Control PID en Variadores de Frecuencia.

Hoy en día los controladores PID (Proporcional-Integral-Derivativo) son muy utilizados en la industria, debido a la gran capacidad de regular los sistemas con procesos avanzados y complejos, donde se involucra la velocidad, flujo, temperatura, y presión, entre otras. A través de la retroalimentación de la señal de salida por medio de un transmisor que mide constantemente los factores ya mencionados.

Pero… ¿Qué es un controlador PID?variador costado

Un controlador PID es un mecanismo que mediante un lazo cerrado (ciclo de retroalimentación) permite regular las variables de un proceso en general. Calcula la diferencia (error) entre la variable real (variable de salida) contra la variable de referencia (‘’set point’’) y ejecuta las acciones de control necesarias para corregir y reducir esa diferencia a cero. Por ejemplo, en un sistema hidroneumático (‘’Booster’’) su función es mantener la presión del agua constante en la red de distribución de agua, por lo tanto, el controlador PID se encarga de calcular el error existente entre la presión en la tubería del edificio (variable real) y la presión requerida (variable de referencia), y ejecutando las acciones de control pertinentes varía la velocidad de giro del motor para que se establezca la presión requerida en la tubería.

Y en el controlador PID, ¿qué son las acciones de control?

Las acciones de control proporcional, integral y derivativa son las encargadas de regular y mantener en un nivel deseado el proceso.

  • La acción de control Proporcional calcula el error existente en porcentaje entre la variable real y la variable de referencia y ejecuta una corrección proporcional a la del error.

1 Control-Proporcional

  • La acción de control Integral establece la velocidad con la que se ejecuta continuamente la acción proporcional. Elimina la compensación, pero puede provocar lentitud y oscilaciones en la respuesta.
  • La acción de control Derivativa da estabilidad al sistema, reduce los picos de las oscilaciones y proporciona una respuesta más rápida, pero muy sensible al ruido.

Al juntar las acciones de control proporcional e integral (PI), se obtiene una mejora en la respuesta de control, eliminando el error de compensación (offset) y alcanzando nuestro valor de referencia. En la mayoría de los sistemas dinámicos con esta relación de acciones de control es más que suficiente para tener un buen control.

2 Control-Proporcional-Integral

Al realizar la unión de las tres acciones de control (PID) se obtienen los beneficios que cada una otorgan por separado.

3 Control-Proporcional-Integral-Derivativo

¿Cuál es la relación PID-Variador de frecuencia?

En los variadores de frecuencia (VFD) es importante lograr una buena sintonización o parametrización de estas acciones de control, para que la variable deseada, ya sea presión, temperatura, flujo y/o velocidad sean estables, y se eviten fallos que a la postre puedan generar “errores” en los motores eléctricos.

Como en un sistema HVAC la operación de válvulas y ‘’dampers’’, la temperatura ambiente, y el flujo suelen cambiar, la velocidad del motor para mantener el ‘’set point’’ también cambia. El funcionamiento del control PID en el variador de frecuencia mantiene el ‘’set point’’, no la velocidad del motor.

ESQUEMA-PID

En la figura se muestra un esquemático del control PID interno de un variador de frecuencia IVS-102. Se puede observar que el valor ‘’set point’’ es establecido directamente en el variador de frecuencia y este a su vez es comparado con la señal de retroalimentación proporcionada por un transmisor o sensor (de presión, flujo, temperatura, entre otros) y después enviada al controlador PID. Para procesar las señales se requiere establecer los valores máximos y mínimos (escala) que utiliza el transmisor y los valores máximos y mínimos de referencia que utilizará el PID para que quede escalado al rango del transmisor. Por ejemplo, existen transmisores que otorgan señales analógicas de 4ma a 20 mA, entonces en los parámetros del PID colocaremos la escala según la unidad que deseamos monitorear, ya sea, 10 a 100 PSI, 5 a 100 °C, 50 a 250 GPM, entre otros.

¿Y qué beneficios produce el control PID?

La utilización del control PID en nuestros variadores de frecuencia IVS-102 otorga los siguientes beneficios:

  • Ahorro de energía

  • Eficacia en la operación

  • Disminución de costos

  • Reducción de mantenimiento


Fuentes:
Pumps & Systems y HPAC Engineering

Para mayores informes envía un correo a un ingeniero especialista en sistemas de control o déjanos un comentario. Nuestro teléfono es: (686)556-7423, en Mexicali, Baja California, México.

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