¿Qué es un Regulador?
Un regulador es un dispositivo para regular automáticamente la potencia de una máquina.
Suelen comercializarse con el nombre de reguladores de indicación o reguladores de temperatura. Muchos dispositivos comercializados como reguladores de temperatura también son capaces de regular parámetros distintos de la temperatura.
Los parámetros físicos como la temperatura, la humedad, la presión y el caudal se introducen desde un sensor para indicar un valor. La realimentación se aplica para garantizar que éste es igual al valor objetivo fijado. Los productos suelen tener una pantalla que controla el valor actual del parámetro que se va a regular y el valor fijado.
Si la pantalla es un puntero analógico, se denomina regulador analógico; si es una pantalla de siete segmentos, se denomina regulador digital. Actualmente, los reguladores digitales son el tipo más común. En el caso de los indicadores analógicos, puede omitirse la visualización del valor actual.
Usos de los Reguladores
Los reguladores se utilizan ampliamente en aplicaciones que van desde equipos industriales a electrodomésticos. Los siguientes son sólo algunos ejemplos de aplicaciones de los reguladores
- Control de temperatura de depósitos de agua y tanques de almacenamiento comerciales
- Control de temperatura de acondicionadores de aire
- Control de la humedad en deshumidificadores y humidificadores
- Control del caudal de gas dióxido de carbono en incubadoras deCO2 para cultivo celular.
- Control de la presión en sistemas locales de ventilación por extracción
Se utiliza cuando se desea mantener los parámetros constantes. También puede utilizarse junto con un ordenador para registrar los datos monitorizados.
Principio del Regulador
Un regulador consta de una parte sensora, una parte de cálculo/seguimiento del proceso y una parte de salida. En la parte del sensor se introduce la magnitud física. Se utiliza el sensor de la cantidad física que se va a regular, como un termómetro para la temperatura o un higrómetro para la humedad.
La parte de cálculo/supervisión del procesamiento ajusta el valor de salida mientras supervisa el valor. El valor medido y el valor objetivo se comparan con un comparador o dispositivo similar incorporado en el circuito para determinar el valor de salida, que se envía a la sección de salida. Existen varios métodos de funcionamiento del control por realimentación.
1. Funcionamiento ON/OFF
Esta operación activa la salida cuando el valor medido es inferior al valor objetivo y la desactiva cuando el valor medido es superior. La repetición de esta operación mantiene el valor medido cerca del valor objetivo.
2. Funcionamiento Proporcional (Funcionamiento P)
Se trata de un funcionamiento en el que la salida de control es proporcional a la diferencia respecto al valor objetivo; es posible un funcionamiento más suave que con el funcionamiento ON/OFF, pero se producen fluctuaciones relativamente grandes cerca del valor objetivo. Si la salida se estabiliza en un punto ligeramente alejado del valor de consigna, se habla de offset, que puede ajustarse mediante el funcionamiento integral.
3. Funcionamiento Integral (Funcionamiento I)
Esta operación se controla en función de la integral de tiempo de la diferencia en los valores objetivo y medido. A menudo se utiliza para eliminar las desviaciones cuando aparecen en el funcionamiento proporcional. Se utiliza en combinación con el funcionamiento proporcional.
4. Operación Diferencial (Operación D)
Esta operación proporciona una salida proporcional a la tasa de cambio (valor derivado) del valor medido. La combinación de las operaciones P, I y D se denomina operación PID, que combina las ventajas de cada operación.
Cómo Elegir un Regulador
Los reguladores se seleccionan en función del tamaño de montaje, la especificación de entrada, la especificación de salida y el método de comunicación.
1. Tamaño de Montaje
El tamaño de montaje es el tamaño del panel en el que se monta el regulador. Como los reguladores suelen montarse en el panel de superficie de un cuadro de control metálico, el producto se selecciona en función del espacio de montaje disponible. Si se va a alinear un gran número de reguladores, deben seleccionarse productos más pequeños.
2. Especificaciones de Entrada
Las especificaciones de entrada incluyen las señales de entrada y el número de puntos de entrada. La selección depende de la magnitud física que se desee controlar. Si la señal de entrada es la temperatura, se suele utilizar un termómetro de resistencia o un termopar.
Los elementos de medición de temperatura de resistencia son principalmente especificaciones PT100 Ω, mientras que los termopares se utilizan de K, R, B, etc., dependiendo de la temperatura utilizada. En muchos casos, aparte de la temperatura, se pueden conectar dispositivos con entrada de 4-20 mA o entrada de 1-5 V.
La señal de entrada es el número de señales que se pueden introducir. En algunos casos, puede desearse implementar un “control en cascada” combinando dos lazos de control para el equipo a controlar, por lo que pueden requerirse dos o más entradas.
3. Especificaciones de Salida
La especificación de salida es la especificación de la señal que se transmitirá al dispositivo de salida. Para el control analógico, es común la salida de 4-20 mA o 1-5 V; para el control ON-OFF, es más común la salida de contacto o la salida de transistor. La selección depende de la especificación del dispositivo de salida.
4. Método de Comunicación
El método de comunicación se utiliza para comunicarse con un ordenador. Se utiliza para transmitir valores medidos o valores de salida a un ordenador mediante comunicación, o para cambiar valores de consigna desde un ordenador.
En el pasado, la comunicación serie, como RS422 y RS485, se utilizaba habitualmente para comunicarse con un ordenador. En los últimos años, la comunicación Ethernet mediante cables LAN se ha convertido en la norma.