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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA LABORATORIO DE CONTROL AUTOMATICO ANALISIS DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATUARA PARA UN SAUNA INTEGRANTES: MAYRA VILLACÍS 5574 EDUARDO SOLIS 5157 CLAUDIO TAPIA 5348

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECNICAESCUELA DE INGENIERIA MECNICALABORATORIO DE CONTROL AUTOMATICOANALISIS DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATUARA PARA UN SAUNA INTEGRANTES:MAYRA VILLACS 5574EDUARDO SOLIS 5157CLAUDIO TAPIA 5348Riobamba, 18 de julio del 2011

TEMA :ANALISIS DE UN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATUAR PARA UN SAUNA OBJETIVOS: Analizar el sistema de control de temperatura para un sauna Realiza el diagrama funcional, P&ID y elctrico de potencia del sistema de control de temperatura para un sauna.MARCO TEORICO:Un sauna consiste en una pequea habitacin construida completamente en madera, donde se encuentra instalada una estufa especial para estos fines responsable de calentar unas piedras, las que a su vez, progresivamente, van aumentando la temperatura de dicho cuarto o habitacin. Cuando las piedras van aumentando su temperatura, se les hecha agua por encima, a fin de emanar vapor y aumentar los niveles de humedad en el ambiente, incrementando el calor y estimulando la transpiracin. La descripcin corresponde a la del sauna hmedo o "bao turco", mientras que tambin existe el sauna seco, popular en algunos pases nrdicos, en donde se mantienen los elementos anteriores pero sin el vapor.La temperatura en un sauna se mantiene entre los 60 y 80 grados centgrados, lo que como veremos fomenta la transpiracin y la relajacin muscular. El objetivo que se persigue al ingresar a uno de estos cuartos calientes es el de dilatar los vasos capilares de la piel, manteniendo la presin sangunea. Debido al calor, tambin aumenta la frecuencia cardiaca hasta en tres veces, producindose un aumento de la irrigacin sangunea en la superficie de la piel, obteniendo resultados bastante similares a los de una rpida caminata.

EQUIPOS:Para la instalacin de un sistema de control de temperatura para un sauna, es necesario tener los siguientes instrumentos: Termocupla Un controlador indicador de temperatura Contactor Rel de estado slido (SSR, Solid State Relays) ResistenciasA continuacin vamos una breve explicacin del funcionamiento de cada uno de los instrumentos anteriormente mencionados.TermocuplaLas termocuplas son el sensor de temperatura ms comn utilizado industrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar temperatura en la unin de los metales se genera un voltaje muy pequeo (efecto Seebeck) del orden de los mili volts el cual aumenta con la temperatura. Por ejemplo, una termocupla "tipo J" est hecha con un alambre de hierro y otro de constatan (aleacin de cobre y nickel) Al colocar la unin de estos metales a 750 C, debe aparecer en los extremos 42.2 milivolts.

Existen una infinidad de tipos de termocuplas, en la tabla aparecen algunas de las ms comunes, pero casi el 90% de las termocuplas utilizadas son del tipo J del tipo K.Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plstico, goma (extrusin e inyeccin) y fundicin de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio).La termocupla K se usa tpicamente en fundicin y hornos a temperaturas menores de 1300 C, por ejemplo fundicin de cobre y hornos de tratamientos trmicos.Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusivamente en la industria siderrgica (fundicin de acero)Finalmente las tipo T eran usadas hace algn tiempo en la industria de alimentos, pero han sido desplazadas en esta aplicacin por los Pt100

Controlador indicador de temperatura.Un controlador o regulador de temperatura no es ms que un dispositivo que es capaz de medir la temperatura pero con el aadido de que cuenta con un fijador o "Set" para cambiar la temperatura en el dispositivo.Un controlador de temperatura, adems de contar con el ya mencionado fijador de temperatura, tendr adems un circuito integrado que ser el encargado de realizar una simple comparacin entre la temperatura actual y la temperatura que se desea obtener.Una vez que ya se tengan esos datos, el sistema decidir si activar la calefaccin o la refrigeracin para llegar a la temperatura deseada. As, por poner un ejemplo, si la temperatura actual es de 20 C y yo quiero tener 10 C, el sistema har la comparacin y encender la refrigeracin hasta llegar a los 10 C.Una vez logrado eso, se apagar la refrigeracin para que la temperatura se mantenga estable.El sistema ms bsico de funcionamiento de un controlador de temperatura es o activar toda la refrigeracin o activar toda la calefaccin.ContactorUncontactores un componente electromecnico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantneos). Tambines un dispositivo con capacidad de cortar lacorriente elctricade un receptor o instalacin, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe accin alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando acta dicha accin. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas elctricos, su simbologa se establece con las letras KM seguidas de un nmero de orden.Rel de estado solidoElrelorelevadores un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de unabobinay unelectroimn, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes.Dado que el rel es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador elctrico. Este tambin consta de un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de lnea y un triac o dispositivo similar que acta de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un rel electromecnico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del rel que en comparacin con un rel convencional generara un serio desgaste mecnico, adems de poder conmutar altos amperajes que en el caso del rel electromecnico destruiran en poco tiempo los contactos. Estos rels permiten una velocidad de conmutacin muy superior a la de los rels electromecnicos.

ResistenciaLaresistencia elctricade un objeto es una medida de su oposicin al paso decorriente. La resistencia elctrica tiene un parecido conceptual a lafriccinen la fsica mecnica. La unidad de la resistencia en elSistema Internacional de Unidadeses elohmio(). Para su medicin en la prctica existen diversos mtodos, entre los que se encuentra el uso de unohmmetro. Adems, su cantidad recproca es la conductancia, medida enSiemens. Para una gran cantidad de materiales y condiciones, la resistencia elctrica depende de la corriente elctrica que pasa a travs de un objeto y de latensinen los terminales de este. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrconstante. Adems, de acuerdo con laley de Ohmla resistencia de un material puede definirse como la razn de la tensin y la corriente, as

ANLISIS DEL SISTEMAAl analizar el sistema se vio la necesidad de implementar un control de laso cerrado, el cual nos ayudar a tomar una medida de la salida y la realimentacin de esta seal para compararla con la salida deseada o de referencia (set point).

Set PointSalida

ProcesoComparacinControlador

Medida

Para la aplicacin de este sistema debemos tener en cuenta las siguientes variables a manipular y controlar: Variable a controlar: Temperatura Variable a manipular: Corriente Valor de Set Point: 70 80 C Como en este proceso no se necesita tanta precisin en el control de la temperatura se implement una accin de control ON OFF ya que este nos ayuda a conmutar el rel de estado slido. Se ha optado por este sistema ya que es el ms econmico y fcil de operar.Para la seguridad del operario y del sistema se opt por utilizar un contactor que se encuentran conectadas a las botoneras del panel de control.

Seleccin de los InstrumentosBotonerasEstos se selecciona de acuerdo a la funcin que queremos, pueden ser que solo se pulsen y se queden enclavados o simplemente pulsarlos y que regresen a su posicin, tambin si queremos, normalmente cerrados o normalmente abiertos, los colores tambin nos ayudan identificar su funcin como verde para prender y rojo para apagar.

ContactorEste seleccionamos de acuerdo al amperaje y al voltaje que vamos a manejar en este caso solo conectaremos al mismo el controlador de temperatura y una de las lneas para accionar el rel de estado slido. Los cuales no necesitan voltajes muy altos para funcionar (110 V) y nos facilitan su conexin.Por lo dicho anteriormente seleccionamos un contactor LG de 110V y 13A.

TermocuplaPara la seleccin de este instrumento como se dijo en el marco terico se lo hace teniendo en cuenta su uso y a la temperatura requerida. Se selecciona una termocupla tipo k.

Controlador de TemperaturaPara este instrumento lo seleccionamos segn catlogos que se encuentran en el mercado

Rel de estado solidoEste instrumento se selecciona tomando en cuenta el amperaje y el voltaje tanto en la entrada como en la salida. Para el circuito de entrada tenemos muy bajo amperaje y voltaje no abra problema pero para la salida tomamos una relacin con el sauna que existe en la politcnica y as nos proporcionaron los datos tcnicos a la cual funciona ese sistema, es de 220 V y una potencia de 15kw. Para lo cual buscamos en catlogos y decidimos que el mas adecuado para nuestro sistema es el VSS RT-D-8.

ResistenciasPara esta seleccin tenemos que tomar en cuenta el volumen del cuarto a calentar, que tenemos en los planos y compararlos con el volumen que tenemos en las instalaciones de la politcnica. Al compararlas vemos que son casi iguales y decidimos que la potencia que vamos a requerir para calentar el cuarto es el mismo. Distribuido de la siguiente manera en 5 resistencias de 3Kw cada una lo cual nos da un potencia total de 15Kw.

CablesPara seleccionar los cables se lo hace teniendo en cuenta el amperaje que vamos a utilizar en cada parte de nuestro sistema de control.

DIAGRAMAS

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8CONTROL AUTOMATICO DIAGRAMA FUCIONAL

DIAGRAMA P & I D

DIAGRAMA ELECTRICO DE POTENCIA

VISTA ISOMETRICA DEL SAUNARECOMENDACIONES.

Se recomienda al operador que despus del uso del sauna apague por completo el sistema con el breaker de seguridad con el fin de que ya no ingrese corriente al sistema mientras no se ocupe. Recomendamos a los usuarios del sauna mantener la puerta del mismo serrada ya que con esto se podr tener una buen aislamiento y obtener de una manera ms eficiente el aire caliente dentro. Se recomienda para este tipo de sistemas, como no se necesita una precisin exacta de la variable a controlar, utilizar un accionamiento on/off, ya que es fcil de usar y barato en comparacin a otros ms completos.

CONCLUSIONES.

Podemos concluir que al analizar el sistema de control de temperatura para un sauna se necesitan instrumentos de medicin, de control y de accionamiento para as poder manipular la variable que queremos controlar en este caso la temperatura y mantenerla entre los 70 80 C. Concluimos tambin que el rel de estado slido es un elemento muy valioso para este sistema ya que con el podemos amplificar el amperaje que necesitamos para poder encender las resistencias. Al realizar los diagramas funcional, P&ID y elctrico de potencia llegamos a la conclusin que estos son muy importantes al momento de analizar y de construir el sistema ya que nos permiten tener una gran visualizacin del mismo mucho antes de manipularlo.

BIBLIOGRAFIA.

http://pdf.directindustry.es/pdf/salvio-busquets/controlador-de-temperatura-serie-hydra/14230-104225-_2.html http://www.laumayer.com/pdf/Catalogo%20Reles%20solidos.pdf http://pdf.directindustry.es/pdf/ls-industrial-systems-19851.html