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Tecnologias
Descubra as mais recentes inovações da Fuji Electric em controladores de temperatura, com um guia prático para mudar para as novas referências de produtos, combinando desempenho e eficiência energética.
Controle e regule facilmente a temperatura do seu processo e seja alertado para quaisquer desvios com o termóstato de regulação on/off PXR3.
O regulador de temperatura TOR, também denominado regulador de temperatura «tudo ou nada», é frequentemente utilizado quando é mais importante um controlo da temperatura simples, robusto e económico do que uma regulação extremamente precisa em torno do valor de referência. Compreender o seu princípio de funcionamento, as suas vantagens e as suas limitações permite determinar se esta tecnologia é adequada para o processo em questão.
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Um regulador de temperatura do tipo «tudo ou nada» é um dispositivo digital cuja saída só pode assumir dois estados: ligado ou desligado.
O regulador compara continuamente dois valores:
Numa aplicação de aquecimento, a saída é ativada quando a temperatura medida desce abaixo do limiar de comutação configurado. O aquecimento permanece em funcionamento até que o limiar superior seja atingido, altura em que a saída é desativada. O dispositivo de aquecimento funciona, portanto, à potência máxima até que o valor de referência seja atingido.
Numa aplicação de refrigeração, a lógica de funcionamento é invertida. O equipamento de refrigeração arranca quando a temperatura ultrapassa o limite permitido e, em seguida, desliga-se assim que a temperatura tiver baixado o suficiente.
Ao contrário de um regulador PID, um regulador TOR não ajusta continuamente a percentagem de potência fornecida. O equipamento controlado funciona quer a potência máxima, quer a potência nula.
Um circuito de regulação de temperatura do tipo «tudo ou nada» é composto por quatro elementos principais:
Este ciclo de comutação repete-se automaticamente, de modo a manter a temperatura dentro de um intervalo aceitável em torno do valor de referência.
A histerese cria uma diferença entre os limiares de ativação e de desativação. Impede que a saída do regulador comute com demasiada frequência quando a temperatura medida se mantém próxima do valor de referência.
Sem histerese, pode ocorrer um fenómeno de oscilação num sistema de regulação do tipo «ligado/desligado». Pequenas variações de temperatura em torno do valor de referência provocam, então, comutações repetidas da saída do relé entre os estados «ligado» e «desligado».
Por exemplo, num processo de aquecimento com um valor de referência de 80 °C e uma histerese de 2 °C, o aquecimento pode ser ativado quando a temperatura desce abaixo do limiar inferior e, posteriormente, desativado quando o limiar superior de comutação for atingido.
O comportamento exato depende da configuração do regulador. No entanto, o objetivo permanece o mesmo: estabilizar o ciclo de comutação, protegendo simultaneamente os relés, os contactores e os equipamentos controlados contra manobras excessivas.
Uma histerese demasiado baixa pode provocar comutações rápidas e desgaste prematuro. Um valor demasiado elevado pode causar variações de temperatura mais acentuadas. O ajuste deve, portanto, ter em conta a inércia térmica do processo e o nível de estabilidade pretendido.
A regulação TOR requer poucos parâmetros. O operador define principalmente a temperatura de referência, o sentido de ação — aquecimento ou arrefecimento —, a histerese e os limiares de alarme.
O princípio de dois estados é fácil de compreender e diagnosticar. Esta tecnologia é, por isso, adequada para máquinas autónomas e equipamentos que requerem uma gestão direta da temperatura.
A configuração de um regulador TOR é, geralmente, menos complexa do que a de uma solução PID. Esta tecnologia é particularmente económica quando as variações de temperatura em torno do valor de referência não têm um impacto negativo na qualidade do processo.
O mesmo princípio de regulação pode controlar resistências elétricas, grupos frigoríficos, ventiladores, bombas, eletroválvulas e muitos outros equipamentos térmicos.
Um termóstato TOR pode funcionar independentemente do sistema principal de regulação da temperatura. Pode acionar um alarme ou desligar um equipamento quando for atingido um limiar de temperatura elevada ou baixa.
Os reguladores de temperatura padrão retomam geralmente o seu funcionamento quando o valor medido volta a situar-se dentro do intervalo permitido. Os limitadores de temperatura de segurança funcionam de forma diferente: após o seu acionamento, requerem um reinício manual.
Esta medida impede o reinício do equipamento antes de um operador ter identificado a causa do excesso de temperatura e verificado se a instalação pode voltar a funcionar em segurança.
A escolha depende principalmente das variações de temperatura aceitáveis, da inércia do processo e da influência da temperatura no produto final.
| Critério de seleção | Regulação de temperatura TOR | Controlo de temperatura PID |
|---|---|---|
| Funcionamento da saída | Totalmente ativada ou desativada | Potência regulável de forma contínua |
| Evolução da temperatura | Oscila num intervalo em torno do valor de referência | Mantém o valor mais próximo do valor de referência |
| Configuração | Simples | Requer um ajuste PID ou um autoajuste |
| Processos adequados | Processos lentos ou não críticos | Processos precisos e dinâmicos |
| Resposta do processo | Adequada para cargas térmicas estáveis | Melhor resposta às perturbações |
| Implementação inicial | Económico e rápido | Mais avançada |
| Aplicações típicas | AVAC, refrigeração, alarmes e manutenção da temperatura | Fornos, tratamentos térmicos, indústria de plásticos e processos críticos |
Um regulador de temperatura do tipo «tudo ou nada» é adequado quando são aceitáveis flutuações moderadas em torno do valor de referência. A regulação PID é preferível quando os desvios, as perturbações do processo ou as tolerâncias estreitas podem afetar a qualidade, a segurança ou o consumo energético.
O regulador de temperatura PXE da Fuji Electric suporta ambos os modos. Assim, pode ser configurado para regulação ON/OFF e, posteriormente, alternado para regulação PID, caso o processo venha a exigir um controlo mais preciso da temperatura.
Os reguladores TOR podem controlar elementes de imersão, cartuchos de aquecimento, resistências, tapetes aquecedores e sistemas de traçado elétrico. Mantêm a temperatura necessária sem complicar desnecessariamente a regulação.
Nas instalações de aquecimento, ventilação e ar condicionado, o regulador pode controlar resistências, ventiladores, bombas ou equipamentos de refrigeração. Permite manter a temperatura das instalações, das zonas técnicas e dos espaços de armazenamento.
Um regulador de temperatura TOR pode ligar e desligar um equipamento de refrigeração com base em limiares predefinidos. As aplicações mais comuns incluem câmaras frigoríficas, armários frigoríficos, sistemas de conservação de alimentos e equipamentos de laboratório.
O regulador permite manter a temperatura da água, do óleo ou de outros líquidos armazenados em tanques. É adequado para processos em que as variações graduais de temperatura não afetam a qualidade do produto.
Quando a temperatura, a pressão e o nível estão interligados, cada variável deve ser medida com um instrumento adequado. Um regulador de temperatura não substitui um transmissor de pressão nem um pressostato.
A regulação TOR pode ser utilizada em fornos, secadores e câmaras de aquecimento que apresentem uma elevada inércia térmica e tolerâncias de temperatura relativamente amplas.
O regulador ativa o aquecimento quando a temperatura se aproxima de um limiar mínimo crítico. Desta forma, contribui para proteger as tubagens, os reservatórios, as redes hidráulicas e os equipamentos exteriores contra o gelo.
O PXR3 pode ser utilizado como um dispositivo autónomo de monitorização de temperaturas elevadas ou baixas. As suas saídas de relé podem ativar um alarme ou desencadear uma ação de proteção quando for atingido um limiar configurado.
O PXE é adequado quando o equipamento necessita de uma entrada Pt100, uma saída SSR/SSC ou um regulador capaz de gerir os modos ON/OFF e PID.
O regulador deve ser compatível com a sonda de temperatura e com o intervalo de medição selecionados.
O termóstato TOR PXR3 da Fuji Electric aceita os seguintes sinais:
O PXE deve ser a escolha preferencial quando a aplicação requer uma sonda de resistência Pt100. Também suporta nove tipos de termopares, sendo que o tipo de entrada e a escala de medição podem ser configurados a partir do painel frontal.
O regulador deve ser configurado de acordo com o sentido de ação do processo. Um sistema de aquecimento e um sistema de arrefecimento requerem lógicas de saída opostas.
O PXE também pode assegurar uma regulação dupla de aquecimento/arrefecimento quando a aplicação assim o exigir.
A saída de regulação deve ser compatível com o atuador ou com o órgão de potência controlado.
O termóstato TOR PXR3 utiliza uma saída de contacto de relé. O PXE está disponível com uma saída de contacto de relé ou uma saída de comando SSR/SSC.
As saídas de relé são adequadas para frequências de comutação moderadas. Deve dar-se preferência a uma saída SSR/SSC quando forem necessárias comutações frequentes ou quando o regulador tiver de controlar um relé estático externo.
A saída selecionada e os componentes ligados devem suportar a frequência de comutação necessária. A tensão, a corrente e a potência admissíveis devem ser sempre verificadas antes da ligação da carga.
Um processo rápido pode exigir uma faixa de comutação mais estreita. Por outro lado, um equipamento com elevada inércia térmica pode exigir uma histerese mais ampla, a fim de evitar ciclos demasiado próximos uns dos outros.
A localização da sonda também influencia o desempenho. Uma sonda mal posicionada pode provocar um atraso na medição, um desvio excessivo em relação ao valor de referência ou um erro aparente na medição.
É necessário determinar se a aplicação requer:
Tanto o PXR3 como o PXE podem oferecer funções de alarme. O número e o tipo de saídas devem ser confirmados de acordo com a configuração selecionada.
O PXR3 possui uma face frontal compacta de 48 × 24 mm e uma profundidade de 98 mm. Foi concebido para montagem em painel e pode ser adaptado para montagem em calha DIN ou na parede.
O PXE tem uma face frontal de 48 × 48 mm e uma profundidade reduzida de 62 mm. O seu design compacto é particularmente adequado para armários de controlo com espaço de instalação limitado.
Ao comparar os formatos DIN, verifique o recorte disponível no painel, a profundidade do aparelho, os terminais de ligação e a alimentação elétrica.
Um regulador TOR autónomo não requer, necessariamente, comunicação digital. O PXE foi concebido principalmente para a regulação local da temperatura e dispõe de uma interface de configuração.
Quando for indispensável uma comunicação RS-485 Modbus para a ligação a um controlador lógico programável, a um interface homem-máquina (IHM) ou a um sistema de supervisão, esse requisito deve ser especificado aquando da seleção. A Fuji Electric France poderá então recomendar um regulador compatível, para além desta configuração dedicada à regulação de sinal digital.
A configuração do produto pode influenciar o seu preço, o prazo de entrega e a disponibilidade em stock. O sinal de entrada, o tipo de saída, a alimentação, as eventuais opções de comunicação e os acessórios necessários devem, por isso, ser definidos antes da encomenda.
O PXR3 é particularmente adequado para aplicações dedicadas à monitorização em tempo real da temperatura e à gestão de alarmes.
O PXE deve ser considerado quando o processo possa vir a exigir, posteriormente:
| Necessidade | Termóstato PXR3 | Controlador PXE |
|---|---|---|
| Regulação ON/OFF simples e específica | Recomendado | Disponível |
| Entrada de termopar | Sim | Sim, nove tipos |
| Entrada da sonda de resistência PT100 | Não | Sim |
| Saída de contacto de relé | Sim | Sim |
| Saída de comando SSR/SSC | Não | Sim |
| Regulação ON/OFF e PID no mesmo aparelho | Não | Sim |
| Regulação dupla de aquecimento/arrefecimento | Não | Disponível |
| Saídas de alarme | Até dois, dependendo da configuração | Até duas saídas opcionais |
| Formato da parte frontal | 48 x 24 mm | 48 x 48 mm |
| Profundidade de instalação | 98 mm | 62 mm |
| Proteção IP66 na parte frontal | Sim | Sim |
| Utilização recomendada | Monitorização simples, alarmes e comutação digital | Regulação ON/OFF versátil com PT100, SSR ou futura evolução para o PID |
A fiabilidade de um regulador de temperatura TOR depende tanto da escolha do aparelho como da qualidade da sua instalação.
A sonda de temperatura deve ser instalada num local representativo do processo. Não deve ser colocada demasiado perto do dispositivo de aquecimento, da saída de arrefecimento ou de qualquer outra fonte local de variação térmica, a menos que a aplicação o exija especificamente.
Durante a colocação em funcionamento:
A histerese pode, em seguida, ser ajustada em função da resposta térmica real da instalação. Recomenda-se alterar apenas um parâmetro de cada vez, para poder avaliar claramente os seus efeitos.
A Fuji Electric combina a sua experiência em regulação de temperatura industrial com uma gama de reguladores digitais compactos e robustos.
O PXR3 constitui uma solução prática para aplicações simples de aquecimento, arrefecimento e monitorização da temperatura. O seu visor digital, a sua utilização intuitiva, a sua saída de relé e as suas diversas opções de montagem facilitam a sua colocação em funcionamento e a sua utilização diária.
O PXE oferece maior flexibilidade para aplicações que requerem uma entrada Pt100 ou termopar, uma saída de relé ou SSR/SSC e a possibilidade de escolher entre os modos ON/OFF e PID. A sua face frontal de 48 × 48 mm e a sua profundidade reduzida de 62 mm facilitam a sua integração em armários de controlo compactos.
A Fuji Electric France acompanha-o na escolha do regulador, da sonda, da configuração das saídas e dos componentes mais adequados ao seu equipamento e às suas condições de funcionamento.
Ambos os aparelhos controlam um equipamento de aquecimento ou arrefecimento com base em limiares de temperatura. Um regulador digital de tipo TOR dispõe geralmente de um visor, um valor de referência ajustável, uma histerese configurável, várias opções de sondas e funções de alarme adicionais.
Um regulador de temperatura do tipo «tudo ou nada» ativa ou desativa automaticamente o equipamento de aquecimento ou de refrigeração, de modo a manter a temperatura do processo em torno do valor de referência. A sua saída retoma geralmente o funcionamento normal quando a temperatura volta a situar-se dentro do intervalo configurado.
Um limitador de temperatura de segurança protege o equipamento ou o processo quando um limiar crítico é ultrapassado. Após o seu acionamento, é necessário um reinício manual para que a instalação seja verificada antes do seu reinício.
A medição pode ser precisa, mas a temperatura do processo oscila normalmente em torno do valor de referência, uma vez que a saída está ou totalmente ativada ou totalmente desativada. A amplitude das variações depende da histerese, da posição da sonda, do tempo de resposta e da inércia térmica da instalação.
A histerese evita comutações repetidas quando o valor medido oscila próximo do valor de referência. Reduz os ciclos curtos e contribui para proteger os relés, os contactores, os compressores e outros componentes controlados.
Sim, desde que o regulador disponha da lógica de funcionamento e da configuração de saída necessárias. As ações de aquecimento e de arrefecimento utilizam lógicas de comutação opostas.
Não. Um regulador de temperatura TOR destina-se ao controlo da temperatura. Uma aplicação que exija a medição ou regulação simultânea da temperatura e da pressão requer um transmissor de pressão, um pressostato ou um regulador de processo adequado.
O termóstato TOR PXR3 é compatível com termopares ou com um termístor PB-36. Para utilizar uma sonda Pt100, selecione o regulador de temperatura PXE da Fuji Electric.
A regulação PID é preferível quando a temperatura deve manter-se muito próxima do valor de referência, quando os desvios afetam a qualidade do produto ou quando o processo sofre variações frequentes de carga. O PXE permite alterar o modo de regulação sem substituir o regulador.
A configuração é geralmente rápida, uma vez que requer apenas um número limitado de parâmetros. A duração total depende da cablagem, do tipo de sonda, das definições de alarme e do procedimento de teste.
Escolha um regulador de temperatura do tipo «tudo ou nada» fiável para a sua aplicação de aquecimento, arrefecimento, monitorização ou alarme.
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