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Un buen sentimiento es la mitad de la batalla

¿Cuál es la calidad de un bucle de control?

Sensor en CHP

Un controlador compara constantemente un valor SET especificado con un valor ACTUAL medido y determina una reacción (variable manipulada) a partir de la diferencia (desviación) con el objetivo de que la desviación entre los valores SET y ACTUAL sea lo más pequeña posible. Si, por ejemplo, se requiere una temperatura de retorno constante de 60°C para una unidad de cogeneración, éste es el valor de consigna, mientras que el valor real lo determina un sensor de temperatura. Una posible reacción sería una señal de tres puntos que abriera, detuviera o cerrara una válvula mezcladora a través de un accionamiento eléctrico para que la temperatura de retorno se elevara, mantuviera o redujera.

Control del comportamiento mediante sensores

La calidad del bucle de control se entiende principalmente como la precisión y la rapidez con que el regulador acerca el valor REAL al valor de consigna, por ejemplo, después de un cambio repentino en el valor de consigna en el tiempo T. Lo ideal es que el valor REAL sólo sobrepase ligeramente el objetivo una vez y, a continuación, se aproxime al valor de consigna desde este lado. Si el regulador es demasiado lento, pasará demasiado tiempo antes de que se alcance el objetivo. Si el controlador es demasiado rápido, sobrepasará el objetivo varias veces. Como el servomotor también forma parte del lazo de control en nuestro ejemplo y por lo tanto influye en su calidad, su tiempo de ejecución debe ajustarse correctamente en el controlador si esta opción está disponible.

¿Qué es un tiempo muerto?

Gran distancia del sensor al mezclador

El tiempo muerto del sistema controlado es el periodo de tiempo que transcurre antes de que el sensor detecte el efecto de un cambio en el regulador. Si, por ejemplo, el sensor de nuestro amplificador de caudal de retorno antes mencionado está situado en la entrada del caudal de retorno de la unidad de cogeneración, mientras que el mezclador está instalado a 5 metros de distancia, el tiempo muerto es al menos tan largo como el tiempo de funcionamiento (t) que necesita el agua para recorrer la distancia (s) a la velocidad (v) desde el mezclador hasta el sensor.

t = s / v

v = Q / A = Q / ¼πDN²

Para una unidad de cogeneración con una potencia térmica de 12,5 kW, que suministra 80°C en la ida y recibe 60°C en el retorno, el delta T es de 20K y el caudal (Q) es, por tanto, de 0,54 m³/h. Esto da como resultado las siguientes velocidades de flujo (v) para las siguientes anchuras nominales y los siguientes tiempos de funcionamiento (t) para una sección de 5 m, por ejemplo:

De ello se desprende, en primer lugar, que un ancho nominal muy sobredimensionado conlleva un aumento considerable del tiempo muerto. Y esto es sin duda un obstáculo para la alta calidad de los controladores.

¿Por qué es tan importante instalar correctamente los sensores?

También es evidente que la distancia entre el sensor y el mezclador debe ser lo más pequeña posible para no aumentar innecesariamente el tiempo muerto. La ubicación de montaje del sensor es, por tanto, el primer parámetro que debe tenerse en cuenta.

Corta distancia del sensor al mezclador

Sin embargo, la transferencia de calor del agua de calefacción al sensor también representa un obstáculo con relevancia temporal: cuanto mejor sea la transferencia de calor, más rápido reaccionará el sensor. Los sensores de contacto, que se montan en el exterior de la tubería por la que circula el agua de calefacción que se va a medir, son especialmente habituales. Aquí entran en juego tres factores principales:

Superficie de contacto
La superficie de contacto debe ser lo más amplia posible. Si, por ejemplo, se coloca un sensor longitudinalmente en un tubo corrugado, sólo se dispone de varios puntos pequeños para la transferencia de calor.

Con un tubo liso, el contacto entre el sensor y el tubo sigue consistiendo en una línea. Sólo utilizando pasta termoconductora u otro puente térmico, la línea se convierte en la superficie de contacto necesaria que garantiza una rápida transferencia de calor.

Sensor sin pasta termoconductora y sensor con pasta termoconductora

Los metales son los mejores conductores del calor, a diferencia de los plásticos, los óxidos (herrumbre) u otras impurezas. Por tanto, la tubería debe ser metálica y limpiarse cuidadosamente antes de instalar el sensor.

La tensión de la presión de contacto debe permanecer permanentemente elástica, lo que debe tenerse en cuenta al seleccionar la cinta tensora. A este respecto, un alambre de muelle en espiral es sin duda mejor que una brida para cables y una brida para cables es sin duda mejor que una cinta adhesiva.

Presión de contacto debida a la correa tensora

En cualquier caso, se requiere la pericia y el cuidado del instalador para evitar errores innecesarios en este punto, que en el peor de los casos pueden empeorar la calidad del lazo de control hasta tal punto que se produzcan fluctuaciones permanentes de temperatura en el flujo de retorno de la unidad de cogeneración.

La escasa transferencia de calor prolonga el tiempo muerto