Antes de hablar de los lazos de control para sistemas de vapor, es necesario mencionar estos forman parte de los sistemas de control completos, y que constan de una válvula, un actuador, un sensor, un controlador y, finalmente, la dinámica del proceso en sí.
De hecho, los sistemas de control completos los podemos dividir en:
- Control de lazo abierto
- Control de lazo cerrado
- Control con retroalimentación
- Control con alimentación directa de la perturbación
- Control de lazo simple
- Control multilazo para sistemas de vapor
- Control en cascada
Control de lazo abierto
El primero de los lazos de control para sistemas de vapor es el control de lazo abierto, que sólo significa que no hay una realimentación directa de la condición controlada; en otras palabras, ninguna información es enviada por el proceso o sistema bajo control para indicar que todo es satisfactorio o que se requiere alguna acción correctiva.
La figura de arriba nos muestra un sistema muy simple de calefacción que usa un sensor exterior de la habitación que se desea climatizar. El sistema que se muestra no es un ejemplo práctico de un sistema de control de calentamiento, simplemente lo hemos utilizado para describir el principio de control de lazo abierto.
El sistema consta de un controlador proporcional con un sensor de detección de la temperatura ambiente. Se puede configurar el controlador con una banda proporcional bastante ancha, de tal manera que a una temperatura ambiente de -1°C, la válvula esté completamente abierta, y a un ambiente de 19°C, la válvula esté completamente cerrada. Como la temperatura ambiente tendrá un efecto en la pérdida de calor del edificio, es de esperar que controlará la temperatura de la habitación.
Sin embargo, no hay realimentación sobre la temperatura de la habitación y calefacción debido a otros factores. Con tiempo suave, aunque se controle el caudal de agua, inevitablemente se producirá el sobrecalentamiento de la habitación. En otras palabras, un control de lazo abierto sólo proporciona un control basto de la aplicación.
La figura anterior nos muestra un sistema de control un poco más sofisticado con dos sensores. El sistema utiliza una válvula mezcladora de tres vías con un actuador, un controlador y un sensor exterior, además de un sensor de temperatura en la línea de agua. El sensor de temperatura exterior proporciona un punto de consigna remoto en la entrada al controlador, que se utiliza para la desviación (offset) del punto de ajuste de la temperatura del agua. De esta manera, el control de lazo cerrado se aplica a la temperatura del agua que circula por los radiadores.
Cuando afuera hace frío, el agua circula a través del radiador a su máxima temperatura. Según aumenta la temperatura exterior, el controlador reducirá automáticamente la temperatura del agua que fluye por los radiadores.
Sin embargo, esto sigue siendo un control de lazo abierto en lo que se refiere a la temperatura de la habitación, ya que no hay realimentación de información del edificio o del espacio que se calienta. Si los radiadores se han sobredimensionado o se han producido errores en el diseño, sigue produciéndose sobrecalentamiento.
Control de lazo cerrado
El control de lazo cerrado es el segundo de los lazos de control para sistemas de vapor y requiere retroalimentación; información enviada directamente desde el proceso o sistema. Usando el sencillo sistema de calefacción que se muestra en la próxima figura, se añade un sensor de temperatura en el espacio interior, se detecta la temperatura de la habitación y proporciona un control de lazo cerrado con respecto a la habitación.
Tal y como se puede ver en la figura anterior, la válvula y el actuador se controlan mediante un sensor de temperatura situado en la habitación, que proporciona información de la temperatura real de la habitación.
Las perturbaciones son factores que entran en el proceso o sistema para desajustar el valor del medio controlado. Estas perturbaciones pueden ser producidas por cambios en la carga o por influencias externas. Si una habitación se llena repentinamente de gente, estas personas constituyen una perturbación ya que afectan a la temperatura de la habitación y a la cantidad de calor necesario para mantener la temperatura deseada.
Control con retroalimentación
Este es otro tipo de control de lazo cerrado. El control con retroalimentación tiene en cuenta las perturbaciones y envía esta información al controlador, para permitir que se adopten medidas correctivas. Por ejemplo, si un gran número de personas entra en una habitación, la temperatura de la habitación aumentaría, lo que ocasionará que el sistema de control reduzca la entrada de calor en la habitación.
Control con alimentación directa de la perturbación
Con la alimentación directa de la perturbación, se anticipan los efectos de las perturbaciones y se puede actuar por adelantado. Un ejemplo de esto sería poner a máximo rendimiento una caldera antes poner en línea una planta de proceso de gran consumo de vapor.
Podríamos ver la secuencia de los eventos de poner en servicio una planta de proceso. Esta acción, en lugar de abrir la válvula de vapor para el proceso, mandará instrucciones de máximo fuego al quemador de la caldera. Sólo cuando se alcanza la posición de máximo fuego se le permitirá abrir la válvula de vapor al proceso, de manera lenta y controlada.
Si quieres conocer más acerca de los lazos de control para sistemas de vapor, consulta el control multilazo para sistemas de vapor y el control en cascada. Además, para saber detalles acerca del modo de control en continuo 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.
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