivos externos (PC, PLC, etc.); posibilidad de expansión de módulos.

TM2-4-2-C-B

Marca Autonics Corp. 2 canales (módulo base).

TC3YT-B4R3

Marca Autonics Corp. En 100/240; on-off-proporcional.

TDM-P3RP2C

Marca Autonics Corp. 72x72mm; para montaje en panel, con terminales a tornillo; entrada para sensor PT 100 (rango de 0…200ºC); salida relé alimentación 110/220 VCA. *Hasta agotar stock.

TZ4L-T4C

Marca Autonics Corp. 96x96mm; entrada configurable; salida 4…20mA; control PID, autosintonía; 1 punto de alarma + RS 485; alimentación 84 a 240 Vca.

TZN4H-B4R

Marca Autonics Corp. 48x96mm; entradas configurables; salida de control a relé; 2 salidas; comunicación RS485; control PID con autosintonía; alimentación 85 a 240 Vca; protección IP65.

 

La elección del controlador de temperatura adecuado garantiza un proceso exitoso en su industria. Esa es la razón por la cual es muy importante informarse sobre sus funciones y posibilidad de uso.

Si necesita asesoramiento, en Silge, estamos disponibles a través del formulario de contacto o nuestro chat para responder a su consulta.

Etiquetas: Control

Catalogo 2020

Descargá ahora nuestro catalogo 2020 con todos los productos que tenemos disponibles.

caratula-catalogoSilgeV2