1.
TEMA: Acciones de Control de Temperatura aplicado en un Cautín
2. OBJETIVOS: 2.1 Objetivo General: Obtener las curvas características de los controles de temperatura mediante una práctica con un cautín como instrumento de prueba.
2.2 Objetivos Específicos: 2.2.1
Montar un circuito con un contactor y un cautín para nuestra práctica de controles de temperatura.
2.2.2
Tomar mediciones de la temperatura del cautí n mediante una termocupla aplicando los procesos de control aprendidos.
3.
FUNDAMENTO TEÓRICO: TIPOS DE CONTROLADORES
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 PROPOCIONAL: 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 más 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.
TERMOCUPLA: Un termopar (también llamado termocupla) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los mili voltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia». Normalmente las termopilas industriales están compuestas por una vaina, que no es más que un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo de esa vaina está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).
En Instrumentación industrial , los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con temperaturas inferiores a un grado Celsius.
4.
DIAGRAMA DE BLOQUES:
5.
MATERIALES:
6.
1 Cautín
1 Extensión eléctrica
1 Contactor
2 Conectores banana-lagarto
Multímetro
Termocupla
Cronómetro
DESARROLLO:
Primero conseguimos los materiales necesarios para nuestra práctica, luego procedimos a armar nuestro circuito alimentándola con 120v de la red eléctrica, conectamos el contactor a nuestro cautin. El contactor nos ayudara como un pulsador, es decir permitirá el paso de corriente a nuestro cautin cuando lo deseemos, con un pulso e impedirá el paso de corriente dejando de pulsar así evitaremos tener que conectar y desconectar nuestro cautin evitando el riesgo de producir chispas en el desarrollo de nuestra práctica. Mientras realizamos lo anteriormente mencionado tomaremos mediciones mediante la termocupla que estará conectado a nuestro multímetro el cual nos indicara la variación de temperatura que ejerza nuestro cautin.
Por ultimo tomaremos como datos las variaciones de temperatura en función del tiempo aplicando los diferentes tipos de control y realizaremos nuestras gráficas.
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DIAGRAMAS Y RESULTADOS:
8.
CONCLUCIONES:
Utilizando la termocupla pudimos medir fácilmente los niveles de temperatura a la que se encontraba el cautin, ver como variaba cada vez que realizábamos un cambio en el paso de corriente.
Los diferentes tipos de controladores representaron gran diferencia entre ellas, la cual fue fácil al observar los cambios en las gráficas obtenidas.
9.
RECOMENDACIONES:
Es importante ser precisos con las mediciones del tiempo y temperatura para lograr graficar con exactitud el comportamiento de estas dos variables.
El valor de la temperatura a la que está sometida nuestra práctica debe ser una constante, para tomar esta como punto de referencia en el transcurso de la práctica; es decir es aconsejable permanecer en un ambiente donde se mantenga concentrada dicha temperatura.
10. BIBLIOGRAFIA:
http://www.buenastareas.com/ensayos/Controlador-ProporcionalDerivativo/1329024.html http://html.rincondelvago.com/automatizacion_tipos-de-control.html
11. ANEXOS:
