Control de temperatura

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Electrónica IV Electrónica II

A-4.32.2 E-4.30.2

CONTROL DE TEMPERATURA

ING. ROBERTO GIBBONS - 2007 -

-1-

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

CONTROL DE TEMPERATURA A-4.32.2 Electrónica IV E-4.30.2 Electrónica II

INDICE

Introducción Lazo abierto Lazo cerrado Pérdidas térmicas Controles SI-NO Controles proporcionales Control por fase Control por ciclosenteros Sensores Termocuplas Celdas termovoltaicas Procesos exotérmicos

1 1 1 4 7 9 11 12-21 13 18 19 25

Compaginación Año 2007

-2-

Control de Temperatura
Introducción El controlador de temperatura es un dispositivo mediante el cual puedo regular la temperatura de algún sistema físico tal como una pieza de algún material cualquiera o un recinto, etc. para un fin determinado. La temperaturapodrá ser superior o inferior a la ambiente, para lo cual en el primer caso entregaré energía calórica y en el segundo extraeré energía calórica. Los controles podemos ubicarlos en dos grandes grupos. Lazo abierto y Lazo cerrado

Lazo abierto: Se entrega una cierta cantidad de energía constante o variable para lograr una temperatura prefijada, o una variación de temperatura según una leydeterminada. Cualquier variación de las condiciones del elemento a controlar, no será corregido por no disponer de un conocimiento directo de la temperatura a controlar. En estos sistemas, para que la temperatura del elemento a controlar sea el requerido, se deben mantener una cierta cantidad de parámetros de elementos periféricos en valores predeterminados, a fin de que la energía calórica entregada,produzca los efectos deseados sobre piezas a controlar.

Lazo cerrado Se entrega una cierta cantidad de energía que será dependiente de la diferencia de temperatura real del elemento a controlar y de la temperatura prefijada o sea que existe una realimentación. Una forma segura y sencilla de lograr la temperatura deseada sobre el elemento, es aplicar un sensor sobre este y con los datosobtenidos, realimentar el sistema a fin de aplicar la energía calórica necesaria para lograr el resultado requerido. No siempre, podemos medir en forma directa la temperatura del elemento, por lo que en estos casos se medirá otro parámetro y a través de un modelo matemático o un simple cálculo, suponemos que tenemos el dato necesario de temperatura. Un caso podría ser el de la unión de dos metales. Siestamos efectuando una soldadura, esta será satisfactoria si la temperatura del material a soldar sería la requerida, el problema es que no hay sensor de temperatura que pueda sumergirse en el material fundido, pero esta soldadura puede ser buena si las condiciones en general son las correctas, estas pueden ser:

-3Las dimensiones del material a soldar La calidad físico-químicas del material. Latemperatura ambiente. El combustible usado para lograr la temperatura. La presión del gas. El diámetro del pico. Etc. Si todas las variables son conocidas, podemos variar un parámetro en función del conocimiento de la variación de otros para lograr el resultado final requerido. Si bien este caso no es el clásico caso de lazo cerrado, donde se mide en forma directa el parámetro a controlar, es unaforma de control. Veamos un diagrama en bloques de un sistema de control de temperatura de lazo cerrado.

Figura 1 Las funciones de los bloques son las siguientes.

-4-

Comparador
Compara el valor de la referencia con el valor del sensor de temperatura y como resultado de la comparación, excitará el interruptor de calefacción o enfriamiento, ya sea que la temperatura del elemento sea menoro mayor respectivamente. La referencia puede ser una tensión que representa una temperatura determinada y esta podrá ser constante o seguir alguna forma de evolución en el tiempo de acuerdo a las necesidades de lo controlado. La salida del sensor de temperatura deberá ser también una tensión dependiente de la temperatura de la cámara. El comparador deberá tener una salida que según su signo,...