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Histéresis se define como una gama de temperaturas
alrededor del punto objetivo en donde el regulador no
cambiará la potencia de carga del contacto. Un valor de
histéresis de 5ºF se definirá como "error" o tolerancia del
punto objetivo que el usuario puede aceptar, muchas veces
referido como el deadband.
La duración de ciclo es un método para definir el tiempo
determinado de espera entre la de-energizacion y la re-
energizacion del power contactor. Una duración de ciclo de
3-5 minutos en un equipo que funciona continuamente
provocará un desgaste en el power contactor en solo dos
años. Si el tiempo de ciclo es de 3 minutos, pero la
temperatura no ha llegado debajo del punto objetivo, el
calentador no funcionará hasta llegar a la temperatura
indicada.
Método de Control PID
El Control PID utiliza los métodos de control proporcional,
integral y derivativo para escalar la señal de salida de un
controlador de procesos (típicamente 4-20mA) a un
controlador de potencia SCR o a un secuenciador electrónico
multi-etapa. Nótese que las señales que actúan en reversa
se usan con sistemas de calentamiento donde el calentador
está en OFF a 4mA y completamente encendido en 20mA.
Los controladores de potencia SCR utilizan gran carga de
módulos interruptores de SCR para cambiar la potencia. El
SCR usa típicamente un tiempo base de 4 segundos. Cada 4
segundos tiempo base, el SCR energiza el calentador por un
tiempo proporcional al control de señal. Por una señal de
50% o 12mA, el calentador se prende y apaga 2 segundos,
respectivamente, por cada 4 segundos. El resultado de ciclar
el calentador frecuentemente, pero proporcionalmente con su
carga requerida, es contar con una temperatura más exacta.
Un secuenciador electrónico multi-etapa o controlador de
paso acepta la señal escalada del controlador PID y acciona
el actuador como sea necesario. Este método es similar al
ON/OFF con múltiples fases. La secuencia tiene un tiempo
de ciclo ajustable similar a la del proceso de los
controladores ON/OFF. El tiempo de falla usado en esta
secuencia es de 40 segundos de demora entre niveles. Este
método es efectivo con unidades de alto amperaje ya que las
múltiples etapas ayudan a dividir la carga entre circuitos
manejables.
Para más detalles sobre el Control PID, referente al manual
de instrucciones del control de proceso o el uso del
tradicional Controlador INDEECO, consulte:
www.athenacontrols.com.
Factores que Impactan el Sistema de Control
Muchos factores afectan la tolerancia del punto objetivo y el
control del sistema de calentamiento. El método de control,
las fluctuaciones de carga de calor, la ubicación/retraso del
sensor de proceso, sintonía del controlador y propiedades
de fluido son todos factores importantes.
Fluctuaciones de Carga de Calor, o cambios en el proceso,
pueden causar amplios cambios de temperatura. Algunos
cambios típicos en el proceso de calefacción son:
1. Agregar liquido a una temperatura diferente a la de los
procesos.
2. La apertura o cierre de las cubiertas de acceso.
3. Arranque o paro de agitadores.
4. Cambios de temperatura ambiente.
5. Cambios en el flujo de fluidos.
6. Espesor del aislante.
7. La potencia disponible puede ser afectado por
fluctuaciones causadas por el uso de voltaje.
Ubicación/Retraso del Sensor de Proceso La ubicación del
sensor en el tanque o tubería, así como una respuesta lenta
del mismo pueden impactar el control de temperatura. Para
sistemas de flujo, el sensor debe estar en una corriente
posterior al calentador. Para sistemas estáticos, si el sensor
esta cerca o en el calentador, los controladores se pueden
acortar el ciclo antes de que el tanque alcance su
temperatura de operación. Colocar el sensor lejos del
calentador provocara una lectura imprecisa de temperatura y
provocaría que la temperatura de los fluidos en zonas
cercanas al calentador no sean las deseadas.
El retraso termal es un termino relacionado con control de
proceso. Retraso es típicamente una respuesta lenta del
sensor al cambio de temperatura. Esto es normalmente
causado por los termopozos o sumideros de calor. El
calentamiento de la masa de los termopozos o una mala
lectura de temperatura, provoca que el sensor no note que la
temperatura operacional ha alcanzado su punto objetivo,
detectándolo en el momento en que es superado. El control
PID debe reducirse para poder minimizar este impacto, que
es lo que causa una temperatura menos exacta.
Sintonía del Controlador es necesario en los sistemas con
SCR o Secuencias y Control PID. El dispositivo de
sintonización permite que los valores del PID se fijan en
condiciones reales de proceso. Los controladores de
proceso cuentan con un dispositivo de sintonización
automática que evalúe la respuesta del sistema de
calentadores. Durante la sintonización automática, el
controlador de proceso conduce el sistema a encenderse,
apagarse, encenderse y finalmente apagarse.
Si cualquier condición de alarma se activa durante la
sintonización automática como la alarma de limite alto,
deberá remediarse la causa de la alarma y repetir la
sintonización. La sintonización deberá de repetirse si se
sufren cambios en el proceso que afecten la respuesta del
sistema, como lo son la carga térmica, flujos o propiedades
de fluidos. Los sistemas que estén inestables requerirán de
una sintonización manual. Refiérase al manual de control de
procesos para instrucciones.
Propiedades de Fluidos Termales pueden tener un gran
impacto en el control de temperatura. Fluidos como agua,
con alta conductividad térmica, son fáciles de calentar sin
necesidad de experimentar largos cambios de temperatura.
Con fluidos tales como cera o alquitrán con una baja
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