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Introducción a los controladores de temperatura

¿Qué es un controlador de temperatura?
Como el nombre indica, un controlador de temperatura es un instrumento usado para controlar la temperatura. El controlador de temperatura 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.

¿Cómo funcionan los controladores de temperatura?
Para controlar con precisión la temperatura del proceso sin la participación continua del operador, un sistema de control de temperatura se basa en un controlador, el cual acepta un sensor de temperatura tal como un termopar o RTD como entrada. Se compara la temperatura real a la temperatura de control deseada, o punto de ajuste, y proporciona una salida a un elemento de control. El controlador solo es una parte del sistema de control, y todo el sistema debe ser analizado para elegir un controlador adecuado. Los siguientes puntos deben ser considerados al seleccionar un controlador:
  • Tipo de sensor de entrada (termopar, RTD) y rango de temperatura
  • Tipo de salida requerida (relé electromecánico, SSR, salida analógica)
  • Algoritmo de control necesario (encendido / apagado, proporcional, PID)
  • Número y tipo de salidas (calor, frío, alarma, límite)

¿Cuáles son los diferentes tipos de controladores y cómo funcionan?
Hay tres tipos básicos de controles: ON/OFF, proporcional y PID. Dependiendo del sistema a ser controlado, el operador será capaz de utilizar uno u otro tipo para controlar el proceso.

Control On / Off Un controlador ON/OFF es la forma más simple para el control de temperatura. La salida del dispositivo está encendida o apagada, sin un estado medio. Un controlador ON/OFF cambia la salida sólo cuando la temperatura atraviesa el punto de ajuste. Para el control del calentamiento, la salida se activa cuando la temperatura está por debajo del punto de ajuste, y se apaga cuando está por encima del mismo. Cada vez que la temperatura cruza el punto de ajuste, el estado de la salida cambia, la temperatura del proceso oscila continuamente, entre el punto de ajuste. En los casos en que este ciclo se produce rápidamente, y para evitar daños a los contactores y válvulas, se añade un diferencial de encendido y apagado, o "histéresis", a las operaciones del controlador. Este diferencial requiere que la temperatura exceda del punto de ajuste por una cierta cantidad antes de que se active o desactive de nuevo. Un diferencial ON/OFF impide que se produzcan cambios rápidos de conmutación en la salida, si los ajustes se producen rápidamente. El control ON/OFF se utiliza generalmente cuando un control preciso no es necesario, en los sistemas que no pueden soportar cambios frecuentes de encendido/apagado, donde la masa del sistema es tan grande que las temperaturas cambian muy lentamente, o para una alarma de temperatura. Un tipo especial de control ON/OFF utilizado para la alarma es un controlador de límite. Este controlador utiliza un relé de enclavamiento, que se debe restablecer manualmente, y se utiliza para cerrar un proceso cuando una determinada temperatura es alcanzada.

Control proporcional Los controles proporcionales están diseñados para eliminar el ciclo asociado del control on-off. Un controlador proporcional disminuye la potencia media suministrada al calentador cuando la temperatura se aproxima al punto de ajuste. Esto tiene el efecto de disminuir la energía del calentador al aproximarse al punto de ajuste sin que lo sobrepase, mantenimiento una temperatura estable. Esta acción de dosificación se puede realizar girando el encendido y apagado de salida para intervalos cortos de tiempo. Esta "proporcionalización de tiempo" varía la relación de tiempo "on" y tiempo "off" para controlar la temperatura. La acción proporcional se produce dentro de una "banda proporcional" en torno a la temperatura de consigna. Fuera de esta banda, el controlador se comporta como una unidad ON/OFF normal, con la salida, ya sea totalmente ON (por debajo de la banda) o totalmente OFF (por encima de la banda). Sin embargo, dentro de la banda, la salida se enciende y se apaga en la relación a la diferencia de la medición del punto de consigna. En el punto de referencia (que es el punto medio de la banda), la salida en: relación de apagado es de 1:1, es decir, el tiempo de encendido y tiempo de apagado son iguales. Si la temperatura está lejos del punto de ajuste, el cierre y el corte variarán en proporción a la diferencia de temperatura. Si la temperatura está por debajo del punto de ajuste, la salida estará ON mas tiempo, si la temperatura es demasiado alta, la salida estará OFF predominantemente.

Control PID El tercer tipo de controlador, PID, ofrece una combinación del proporcional con control integral y derivativo. Este controlador combina control proporcional con dos ajustes adicionales, que ayuda a la unidad automáticamente a compensar los cambios en el sistema. Estos ajustes, integral y derivativo, se expresan en unidades basadas en el tiempo, también se les nombra por sus recíprocos, RATE y RESET, respectivamente. Los términos proporcional, integral y derivativo se deben ajustar de manera individual mediante el método prueba y error. El controlador proporciona es el control más preciso y estable de los tres tipos de controladores, y se utiliza comúnmente en sistemas que tienen una masa relativamente pequeña, que son aquellos que reaccionan rápidamente a cambios en la energía añadida al proceso. Se recomienda en sistemas en los que la carga cambia a menudo y no se espera que el controlador lo compense automáticamente, debido a los frecuentes cambios en el punto de referencia, la cantidad de energía disponible, o la masa a controlar. OMEGA ofrece un número de controladores que calculan y ajustan automáticamente sus valores de PID para que coincida con el proceso. Estos son conocidos como controladores autoajustables.

Tamaños DIN estándar Dado que los controladores de temperatura se montan generalmente en el interior de un panel de instrumentos, el panel deberá ser adaptado para acomodar el controlador de temperatura. Con el fin de proporcionar una capacidad de intercambio entre los controladores de temperatura, la mayoría de los controladores de temperatura están diseñados para tamaños estándar DIN. Los tamaños DIN más comunes se muestran a continuación.
Tamaños DIN estándar, cortes de panales industriales
Tamaños industriales de corte del panel
TAMAÑO DIN Alto Ancho
1/32 DIN 22.5mm 45mm
1/16 DIN 45mm 45mm
1/8 DIN 45mm 92mm
1/4 DIN 92mm 92mm



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