¿Qué es un Regulador de Temperatura?
Un regulador de temperatura es un dispositivo que compara la señal de un sensor de temperatura instalado en el espacio cuya temperatura se desea controlar con la temperatura objetivo y controla el calefactor u otro dispositivo para que la temperatura alcance el valor objetivo.
Los termostatos se utilizan para controlar la temperatura. Los termostatos pueden tener un valor objetivo fijo o modificarse con un dial, pero todos deben instalarse directamente en el ambiente cuya temperatura se desea controlar.
Los reguladores de temperatura, que proporcionan un control de la temperatura más avanzado que los termostatos, son de tipo electrónico y se controlan mediante la información de los sensores de temperatura, por lo que también se denominan reguladores digitales. En los reguladores de temperatura, el dispositivo de control tiene la función de establecer una temperatura objetivo y el sistema se ajusta instalando un sensor de temperatura dentro del entorno objetivo para su control.
Los métodos de control de temperatura incluyen operación P (proporcional), operación I (integral), operación D (diferencial), control PID y control PID 2-DOF.
Aplicaciones de los Reguladores de Temperatura
Los reguladores de temperatura, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde el hogar hasta la industria. La mayoría de los tipos mecánicos se utilizan en los hogares en general, y ejemplos de aplicaciones familiares son electrodomésticos relativamente baratos como tostadoras y kotatsu (calentadores de mesa). Los reguladores de temperatura, electrónicos se utilizan cuando se requiere un control preciso, como en aires acondicionados y aerotermos.
En aplicaciones industriales, se utilizan no sólo para climatizar, sino también para controlar la temperatura de los almacenes de las instalaciones de fabricación y la temperatura del agua y los productos químicos utilizados en el proceso de fabricación. Los reguladores de temperatura de gran tamaño se utilizan para controlar la temperatura de combustión en las plantas de incineración de residuos y en los hornos utilizados para la cocción de cerámica.
Principio de los Reguladores de Temperatura
Los reguladores de temperatura, mecánicos tienen en su interior un bimetal y un contacto eléctrico. El bimetal aprovecha la propiedad del metal de dilatarse en respuesta a los cambios de temperatura. Dos metales con diferentes velocidades de expansión se laminan juntos y el bimetal se deforma cuando cambia la temperatura, encendiendo y apagando los contactos eléctricos.
Un regulador de temperatura electrónico es una máquina componente del sistema de control, combinada con un sensor de temperatura que detecta la temperatura del objeto controlado y un actuador que ordena al calentador que controle la temperatura. La salida del sensor de temperatura se compara con la temperatura establecida en el regulador de temperatura y se emiten órdenes a la unidad de control para que se elimine la diferencia entre ambas.
Los sensores de temperatura incluyen termopares, termómetros de resistencia de platino y termistores. Todos ellos envían magnitudes físicas, como tensión o resistencia eléctrica, al regulador de temperatura, en función de la temperatura del objeto controlado. Los reguladores de temperatura suelen incorporar un sistema de control de realimentación. El control de realimentación es necesario para alcanzar la temperatura fijada lo antes posible y para minimizar los cambios de temperatura cuando cambia la temperatura del objeto controlado.
Más Información sobre los Reguladores de Temperatura
Métodos de Control de los Reguladores de Temperatura
1. Funcionamiento ON/OFF
Este control enciende el calefactor cuando la temperatura del objeto controlado es inferior al valor objetivo y lo apaga cuando la temperatura es superior al valor objetivo. La temperatura se controla subiendo y bajando repetidamente la temperatura en las proximidades del valor objetivo. Como el calefactor funciona con sólo dos valores, 0% y 100%, a veces se denomina funcionamiento de dos posiciones.
2. Funcionamiento p (Funcionamiento Proporcional)
Para reducir la diferencia entre el valor medido y el valor objetivo, la salida de control es proporcional a la magnitud de la diferencia entre ambos. Esto significa que cuando la diferencia entre el valor medido y el valor objetivo es grande, el control se lleva a cabo con una salida de control grande. Cuando la diferencia entre ambos es pequeña, el control se lleva a cabo con una salida pequeña.
3. Funcionamiento I (Funcionamiento Integral)
En el funcionamiento P, la diferencia entre el valor medido y el valor objetivo determina por sí sola la magnitud de la salida, mientras que en el funcionamiento I la salida depende de la magnitud de la diferencia y del tiempo transcurrido. Aunque la diferencia entre el valor medido y el valor objetivo sea pequeña, si esta condición persiste durante mucho tiempo, el control se lleva a cabo con una salida mayor, lo que permite un control más rápido.
4. Operación D (Operación Diferencial)
La operación D es un método de control en el que el control se lleva a cabo con una salida mayor cuando se produce un cambio repentino de temperatura debido a una perturbación, etc. También se denomina funcionamiento diferencial porque la cantidad de control se determina a partir de la magnitud del cambio.
5. Control PID
El control PID es un método de control que combina las operaciones P, I y D descritas hasta ahora. Puede responder suave y rápidamente a la temperatura y a las perturbaciones.
6. Control PID de Dos Grados de Libertad
El control PID de dos grados de libertad es un método de control que compensa las deficiencias del control PID: en el control PID, si el énfasis se pone en la respuesta a las perturbaciones, el valor objetivo se vuelve oscilatorio, mientras que si el énfasis se pone en el valor objetivo, se produce un retraso en el control en respuesta a las perturbaciones.
El control PID de dos grados de libertad puede responder bien tanto a las perturbaciones como al mantenimiento del valor objetivo.