¿Qué son?
El
control de un sistema es algo que se realiza a través de un conjunto de componentes mecánicos,
hidráulicos, eléctricos o electrónicos que, interconectados, recogen
información acerca del funcionamiento, comparan este funcionamiento con datos
previos y, si es necesario, modifican el proceso para alcanzar el resultado
deseado. Este conjunto de elementos constituye, por lo tanto, un sistema en sí
mismo y se denomina sistema de control.
Un
controlador térmico es un instrumento usado para el control de la
temperatura, este 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.
El objetivo de un sistema de control de temperatura es mejorar el confort del usuario y al mismo tiempo incurrir en un ahorro energético; debemos señalar que o existe un solo tipo, aunque hasta hace un par de años atrás este sistema era único.
La unidad de control, está
conectada al climatizador para enviar las señales de
“encendido/marcha” y su modo de funcionamiento: ventilación, calor o
frío. Además, también está conectada a las rejillas con compuerta
motorizada mediante un Bus de dos hilos para alimentar los motores.
Mando sensor master, puede ser
inalámbrico o tener una conexión por cable, se ubica generalmente en la pared, este componente se encarga de controlar
la temperatura de la sala en donde está ubicado, dar órdenes al
climatizador a través de la unidad de control, programar horarios y
fijar límites de temperatura.
Mando sensor esclavo, de igual forma puede ser inalámbrico o tener una conexión mediante un cable, se coloca empotrado a la pared y se encarga de abrir o cerrar las compuertas de las rejillas de la zona en donde está ubicado, mostrar en su display los valores de temperatura que el ambiente posee
Por último, en
el sistema de control de temperatura tenemos la rejilla de impulsión y
la compuerta de sobrepresión; la primera es motorizada, y la segunda
posee un mecanismo gobernado por un muelle.
El objetivo de un sistema de control de temperatura es mejorar el confort del usuario y al mismo tiempo incurrir en un ahorro energético; debemos señalar que o existe un solo tipo, aunque hasta hace un par de años atrás este sistema era único.
Componentes de los controladores térmicos
Los componentes básicos de un sistema de control de temperatura son:
Mando sensor esclavo, de igual forma puede ser inalámbrico o tener una conexión mediante un cable, se coloca empotrado a la pared y se encarga de abrir o cerrar las compuertas de las rejillas de la zona en donde está ubicado, mostrar en su display los valores de temperatura que el ambiente posee
¿Cómo funcionan los controladores térmicos?
El principio de los dispositivos que
controlan la temperatura se basa en tener una entrada, la cual proviene de un
sensor y a su vez, contar con una salida que se encuentre conectada a un
instrumento de control, que pueden ser por ejemplo un ventilador para enfriar,
o un calentador para provocar el efecto contrario. Un sistema que controla la
temperatura con base en un controlador es necesario para poder monitorear la
precisión de la temperatura requerida, por lo que su participación constante y
continua es necesaria.
Es importante considerar que este controlador es tan
sólo una parte de lo que compone a todo el sistema de control, y que éste debe
ser elegido adecuadamente considerando la siguiente información:
- El algoritmo de control que sea el más adecuado para el proceso que se busca controlar; puede ser el más simple de encendido y apagado, o un sistema más complejo como un controlador PID.
- El tipo de sensor de entrada que tenga el controlador de temperatura, así como su rango de temperatura.
- La salida que requiere el sistema, ya sea analógica, SSR o relé electromagnético.
- Finalmente, el número de salidas y su tipo (límites de temperatura, rangos, frío o calor, alarmas, etcétera).
Tipos de controladores de temperatura
Los controladores de
temperatura se pueden clasificar en tres tipos: los de encendido y
apagado, los controladores PID y los proporcionales.
Encendido y apagado (ON-OFF)
Este tipo de controladores son los más
simples, ya que el tipo de salida de estos dispositivos no cuenta con un punto
medio, y simplemente trabajan, o no. Los controladores de encendido y apagado
empiezan a trabajar en el momento en que la temperatura necesaria atraviesa o
sobrepasa el punto de ajuste indicado, por lo que el mecanismo de control
térmico funciona a base de calor, y éste se enciende y empieza a funcionar
cuando la temperatura se encuentra debajo del punto adecuado y a su vez, deja
de trabajar y se apaga cuando el calor ha sobrepasado el punto de ajuste.
En estos dispositivos ocurre un ciclo
de oscilación constante de la temperatura, por lo que el controlador se
enciende y se apaga continuamente para mantenerse en el punto de ajuste, y en
algunos casos este cambio constante puede ser demasiado rápido y podría dañar a
las válvulas y a los contactos del sistema de control. Para que esto no suceda,
a la programación del controlador se le añade un pequeño diferencial, también
conocido como histéresis que ajusta la activación del sensor a un rango más
flexible para el punto de ajuste. De esta manera, con el diferencial se
requiere una ligeramente mayor temperatura para desactivar el sistema, y de la
misma manera permite que disminuya un poco más el calor antes de volver a
activar al controlador. Este tipo de controladores térmicos pueden ser
utilizados cuando la precisión en el proceso no es necesaria o tan básica y se
puede permitir una pequeña variación en la temperatura, o cuando el sistema no
puede llegar a soportar cambios tan frecuentes de encendido y apagado del
controlador, así como para procesos donde la masa de todo el sistema sea muy
grande y cambie de temperatura muy lento.
Controladores proporcionales
Este tipo de controladores está diseñado para que
se logre eliminar el ciclo de control que se tiene con los de encendido y
apagado. Los controladores proporcionales funcionan con un regulador que
disminuye la potencia suministrada en el calentador o enfriador a la par con la
que la temperatura buscada se va aproximando al punto de ajuste, con lo que se
evita que se sobrepase de calor, o le haga falta, manteniendo una temperatura
estable todo el tiempo. Esta dosificación de calor se puede llevar a cabo
gracias a la manipulación del sistema de encendido y apagado en determinados
intervalos de tiempo.
Controladores PID
Este último tipo de controlador de temperatura
combina a los dos sistemas mencionados anteriormente, con lo que se logra
compensar los cambios de temperatura mediante un control integral, proporcional
y derivativo, es decir, que se puede ajustar cada variable de manera individual
y por lo tanto la inspección es mucho más precisa. Este tipo de controladores de temperatura son
utilizados en sistemas que trabajan con masas pequeñas, y que por ende son más
susceptibles a los cambios de temperatura, por muy ligeros que sean.
