INTRODUCCIÓN SENSORES DECISIÓN REGULACIÓN EL REGULADOR Montoya.

SONDAS SENSORES INTEGR. ATRÁS

CONVERTIDORES CTRL AUTOMÁTICO CTRL INFORMATICO ATRÁS

DESCRIPCION SIST EVALUACIÓN ATRÁS

TERMOPAR RESISTENCIA TERMISTANCIAS CUARZO BIMETÁLICOS DILATACIÓN OPTICA PIRÓMETROS ATRÁS HOME

INTRODUCCIÓN SERIE MTS SERIE AD590 SERIE LM135 ATRÁS HOME

DIAGR. BLOQUES ETAPA MEDIDA ETAPA CONTROL ATRÁS HOME

INTRODUCCIÓN Los cambios meteorológicos son importantes en el empleo de las fuentes energéticas convencionales La mayoría de las centrales como edificios trabajan sin tener en cuenta determinadas situaciones ambientales La experiencia señala que la variación de temperatura en una central es importante como para modificar la necesidades de calefacción ATRÁS

LÍQUIDOS GAS ATRÁS

RANGO ERROR -273 A 760 1 A 4ºC ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -273 A 760 1 A 4ºC 2 1 3 ATRÁS HOME

Los sensores están basados en un cristal de cuarzo, RANGO PRECISIÓN -80 A 250 0,04ºC Los sensores están basados en un cristal de cuarzo, que es un material piezoeléctrico. El método consiste en medir la frecuencia del oscilador , sometido a la temperatura que desea conocer, mediante un contador que emplea como reloj de referencia. Aptos para determinar, por ejemplo, puntos de ebullición de líquidos, o para emplearlos como referencia para calibración. ATRÁS HOME

En general, al aumentar la temperatura de un cuerpo RANGO PRECISIÓN -200 A 600 0,01ºC En general, al aumentar la temperatura de un cuerpo , sometido a presión constante su volumen también aumenta. El líquido más empleado es el mercurio, ya que tiene un comportamiento muy lineal y además, por ser un metal, tiene una buena conductividad térmica, dando una respuesta rápida. Aprovechando que el mercurio es un buen conductor eléctrico, existen termómetros que incluyen dos hilos de contacto, cerrándose el camino entre ellos cuando se alcanza una temperatura determinada. Aun que el contacto sólo permite el paso de una corriente del orden de miliamperios. ATRÁS HOME

RANGO ºC -15 A 3870 ERROR DE 3% A 0,5% Todo cuerpo a temperatura superior al cero absoluto emite radiación electromagnética que depende de la temperatura del cuerpo y de su naturaleza. A partir de 500ºC, la radiación emitida es visible (rojo oscuro), mientras que por debajo de dicha temperatura sólo se recibe radiación en forma energía calorífica. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ºC -15 A 3870 ERROR DE 3% A 0,5% Se puede medir, pues, la temperatura de un cuerpo a base de detectar la energía que irradia, suponiendo conocida su emisividad (que puede encontrarse en distintas tablas). Características comunes a todos los pirómetros de radiación, es que incluyen lentes ( y espejos) para poder medir la temperatura de superficies pequeñas sin perder por ello sensibilidad, y que cuando se desea alta sensibilidad, incorporan troceados (choppers) que interrumpen periódicamente la radiación incidente sobre el detector, que así da una señal alterna de salida, evitando las derivas térmicas de los amplificadores. ATRÁS HOME

RANGO ERROR -75 A 540 1% También la dilatación de los sólidos se aplica tanto a la medida como al control de temperatura. Los bimetales se basan en esta propiedad. Consisten en dos metales con distinto coeficientes de dilatación térmica unidos firmemente ( por ejemplo mediante soldadura autógena), y sometidas a la misma temperatura la pieza se deforma según un arco circular. R= 2e/(3(aA-aB)(T2-T1)) ATRÁS HOME

RANGO PRECISIÓN -50 A 500 NE Los sensores basados en fibras ópticas son un subproducto del desarrollo de esta tecnología en el campo de las comunicaciones. Son dos los tipos de sensores aplicados a la medida de temperatura: aquellos en los que la fibra es a la vez sensor, y aquellos en los que la fibra sólo sirve de guía óptica para llevar y recoger la luz del sensor. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO PRECISIÓN -50 A 500 NE Los del primer grupo aprovechan, por ejemplo, que un cambio de temperatura produce un desfase en la luz que se propaga a lo largo de la fibra, hecho que puede detectar mediante interferometría. Los termómetros que emplean un sensor distinto de la propia fibra han encontrado, por ahora, mayor aplicación industrial. Se han aplicado las fibras ópticas, por ejemplo, a la medida de luminiscencia de cuerpos a temperatura alta (pirometría), para recoger la luz emitida por estos cuando quedan fuera de la visual. ATRÁS HOME

RANGO ERROR -100 A 450 0,005% En un conductor, el número de electrones disponibles para la conducción no cambia con la temperatura, sólo se altera su agitación. En un semiconductor, en cambio, aumenta el número de portadores al crecer la temperatura, reduciéndose la resistencia eléctrica (Coeficiente de temperatura negativo : NTC). Esta dependencia varía con la presencia de impurezas, y si el dopado se hace muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metálicas, con coeficiente de temperatura positivo (PTC). ADELANTE ATRÁS HOME

Para altas temperaturas se emplean óxidos de ytrio y circonio. RANGO ERROR -100 A 450 0,005% Los materiales que se emplean para las NTC son óxidos metálicos dopados, que se mezclan y sinterizan en una atmósfera controlada, dándoles la forma y tamaños deseados. La porción de óxidos determina la resistencia y el coeficiente de temperatura: el de manganeso aumenta ambos, el de cobalto aumenta algo la sensibilidad, el del cobre reduce la resistencia, etc. Para altas temperaturas se emplean óxidos de ytrio y circonio. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -100 A 450 0,005% Para las PTC hay dos tipos de comportamiento en la variación de la resistencia con la temperatura, según la composición y el dopado. Las de tipo cerámico presentan un cambio brusco de resistencia cuando se alcanza una temperatura determinada (Temperatura de Curie): son los << Posistores>>, empleados sobre todo en control. Las basadas en silicio dopado, presentan una variación más suave, y además suelen linealizarse con una resistencia en paralelo: son los <<Tempsistores>> o <<Posistores>>. ATRÁS HOME

RANGO PRECISIÓN -260 A 960 0,01ºC Los metales presentan un coeficiente de temperatura positivo, como resultado del cambio de dimensiones y de resistividad que experimentan al variar la temperatura. En un margen de temperaturas reducido, variable de unos a otros metales, el cambio de resistencia es proporcional al cambio de temperaturas. A diferencia de los sensores basados en la dilatación, el cambio de resistencia eléctrica de un conductor no permite obtener directamente de por sí una indicación ni una acción de control directa. ADELANTE ATRÁS HOME

Para temperaturas altas se emplea wolframio. RANGO PRECISIÓN -260 A 960 0,01ºC El platino es el metal que ofrece un margen lineal más amplio (-200 a 850 ºC, e incluso superior con ciertas correcciones), con una sensibilidad aceptable y con una gran repetibilidad si tiene pureza suficientemente alta. Para márgenes más reducidos se pueden emplear materiales más baratos: níquel. cobre y aleaciones de níquel y cobre Para temperaturas altas se emplea wolframio. ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% Resulta pues, que en un circuito de dos metales distintos, con dos uniones a distinta temperatura, aparece una corriente (hay una conversión de energía térmica a energía eléctrica), o bien, si se abre un circuito, una fuerza (termo) electromotriz, que depende de los metales y de la diferencia de temperaturas de las uniones. Este es el efecto Seebeck, y constituye el fundamento de la medida de temperatura con termopares. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% Ahora bien al medir la señal de un circuito de termopares hay que procurar que la corriente que circula por él sea mínima (una de las uniones se enfriaría y la otra se calentaría). La adecuada disposición de una unión de referencia es una condición crítica. ADELANTE ATRÁS HOME

Una solución es el puente de Wheatstone. RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% Una solución es el puente de Wheatstone. Otra alternativa es mantener la unión de referencia en un horno termostatado, y ajustar cero en el dispositivo de lectura, pero obviamente es una solución más cara. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% Otro factor importante en la aplicación de los termopares es la elección de la vaina y de la protección de la unión de medida. Para tener medidas rápidas, y si el medio no es corrosivo, puede emplearse una unión sin recubrimiento alguno. En caso contrario, la unión no debe entrar en contacto con el medio, y se ofrecen normalmente dos alternativas: puede que esté soldada o no a la vaina (metálica). ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% En el primer caso, la respuesta es más rápida, pero puede haber errores debido a interferencias eléctricas. Si la unión está aislada de la vaina, la respuesta es más lenta, pero está apantallada eléctricamente por ésta, y el termopar puede colocarse en contacto con un cuerpo que sea buen conductor eléctrico, sin peligro alguno. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% En los termómetros destinados a medir temperaturas de medios tenemos los modelos :TPP, TPR, TJA y TJC. Se clasifican por: Inercia calorífica (5s pequeña capacidad, 60s inercia moderada, 180s gran inercia y más 180s no normalizada). Aislantes. Diámetro cables. Materiales cables. Camisas de protección. ADELANTE ATRÁS HOME

RANGO ERROR -270 A 3308 0,5% A 2% EJEMPLOS: TJA-0515 y TJC-051: Diámetro 1,2mm; aislante cerámico;relleno de camisa con polvo cerámco; cierre hermético de compuesto epóxido. Camisa 1. Para presiones próximas a la atmosférica. Camisa5. Temperaturas de 560ºC con presión de 14MPa.(vapores sobrecalentados). Camisa 6. Temperaturas de -50ºC. ATRÁS HOME

Es un hecho conocido que las características de los transistores y de los circuitos integrados se degradan con la temperatura Bajo coste, su estabilidad en el tiempo, su sensibilidad y linealidad los hacían recomendables para esta aplicación. La dificultad en el empleo de los transistores como sensores de temperatura es la de encontrar modelos con características suficientemente apareadas como para permitir su intercambio. ATRÁS HOME

RANGOºC PRECISIÓN -40 A 150 2 A 10ºC Habitualmente, se observa una dispersión de un modelo a otro –bastante importante de las tensiones base-emisor de los transistores para una polarización dada En el caso de los transistores MTS102/3/5 de Motorola esta tensión está comprendida entre 580 y 620 mV a 25ºC, para una corriente de colector de 100 microamperios y un montaje en que el colector y base están conectados entre si. ATRÁS HOME

RANGOºC PRECISIÓN -55 A 150 2 A 6ºC El AD590 de Analog Devices es, sin duda, el más conocido de todos los sensores de temperatura en circuito integrado. Este circuito entrega una corriente de salida proporcional a la temperatura absoluta. Para tensiones de alimentación comprendidas entre 4V y 30V el circuito se comporta como un generador de corriente de mA/K. Un ajuste a láser de las resistencias del chip permite calibrar el circuito de manera que entregue una corriente de 298,2 mA a 298,2ºK (+25ºC). ATRÁS HOME

RANGOºC PRECISIÓN -55 A 150 1 A 3ºC Con los LM 134/234/334, los LM 135/235/335 y el LM 3911, National Semiconductor es la sociedad que dispone de la más amplia gama de sensores de temperatura. Nos limitaremos aquí a la descripción del LM 135, cuyo margen de temperatura se extiende desde –55ºC hasta +150ºC. Este circuito de dos patillas se comporta como un diodo Zener cuya tensión de ruptura fuera proporcional a la temperatura, según la ley 10mV/ºK. ATRÁS HOME

La medida efectuada puede quererse llevar a algún lugar distante, como un registrador, indicador o sistema de control. El transmisor efectúa esta función, y el tipo de transmisor empleado dependerá fundamentalmente del sistema de medida y del de control. Casos: Neumáticos : Sensor de bulbo; Señal de 3 y 15 psi (SAMA); velocidad de respuesta 2s. Electronicos : Sensores RTD,termopar...; Señal de 4 a 20 mA (SAMA); Incorporan: compensación soldadura fría,linealizacción y aislamiento galvánico. ADELANTE ATRÁS HOME

Casos: Neumáticos- eléctricos: Sensor tipo bulbo; Señal de 4 a 20 mA; Regulación electrónica. Electricos- neumáticos: Sensor termopar,RTD...; Señal linealizada de 3 a 15 psi. Ambos en uno: Señal de 4 a 20mA a señal de 3 a 15psi o a la inversa ATRÁS HOME

La precisión de un sistema de regulación de la temperatura es el factor más influyente en el precio y su valor vendrá dado por la propia aplicación. Evidentemente la precisión en la regulación nunca podrá ser mejor que la que pueda ofrecer el regulador.Se trata de obtener el máximo rendimiento. Los factores que influyen son: Inercia térmica, ubicación del sensor, fuente de calor y área a regular, velocidad de respuesta (con sensibilidad del regulador) y equilibrio térmico. ADELANTE ATRÁS HOME

Es importante situar el sensor lo más cerca posible del área o elemento a regular. La inercia térmica es el factor más influyente en la precisión del sistema. Para reducirla hay que emplear materiales y técnica que incrementen la velocidad de distribución de temperatura Para obtener una buena regulación con un aporte calorífico mínimo, la conductividad térmica del sistema debe ser elevada, y la disipación de calor mínima. Para ello el sistema debe aislarse de cualquier estructura soporte. ADELANTE ATRÁS HOME

En los sitemas todo/nada es importante la frecuencia de conmutación En los sitemas todo/nada es importante la frecuencia de conmutación. El problema ser reduce con componentes eléctronicos con salida tiristor o triac en lugar de relé, pero el coste es algo mayor. La regulación prporcional es adecuada cuando el sistema efectúa ciclos continuos de trabajo, pues minimiza riesgo de sobrecalentamiento. Presente el incoveniente de deriva térmica o descenso de la temperatura de consigna. Solución: reguladores PI. ATRÁS HOME

El mercado pone a disposición una serie de sistemas de adquisición y tratamiento de datos bajo forma de <<DATA LOGGER>> , o bien en forma de circuito impreso. Los <<DATA LOGGER>> son aparatos integrados con funciones de adquisición de datos, linealización,tratamiento, calibración, indicación y almacenamiento de datos. Las tarjetas de circuito impreso efectúan las funciones de forma independiente .(sistemamodular) (marca:Omega). ADELANTE ATRÁS HOME

¡¡¡TODOS ESTOS SISTEMAS SON PARA EL CASO CON ENTRADAS NUMEROSAS Y VARIABLES A CONTROLAR TAMBIÉN!!! ATRÁS HOME

Haciendo un análisis comparativo nos encontramos con que los semiconductores presentan una serie de ventajas muy importantes , para rangos de temperaturas que van desde –60ºC a 150ºC, destacándose sobre todo por un bajo coste y su linealidad. Destacamos dos técnicas para configurar un sensor de este tipo. Una de ellas es utilizar un transistor como diodo. Otro procedimiento variante del anterior consiste en la utilización de dos transistores idénticos y apareados, midiendo la diferencia entre las tensiones de las uniones base- emisor, con corrientes de colector diferentes. ADELANTE ATRÁS HOME

Según la primera idea se han desarrollado los transistores MTS 102/3/5 de Motorola, especificados ya no como transistores especiales que son, sino como sensores de temperatura. La obtención de mejores resultados aconseja actualmente orientarse a los circuitos integrados monolíticos , en los que manteniéndose un bajo coste ofrecen características muy interesantes. De los diferentes C.I. monolíticos conocidos en el mercado, posiblemente los de uso más extendido sean el AD- 590 y los LM/ 135/235/335. ADELANTE ATRÁS HOME

En nuestra aplicación hemos desechado el AD- 590 debido a las dificultades de suministro así como por problemas de vida. El LM- 135 seleccionado, presenta además de un bajo coste unas características compatibles con nuestras especificaciones. ADELANTE ATRÁS HOME

En cuanto al encapsulado, interesa que las medida de temperatura del agua sean los más precisas y rápidas posibles. Con estos condicionantes se ha elegido el LM-135-H, que se presenta con encapsulado TO-46. Para la medida de temperaturas ambientes se utilizará el LM-135-Z, que se presenta con encapsulado tipo TO-92.(cte térmica más lenta, el ambiente cambia más lentamente). ATRÁS HOME

El controlador consta de dos sensores de temperatura, los cuales miden, respectivamente, la temperatura en ºK del medio ambiente y del agua que sale de la caldera y circula por el sistema de calefacción. A continuación mediante adaptadores se acondiciona la impedancia de los sensores al circuito y se convierte la temperatura medida a ºC, teniendo así la temperatura del aire Ta y la del agua TH en ºC. ADELANTE ATRÁS HOME

Un siguiente paso es generar la temperatura teórica de consigna T Un siguiente paso es generar la temperatura teórica de consigna T*H, la cual puede ser visualizada al igual que las temperaturas del aire ambiente y del agua del sistema de calefacción en el display digital. La temperatura teórica de consigna es comparada continuamente con la temperatura del agua del sistema de calefacción. Para que el sistema no este continuamente oscilando con arrancadas y paradas continuas del quemador, se hace que el comparador funcione con una histéresis de 4ºC. ADELANTE ATRÁS HOME

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la etapa de medida está formada por los sensores térmicos para el aire y el agua respectivamente con los correspondientes circuitos de polarización y adaptadores. En los extremos de los sensores se tendrá un tensión que equivaldrá al valor de la temperatura del medio, a razón de –10mV/ºK. Para que ese valor de tensión pueda ser leído en ºC, se conecta, en el caso del aire ambiente, a una unidad que además adapta la impedancia del sensor del circuito. ATRÁS HOME

la etapa de control está formada por el generador de la temperatura teórica de consigna, el comparador, los limitadores de temperatura ambiente y temperatura máxima del agua, el amplificador y relé y el visualizador. En cuanto al limitador de temperatura ambiente (CI-5) la entrada no inversora se ajustará a una tensión equivalente a 20ºC, (0,2V). ADELANTE ATRÁS HOME

El limitador de máxima temperatura de agua mediante una tensión equivalente a los 90ºC, (0,9V), hará que cuando la temperatura del agua supere los 90ºC el sistema no entre en funcionamiento hasta que la temperatura del agua no descienda hasta los 86ºC. ADELANTE ATRÁS HOME

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Resumen: Menor tiempo de subida o alcance de respuesta--> Menor consumo de combustible en arranque. Temperatura de consigna más adecuada. Adaptación dinámica a lo largo del día. Desconexión y conexión automática de dos tipos: de seguridad y con el entorno. Monitorización del funcionamiento. ATRÁS HOME