Sistema de Calefacción para Gabinetes de Refrigerador

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“SISTEMA DE CALEFACCIÓN PARA CABINA 
INDIVIDUAL DE TRATAMIENTO TÉRMICO DE 
GABINETES PARA REFRIGERADOR” 
 
 
MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA 
 
 
PRESENTA: 
RODRIGO DELGADO RUBALCAVA 
 
 
ASESOR: 
M. EN C. GABRIELA SÁNCHEZ MELÉNDEZ 
 
 
 
 
 
 
MÉXICO D.F. 2013 
 
SISTEMA DE CALEFACCIÓN PARA CABINA INDIVIDUAL DE TRATAMIENTO TÉRMICO DE GABINETES PARA REFRIGERADOR 
 
 
SISTEMA DE CALEFACCIÓN PARA CABINA INDIVIDUAL DE TRATAMIENTO TÉRMICO DE GABINETES PARA REFRIGERADOR 
 
AGRADEZCO ENORMEMENTE…. 
 
A mis padres, hermanos y mis tíos: 
Aunque algunos de ellos ya no están presentes, siguen vivos en mi corazón. 
Quienes con sus regaños y sus alientos hicieron de mi una persona 
trabajadora y honesta. 
 
Para mis hijos Blanca y David: 
A quienes amo y fueron la fuente de inspiración de este trabajo, que me han 
mostrado que siempre puedo esperar más de ellos. 
 
Para mi querida esposa Blanca: 
A quien jamás encontraré la forma de agradecer su amor, apoyo, 
comprensión y confianza, esperando que comprenda que mis logros son 
también suyos. Con amor y respeto infinito. 
 
A mis amigos Jesús, Adán y José Luis: 
Quienes con sus ocurrencias y amistad, hicieron que mi época de estudiante 
fuese inolvidable. 
 
Para mi querido amigo Efraín: 
Quién con su amistad entrañable, en los buenos y malos momentos siempre 
ha estado conmigo. 
 
SISTEMA DE CALEFACCIÓN PARA CABINA INDIVIDUAL DE TRATAMIENTO TÉRMICO DE GABINETES PARA REFRIGERADOR 
 
 ÍNDICE 
 1.- GENERALIDADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 
2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 
3.- JUSTIFICACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 
4.- OBJETIVOS DEL PROYECTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 
5.- PANORAMA GENERAL 
 5.1 Los procesos industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 
 5.2 Sistemas de ventilación/calefacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 
 5.3 Teoría básica del control de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
 5.3.1 La fuente de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 
5.3.1.1 El Soplador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 
5.3.1.2 El Interruptor de flujo de aire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 
 5.3.2 El sensor de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
5.3.2.1 Sensores de temperatura por contacto . . . . . . . . . . . . . . . . 20 
5.3.2.2 Tipos de termocoples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 
5.3.2.3 Unión del termocople. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 
5.3.2.4 Tiempo de respuesta de un termocople . . . . . . . . . . . . . . . 23 
 5.3.2.5 Buenas prácticas para termocoples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 
 5.3.2.6 Código de colores para termocoples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 
 5.3.3 Dispositivos para control de potencia a la carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 
 5.3.3.1 El relevador electromecánico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 
 5.3.3.2 El relevador por desplazamiento de mercurio (MDR). . . . . . 27 
 5.3.3.3 El relevador de estado sólido (SSR). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
5.3.3.3. 1 SSR de cruce por cero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 
5.3.3.3.2 SSR de encendido aleatorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 
5.3.3.3.3 SSR de control proporcional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
5.3.3.4 El disipador de calor en un SSR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 
5.3.3.5 Protección del SSR contra corto circuito o sobrecorriente. . . 36 
5.3.4 El controlador de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 
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5.3.4.1 Modo de control On-Off (encendido-apagado) . . . . . . . . . . 41 
5.3.4.2 Modo de control proporcional (P). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 
5.3.4.3 Control Proporcional Derivativo (PD). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 
 5.3.4.4 Control Proporcional Integral (PI). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 
5.3.5 Cálculos de requerimientos de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 
5.3.5.1 Cálculos de potencia para calentamiento por conducción y 
convección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 
 5.3.5.2 Cálculo requerido para derretir (fusión) o vaporizar un 
 Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 
 5.3.5.3 Pérdidas de calor por conducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 
 5.3.5.4 Pérdidas de calor por convección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 
 5.3.5.5 Pérdidas de calor por radiación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 
 5.3.5.6 Pérdidas de calor por convección y radiación combinadas . . 55
 5.3.5.7 Pérdidas totales de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
 5.3.5.8 Potencia requerida durante el arranque y durante el proceso 56 
6.- IMPLEMENTACIÓN 
6.1 Cálculo de requerimientos de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 
6.2 Diseño del circuito eléctrico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 
6.3 Diseño del circuito de control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 
6.4 Manual de operación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 
6.5 Mantenimiento del horno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 
7.- PRUEBAS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 
8.- CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 
9.- RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 
10.- BIBLIOGRAFÍA 
11.- GLOSARIO DE TÉRMINOS 
12.- APÉNDICES 
13.- ANEXOS 
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1 
1.- GENERALIDADES 
ACERCA DE TEMPCO MÉXICO 
TEMPCO Electric Heater Corporation fue fundada por Fermín Adames en agosto de 1972, 
con la finalidad de fabricar resistencias eléctricas calentadoras industriales, comerciales, 
para aplicaciones científicas y médicas. 
Los primeros productos que se fabricaron fueron cartuchos de alta y baja concentración y 
bandas mica (duraband) que fue la primera patente de TEMPCO. 
Durante los primeros años de la compañía, Fermín Adames determinó el objetivo de 
establecer un programa de investigación y desarrollo de nuevos y mejores productos, esto 
amplió los horizontes de la línea de productos anualmente para satisfacer lo diversificado 
delmercado, donde diferentes tipos de resistencias calentadoras son usadas. 
Actualmente se fabrican más de treinta tipos diferentes de resistencias eléctricas 
calentadoras y termopares, con cientos de variantes en diseño. Algunos de los productos 
han sido desarrollo original para la industria, de los cuales TEMPCO tiene las patentes. 
Muchos de los productos que se fabrican tienen certificación “UL” y el reconocimiento 
“CSA”. En adición a la línea estándar de productos, en 1982, se integró un moderno 
equipo de fundición y taller de maquinado para fabricar resistencias ahogadas en aluminio 
y en bronce, utilizando moldes permanentes y de arena en el proceso. 
TEMPCO ha crecido hasta ser reconocido como el líder en el diseño y fabricación de 
resistencias eléctricas calentadoras utilizadas en la Industria del Plástico, así como en las 
aplicaciones comerciales, industriales y especiales. La clave del éxito de TEMPCO ha sido 
la continua innovación y el trabajo intenso con los clientes para mejorar sus productos y 
procesos, así como los propios, lo cual se logra con la vasta experiencia en diseño e 
ingeniería aplicada del staff de ingenieros de TEMPCO. 
TEMPCO atiende principalmente a los fabricantes de equipo original y usuarios finales en 
las industrias del plástico, hule, empaque, equipos médicos y de alimentos. También se 
atiende a numerosas industrias en las que los productos TEMPCO son usados en procesos 
en los que se requiere calor. 
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2 
La fuerza de trabajo en el 2012 consiste aproximadamente en 500 empleados. Los 
productos TEMPCO se venden en todo Estados Unidos e internacionalmente a través de 
una red de representantes, distribuidores, un centro propio de distribución ubicado en 
California, USA y su filial en la Ciudad de México. 
TEMPCO México, S. A. de C. V., empresa mexicana fue fundada en el mes de noviembre 
de 1981 y es filial de TEMPCO Electric Heater Corporation. 
TEMPCO México se ha destacado desde sus inicios en promover resistencias eléctricas 
calentadoras, controles de temperatura, termopares y accesorios importados y nacionales 
y principalmente asesoría a nuestros clientes mediante nuestro equipo de ingenieros, 
asesores y nuestro Departamento de Ingeniería en Sistemas de Control y Calentamiento 
Eléctrico. 
La industria del plástico fue en un principio el giro principal de nuestros clientes, que nos 
favorecieron con sus adquisiciones, extendiéndose con el tiempo a las industrias papelera, 
del vidrio, química, automotriz, del calzado, alimentación, farmacéutica, metalmecánica, 
etc. 
El continuo crecimiento de TEMPCO México y las asociaciones estratégicas que se ha 
llevado a cabo, han permitido convertirnos en uno de los líderes de la industria en México. 
 
2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
Se tiene en Inbera (antes Vendo de México), una línea de hornos de curado individuales. 
Cada horno recibe un mueble de lámina de un peso conocido y debe ser precalentado 
como máximo a 45°C. El mueble es transportado vía una plataforma motorizada con una 
guía en el piso y es introducido manualmente en el horno en una vía de rodillos locos. 
Una vez que el “mueble” o estructura de acero es calentada a la temperatura ideal del 
proceso, que puede ser prefijada entre 30 y 45°C en un tiempo predeterminado por el 
usuario, debe pasar al área de inyección de poliestireno donde mediante un dosificador 
automático se le inyectará dicha liga de poliestireno y por efecto de la temperatura se 
expande y distribuye uniformemente. 
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3 
En el horno actual se han encontrado las siguientes deficiencias u oportunidades de 
mejora: 
a) La temperatura del mueble de lámina no se distribuye uniformemente por lo que a 
la salida del mismo, se pueden tener muebles con 25, 30 o 45°C o también tener 
muebles con variaciones de temperatura de hasta 5°C entre un punto en un 
extremo y otro extremo. 
b) Para subsanar el problema descrito en el inciso a, el personal operativo (producción) 
aumenta la temperatura y el tiempo de residencia del mueble dentro del horno. 
c) Debido a que el tiempo y la temperatura son variadas con intermitencia, no se logra 
la estabilidad del proceso requerida y el número de piezas que son producidas no 
alcanzan el estándar establecido por Planeación de la Producción. 
d) Más importante aún, es que si el mueble metálico no tiene la temperatura necesaria 
o mínima que requiere el proceso, entonces se entra en un reproceso que 
incrementa los costos tanto del proceso como de mano de obra y de los servicios 
necesarios, es decir, energía eléctrica. 
e) Aunado a lo anterior, se ha detectado también que con cierta regularidad se 
encuentra que las resistencias del horno actual (resistencias aletadas) se dañan, con 
esto el departamento de mantenimiento incrementa sus paros de producción, los 
costos de refaccionamiento y se disminuye la productividad. 
 
3.- JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO 
a) Debido a que la producción tiene diferentes temperaturas sobre el cuerpo, existen 
una gran cantidad de “muebles” que tienen que ser reprocesados. 
b) Para subsanar el problema descrito en el inciso a, la empresa cliente buscó un 
proveedor confiable de gran reputación siendo esa empresa, Tempco México. 
c) Tempco México acepta el proyecto, aún cuando no es el proyecto más barato en 
costo; es la solución ganadora debido a las garantías que puso sobre la mesa la 
empresa. 
 
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4 
4.- OBJETIVOS DEL PROYECTO 
Se trata de realizar un proyecto que garantice sobretodo los siguientes puntos, uno de 
ellos desde el punto de vista del fabricante, en este caso Tempco de México y otros desde 
el punto de vista del cliente, que en este caso se trata de Inbera de México, S. A. de C. V. 
a) El horno debe cumplir con las expectativas de producción del cliente, es decir, debe 
dar un tiempo de proceso de 6 min., o una producción muy cercana a 9 muebles 
por hora (considerando el tiempo de cambio de mueble). Esta producción por 16 
horas contínuas de trabajo nos darán aproximadamente 144 muebles diarios. 
b) El horno debe ser estable, es decir, no debe haber tantas intermitencias que el 
operador tenga que estar ajustando la temperatura varias veces durante el turno. 
c) Una vez aceptada la cotización, el horno debe estar puesto en marcha dentro del 
tiempo y costo fijado. 
También debe cubrir los siguientes objetivos para Tempco de México: 
a) Cumplir o superar las necesidades de Inbera de México. 
b) El proyecto debe ser realizable en su totalidad por Tempco de México, desde el 
diseño hasta la construcción, instalación y puesta en marcha. 
c) El proyecto debe ser realizado utilizando la mayor parte de componentes que 
fabrica Tempco de México. 
d) El proyecto debe ser realizado con materiales de la más alta calidad, la calidad ha 
sido el sello distintivo de la empresa. 
e) El proyecto debe ser realizado en tiempo y forma hasta la puesta en marcha. 
f) Los costos en los que incurre Tempco de México deben ser cuidadosamente 
calculados para que la utilidad del proyecto sea íntegra. 
g) El horno debe ser totalmente funcional pues de él depende la construcción similar 
de otros 3 hornos y probablemente la tecnología implementada en la planta de San 
Juan del Río, Qro., sea llevada a otras plantas de otros países (estandarización). Esto 
conlleva para Tempco la posibilidad de seguir construyendo hornos para el grupo 
empresarial al cual pertenece Inbera. 
 
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5 
Objetivos específicos: 
a) Cálculo y diseño de un horno de precalentamiento por el método de ventilación 
forzada.b) Diseño e implementación de un sistema de control de lazo cerrado para el control 
de la temperatura dentro del horno, utilizando un controlador de temperatura 
digital. 
c) Diseño e implementación del sistema de potencia para calentar la carga u horno, así 
como la selección de componentes y los cuidados que se deben observar en dicha 
selección. 
d) Cómo toda máquina o equipo, se deben entregar los manuales respectivos de los 
cuales se da una pequeña reproducción en este trabajo, el cual debe incluir como 
mínimo: 
d.1) Manual de operación 
d.2) Manual de Mantenimiento 
d.3) Manual de operación del controlador (en español). 
d.4) Diagramas y planos. 
 
5.- PANORAMA GENERAL 
5.1 LOS PROCESOS INDUSTRIALES 
Los procesos industriales pueden ser de distinta naturaleza pero en general tienen como 
aspecto común que se requiere del control de algunas magnitudes como son: la 
temperatura, la presión, el flujo, etc. El sistema de control para estas magnitudes se 
puede definir como: Un sistema que compara el valor de una variable a controlar con un 
valor deseado y cuando existe una desviación, efectúa una acción de corrección sin que 
exista intervención humana. 
Los sistemas de control industrial pueden ser operados como sistemas de lazo abierto o 
sistemas de lazo cerrado. 
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Un sistema de control elemental incluye la llamada unidad de medida, un indicador, el 
registrador, un elemento final de control y el propio proceso a controlar, estos elementos 
forman conceptualmente el lazo de control que puede ser abierto o cerrado. 
En la figura 1, se muestra el esquema de un lazo de control abierto. 
 
FIGURA 1.- LAZO ABIERTO DE REGULACIÓN 
 
Es importante comprender que las partes básicas de cualquier sistema de control tendrán 
los mismos nombres y proporcionarán las mismas funciones, en forma independiente que 
el controlador sea neumático o con amplificador operacional en un sistema basado en 
microprocesadores. En la figura 2, se muestran las partes básicas de un sistema de control 
en un diagrama de bloques. 
 
 
FIGURA 2.- DIAGRAMA A BLOQUE DE UN SISTEMA DE CONTROL 
 
Para explicar con más detalle las partes de un sistema típico de control, se puede usar un 
sistema de calefacción eléctrico, que se emplea para secar pintura y que se muestra en la 
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7 
figura 3; de la cual se puede observar que el sistema arranca con una señal o punto de 
ajuste (Setpoint o SP), este valor de la señal del proceso o punto de ajuste es el valor 
deseado o la temperatura deseada, por ejemplo, si se pretende una temperatura en el 
sistema de calefacción de 140°C, entonces, la señal de proceso o setpoint se ajusta a 
140°C. 
 
 FIGURA 3.- DIAGRAMA DE CONTROL DE UN SISTEMA INDUSTRIAL 
 PARA UN HORNO DE SECADO DE PINTURA 
 
 La siguiente parte del control es la variable del proceso (VP), la cual es la señal que viene 
del sensor, por ejemplo: en el sistema de calefaccción, la variable del proceso es también 
llamada la señal de retroalimentación. La variable del proceso es la señal que viene del 
termopar que es el sensor de este sistema. Esta señal de retroalimentación es el valor 
presente o valor real de la temperatura en el instante que la lectura del sensor tiene lugar. 
Dado que la lectura del sensor es continua, la variable del proceso cambiará 
continuamente para indicar el cambio en la temperatura del sistema. 
El punto de unión o comparador es el lugar en el sistema de control donde la señal de 
proceso (SP) se compara con la variable del proceso (VP), esto quiere decir que si la señal 
del proceso es 140°C y la señal de la variable de proceso (VP) indica una temperatura real 
de 130°C, la diferencia es 10°C. El punto de unión o comparador se identifica con la letra 
griega sigma ( Σ ). 
La diferencia entre VP y SP se le llama el error y puede ser positivo cuando SP es mayor 
que VP o negativo si SP es menor que VP. 
El controlador usará una ganancia, ajuste o capacidad para ajustar la señal de salida en 
respuesta a la cantidad de error. La ganancia, ajuste o capacidad se le llama también 
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proporcional, integral y derivativo (PID), los valores del PID se pueden ajustar para 
cambiar la velocidad de respuesta del sistema, por ejemplo: se puede usar un valor de 
ganancia para hacer el cambio en la salida de la temperatura a un índice de 1°C por 
minuto, o bien, para que sea 3°C por minuto. 
El diagrama de bloques para el sistema de control mostrado anteriormente (fig. 3) se 
llama de Lazo, debido a que se usa un sensor para tomar muestras de temperatura y se 
envían a la variable del proceso desde su sensor y se regresan al comparador, donde se 
compara con la señal de ajuste; la señal del sensor también se le denomina la 
retroalimentación o señal de retroalimentación, debido a que retroalimenta al punto de 
unión y, entonces, el sistema se llama de lazo cerrado. 
Si no se usa la señal de retroalimentación, entonces el sistema se le denomina de lazo 
abierto, en la mayoría de los sistemas es posible instalar un switch para controlar la señal 
del sensor que se usa para la retroalimentación cuando el switch está cerrado. La señal 
del sensor se usa como retroalimentación, y si el switch está abierto, la señal del sensor 
no se usa. Este switch se utiliza para determinar si el sistema se usa como de lazo abierto 
o de lazo cerrado. 
Cuando el sistema opera en el modo de lazo abierto, la salida se ajusta manualmente por 
el operador, algunas veces en lugar de usar los términos lazo abierto y lazo cerrado, se 
emplean los términos modo manual y modo automático. Cuando el sistema de control se 
coloca en modo manual, el lazo está en operación en “lazo abierto”, cuando se coloca en 
el modo automático, entonces está en “lazo cerrado”. 
Un ejemplo típico de un sistema de lazo abierto en la industria, podría ser el de un 
operador que llena un tanque con agua, de modo que cuando el operador abre la llave, se 
inicia el llenado del tanque y cuando se determina que el agua ha llegado a su nivel 
correcto, cierra la llave, este sistema se dice que opera como lazo abierto o en modo 
manual. 
Otro ejemplo simple que se puede usar para explicar las principales diferencias entre un 
sistema de control de lazo abierto y otro de lazo cerrado se encuentra en la operación de 
los condensados de un compresor. Cada mañana rigurosamente el operador de los 
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compresores o el personal de mantenimiento van y drenan los condensados acumulados 
en el tanque durante las pasadas 24 horas. Una vez que toda el agua ha salido, cierran la 
llave y volverán a realizar la misma operación 24 horas después. 
Este proceso se puede automatizar o convertir en un sistema de lazo cerrado de varias 
formas, una de ella sería colocar un purgador automático de condensados. 
El purgador automático tiene un pequeño tanque con un sensor de nivel, conforme se va 
llenando el tanque el sensor de nivel va midiendo hasta que al llegar al límite superior, se 
acciona un circuito electrónico que comanda la señal para que se abra una válvula 
solenoide para que el agua sea impulsada por el mismo aire contenido en el tanque del 
compresor. 
Esta operación se repite “n” veces, es decir, cada que se llena el tanque y el sensor de 
nivel actúa con el circuito electrónico. Como puede verse, el sistema se convirtió en un 
“sistema automático” o de “lazo cerrado”. 
 
5.2 SISTEMAS DE VENTILACIÓN / CALEFACCIÓN 
En el diseño de hornos de ventilación / calefacción se pueden destacar a grandes rasgos 
dos tipos:a) Hornos diseñados mediante el principio de mezclado y 
b) Hornos diseñados mediante el principio de desplazamiento. 
El sistema de ventilación/calefacción basado en el principio de mezclado hace que el aire 
sea suministrado o inyectado a muy alta velocidad y dentro del recinto el aire es movido 
por medio de ventiladores para tratar de mezclar el aire del cuarto y poder realizar una 
mezcla lo más homogénea posible, como se puede observar en la figura 4. 
 
 FIGURA 4.- SISTEMA DE CALEFACCIÓN POR MEZCLADO 
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En un sistema de ventilación / calefacción por desplazamiento, el aire inyectado es 
alimentado al espacio por acondicionar a nivel del piso o muy cerca del mismo, a baja 
velocidad y a una temperatura más alta a la temperatura del espacio a calentar. El aire 
caliente es transferido desde la zona cercana al piso hacia el techo y después es evacuado, 
como puede observarse en la figura 5. 
 
 FIGURA 5.- SISTEMA DE CALEFACCIÓN POR DESPLAZAMIENTO 
 
Se decidió utilizar el método de calefacción por desplazamiento para lograr un 
calentamiento más homogéneo en el mueble y evitar turbulencias. 
 
5.3 TEORÍA BÁSICA DEL CONTROL DE TEMPERATURA 
Aún cuando esta breve explicación es referida al control de temperatura, es aplicable al 
control de cualquier variable de un proceso (llamese presión, humedad, nivel, flujo, etc.). 
Un control de proceso de lazo cerrado consiste de un sensor para medir la variable del 
proceso, un controlador y un dispositivo actuador. Dicho actuador puede ser un 
contactor, una válvula de gas o un cilindro, pero para nuestro caso en particular, nuestra 
variable será la temperatura. Un sistema controlado por temperatura es compuesto 
básicamente de cuatro componentes esenciales y cada uno de ellos afectan el 
rendimiento del sistema. 
Dichos componentes del sistema son: 
 La carga 
 La fuente de calor 
 El sensor 
 El controlador 
Empezaremos por definir cada uno de ellos: 
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LA CARGA: Es el material u objeto que necesita ser mantenido a una temperatura 
particular, la carga puede ser estable, es decir, un objeto a una temperatura constante por 
un largo período, o variable y cíclica lo cual es muy común en un proceso industrial. 
LA FUENTE DE CALOR: El dispositivo, usualmente un calefactor de cualquier especie, el 
cual provee de calor a la carga; algunas aplicaciones pueden necesitar enfriamiento en las 
cuales un enfriador puede ser switcheado; por lo que nosotros asumiremos un sistema 
“caliente”. 
EL SENSOR: Es el dispositivo que mide la temperatura de la carga y alimenta esta 
información hacia el controlador. 
EL CONTROLADOR: Es el dispositivo que controla el flujo de calor a la carga mediante el 
ajuste de la salida de potencia de la “fuente de calor” mediante la información recibida 
por el sensor. El controlador deberá comparar la temperatura medida por el sensor 
contra la temperatura deseada en la carga (normalmente designado el “setpoint”). 
Incrementará la salida de potencia si la temperatura sensada es demasiado baja o reducirá 
la potencia si la temperatura sensada es demasiado alta. La fuente de calor, el sensor y el 
controlador forman el clásico loop de control mencionado en líneas arriba, y todos juntos 
actuan sobre la carga. 
En la práctica hay varios obstaculos para un control de temperatura perfecto: 
 Uno de ellos es el costo, un control de temperatura de alta precisión requiere 
instrumentación de alta sensitividad y frecuente recalibración para dar un control 
muy bueno. Tratar de mantener una precisión de 0.1° puede ser muy costoso, en 
la mayoría de la situaciones es mejor ser realista, por ejemplo: una tostadora de 
pan no necesita el mismo control que un autoclave de laboratorio. 
 Otro obstáculo puede ser el tiempo que transcurrira para que un cambio de 
temperatura en una parte del sistema se muestre en otras partes del mismo 
sistema. Esto varía considerablemente con la temperatura de operación, las 
condiciones ambientales, la masa y conductividad de la carga, etc. 
 Las variaciones en temperatura entre diferentes partes físicas del sistema en un 
instante dado. 
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12 
 La colocación del sensor en relación a la fuente de calor y a la carga. 
 La sensitividad y la velocidad de respuesta del controlador contribuyen a la 
precisión del controlador y determinan si es adecuado para la aplicación. 
Dicho lo anterior, nosotros tendremos entonces un sistema como el que queremos 
controlar visto en un diagrama como el que se puede ver en la figura No. 6: 
 
FIGURA 6.- SISTEMA CONTROLADO POR TEMPERATURA 
 
5.3.1 LA FUENTE DE CALOR 
En la figura 7, se puede observar la construcción básica de una resistencia calefactora 
tubular. 
 
 FIGURA 7.- CONSTRUCCIÓN BÁSICA DE UNA RESISTENCIA CALEFACTORA 
Fuente: Tempco México 
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13 
Una computadora diseña la bobina helicoidal de un alambre con una aleación con 80% de 
Níquel y 20% de Cromo el cual es soldado a una terminal de acero recubierta con níquel. 
La bobina es ensamblada con precisión y centrada en el tubo de metal y después se 
rellena el espacio entre ambos con óxido de Magnesio “Grado A”. El tubo rellenado es 
después compactado hasta que se convierte en una masa sólida, estabilizando la bobina 
en el centro del tubo, esto le da una excelente transferencia de calor y una rigidez 
dieléctrica entre la bobina y la funda (chaqueta o forro). 
La selección del material de la funda del elemento calefactor debe ser hecha basado en la 
composición química del gas o líquido siendo calentado. 
Algunos materiales estándar para la funda de los elementos resistivos son: 
Incoloy 800.- Una aleación de hierro, con un porcentaje de Níquel (30-35%), Cromo (19-
23%). El alto contenido de níquel de esta aleación contribuye a darle resistencia a la 
corrosión. Es usado en calentamiento de aire y en calentamiento por inmersión de agua 
potable y otros líquidos no corrosivos. 
Acero al bajo carbono.- Sus aplicaciones incluyen medios fluidos para transferencia de 
calor, aceites derivados del petróleo de alta y baja viscosidad, asfalto, cera, sal fundida y 
otras soluciones que no corroan al acero. 
Acero inoxidable 316.- Una aleación de hierro con un 16-18% de Cromo, 11-14% de 
Níquel, a los cuales se les agrega molibdeno (2-3%) para darle resistencia a la corrosión en 
ciertos ambientes, especialmente donde tenderán a causar picado debido a la presencia 
de cloruros. Sus aplicaciones incluyen agua desionizada. 
Cobre.- Principalmente usado en calentamiento de agua limpia para lavanderías, 
regaderas y protección contra congelamiento de tanques de almacenamiento. 
Acero inoxidable 304.- Una aleación de hierro con cromo (18-20%), Níquel (8-11%), usada 
en la industria alimenticia, soluciones esterilizadas, calentamiento de aire y algunos 
químicos orgánicos e inorgánicos. 
Acero inoxidable 321.- Una aleación de hierro con cromo (17-20%), Níquel (9-13%) que es 
modificada con la adición de titanio para prevenir precipitación de carbón y resulte en 
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14 
corrosión intergranular que puede darse en ciertos medios cuando operan entre 800 a 
1200°F (427-649°C).Otro punto que normalmente no es tomado muy en cuenta por los diseñadores es cuando 
las resistencias del calentador están trabajando con un flujo de aire incorrecto. 
Normalmente cuando sucede esto, el material de la camisa alcanza una temperatura 
mayor a la que puede soportar traduciéndose esta anomalía en un color ligeramente azul 
del calefactor, el decapado o incluso en algunos casos, se llega a fundir. Para prevenir 
esto, es menester realizar el cálculo pertinente para determinar si el material es el 
correcto con respecto al caudal de aire que pasa. 
La velocidad a la cual un gas o un líquido fluyen a través de las tuberías de entrada y salida 
es crítica para mantener la temperatura de salida deseada. La caída de presión a través 
del calentador de circulación debe ser considerada para dimensionar apropiadamente el 
tamaño de los sopladores o bombas. La tabla de la figura 8 nos muestra la Máxima 
velocidad para prevenir caída de presión excesiva de acuerdo al tamaño de la tubería, en 
pies por segundo y metros por segundo de un gas o líquido siendo calentado y el tamaño 
nominal de la tubería. 
 
 
 FIGURA 8.- TABLA DONDE SE MUESTRA LA VELOCIDAD MÁXIMA PARA PREVENIR 
 CAÍDA DE PRESIÓN EXCESIVA 
 Fuente: Catálogo Watlow de calefactores de circulación 
 
 
 
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15 
Sugerencias para la aplicación 
 Seleccione el material del forro de la resistencia y la densidad de potencia para la 
sustancia siendo calentada. 
 Asegúrese de seleccionar el contenedor apropiado considerando las tasas de flujo y 
presión, la temperatura del proceso y la resistencia a la corrosión del medio siendo 
calentado. 
 Para procedimientos de mantenimiento, designe un área del doble de la longitud del 
calefactor para permitir una inspección fácil de la tornillería, brida, conexiones, etc. 
 Reduzca al mínimo los problemas asociados con un bajo flujo o un bajo nivel del 
líquido por medio de un sensor de nivel, un sensor de bajo flujo de aire o un control 
de límite alto para el forro. 
 Asegúrese que la caja de conexiones no esté a una temperatura superior a 205°C. 
 El calibre de los cables de potencia al calefactor deben estar dimensionados de 
acuerdo a los reglamentos eléctricos aplicables en su localidad. 
 Proteja el equipo y a las personas contra un choque eléctrico aterrizando 
apropiadamente el equipo. 
En el dibujo siguiente, figura 9, podemos ver un corte de cómo está construido un 
calefactor de circulación: 
 
FIGURA 9: CALEFACTOR DE PROCESO 
Fuente: Catálogo Tempco de Calefactores de Proceso 
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16 
5.3.1.1 EL SOPLADOR 
Los ventiladores y sopladores proveen aire para ventilación en requerimientos de 
procesos industriales. Los ventiladores generan una presión para mover aire (o gases) 
contra una resistencia causada por ductos, “dampers” u otros componentes en un sistema 
de ventilación. El rotor del ventilador recibe la energía desde una flecha giratoria y la 
transmite hacia el aire. 
Los ventiladores, sopladores y compresores son diferenciados por el método usado para 
mover el aire y por la presión que ellos deben operar. La Sociedad Americana de 
Ingenieros Mecánicos (ASME) los especifica por la tasa de la presión de descarga sobre la 
presión de succión. Son los compresores los que tienen la tasa más alta, seguidos por los 
sopladores y al final por los ventiladores. 
Los ventiladores o sopladores caen en dos categorías generales: de flujo centrífugo y de 
flujo axial, como se muestra en la figura 10. 
En los de flujo centrífugo, el flujo de aire cambia de dirección dos veces, una cuando entra 
y la otra cuando sale (ya sean de aspas curvadas hacia adelante, curvadas hacia atrás o 
radiales). 
En los de flujo axial, el aire entra y deja el ventilador sin cambio de dirección (propela, 
axial de tubo y axial de paletas). 
Los radiales pueden manejar flujos medianos a altas presiones con una relativa alta 
eficiencia de hasta 0.75. 
 
 FIGURA 10.- SOPLADORES DE FLUJO CENTRÍFUGO (RADIAL) Y DE FLUJO AXIAL 
 
 
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17 
Las partes de un soplador radial pueden verse en la figura 11: 
1.- Salida de aire Ø 60 mm. 
2.- Entrada de aire Ø 80 mm. (oído) 
3.- Motor 
4.- Caja de conexiones 
5.- Tapa de la caja de conexiones 
6.- Base de montaje 
 
 
FIGURA 11.- PARTES DE UN SOPLADOR 
 
5.3.1.2 EL INTERRUPTOR DE FLUJO DE AIRE 
En las sugerencias para la instalación del calentador de proceso, veíamos que para 
proteger al mencionado calentador es necesario reducir al mínimo los problemas 
asociados con un bajo flujo de aire mediante un sensor de bajo flujo de aire. 
Los interruptores de presión de aire son usados en todos los calefactores “asistidos por 
ventilación”. Los interruptores de presión de aire son usados para verificar que las 
condiciones operacionales son correctas, es decir, que el soplador esta corriendo, que no 
Existe obstrucción de aire en la entrada del “oído” o que la manguera de entrada de aire al 
interruptor no está obstruida. 
Los interruptores de presión de aire son usualmente cableados junto con otros 
dispositivos en un circuito “serie”. El circuito de control deberá monitorear 
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18 
constantemente el “estado” del circuito de presión de aire por medio de un interruptor 
eléctrico que cerrará sus contactos cuando las condiciones del soplador son correctas y 
deberá abrirse cuando exista un problema en respuesta a la presión que esta sensando. 
En el empiezo de un ciclo de calefacción, el control deberá primero verificar que existe 
suficiente presión de aire desde el soplador antes de encender las resistencias del 
calefactor. 
Una vez que el soplador ha sido energizado, el interruptor “vigila” que el soplador siempre 
este corriendo durante todo el ciclo mediante el sostenimiento cerrado de los contactos 
del interruptor. 
En el evento de una falla del soplador y por ende una baja de presión, el control deberá 
interrumpir inmediatamente el circuito de calefacción para poder proteger al calefactor 
de proceso. 
Los interruptores de presión de aire se activan en respuesta a la presión sensada a través 
de un tubo o manguera (fig. 12). Uno de los extremos de este tubo se adhiere al puerto 
de sensado del interruptor de presión y el otro extremo se conecta a la atmósfera. 
Un diafragma flexible divide el cuerpo del interruptor en dos cámaras de aire. El puerto 
de sensado esta soldado a una de las cámaras de aire. La otra cámara de aire es venteada 
a la atmósfera para permitir que el diafragma se mueva. Internamente, los contactos del 
interruptor eléctrico se conectan al diafragma; con suficiente presión aplicada, el 
movimiento del diafragma activará los contactos del interruptor. 
 
FIG. 12.- OPERACIÓN DE UN INTERRUPTOR DE PRESIÓN DE AIRE 
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19 
5.3.2 EL SENSOR DE TEMPERATURA 
Los sensores, transmisores y transductores son quizás las partes más importantes de un 
sistema de control industrial, se usan tanto en los sistemas de control de procesos como 
en el control de motores ylos sistemas de control de movimiento. 
Un sensor se define como un dispositivo que es sensible al movimiento, calor, luz, presión, 
energía eléctrica, magnética u otro tipo de energía. 
Un transductor se define como un dispositivo que puede recibir un tipo de energía y 
convertirlo en otro tipo de energía, esto significa que un transductor puede incluir un 
sensor para sensar la cantidad de presión. Por ejemplo, un circuito para convertir la 
Cantidad de presión a una señal eléctrica y transmitirla a un sistema de control eléctrico 
donde se usa en la variable del proceso o retroalimentación. 
Dado que los transductores pueden convertir un tipo de energía a otro, es importante 
comprender que la forma final de energía es algo que es compatible con los circuitos 
electrónicos; esto quiere decir que la salida del transductor debe ser capaz de cambiar 
voltaje, corriente, resistencia, frecuencia, capacitancia o inductancia de modo que sea 
compatible con los circuitos electrónicos. 
Las principales formas de energía que los sensores pueden detectar se clasifican como: 
movimiento, temperatura, luz, presión, eléctrica, magnética, química y nuclear. 
Es importante comprender que hay una amplia variedad de sensores que pueden medir 
temperatura, pero sólo un tipo puede ser más útil para un circuito electrónico porque 
convierte el cambio en temperatura en una señal eléctrica compatible con los circuitos 
electrónicos, por ejemplo, el sensor de temperatura puede ser un termopar o un 
termómetro de vidrio que contiene un bulbo de mercurio que puede sensar la 
temperatura. Dado que el bulbo de mercurio convierte el cambio de temperatura a una 
altura de columna de mercurio y el termopar a una señal eléctrica, el termopar será más 
útil para un circuito electrónico. 
Para medir la “temperatura” o la cantidad de energía calórica, han sido desarrolladas 4 
escalas comúnmente usadas hoy día: 
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20 
 Celsius o Centígrada, comúnmente usada en todo el mundo y se representa por la 
fórmula: 
°C = 5/9 (°F – 32) 
 Kelvin, usada en conjunto con la escala Celsius para ecuaciones científicas y de ingeniería. 
°K = °C + 273 ó °K = 5/9 (°R – 0.6°) 
 Fahrenheit, comúnmente usada en Norteamérica y se representa por la fórmula: 
°F = 1.8°C + 32 
 Rankine; usada en conjunto con la escala Fahrenheit para cálculos científicos y de 
ingeniería. 
°R = 1.8K + 0.6; °R = °F + 460° 
 
5.3.2.1 SENSORES DE TEMPERATURA POR CONTACTO 
Los sensores por contacto son aquellos que están en contacto directo con una substancia 
u objeto y generan una variación de voltaje, son los llamados termocoples o termopares. 
Un termocople es un sensor para medir temperatura. Consiste de dos metales no 
similares que son juntados en una punta final, la cual produce un pequeñísimo voltaje (del 
orden de los mV) a una temperatura dada. Este voltaje es medido e interpretado por un 
termómetro o por un controlador de temperatura. Cuando esa temperatura es 
incrementada, el voltaje va creciendo de acuerdo a una constante, por lo que para cada 
temperatura tendremos una señal de voltaje diferente. 
 Los sensores que generan una variación de resistencia son detectores de temperatura por 
resistencia o más comúnmente conocidos como RTD’s y termistores. Los dispositivos 
resistivos usan metales u óxidos de metal que dan cambios repetibles de resistencia con la 
temperatura. 
 
5.3.2.2 TIPOS DE TERMOCOPLES 
Existen diferentes tipos de termopares dependiendo de las diferentes combinaciones de 
metales o calibraciones. Los cuatro tipos más populares son el J, K, T y E. Cada uno de 
ellos tiene un diferente rango de temperatura y varían en forma diferente con ella. 
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21 
Aunque también existen los tipos B, R, N y S. Una mejor descripción de ellos a 
continuación: 
Tipo E.- Adecuado para uso a una temperatura de hasta 900°C (1650°F) en una atmósfera 
de vacío, inerte o medianamente oxidante o reductora. A temperaturas criogénicas, el 
termocople no está sujeto a corrosión. Este termocople tiene la salida de voltaje más alta 
por grado de todos los comúnmente termocoples usados. 
Tipo J: El tipo J puede ser usado, expuesto o protegido, donde hay una deficiencia de 
oxígeno libre. Por una mejor limpieza y larga vida, un tubo protector es recomendado. 
Dado que el cable de hierro se oxidará rápidamente a temperaturas sobre los 500°C, es 
recomendado que se usen calibres de cable más grandes. Máxima temperatura de 
operación recomendada es de 760°C (1400°F). 
Tipo K.- Debido a que es confiable y preciso, el tipo K es usado extensivamente a 
temperaturas hasta 1260°C (2300°F). Es buena práctica proteger este tipo de termocoples 
con un adecuado tubo cerámico o de metal, especialmente en atmósferas reductoras. En 
atmósferas oxidantes, tales como hornos eléctricos, el tubo de protección no siempre es 
necesario, pero es recomendable por limpieza y protección mecánica general. El tipo K es 
Preferido en algunas aplicaciones sobre el tipo J porque en este último el cable de hierro 
rápidamente se oxida, especialmente a altas temperaturas. 
Tipo N.- Este termocople de aleación basada en níquel es usado primariamente a altas 
temperaturas hasta 1260°C (2300°F). Aunque no es un reemplazo directo del tipo K, el 
tipo N da una mucho mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas y una vida más 
larga en aplicaciones donde el azufre esta presente. 
Tipo T.- Este termocople puede ser usado tanto en atmósferas reductoras como 
oxidantes, aunque para una larga vida un tubo de protección es recomendado. Debido a 
su estabilidad a bajas temperaturas, esto lo hace un termocople muy bueno para una 
amplia variedad de aplicaciones en temperaturas bajas y criogénicas. Su rango de 
operación recomendado es de -200 a 350°C (-330 a 660°F). Aunque resultan adecuadas 
para mediciones debajo de 0ºC, para ese propósito se recomiendan los termocoples tipo 
E. 
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22 
Tipos S, R y B.- Las máximas temperaturas de operación recomendadas para los tipos S o R 
es 1450°C (2640°F); el tipo B es recomendado para usarse hasta 1700°C (3100°F). Estos 
termocoples son fácilmente contaminados. Las atmósferas reductoras son 
particularmente dañinas a la calibración. Los termocoples de metal noble deben siempre 
ser protegidos con un tubo de cerámica sellado, un tubo secundario de alúmina y un tubo 
exterior de carburo de silicio o de metal, según se requiera. 
 
5.3.2.3 UNIÓN DEL TERMOCOPLE 
Todos los termocoples tienen unión fría y caliente. Adicionalmente, la unión caliente 
puede estar físicamente expuesta o no expuesta (protegida). La unión caliente es la unión 
Sometida al calor siendo medido. La fría, o unión de referencia, es otra unión en el 
circuito del termocople usualmente a, o compensada a 0°C. Las uniones frías son 
generalmente eliminadas en el circuito del termocople mediante el uso de métodos de 
compensación o hardware. Un voltaje termoeléctrico en los termocoples es generado 
entre las uniones fría y caliente, no donde los dos termoelementos están físicamente 
juntos. El efecto Seebeck toma lugar en los gradientes entre la porción isotérmica de la 
unión caliente y la porción isotérmica en la unión fría. 
La construcción física de un termocople puede tener unión caliente expuesta o no 
expuesta (ver figura 13). Una unión expuesta tiene termoelementos desnudos en contacto 
con la sustancia siendo medida. Una temperatura no expuesta tiene una malla para 
protegerlo de ambientes hostiles. Las uniones no expuestas son comúnmente 
encontradas en termocoples fabricados de mineral aislado, cable de metal revestido. Otro 
aspecto de la uniónde un termocople no expuesto es que puede ser aterrizado o no 
aterrizado. Una construcción no aterrizada tiene la unión eléctricamente aislada del forro 
O tuvo protector. Cada estilo tiene ventajas y desventajas dependiendo de la aplicación 
particular y consideraciones eléctricas, sobre todo en el tiempo de respuesta. 
La unión puesta a tierra se recomienda para medir temperaturas en líquidos y gases 
corrosivos estáticos o en circulación y para aplicaciones de alta presión. La unión de un 
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23 
termopar puesta a tierra esta soldado a la cubierta protectora proporcionando una 
respuesta más rápida que el tipo de unión no conectada a tierra. 
La unión no conectada a tierra se recomienda para las medidas de temperatura en 
ambientes corrosivos, en donde sea deseable tener el termopar eléctricamente aislado 
de, y protegido por, la cubierta exterior. Los hilos soldados están físicamente aislados de 
la cubierta del termopar por polvo de óxido de magnesio. 
Una unión expuesta se recomienda para la medida de temperaturas de gases no 
corrosivos estáticos o en circulación, en donde se requiera un tiempo de respuesta rápido. 
La unión se extiende más allá de la cubierta metálica protectora para proporcionar una 
respuesta rápida exacta. El aislamiento de la cubierta está diseñado donde la unión se 
extiende para impedir la penetración de humedad o gas, que podría originar errores. 
 
FIGURA 13.- TIPOS DE UNIONES EN TERMOCOPLES 
 
5.3.2.4 TIEMPO DE RESPUESTA DE UN TERMOCOPLE 
La constante de tiempo o tiempo de respuesta térmica, es una expresión de cuán 
rápidamente responde un sensor a los cambios de temperatura. Como se expresa aquí, el 
tiempo de respuesta es definido como el tiempo que tarda un sensor en llegar al 63.2 
porciento de un cambio de temperatura o escalón. Normalmente se prueban en 5 
escalones hasta llegar al 100% de la temperatura estabilizada. 
La velocidad de respuesta es una función de la masa del sensor y su eficiencia en transferir 
calor desde la superficie más exterior hacia el elemento sensante. Un rápido tiempo de 
respuesta es esencial para la precisión de un sistema con cambios de temperatura agudos. 
El tiempo de respuesta variará con el diseño (tipo de termopar, diámetro y espesor de la 
funda protectora, etc.) 
 
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24 
5.3.2.5 BUENAS PRÁCTICAS PARA TERMOCOPLES 
Cuando son instalados apropiadamente y bajo condiciones normales, los termocoples 
pueden dar un servicio largo y sin problemas. Dificultades ocasionales pueden ser 
encontradas como resultado de una operación o aplicación inapropiada. La presente 
información sirve como una guía para que se pueda obtener la precisión y economía para 
lo cual los termocoples son producidos. 
1.- Proteja los termocoples en servicio.- La evaporación, difusión, oxidación, corrosión y 
contaminación inducen fuerzas electromotrices derivadas del efecto sobre la composición 
de la aleación del termocople. En la mayoría de esos casos, los factores ambientales son 
destructivos para los materiales comunes con los que se fabrican los termocoples, por lo 
que es esencial que una protección adecuada sea otorgada donde esas condiciones 
adversas sean encontradas. En algunas aplicaciones este requerimiento puede ser 
cubierto mediante el uso de una unidad enfundada o cubierta, sobre todo en atmósferas 
corrosivas. 
2.- Use cable de calibre grande.- Es generalmente verdad que los termocoples de 
tamaños grandes son más estables a altas temperaturas que los de cables muy delgados. 
En algunas aplicaciones, un cable de tamaño grande no satisface los requerimientos de 
flexibilidad y rápida respuesta, geometría del equipo, etc. 
3.- Instale el termocople en un lugar adecuado.- El lugar seleccionado para la instalación 
del termocople debe asegurarnos que las temperaturas siendo medidas son 
representativas del equipo o del medio. 
4.- Provea una profundidad de inmersión suficiente.- Dado que el calor conducido lejos 
de la unión caliente causa que el termocople indique una temperatura más baja, provea 
una profundidad de inmersión del termocople suficiente en el medio siendo medido para 
minimizar la transferencia de calor a lo largo del tubo de protección. Como una regla 
general, una inmersión mínima de 10 veces el diámetro exterior del tubo de protección 
deberá ser usado. 
5. - Evite el cambio de la profundidad de inmersión.- Bajo ciertas condiciones, las no 
homogeneidades pueden gradualmente desarrollar par de cables de termocoples debido 
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25 
a la oxidación, corrosión, contaminación o cambios metalúrgicos. Un cambio en la 
profundidad de inmersión puede alterar la salida del termocople y producir lecturas 
erróneas. Por tanto, evite cambiar la profundidad de inmersión de un termocople 
después que ha sido puesto en servicio. 
6. - Establezca un programa de mantenimiento preventivo.- Los termocoples, tubos de 
protección y los cables de extensión deben ser verificados regularmente. La experiencia 
determina la frecuencia de inspección, pero usualmente una vez al mes es suficiente. 
 
5.3.2.6 CÓDIGO DE COLORES PARA TERMOCOPLES 
 
 FIGURA 14.- TABLA DE CÓDIGO DE COLORES PARA TERMOCOPLES 
 
5.3.3 DISPOSITIVOS PARA CONTROL DE POTENCIA A LA CARGA 
Básicamente, podemos distinguir 4 tipos de dispositivos para controlar la potencia a la 
carga. Todos y cada uno de ellos son elegidos dependiendo de varios factores como son: 
 El tipo de control que se requiere manejar. 
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26 
 La cantidad de carga o corriente que se va a manejar. 
 El grado de control de temperatura que se requiere (que tan preciso es con respecto 
al setpoint). 
 El tipo de calefactor. 
 Los requerimientos de vida del calefactor. 
Dichos dispositivos son: 
 El relevador electromecánico (EMR). 
 El relevador por desplazamiento de mercurio (MDR). 
 Los relevadores controlados de silicio (SCR). 
 Los relevadores de estado sólido (SSR). 
 
5.3.3.1 El RELEVADOR ELECTROMECÁNICO 
El contactor electromecánico o relevador (figura 15) es un dispositivo eléctrico y mecánico 
con partes móviles. Cuando la potencia es aplicada a la bobina o solenoide del relevador, 
el cierre es creado a traves del movimiento del contacto común. 
Debido a que el contactor tiene partes en movimiento, es susceptible a la vibración o a 
fallas mecánicas. El cierre de los contactos cuando se aplica la energía va causando que 
los contactos se vayan quemando y erosionando, la cual, de hecho, es la razón primaria de 
falla en un relevador electromecánico. Una guía general para poder proyectar la vida útil 
de un relevador electromecánico es como sigue: 
1.- 100,000 ciclos a carga total, es decir, la carga máxima que pueden soportar los 
contactos. 
2.- 500,000 ciclos a 2/3 de la carga total. 
3.- 1,000,000 ciclos a 1/3 de la carga total. 
Los contactores electromecánicos pueden ser montados en casi cualquier posición y son 
mucho más sencillos de instalar y dar servicio que muchos interruptores de estado sólido. 
Ellos se pueden adquirir por precios razonablemente bajos. 
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27 
 
FIGURA 15.- CONTACTOR ELECTROMECÁNICO 
 
5.3.3.2 EL RELEVADOR POR DESPLAZAMIENTO DE MERCURIO (MDR) 
El relé por desplazamiento de mercurio (figura 16) tiene sus contactos completamente 
encapsulados que realizan un movimiento mecánico para funcionar. Por tanto,los reles 
son diseñados para que las partes en movimientos esten en un área confinada y cualquier 
contacto como resultado de este movimiento esté entre el Teflon y el metal. Los 
contactos no se desgastan debido al mercurio dentro de la cápsula. El mercurio no se 
erosiona o se quema como el metal. Los reles por desplazamiento de mercurio dan una 
perfecta apertura de los contactos, son pequeños en tamaño y bajos en costo y dan un 
ligero ruido audible cuando “switchean”. 
Los relevadores por desplazamiento de mercurio combinan las mejores características del 
relevador electromecánico y el “switch” de estado sólido. La ventaja principal del 
relevador electromecánico es su habilidad para manejar grandes cantidades de potencia a 
bajo costo Una de las primeras ventajas de los dispositivos de estado sólido es su larga 
vida útil. Los MDR combinan esas características. Aunque el relevador electromecánico 
es menos costoso (casi a la mitad), el MDR proveerá la larga vida deseada. Los MDR 
pueden tipicamente superar a los relevadores electromecánicos por un factor de 100 a 1 o 
más. El MDR llega a alcanzar hasta 15 millones de ciclos a carga total, lo cual le da una 
vida extensa como con los relevadores de estado sólido. 
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28 
 
 FIGURA 16.- RELEVADOR POR DESPLAZAMIENTO DE MERCURIO 
 
5.3.3.3 EL RELEVADOR DE ESTADO SÓLIDO (SSR) 
Un relevador de estado sólido (SSR, por sus siglas en inglés) es un dispositivo de control 
ON - OFF en el cual la corriente a la carga es conducido por uno o más semiconductores, 
es decir, un transistor de potencia, un SCR o un Triac. 
Como todos los relevadores, los SSR requieren relativamente un circuito de control de 
baja energía para switchear o transferir el estado de la salida de apagado a encendido, o 
viceversa. 
Los dispositivos de estado sólido no tienen partes móviles y por lo tanto, no tienen fallas 
mecánicas (figura 17). Los relevadores de estado sólidos son resistentes a los choques y a 
la vibración. La ausencia de partes móviles también hacen que estén libres de ruido (ellos 
producen ruido no audible). 
El factor más importante que afecta la vida del SSR es la temperatura de operación. Los 
dispositivos de estado sólido son muy durables, si son operados dentro de temperaturas 
ambientes tolerables. La falla para disipar el calor generado por cualquier componente de 
estado sólido lo destruirá muy rápidamente. El lugar y el disipador de calor deben ser 
adecuados. Los relevadores de estado sólido aceptan señales on-off o proporcionales en 
el tiempo. Ellos están ópticamente aislados, es decir, la circuitería de salida es energizada 
por la emisión de luz infrarroja sobre un dispositivo sensible a la luz. 
Debido a que los SSR pueden operar a ciclos de tiempo mucho más rápidos que los 
relevadores electromecánicos o los MDR, ellos deben ser empleados principalmente 
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29 
donde un control de proceso preciso sea requerido. También son sensibles a los 
cortocircuitos o a transientes en la línea. Esos modos de falla pueden ser eliminados en 
un alto grado mediante los fusibles adecuados y/o filtrando dichos transientes. 
 
 
FIGURA 17.- RELEVADOR DE ESTADO SÓLIDO (SSR) 
 
Discutiremos cuales son las maneras en las cuales los relevadores de estado sólido 
“switchean” la potencia a la carga. En la mayoría de los casos, parece cosa de misterio 
emplear los términos “cruce por cero” (zero-cross), “aleatorio” (random) y “control 
proporcional” (proportional control). 
Afortunadamente esos modos de “switcheo” y como se aplican a diferentes tipos de carga 
son fáciles de explicar. 
 
5.3.3.3.1 SSR DE CRUCE POR CERO 
También conocido como un relevador de estado sólido “síncrono”, este es el tipo más 
común de SSR encontrado en el mercado hoy día. Como el nombre lo dice, el “switcheo” 
del relay desde el estado de no conducción al de conducción ocurre cuando el voltaje de 
las líneas de AC llegan al punto de cruce por cero de la onda senoidal. Esto minimiza el 
pico de corriente a través de la carga durante el primer ciclo de conducción y ayuda a 
reducir el nivel de emisiones conducidas en el suministro de AC. 
La figura 18 nos da un diagrama simplificado de las señales de entrada y salida en un 
relevador de estado sólido de cruce por cero. En el punto 1 el voltaje de control es 
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aplicado a la entrada del relevador. Por tanto, el relevador no permite que fluya la 
corriente a la carga a través de la salida hasta el punto 2, el cual es el siguiente punto 
donde la señal senoidal de AC cruza por cero. En el punto 3, el voltaje de control es 
removido de la entrada del SSR, el cual entonces detiene la conducción de la corriente a la 
carga en el punto 4. 
Note que la salida del SSR no para de conducir hasta que la corriente de la carga llega al 
siguiente punto de cruce por cero de la onda senoidal. Por tanto, esto no esta relacionado 
a la función “cruce por cero” de los SSR sino que es debido al hecho de que el SCR en el 
circuito de salida no puede apagarse hasta que la corriente en la carga caiga debajo de su 
corriente especificada de sostenimiento (típicamente menos de 100 mA). Esta es una 
característica de todos los relevadores de estado sólido con salida de AC, sin importar el 
tipo de switcheo. 
Los relevadores de cruce por cero son idealmente buenos para la mayoria de las cargas 
comerciales e industriales, tales como elementos de calefacción de resistencias, lámparas 
y balastros. 
 
 FIGURA 18.- FORMA DE ONDA ENTRADA/SALIDA DE UN SSR 
 CRUCE POR CERO 
 
5.3.3.3.2 SSR DE ENCENDIDO ALEATORIO 
También conocidos como relevadores de estado sólido asíncronos o instantáneos, estos 
relevadores se encienden inmediatamente después de la aplicación de la señal de control. 
En la mayoría de las casos, la salida esta conduciendo el total de la corriente en la carga en 
menos de 100 μS. 
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La figura 19 nos muestra un diagrama simplificado de las señales de entrada y salida de un 
relevador de estado sólido de encendido aleatorio. En el punto 1, el control de voltaje es 
aplicado a la entrada del relevador. La salida del relevador inmediatamente empieza a 
conducir la corriente a la carga (punto 2) en forma opuesta a como lo hace un relevador 
de cruce por cero, el cual esperará hasta el punto siguiente donde cruce por cero la onda 
senoidal de AC. En el punto 3, el voltaje de control es suspendido de la entrada del SSR, el 
cual entonces para de conducir corriente a la carga en el punto 4. 
 
 FIGURA 19.- FORMA DE ONDA ENTRADA/SALIDA DE UN SSR 
 DE ENCENDIDO ALEATORIO 
 
Los relevadores de estado sólido de encendido aleatorio son comúnmente empleados en 
aplicaciones con cargas inductivas. 
 
5.3.3.3.3 SSR DE CONTROL PROPORCIONAL 
Son relevadores de estado sólido comúnmente encontrados en el mercado con el nombre 
de controladores de ángulo de fase. 
Esos relevadores de estado sólido dan una potencia proporcional a la carga (de 0% a 100% 
en la mayoria de los casos) basados en el valor de una señal análoga aplicada a la entrada. 
Esta puede ser 0-5 V, 0-10 V, 4-20 mA, valor resistivo u otra señal variante que pueda ser 
trasladada a un nivel de potencia deseado a la carga. Esos relevadores son encontrados 
enaplicaciones de temperatura extremadamente precisos o en aplicaciones de alumbrado 
que requieren incrementar o decrementar el nivel de iluminación de un cuarto o área. 
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La figura 20a nos da un diagrama simplificado de la forma de onda de salida de un 
relevador de estado sólido controlado por ángulo de fase. En este ejemplo, nosotros 
tenemos una señal aplicada de 5 V análogos a la entrada de un relevador de 0-10 V (50%). 
La correspondiente forma de onda de salida muestra al relevador de estado sólido 
encendiendose en el pico de cada semiciclo de la onda de alterna, aplicando 
efectivamente 50% de potencia a la carga. Si nosotros incrementamos gradualmente la 
entrada análoga de 5 a 7.5 V (figura 20b) y después a 10 V (figura 20c), entonces 
deberemos ver que las áreas sombreadas en el diagrama de la forma de onda suavemente 
desaparecen hasta que logremos aplicar el 100% de potencia a la carga. 
 
 FIGURA 20a.- FORMA DE ONDA DE SALIDA DE UN SSR CON UNA 
 ENTRADA ANÁLOGA DE 5 V 
 
 FIGURA 20b.- FORMA DE ONDA DE SALIDA DE UN SSR CON UNA ENTRADA 
 ANÁLOGA DE 7.5 V 
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 FIGURA 20c.- FORMA DE ONDA DE SALIDA DE UN SSR CON UNA ENTRADA 
 ANÁLOGA DE 10 V 
 
Los controladores por disparo de ráfagas o trenes son similares a los relevadores de 
estado sólido de ángulo de fase en que ellos proporcionan control proporcional a la carga. 
Por tanto, en lugar de conducir parcialmente la corriente a la carga durante cada medio 
ciclo, los controladores por disparos de trenes dan una serie de ciclos de AC a la carga. El 
número de ciclos de encendido y apagado determina el porcentaje de potencia aplicado a 
la carga sobre un periodo de tiempo fijo, el cual es controlado por el valor de la señal 
analoga aplicada a la entrada. La ventaja de esto es que se reduce el nivel de veces que se 
tiene que conmutar la alimentación principal de AC, como sucede en el encendido y 
apagado en el punto cero de la onda senoidal. La desventaja es que los SSR por disparo de 
trenes no son aplicables en alumbrado porque la variación de los tiempos de encendido y 
apagado pueden crear el indeseado efecto de parpadeo (flicker). 
La figura 21 nos da un diagrama simplificado de la forma de onda de salida en un SSR 
controlado por disparo de ráfagas. En este ejemplo nostros tenemos una señal análoga de 
5 V aplicada a la entrada de un SSR de 0-10 V (50%). La correspondiente forma de onda 
de salida muestra al SSR dando 5 ciclos completos de AC a la carga, después se apaga por 
5 ciclos completos de AC (50% de potencia efectiva). Si gradualmente incrementamos la 
entrada análoga de 5 a 10 V, entonces podremos ver que el área sombreada va 
desapareciendo suavemente hasta que se alcanza el 100% de potencia aplicada a la carga. 
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 FIGURA 21.- FORMA DE ONDA DE SALIDA DE UN SSR CONTROLADO POR DISPARO DE RÁFAGAS 
 
5.3.3.3.4 EL DISIPADOR DE CALOR EN UN SSR 
Pocos ingenieros o técnicos le dan importancia a asegurarse de que los relevadores de 
estado sólido operen en un rango de temperatura seguro. A la larga, un día caluroso da al 
traste con uno o más relevadores de estado sólido y lo primero en lo que nos centramos 
es en buscar un corto circuito o muchas veces ponemos la culpa en un fusible 
“defectuoso”. El paso más simple y más socorrido es el de cambiar los dispositivos 
defectuosos y volver a arrancar el sistema sin pensar que tarde o temprano, el evento 
vuelve a suceder con la consabida pérdida de productividad porque el equipo se paró o el 
incremento de costos. 
Un disipador de calor no es más que un objeto que absorbe o disipa calor. Basicamente, 
sólo es una pieza de aluminio. Puede ser desde una forma compleja con ángulos y puntas 
hasta una suave superficie metálica sin pintar de un panel eléctrico. Sin importar su 
forma, un disipador no hace otra cosa que transferir el calor de la fuente (el relevador de 
estado sólido) hacia el ambiente circundante y es especificado como una “resistencia 
térmica” (comúnmente denotada como “Rs-a”). Un disipador con una superficie amplia 
tendrá un mayor contacto con el aire ambiente. Por tanto, la resistencia térmica o 
impedancia térmica, deberá ser más baja que un disipador con una menor superficie. La 
impedancia de un disipador es medida en °C/W (o °K/W), la cual especificará el 
incremento de temperatura de la fuente de calor (SSR) por cada watt de potencia 
disipada. 
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La temperatura máxima permisible en la base del SSR vendrá dada por la fórmula: 
Tbp = Tamb + (Potencia x Rs-a) 
Tbp = Tamb + (Vf x Icarga x Rs-a) 
donde: 
Tbp = Máxima temperatura permisible en la placa base 
Tamb = Temperatura ambiente 
Potencia = Disipación del SSR (watts) = Vf x corriente de carga 
Rs-a = Impedancia térmica del disipador de calor 
En el mundo real, la información anterior es fácilmente disponible para el consumidor. 
Asuma que queremos mantener la temperatura de la placa base de un relevador de 
estado sólido CWD2450 a una temperatura relativamente baja de 80°C en una aplicación 
donde la temperatura ambiente es de 40°C. La carga es un elemento de calefacción 
resistivo dentro de un horno de laboratorio que maneja 20 amps. a 240 Vac (4.8 Kw). La 
caída típica del voltaje hacia delante de este relevador es de 0.9 Vrms. Introduciendo esta 
información en la forma arriba descrita, tendremos: 
Tbp = 40°C + ((0.9 Vrms x 20 A) x 2.37°C/W) 
Tbp = 40°C + 42.66°C 
Tbp = 82.66°C. 
Como podemos ver, si usamos este disipador de 2.37°C/W, nos dará una temperatura en 
la base del SSR ligeramente superior a los 80°C que habíamos especificado. Por tanto, 
necesitamos evaluar otro disipador con más área superficial. 
Si tomamos un disipador de 1.33°C/W, tendremos: 
Tbp = 40° + ((0.9 Vrms x 20 A) x 1.33°C/W) 
Tbp = 40°C + 23.94°C 
Tbp = 63.94°C. 
Este segundo disipador nos pone abajo del objetivo, por tanto, nosotros tendremos en el 
disipador de 1.33°C/W nuestro disipador correcto. Tome en cuenta que el disipador de 
1.33°C/W tendrá una mayor área superficial pero costará más y le consumirá más espacio 
en su gabinete. 
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5.3.3.3.5 PROTECCIÓN DEL SSR CONTRA CORTO CIRCUITO O SOBRECORRIENTE 
La protección completa de un relé de estado sólido contra un corto en la carga o una 
condición en la línea requiere más análisis que simplemente colocar un interruptor 
termomagnético (breaker) o un fusible. 
Comparado con los dispositivos de switcheo electromecánico, los elementos que 
switchean por medio de tiristores tienen constantes térmicas en el tiempo muy cortas. 
En consecuencia, los niveles de corriente extrema causan fallas en la carga o en la línea, 
los cuales aún por períodos de tiempo corto, dañen permanentemente los tiristores. 
Los fusibles estándar simplemente no pueden reaccionar tan rápido (apertura) para poder 
prevenir que la corriente exceda los niveles máximos permitidos por el tiristor. 
Afortunadamente para el diseñador, los fabricantes de relevadores de estado sólido 
proporcionan en su hoja de especificaciones el valor de la máxima corriente contra el 
tiempo que los tiristores pueden manejar. 
Este valor es comunmente listado como “I²t máxima para apertura total” (amperes 
cuadradospor segundo). 
De igual forma, los fabricantes de fusibles tienen ciertos tipos de fusibles que también 
traen un valor “I²t”. 
Esos fusibles son generalmente llamados “Fusibles Semiconductores” o “de acción ultra-
rápida” y son diseñados específicamente para abrirse completamente en el valor 
denominado “I²t de apertura total”. 
Básicamente, el “I²t para apertura total” del fusible seleccionado debe ser inferior a la 
capacidad nominal del relevador de estado sólido, manejando únicamente la corriente y 
transitorios normales de la carga, como puede verse en la figura 22. 
 
FIGURA 22.- CIRCUITO DONDE SE MUESTRA QUE LA I²t DEL FUSIBLE ES MENOR QUE LA DEL SSR 
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Puede pasar en algunas ocasiones que la I²t del fusible seleccionado este ligeramente por 
arriba del I²t del relé seleccionado. Si este es el caso, un relé de estado sólido con un I²t 
más elevado debe ser seleccionado. 
Hablando del costo puede suceder que el costo de un fusible tipo semiconductor pueda 
exceder el costo de reemplazar un SSR. 
 
5.3.4 EL CONTROLADOR DE TEMPERATURA 
En los controladores de temperatura modernos, generalmente vemos una descripción 
como la siguiente: 
“El HW 4900 de TEMPCO es un controlador de uso general, totalmente configurable, con 
control del tipo PID con autosintonía de acción doble para calefacción y refrigeración. 
El valor de proceso (PV) se muestra en el display superior y el valor de Setpoint (SV) se 
visualiza en el display inferior. Este display puede configurarse para mostrar otras 
variables como por ejemplo la potencia entregada a la carga. 
Permite la memorización de 4 Setpoints de control, puede ser configurado con salidas a 
relé o con salida lógica (7Vcc@15mA) para disparo de relé de estado sólido. El estado de 
las salidas está indicado por LEDs en el display frontal. 
La entrada es configurable para sensores de temperatura (termocoples J, K, S, sensores 
infrarrojos) y para entradas lineales de mVcc, mAcc. 
Otras funciones destacadas de este controlador son: alarma por lazo de control abierto, 
rampa al setpoint con velocidad controlada, protección de parámetros con password y 
otras”: Fuente: Tomado del controlador de temperatura Tempco HW 4900 
Como se puede observar en el párrafo que describe en forma general al controlador, 
existen varias palabras que nos describen aquellos dispositivos que deben ser conectados 
al controlador y también la información que podemos tener desde el controlador. 
Pongamos ahora atención al frente del controlador HW 4900, que se muestra en la figura 
23: 
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38 
 
FIGURA 23.- CONTROLADOR DE TEMPERATURA TEMPCO HW4900 
 
Donde puede observarse lo siguiente: 
Puntos 1 y 12.- El valor PV (valor del proceso) mostrado en un display con 4 dígitos en rojo 
que señalizan la temperatura actual del proceso. 
Puntos 2 y 11.- El valor de SV (Valor del setpoint), mostrado en un display con 4 dìgitos en 
verde que señalizan la temperatura a la cual queremos que se controle el proceso. 
Puntos 8, 9 y 10.- El estado de las salidas, junto a ellas existen 3 leds rojos que se 
encienden cuando la salida esta activa. 
Punto 7.- El indicador SET cuando está parpadeando nos indica que se está en un modo de 
programación. 
Punto 3.- Tecla U usada para activar el “auto tune”. 
Puntos 4 y 5.- Teclas utilizadas para el incremento y decremento de los valores a ser 
programados y para “caminar” en los modos de programación. 
Punto 6.- Tecla P, utilizada para acceder a los programas de programación y para 
confirmar la selección. 
Veamos ahora el diagrama de conexiones del controlador HW4900 (figura 24): 
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FIGURA 24.- DIAGRAMA DE CONEXIONES DEL CONTROLADOR HW 4900 
 
En el esquema de la fig. 24 podemos observar primeramente que el fabricante divide 
entradas y salidas. 
 En las entradas existen 3 puntos de conexión: Para una termoresistencia PT100 y para el 
termocople (el cual puede ser programado y acepta se conecte termopares J, K y S). 
Advierta también que le indica la polaridad con la que se debe conectar el termocople 
(terminal 2 al negativo y terminal 1 al positivo). 
 En las terminales 7 y 8 tendremos el voltaje de alimentación. Si apareciese marcado el 
recuadro que dice 24 Vca/Vcc, indica que el controlador debe conectarse a un voltaje de 
alimentación de 24 voltios no importando si son de corriente alterna o directa. 
Si el recuadro marcado fuese el inferior, entonces indicaría que la entrada de voltaje es 
universal, es decir, se puede conectar a una fuente de alimentación que podría ir desde 
100 hasta 240 voltios de corriente alterna. 
 También puede ser notado que el controlador tiene dos salidas, la salida 1 y la salida 2. 
Si el fabricante marca el cuadro de la salida 1 (terminales 11 y 12) que tiene un contacto, 
significa que usa en la salida un relevador electromecánico y que la corriente que puede 
fluir por ese contacto es de 8 Amperes a un voltaje máximo de 250 Volts ac. 
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40 
Por el contrario, si marca el cuadro que tiene una fuente de voltaje, significa que la salida 
será un voltaje de 7 volts de corriente directa que soporta un máximo de 15 mA y que 
debemos conectar en dicha salida un relevador de estado sólido. 
 De igual manera, si se encuentra marcado el cuadro de la salida 2 que tiene un contacto 
significa que tiene en la salida un relevador. Si esta marcada la fuente de voltaje entonces 
la salida será un voltaje de corriente directa de 7 Volts y soporta una corriente máxima de 
15 mA. 
En general, todos los controladores tienen las mismas conexiones, algunos de ellos 
incluyen salidas de alarma. En este caso particular, Tempco no los designa de esa manera 
debido a que la alarma puede ser configurada por medio del software, es decir, las salidas 
pueden ser configuradas vía software como alarmas. 
La variable medida que se desea controlar recibe el nombre de variable del proceso 
(process value, en inglés), y se abrevia como PV. 
Por ejemplo, una variable de proceso puede ser la temperatura de un horno la cual mide 
el controlador mediante un termopar. Otros ejemplos de una variable de proceso pueden 
ser caudal, velocidad, presión, humedad, rpm, etc. 
El valor prefijado o valor deseado que queremos que alcance la variable de proceso es 
denominada como SP (setpoint, en inglés). Este es el valor al cual el control se debe 
encargar de mantener la PV. 
Por ejemplo: Si en nuestro horno la temperatura actual es de 40°C y el controlador esta 
programado de modo de llevar la temperatura a 50°C, entonces, tendremos que el error 
será la diferencia entre la variable del proceso y el setpoint, esto es: 
Error = Setpoint – Valor del proceso = (SP – PV) = 50 – 40 = 10°C. 
El error será positivo si la temperatura del proceso es menor que el setpoint, de igual 
forma, será negativo si la temperatura del proceso es mayor que el setpoint. 
Una vez que prefijamos el valor del setpoint, es importante que definamos el modo en el 
que el controlador va a tratar de llevar el PV hasta el setpoint. 
Existen varios modos para controlar el proceso, brevemente explicaremos cada uno de 
ellos tratando de hacerlo de la forma más simple posible. 
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5.3.4.1 EL MODO DE CONTROL ON - OFF (ENCENDIDO - APAGADO) 
El modo de control ON-OFF (fig. 25) es el más elemental y consiste en activar el mando de 
calentamiento (contactor, SSR, etc.) cuando la temperatura esté por debajo