Temperatura y Humedad son sin duda las variables más utilizadas en los procesos industriales ya que aplican a una gran variedad de procesos, de allí que el mercado dispone de diferentes controladores que nos facilitan todo el trabajo. ¿Cómo operan estos dispositivos?, ¿Es lo único que necesitamos para controlar estas variables?. En este artículo abordamos esta materia.

Son innumerables las actividades y procesos en que necesitamos controlar la temperatura, ya sea en un frigorífico, en un horno, una planta industrial, la temperatura ambiental dentro de un edificio, etc. Para lo anterior el mercado ofrece una amplia gama de controladores con distintas capacidades y características. soluciones donde el elemento central es por cierto el controlador de temperatura. Sn embargo estos equipos necesitan trabajar con otros elementos, y aplican además diferentes lógicas de operación. En este artículo abordamos estos aspectos para que puedas elegir el controlador de temperatura adecuado a tus necesidades. 

Como primer paso podemos definir un controlador de temperatura como un instrumento diseñado para que un proceso o recinto se mantenga u opere dentro de un rango de temperatura deseado, y para lo cual ejerce control. 

Esta primera aproximación, si bien es sencilla, implica algunas ideas que merecen ser revisadas. 

La primera de ellas es que ejercemos control cuando queremos alcanzar y mantener  un estado deseable, el cual es definido por cierto por el usuario conforme a sus necesidades. Por tanto todo controlador debe permitirnos definir ese estado, en este caso, debe permitirnos ingresar la temperatura deseada para el recinto o proceso donde queremos tener control. 

Una vez que el controlador “conoce” la temperatura deseada, y antes de ejecutar cualquier acción, requiere primeramente “medir” la temperatura del recinto o del proceso y compararla luego con la temperatura deseada. En este punto debemos entender que el controlador en sí mismo no mide la temperatura, sino que para ello debemos disponer de sensores de temperatura como una termocupla, sensor PT100 u otro.

Cuando el controlador cuenta con estas dos “entradas” (temperatura deseada y temperatura medida) puede realizar las comparaciones entre ambas y tomar “acciones” de acuerdo a ciertas lógicas de operación expresadas en algoritmos, y entregar por tanto una orden o “salida”  que le permita llevar la temperatura medida a la temperatura deseada. 

Finalmente, para que se puedan ejecutar las acciones que nos permitirán corregir la temperatura, debemos contar con algún elemento que permita actuar sobre la temperatura, por ejemplo un sistema de refrigeración, de ventilación, calefacción u otro, siendo estos por tanto los elementos finales de control. 

Toda esta secuencia, que se repite constantemente para que el control se continuo podemos graficarlos de la siguiente manera:

Cómo podemos ver, el controlador de temperatura por sí solo no controlo la temperatura, sino que para ello forma parte de un Sistema de Control de Temperatura donde participan otros dispositivos a los cuales debemos poner especial atención al momento de construir nuestro sistema, entre ellos: 

– Tipo de sensor de entrada (termocupla, PT100, PT100, etc.), la correcta selección de este elemento dependerá del rango de temperatura y su exactitud requerida.

– Tipo de salida requerida (relé electromecánico, SSR, salida analógica), estos dependerán de las acciones que queramos que se ejecuten por parte del sistema.

– Algoritmo de control necesario (encendido / apagado, control proporcional, controlador PID) que corresponde a las características y capacidades del controlador.

– Número y tipo de salidas (calor, frío, alarma, límite) 

Ahora que conocemos el contexto en que opera un controlador, podemos abordar las lógicas de operación que aplican para ejecutar sus acciones. 

Básicamente hay 3 tipos de control de temperatura básicos: PID, On/Off y Proporcional.

Controlador de temperatura On / Off

Este tipo de control es el más básico o simple para controlar la temperatura, donde dicho en términos simples, el controlador enciende o apaga un dispositivo que actué sobre esta variable. Por ejemplo, el controlador encenderá el sistema de ventiladores cuando la temperatura ambiental exceda los 22 °C, y lo apagará cuando sea menor a 15 °C.

Dicho de otro modo, cada vez que la temperatura cruza la temperatura deseada en uno u otro sentido, el estado de la salida cambia.

Cuando se trata de entornos donde la temperatura puede variar rápidamente, un constante encendido y apagado de los dispositivos podría traernos efectos no deseados, especialmente en  cotactores que apagan y encienden. En estos casos es aconsejable agregar un diferencial de encendido y apagado, que nos otorgará un mayor margen para el umbral de encendido y apagado, evitando de esta forma que se produzcan cambios rápidos de conmutación en la salida, si los ajustes se producen rápidamente. 

Estos controladores se caracterizan por tanto por alcanzar rápidamente temperaturas cercanas a las deseadas, pero con cierta oscilación e inestabilidad.

Controlador de temperatura proporcional

El control de temperatura proporcional nos ofrece un tipo de respuesta más orientada a otorgarnos una mayor estabilidad, aplicándose principalmente a procesos en donde se requiere alcanzar una determinada temperatura sin sobrepasarla. Para ello el controlador regula la temperatura de los calentadores (imaginemos un horno donde secamos madera) al mantenerlos encendidos solo por periodos de tiempo que tienden a disminuir en la misma proporción en nos acercamos a la temperatura deseada. Por esta razón decimos que estos controladores operan dentro de una “banda proporcional” en torno a la temperatura deseada.

Cuando se trata de disminuir la temperatura, la lógica de operación es la misma pero a la inversa, donde los tiempos de apagado son cada vez más extensos hasta alcanzar gradualmente  la temperatura deseada.

Estos controladores, en comparación a los On/Off, logran mantener una temperatura de operación más cercana a la deseada y más establea, pero con un tiempo de respuesta bastante mayor.

Este tipo de control se recomienda particularmente para procesos donde se requiere realizar un tratamiento térmico tales como el tratamiento de resinas, química industrial, procesos de secado de madera, etc.

Controlador de temperatura PID

Finalmente tenemos el controlador PID que básicamente se trata de un control proporcional (P) combinado con dos ajustes adicionales que permiten compensar automáticamente las variaciones de temperatura: integral  (I) y derivativo (D). En este tipo de control el énfasis está puesto en la capacidad que tiene el controlador para combinar la rapidez con que se corrigen los errores (brecha entre la temperatura deseada y la medida) con la estabilidad del sistema para que, en el intento de corregir rápidamente los errores no se sobrepasen las temperaturas deseadas, proporcionándonos un control de temperatura más preciso y estable a la vez.

Si necesita información más detallada respecto a controladores PID le recomendamos leer nuestro artículo “Controladores PID y las acciones que ejecutan”.

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