Control multilazo para sistemas de vapor (Parte 2)

En este artículo detallaremos el control multilazo para sistemas de vapor, así como el control de lazo simple y el control en cascada, todos incluidos entre los lazos de control para sistemas de vapor mencionados en el artículo anterior.

Antes de ir con el control multilazo para sistemas de vapor, es necesario mencionar que el control de lazo simple es el más sencillo de los lazos de control, con sólo una variable controlada, por ejemplo, la temperatura. Para explicarlo mejor, tomemos el intercambiador vapor-agua mostrado en la siguiente figura:

La única variable controlada en esta figura sería la temperatura del agua que sale del intercambiador de calor. Esto se consigue controlando la válvula de 2 vías que suministra vapor al intercambiador de calor. El sensor primario puede ser un termopar o un sensor de temperatura de resistencia de platino PT100 para detectar la temperatura del agua.

El controlador compara la señal del sensor con el punto de consigna en el controlador. Si hubiese una diferencia, el controlador enviaría una señal al actuador de la válvula, que, a su vez, haría que se moviese la válvula a una nueva posición. El controlador también puede incorporar una señal de salida que indica el porcentaje de apertura de la válvula.

La inmensa mayoría de controles para sistemas de calefacción y procesos industriales son lazos de control simples. De hecho, otros términos utilizados para referirnos a lazos de control para sistemas de vapor son:

• Control del punto de consigna.
• Control de lazo simple cerrado.
• Control de retroalimentación.

Entretanto, para entender el control multilazo para sistemas de vapor veremos tanto la figura inicial como la próxima, que nos muestra una aplicación de un producto basado en un movimiento lento de madera, debe ser controlado a un determinado nivel de humedad.

En la primera figura de este artículo, un único sensor de humedad al final de la cinta transportadora controla la cantidad de calor añadida por el horno. Pero, si cambiase la tasa de rociado de agua debido, por ejemplo, a fluctuaciones en la presión del suministro de agua, puede necesitar unos 10 minutos antes de que el producto llegue al extremo de la cinta transportadora y el sensor de humedad reaccione. Esto hará que se produzcan variaciones en la calidad del producto.

Para mejorar el control, se puede instalar un segundo sensor de humedad en otro lazo de control inmediatamente después del rociado de agua, como se muestra en la inmediatamente anterior. Este sensor de humedad proporciona al controlador una entrada remota con un punto de consigna que se utiliza para compensar el punto de consigna local. El punto de consigna local está ajustado para la humedad necesaria después del horno. Esta es una muestra sencilla de un control multilazo para sistemas de vapor.

Este sistema de control humedad consta de dos lazos de control:

• Lazo 1 controla el rociado de agua.
• Lazo 2 control a la eliminación de agua.

Dentro de este proceso, unos factores influirán los lazos. Algunos factores como la presión del agua afectará a los lazos. El lazo 1 intentará de corregir este factor, pero cualquier error resultante tendrá un impacto en el lazo 2.

Control en cascada

Cuando se deben controlar dos variables independientes por una válvula, se puede utilizar un sistema de control en cascada.

Esta última figura muestra un recipiente con camisa de vapor llena de líquido. Los aspectos esenciales del proceso son muy rigurosos.

• El producto en el recipiente debe ser calentado a una temperatura determinada.
  El vapor no deberá superar una determinada temperatura o el producto se puede deteriorar.
• La temperatura del producto no debe aumentar a una velocidad superior a una determinada tasa o el producto se puede deteriorar.

Si se usase sólo uno de los lazos de control para sistemas de vapor con el sensor en el líquido, en el inicio del proceso el sensor detectará una temperatura baja y el contralor enviará una señal a la válvula para que se mueva hasta la posición totalmente abierta. El resultado sería un problema causado por una temperatura excesiva de vapor en la camisa.

La solución sería usar un control en cascada utilizando dos controladores y dos sensores:

• Un controlador esclavo (controlador2) y un sensor de la temperatura del vapor en la camisa y que envíe una señal de salida a la válvula de control.
• Un controlador maestro (1) y un sensor de la temperatura del producto con una señal de salida del controlador al controlador esclavo.
• La señal de salida del controlador maestro se usa para variar el punto de consigna en el controlador esclavo, lo que garantiza que no se supere la temperatura del vapor.

Te invitamos a conocer el modo de control todo o nada para sistemas de vapor, que es una de las maneras en las cuales se puede relacionar el movimiento de la válvula con el cambio de temperatura en el medio controlado. Y, si deseas saber más sobre válvulas de control para sistemas de vapor, suscribirte al Newsletter de Vapor para La Industria, recurso que te servirá para recibir el contenido más reciente sobre las nuevas tendencias del vapor industrial.