¿Cómo elegir un controlador de temperatura?

La elección del equipo adecuado puede mejorar las operaciones, ahorrar dinero y brindar sistemas más seguros.

En muchas industrias y aplicaciones, medir y controlar la temperatura es fundamental para garantizar la calidad y el funcionamiento seguro.  Los controladores de temperatura se utilizan en laboratorios, centros de desarrollo de productos, plantas de proceso y otros entornos industriales.

En un laboratorio limpio con temperatura controlada, un controlador estándar económico podría ser el producto adecuado. Pero los mismos controles a menudo no pueden soportar las duras condiciones comunes en los procesos industriales pesados ​​y las áreas remotas.

Mantener el control de la temperatura es fundamental, pero también es uno de los parámetros más difíciles de controlar. Los controles baratos son los más adecuados para aplicaciones simples, pero hay otros factores importantes a considerar además del costo inicial.

Determinar qué controlador usar puede ser confuso porque en el nivel básico, todos los controladores funcionan de manera similar. El controlador escanea el valor enviado por el sensor de temperatura varias veces por segundo y compara la variable del proceso con el valor establecido.

Siempre que una variable de proceso se desvía de su valor establecido, el controlador envía una señal de salida para activar otros dispositivos (como mecanismos de calefacción y refrigeración) y devolver la temperatura al valor establecido. Aunque son muy similares en la inspección inicial, la funcionalidad de los diferentes tipos de controladores de temperatura puede brindar ventajas significativas según el tipo de aplicación.

Controlador de temperatura de encendido y apagado

El controlador de temperatura de encendido y apagado es económico, pero solo determina si la salida debe encenderse o apagarse. Por ejemplo, si la caldera está configurada a 245 grados y la temperatura del proceso desciende a 244 grados, el controlador enviará una señal de ENCENDIDO. Esta señal puede encender el calentador, abrir la válvula de vapor o tomar otras medidas para elevar la temperatura de la caldera. Cuando la temperatura alcanza el valor establecido, la salida del controlador vuelve al estado cerrado.

Al igual que un termostato doméstico, el controlador funciona bien en algunas aplicaciones, pero con algunas limitaciones importantes. En el caso anterior, configure la banda de frecuencia en la que trabaja el controlador al valor deseado a la vez. Por lo tanto, el controlador solo cambia el estado inicial si la variable de proceso se cambia al menos una vez.

Las variables de proceso suelen tardar un tiempo cuando cambia el estado inicial. Esto significa que la temperatura real puede desviarse del valor establecido en más de 1 grado. Esto puede ser aceptable para algunas aplicaciones, pero no para todas.

Otro problema es que los controles de encendido y apagado a menudo son ineficientes porque deben estar completamente encendidos o apagados. Si el dispositivo a controlar es una válvula, el controlador ON/OFF siempre debe abrir y cerrar la válvula, lo que puede provocar un desgaste excesivo.

Además de las opciones de control limitadas, estos dispositivos a menudo no tienen pantalla y solo opciones de comunicación limitadas. Estos controles básicos de encendido y apagado solo se pueden usar para sistemas térmicos no críticos donde la precisión no es estrictamente necesaria.

Controlador de temperatura PID

El controlador de temperatura digital avanzado tiene múltiples salidas y funciones programables. Por lo general, se encuentra en la parte delantera y tiene una pantalla de visualización para facilitar el acceso del operador. Estos controladores avanzados calculan automáticamente los parámetros diferenciales integrales proporcionales (PID) para determinar los valores de salida precisos necesarios para mantener la temperatura deseada, logrando así un control más preciso y estable.

Por ejemplo, si establece el tiempo de ciclo en 8 segundos, la salida estará encendida durante 4 segundos y apagada durante 4 segundos para un sistema que requiere un 50 % de energía. Si la potencia de salida alcanza el 25 % en el mismo tiempo de ciclo de 8 segundos, la salida permanecerá encendida durante 2 segundos y luego se apagará durante 6 segundos (figura 2). Este tipo de control de potencia cíclico se usa comúnmente para controlar dispositivos semiconductores, como tiristores.

Si el dispositivo controlado puede cambiar continuamente su estado, la salida del controlador PID se puede configurar para cambiar continuamente para controlar el dispositivo. Por ejemplo, puede usar una salida PID de 4-20 mA para cambiar continuamente la posición de la válvula de control. Este tipo de control continuo permite un control de temperatura muy preciso.

Estos controladores de temperatura digitales avanzados a menudo se pueden programar para muchos tipos diferentes de alarmas. Por ejemplo, puede configurar una alarma alta para apagar la fuente de calor cuando la temperatura exceda el valor preestablecido para evitar que el calor dañe el dispositivo. La alarma de desviación se puede configurar en un valor positivo o negativo según el valor establecido para notificar al operador cuando la temperatura excede el rango.

Otra función práctica es hacer sonar una alarma cuando la señal de salida es del 100 por ciento, pero después de un tiempo, el sensor de entrada no detecta ningún cambio de temperatura, lo que indica una falla en el circuito de control de temperatura.

Controlador de temperatura flexible

Normalmente, los controladores de bucle único tienen entradas y salidas. Los controles con múltiples lazos de control tienen múltiples entradas y salidas que se pueden usar para controlar múltiples lazos de control al mismo tiempo, lo que permite monitorear más funcionalidad para el sistema de proceso.

Además, los controladores multicircuito son compactos y modulares, y pueden operar en modo independiente o como parte de sistemas de automatización avanzados, como controladores lógicos programables o controladores de automatización programables en sistemas de control distribuido.

Cuando se usa en lugar del control de temperatura en uno de estos sistemas de automatización avanzados, el controlador de bucle múltiple proporciona un control PID rápido y descarga muchos cálculos de intercambio de memoria del procesador del sistema de automatización.

Como alternativa a los controles DIN, los controles de lazo múltiple proporcionan un punto de acceso de software central para todos los lazos de control. Estos controles también brindan una funcionalidad que los controles de panel regulares no brindan. La alta densidad de bucle, los requisitos de espacio reducido y el cableado reducido se logran al proporcionar puntos de conexión comunes para las interfaces de comunicación digital y de energía.

En comparación con los controladores simples, los controladores de temperatura con múltiples lazos de control suelen tener funciones de seguridad ampliadas que evitan el acceso no autorizado a configuraciones importantes. Estas capacidades le brindan control total sobre lo que el controlador lee o escribe, limitando lo que el operador puede leer o cambiar.

Los controles avanzados también brindan excelentes capacidades de comunicación que les permiten comunicarse con sistemas de automatización avanzados a través de enlaces de comunicación digital. Se puede configurar de forma rápida y sencilla mediante un software basado en PC, lo que facilita su almacenamiento para uso futuro. Cuando está conectado a Internet o Intranet, puede acceder de forma remota a estos controladores y realizar una visualización, configuración y control remotos completos desde cualquier ubicación que tenga acceso a Internet o Intranet.

Este artículo presenta las funciones y los tipos de controladores de temperatura. Además del costo original, existen muchos factores para mantener operaciones seguras y efectivas, desde tipos de sensores hasta requisitos de precisión y acceso remoto. Los controles baratos pueden ser muy costosos si los componentes deben repararse con frecuencia, no se puede mantener la precisión requerida o si ocurren accidentes debido a características de seguridad inadecuadas. Debe proporcionar el controlador adecuado en función de los requisitos del proceso y observar cada aplicación en detalle.