CAPÍTULO III CONTROL DE LA TEMPERATURA EN LOS SILOS INTRODUCCIÓN.

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1 CAPÍTULO III CONTROL DE LA TEMPERATURA EN LOS SILOS INTRODUCCIÓN. En este capítulo se verá la relación que existe entre la temperatura y la humedad relativa, se diseñará el circuito para el monitoreo de la temperatura, como también el sistema de control de la misma mediante la utilización de ventiladores, por último se describirá cómo se va a controlar la temperatura. 3.1 CONTROL DEL MICRO CLIMA EN LOS SILOS. La humedad es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o el grado de humedad. 1 Humedad absoluta es el número de gramos de vapor de agua contenido en un metro cúbico de aire. Se expresa en g (de vapor de agua)/m³ (de aire). Esta medida es independiente de la temperatura o la presión. La cantidad de agua máxima que puede admitir el aire sin condensación si varía la temperatura y la presión atmosférica. También la facilidad con la que éste absorbe el vapor de agua. La Humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir, sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental. 1 Wikipedia, la enciclopedia libre.htm 69

2 Si una masa de aire tiene el 50% de agua respecto a la máxima que podría admitir, su humedad relativa es del 50%. 3.2 RELACIÓN ENTRE LA TEMPERATURA Y LA HUMEDAD RELATIVA DEL AMBIENTE. 2 Existe una relación inversa de la temperatura con la humedad por lo que a elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por tanto disminuye la humedad relativa. Con temperaturas bajas, el contenido en humedad relativa aumenta. Para una mejor comprensión lo indicamos en el Grafico de la Figura Nº. 3.1 Para explicar un ejemplo observaremos la figura Nº. 3.1, se trata de una síntesis del diagrama psicrométrico de Mollier, es un documento científico e ilustra la evolución de la humedad y de la temperatura en todos sus puntos. En este diagrama, que hemos abreviado para hacerlo más comprensible, las líneas verticales corresponden al contenido de agua en gramos y va desde 0 a 28 gramos por kg de aire. Las líneas horizontales corresponden a las temperaturas y va desde -18 C hasta +53 C y las líneas curvas corresponden al porcentaje de humedad relativa y van desde el 10% al 100%. 2 Ramón Prat, Agosto

3 Conclusión: Figura Nº. 3.1 Diagrama Psicrométrico de Mollier Cuando el aire se calienta, la humedad relativa disminuye. Cuando el aire se enfría, la humedad relativa aumenta. Cuando el aire se enfría por debajo del punto de saturación, el agua se condensa y se elimina permanentemente, entonces el aire resulta más seco. 71

4 3.3 MANEJO DE LA TEMPERATURA EN LOS SILOS El control de la temperatura de los granos en silos se denomina termometría 3, en este caso comprende instalaciones de sistemas de control de la temperatura que permiten detectar los cambios que se producen en el estado de conservación de los granos almacenados a través de la determinación de las variaciones diarias y/o estaciónales de la temperatura, y aplicar las medidas correctivas para cada caso. El seguimiento frecuente de las variaciones de temperatura se lo realiza con la utilización de sistemas de control de la temperatura, están constituidos por cables que disponen de sensores de temperatura denominados termocuplas, que permite determinar qué está ocurriendo dentro de la masa de granos. Así, como se observa en la Figura Nº 3.2, un incremento de la temperatura de 1-2ºC por día en un punto en un cable indica un ataque de gorgojos, por lo cual deben aplicarse las medidas curativas correspondientes. Figura 3.2 Zona de calentamiento de una masa de granos causada por: 1) Una capa de granos con mayor humedad; 2) Una zona de calentamiento localizado debido al ataque de insectos; 3) Un incremento de la temperatura a lo largo de un cable ocasionado por el ataque de hongos y otros microorganismos; 4) Grano almacenado caliente proveniente desde el campo o de la secadora. 3 Hack, A. G. y C. A. de Dios Conservación de Granos. Agro Escuela Privada Córdoba y Asociación Poscosecha de Granos (APOSGRAN). Córdoba. 72

5 Si el incremento de temperatura no es tan alto y se produce al mismo nivel en todos los cables significa que hay una capa de granos con un contenido más alto de humedad, cuya solución es mejor aún encender los ventiladores para uniformar no solo la temperatura, sino también la humedad de los granos. 3.4 PARÁMETROS A CONSIDERAR EN EL CONTROL CLIMÁTICO TEMPERATURA Los sistemas de control de la temperatura están constituidos por cables que cuelgan desde el techo de los silos, y que disponen de sensores de temperatura denominados termocuplas. A lo largo de un cable cada termocupla se encuentra a una distancia que puede variar entre 1.5 y 2.5 metros de las próximas. Los cables consisten de un nervio de acero que le da resistencia a la tracción, cables de cobre forrados y un revestimiento de material plástico antiabrasivo (Figura Nº 3.3). Figura Nº 3.3 Cable para el sistema de control de la temperatura en el almacenaje de granos en silos. La cantidad de cables que debe instalarse en un silo depende del tamaño del mismo. Para silos de hasta 6 m de diámetro es suficiente con un solo cable ya que cada termocupla tiene un radio de sensibilidad de 3m. En los silos de mayor diámetro se debe instalar un número más alto de cables, ubicados de manera que puedan medir abarcando el mayor espacio posible (Figura Nº 3.4). 73

6 El chequeo de la temperatura puede realizarse en forma manual con un aparato portátil, o desde una consola central desde la que se puede seleccionar el silo, el cable y la altura en el cable cuya temperatura se desea conocer. Figura Nº 3.4 Ubicación de los cables de control de temperatura en el interior de los silos vista en un corte longitudinal y transversal. Ref.: 1, 2 y 3 cables de medición de la temperatura; 4 ubicación de los cables a la mitad de la longitud del radio dispuestos en un ángulo de 120º. Debe entenderse a la termometría como una herramienta imprescindible para la conservación de los granos en el campo, ya que conocer la temperatura y su variación a través de varios días proporciona como ventajas: 1. Llevar el grano a temperaturas de 10-15ºC, lo que inhibe la acción depredadora de los insectos y reduce la actividad de hongos y microorganismos, lográndose un almacenamiento seguro y mínimo uso de plaguicidas. 2. Disminuir el consumo de energía eléctrica ya que se puede realizar la aireación solo cuando es necesaria. 3. Evitar las mermas de peso que se producen en los granos cuando se airea en exceso con tiempo seco, o el incremento de la humedad si la aireación se realiza con tiempo demasiado húmedo. 4. El seguimiento de la temperatura permite detectar a tiempo focos de calentamiento que pueden ocasionar el deterioro parcial o total de la masa de granos. 74

7 5. Diagnosticar la causa de los problemas y la solución a aplicar a los mismos (ataque de insectos, ingreso de agua al silo, condensación de humedad) 6. Llevar la masa de granos a la uniformidad de temperatura y humedad, para evitar problemas de migración de humedad. 7. Eliminar los focos de calentamiento a través de la aireación, controlándolos con los sensores de temperatura hasta su desaparición. 8. Cuando se realiza el secado en el silo se puede controlar la homogeneidad de la temperatura en toda la altura de la masa de granos. 3.5 CONTROL DE LA TEMPERATURA EN LOS SILOS Temperatura: El concepto de temperatura se deriva de la idea de medir el calor o frialdad relativos y de la observación de que el suministro de calor a un cuerpo conlleva un aumento de su temperatura mientras no se produzca la fusión o ebullición. Por tanto, los términos de temperatura y calor, aunque relacionados entre sí, se refieren a conceptos diferentes: la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos a diferentes temperaturas MEDIDOR DE LA TEMPERATURA EN EL SILO. Para medir la temperatura en el silo se instalará un sensor de temperatura Termocupla la cual tiene un rango de alcance de 1,5m a la redonda. Para la cual utilizaremos un cable que consisten de un nervio de acero que le da resistencia a la tracción, cables de cobre forrados y un revestimiento de material plástico antiabrasivo. El cable colgará cerca del centro del silo como se muestra en la figura Nº 3.4, este no se coloca en centro puesto que es la caída del grano desde la tolva de ingreso. 75

8 3.5.2 SENSOR DE TEMPERATURA. Los sensores más adecuados para medir temperaturas, son los sensores con salida lineal, como las termocuplas en la Figura Nº. 3.5 se muestra el comportamiento de las termocuplas en función de la temperatura. Figura Nº.3.5 Curvas de las termocuplas en función de la temperatura. 4 El sensor que se utilizará es una termocupla tipo K sus características se encuentran en el Anexo A Una termocupla básicamente es un transductor de temperaturas, es decir un dispositivo que convierte una magnitud física en una señal eléctrica. Está constituida por dos alambres metálicos diferentes que, unidos, desarrollan una diferencia de potencial eléctrica entre sus extremos libres que es aproximadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estas puntas y la unión. Se suelen fabricar con metales puros o aleaciones (caso más común) y la característica más notable es que son empleadas para medir temperaturas en un rango noblemente grande comparadas con otros termómetros. Valores típicos del rango están entre 70 K ( ºC) y 1700 K ( ºC). 4 Catálogo 2001 de Instrumentación de medida 76

9 3.5.3 DISEÑO DEL CIRCUITO DEL SENSOR DE TEMPERATURA. Estos circuitos están compuestos básicamente de amplificadores operacionales que poseen relaciones de ganancia acorde a los requisitos de cada sensor, y que pueden modificarse según la exactitud de las resistencias que establecen las relaciones o con los potenciómetros que se colocan en los circuitos SENSOR DE TEMPERATURA. El circuito del sensor de temperatura se muestra en el diagrama de la figura Nº 3.6. La etapa A es un amplificador inversor, de constante 1, la cual invierte la señal que llega desde el sensor para en la siguiente etapa volver a invertir y obtener voltajes positivos, para luego poderlos ingresar al PLC. La etapa B, en cambio sirve para desplazar y escalar la señal del sensor, es decir, esta es la etapa donde se realiza propiamente el acoplamiento de la señal en valores requeridos como son de 0 5 Vdc. +5 R1 69.8K +5 Sensor In R3 13K C1 0.15uF 2 3 R K -5 U1A 1 R2 6.9K +5 R U1B 7 R6 51 D1 5.1V Ts1 Tierra 100K ETAPA A ESTAPA B Figura Nº 3.6. Circuito sensor de Temperatura El desplazamiento de la señal lo realiza el potenciómetro R5, mientras que el escalonamiento lo realizan las resistencia R1 y R2 en función al cálculo de las ganancias que estas produce el amplificador operacional. 77

10 Para el cálculo de los componentes del circuito hay que tomar muy en cuenta qué sensor se va a utilizar, en este caso se utilizará una termocupla tipo K, porque cumple los requerimientos para el control de temperatura: Temperatura mínima -10ºC. Temperatura máxima 40ºC. Por tanto, para la etapa A se ha elegido las resistencias R3 y R4 que son del mismo valor de 10K, que es un valor mucho más grande que el del sensor, y se tiene la siguiente formula de salida de la etapa A: V A V O También se tiene en esta misma etapa un capacitor C1 que sirve de filtro paso bajo junto con la resistencia R3, para evitar los ruidos que ingresan desde la fuente, se tiene el siguiente desarrollo para la salida del circuito etapa A: V O V IN R4 R3 En la etapa B tenemos una ganancia de voltaje de acuerdo a los valores que tenga las resistencias R1 y R2 por lo que se tiene a la salida luego del circuito: V O R1 R4 VR5 1 VO R2 R 3 Como la relación entre R4 y R3, son de 1 es decir tiene el mismo valor entonces el voltaje (milivoltios) a la salida de esta etapa es el mismo del de ingreso pero acoplado impedancias. 78

11 Si asumimos que R1 tenga un valor de 69k este valor tiene que ser alto para que la relación que exista entre R1 y R2 deba tener una ganancia de 1000 veces para poder trabajar con estos valores e ingresar al PLC. R1 Ganancia R R2 R DESARROLLO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN AIREACIÓN MECÁNICA 5 Significa hacer pasar aire ambiental a través del grano almacenado, para disminuir y homogeneizar la temperatura, disminuir parcialmente la humedad, prevenir la actividad insectil, microbiana y eliminar olores objetables CONSIDERACIONES BIOLÓGICAS Los insectos: Sabemos que la temperatura óptima para ellos va de 28 a 35 C, la cual es óptima para su actividad y reproducción. Por el contrario temperaturas menores a 13 o 14 C son inconvenientes para ellos y a 8 C generalmente mueren. Microorganismos: Los hongos en general se desarrollan en granos tibios aún con baja humedad. Si la temperatura baja a 10 C prácticamente estos quedan inactivos. Por ejemplo el verdín, entre 8 y 10 C no se reproduce y por debajo de esta temperatura se seca y muere. Germinación: En condiciones frescas, baja la posibilidad de germinación y, esto acontece frecuentemente en el copete, por migración natural de la humedad, lo que podría controlarse con bajas temperaturas. 5 Asociación Argentina Pro Trig, secretaria@aaprotrigo.org 79

12 3.6.3 CONSIDERACIONES FÍSICAS Resistencia de los granos al pasaje del aire: El tamaño de los mismos y su forma gobierna la resistencia al paso del aire y ella aumenta cuantos más pequeños son los granos. Así mismo esta resistencia aumenta también cuando el grano está apretado por causa de un largo tiempo de almacenamiento y por la presencia de polvillo y cuerpos extraños Distribución del aire: Una vez que el aire deja el conducto del ventilador, se dispara radialmente y luego se dispersa en forma perpendicular a la superficie del granel, perdiendo velocidad y presión a medida que avanza FORMA DE LOS CONDUCTOS: Tipos de conductos: Los más comunes son construidos en chapa lisa con costillas, o bien chapas corrugadas con perforaciones uniformemente espaciadas, pudiendo ser estas perforaciones, circulares o cuadradas, no mayores de 2mm de diámetro. La sumatoria de la superficie perforada, debe ser como mínimo el 10 % de la superficie total del conducto. La forma de los caños puede ser: recta, quebrada, seguir el nivel del piso, bifurcados en forma de V o Y o bien formando corona Conductos accesorios: Son caños no perforados rectos o curvos, que permiten el pasaje del aire entre el ventilador y el conducto, como así también para compensar las pérdidas que se producirían con las distintas alturas del granel, reemplazando parcialmente los conductos de chapa perforada, también se los utiliza para el acople de 2 conductos rectos. Para que las pérdidas de presión del aire por roce contra las paredes de las curvas, baje a un mínimo, el radio de giro de las mismas, debe ser igual o menor de 1.5 veces el diámetro del conducto. 80

13 3.7 Ventiladores: La elección del mismo depende del volumen de aire requerido y, de la presión estática que produce el grano almacenado por los distintos espacios intergranarios, así mismo influye también en la elección, el volumen y la altura del silo. Hay dos tipos de ventiladores: Axiales o de paletas y centrífugos Los centrífugos succionan el aire por el centro y lo fuerzan por el conducto lateral. Son semejantes a bombas centrífugas. Logran mayores presiones estáticas por lo que son indicados para funcionar en silos de más de 15 metros de altura Los axiales son del tipo casero o extractor con hélices rectas o curvas. Se utilizan normalmente en silos no mayores de 15 m de altura y, tienen como característica la de trabajar a baja presión estática, lo que los hace económicos MOVIMIENTO ASCENDENTE Y DESCENDENTE DEL AIRE Es la consecuencia de utilizar un ventilador ubicado a nivel de piso, que trabaja impulsando el aire dentro del silo, o bien extrayéndolo del mismo EL PRIMER CASO ES EL VENTILADOR IMPULSOR. Ventajas: La corriente ascendente es conveniente en regiones cálidas porque elimina el calor acumulado bajo el techo del silo, evitando que pase al resto de la mercadería. Es aconsejable en granos sucios porque, se evita que se tapen los orificios de los conductos. 81

14 Desventajas: Si el aire es más frío que el grano al salir por la superficie del granel, aumentará la condensación natural y, dañará la parte superior del granel. Puede aspirar agua de lluvia introduciéndola en el granel VENTILADOR EXTRACTOR: Ventajas: La corriente descendente o aspirada, tiene la ventaja de desplazar o equilibrar la tendencia natural del aire intergranario, que produce las migraciones de humedad y, son causas de la formación de copetes. Evita los peligros de condensación en la parte superior del depósito. Desventajas: Es dificultoso conocer con precisión cuando se llegó al punto final de la aireación. No es conveniente si se va a seguir agregando grano húmedo o caliente. No se aprovecha el calor del ventilador. 3.8 MANEJO DE LOS AIREADORES Teniendo en cuenta la higroscopicidad del grano y el hecho de que por debajo de 15 C la mayoría de los insecto se mueren y, que tampoco prosperan los microorganismos, cuanto más seco y frío este el grano y por más tiempo se conservará. 82

15 El enfriamiento del granel se produce por capas y, es por esto que hay que utilizar aire más frío que el grano, por lo que resulta fundamental conocer la temperatura del granel y, la del aire con el cual se trabaja. El aire debe tener 5 o 6 C menos que la masa de granos. El aire debe tener una humedad relativa, de tal manera que se logre uno de los efectos buscados simultáneamente con la baja de temperatura, que es la baja de 1,2 o 3 puntos de humedad. En este sentido los antecedentes internacionales, indican que para permitir un almacenamiento prolongado las humedades deben ser para: Arroz con cáscara: 14 % Trigo, avena, cebada, arroz descascarado: 13 % Sorgo y maíz: 12 % Soya y girasol: 10 % Estos porcentajes al estar por debajo de los niveles reglamentarios, significan mermas, las cuales pueden ser recuperadas aireando en días y horas opuestas, de manera que se humecte la mercadería. La aireación es un proceso por capas. Si las condiciones del aire son las indicadas, este enfría una primera capa, cuando la ha atravesado, el aire se ha calentado, pues ha tomado la temperatura del grano y, no cumple ya su cometido de enfriar, pero como baja su humedad relativa puesto que se ha calentado, aumenta su poder de secado. Mientras tanto sigue entrando aire que enfría otra capa y, así sucesivamente. 3.9 CONDICIONES PARA LA CONSERVACIÓN DE GRANOS La regla básica para la conservación de granos almacenados es ingresar al granel grano seco, sano, limpio y frío. 83

16 3.9.1 FLUJO DE AIRE El movimiento del aire a través del grano se denomina flujo. Este flujo se puede caracterizar a través de dos parámetros que son caudal (Q) y presión (P). El caudal de aire se define como el volumen de aire que se suministra en la unidad de tiempo, de esta manera puede encontrarse expresado como m3 /h, m3/min, etc. Para independizarlo del volumen del granel se utiliza el concepto de caudal específico (Qe), el cual se refiere a la cantidad de aire que recibe un m 3 o t de grano en la unidad de tiempo, y es el parámetro más adecuado para determinar los requerimientos de los distintos tipos de aireación. Se puede encontrar expresado como m³/m³/h, m 3 /t/min, m 3 /m 3 /min, etc. Los requerimientos de caudal específico son diferentes para cada caso, en la tabla 1 se observa que el caudal específico demandado para el secado con aire natural pueden ser hasta 100 veces mayor que los utilizados para enfriar y uniformar la temperatura dentro del granel, por este motivo se debe tener bien claro cuales serán las funciones que se le demandarán a los sistemas de aireación y de ahí poder dimensionarlos adecuadamente. Objetivo Caudal específico (Qe) Enfriar y uniformar temperaturas 2.5 a 9.0 m³/m³/h Mantener frío grano húmedo 22 m³/m³/h Secado y enfriado en seca-aireación 35 a 60 m³/m³/h Secado con aire natural 120 a 360 m³/m³/h Tabla 5. Qe requeridos en m³/h/m³ para diferentes objetivos de la aireación. 6 La presión es el otro parámetro que caracteriza al flujo del aire y su magnitud depende de la suma total de las pérdidas de carga que debe soportar el sistema. 6 INTA ALMACENAMIENTO DE GRANOS Ing. Agr. (PhD) Cristiano Casini Ing. INTA EEA Manfredi Agr. (PhD) Juan Carlos Rodríguez, INTA EEA Balcarce 84

17 Los ventiladores de los sistemas de aireación se pueden caracterizar por sus curvas típicas de presión y caudal. En líneas generales, a medida que aumenta la presión que debe soportar el ventilador disminuye el caudal que puede entregar, por lo que las pérdidas de carga que se producen en el sistema afectan directamente al caudal de aire FACTORES QUE AFECTAN LAS PÉRDIDAS DE CARGA A- Tipo de granos: el tipo de grano afecta la resistencia al pasaje del aire a través de el volumen de aire que requiere, la superficie y forma característica de los granos, el número, tamaño y configuración de los espacios vacíos y la variabilidad en el tamaño de los granos. B- En general los granos más pequeños se acomodan mejor, dejando un espacio intergranario más pequeño lo que aumenta la resistencia al pasaje del aire. (tabla 2) Tabla 6. Resistencia al flujo del aire, en mm de columna de agua, para un metro de profundidad de semilla o grano (McLean K.A., 1980). 7 C- Altura del granel: la resistencia al flujo del aire es directamente proporcional a la altura, a mayor altura mayores pérdidas de carga. Es importante que los silos con equipos de aireación tengan recomendaciones acerca de la altura máxima para la cual están dimensionados para evitar caídas de caudal que perjudiquen la calidad de aireación. 7 Asociación Argentina Pro Trig, secretaria@aaprotrigo.org 85

18 Conviene que los silos tengan una relación altura/diámetro no mayor de 1,5 porque de otra manera la potencia para vencer las pérdidas de carga son demasiado elevadas, tornándose el sistema extremadamente ineficiente (figura Nº 3.7). Además, el aire de ventilación se calienta 1ºC por cada kpa de compresión h h D 1.5 Figura Nº 3.7 D D- Volumen de aire: en la tabla 2 se ve que cuando aumenta el volumen de aire proporcionado aumenta la resistencia a su flujo. E- Humedad del grano: se ha determinado experimentalmente que cuando el contenido de humedad de los granos almacenados aumenta, también lo hace el espacio de aire entre los mismos, por lo que la resistencia al flujo del aire de los granos cuando están húmedos debería ser menor que cuando están secos, con la excepción de los granos de arroz que disminuyen su peso hectolítrico ( densidad aparente" del grano) cuando se secan DISEÑO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN Las características aerodinámicas del sistema son probablemente el factor más importante, ya que no pueden ser fácilmente modificadas, además generalmente ello resulta muy costoso. Las pérdidas de carga se producen a lo largo de todo el sistema de aireación, disminuyendo la energía del aire con la dirección del flujo. Estas pérdidas de energía pueden deberse a fricciones y turbulencias. 86

19 Las pérdidas de fricción se producen por el rozamiento contra la superficie de los tubos, en cambio las debidas a turbulencias son causadas por la variación de la sección de los conductos o por cambios en la dirección de los flujos. Debido a ello se deben evitar todas las disminuciones y cambios bruscos de sección que sean innecesarios. A partir de estos valores de velocidades máximas, y conociendo el caudal de aire que se requiere, se pueden realizar los cálculos de las secciones mínimas del sistema de aireación ya que: Q = A x v > A = Q / v Donde Q = caudal, A = área y v = velocidad. El ventilador tanto inyector como extractor debe cumplir: El sistema de ventilación debe ser capaz de enfriar y uniformar la temperatura en el silo. Hacer circular el caudal de aire necesario para el grano almacenado tabla DIFUSOR: Esta formado por un anillo de radio de 10 cm el cual posee agujeros de radio 1 mm, separador entre agujero-agujero 5 mm, como nos muestra la Figura Nº Figura Nº 3.8 Difusor 87

20 VENTILADOR Y EXTRACTOR DE AIRE: El ventilador va estar acoplada en la parte inferior del silo Figura Nº 3.9, esta diseñado para circular aire entre el grano almacenado homogenizando la temperatura en el silo. El extractor tiene la función de extraer el aire caliente que se encuentra en el silo, complementado el control de la temperatura que realiza el ventilador. Figura Nº 3.9 Ventilador y extractor de aire CONTROL DE TEMPERATURA El avance de la tecnología en los últimos tiempos, ha llevado a digitalizar las señales continuas en el tiempo. Es así que un control que antes se realizaba analógicamente, ahora se lo logra hacer mediante un proceso discreto o digital. Para controlar la temperatura en el interior del silo se utilizará un control PID en cual controlará el prendido y apagado del ventilador (extractor), en labview. Para el control de la temperatura primero realizamos un enlace de Intercambio dinámico de datos (DDE) entre Intouch y Labview. 88

21 COMUNICACIÓN ENTRE INTOUCH Y LABVIEW Para podernos enlazar debemos utilizar DDE que es un protocolo de comunicaciones desarrollado por Microsoft para el intercambio de datos entre aplicaciones Windows. DDE es un sistema estándar en Windows de muy censillo uso, en que la comunicación se establece automáticamente entre programas que completan la estructura DDE. DDE utiliza etiquetas donde se pueda leer o escribir sus valores desde o en otro programa de Windows. A las etiquetas DDE se accede a través del protocolo Intercambio Dinámico de Datos de Microsoft. Cuando cambia el valor de una etiqueta tipo DDE de lectura/escritura, se escribe inmediatamente en la aplicación remota por medio de DDE CONFIGURACIÓN DDE DESDE LABVIEW Para podernos establecer el enlace entre Intouch y Labview, hay que programar en Labview enlace de intercambio dinámico de datos DDE. No es necesario configurar puesto que desde Labview podemos leer y escribir en cualquiera de las variables (Tag) en intouch. A continuación se explicará la forma que se configura la comunicación DDE desde labview: DDE Open Conversation. Establece la conexión entre Labview y otra aplicación. 89

22 En este icono se debe programar el service y el Topic. Service. Se escribe el nombre del servidor. En este caso se debe escribir VIEW que es el ejecutable de intouch. Topic. Se escribe el nombre del archivo a leer o escribir. Para esta comunicación se escribe Tagname. DDE POKE. Este establece una dirección lógica de los datos de una variable a escribir desde Labview. Se debe configurar: Item. Se ingresa el nombre de la variable a escribir. Ejemplo Ventilador Extractor. Data. Se ingresan el valor de la variable enlazada. Ejemplo: el valor de la salida del PID de la temperatura. DDE REQUEST Estable la dirección lógica de los datos a leer. Se configura: Item. Se escribe el nombre de la variable a leer. Ejemplo Temperatura Data. Se obtiene el valor de la variable. DDE CLOSE Mediante este icono se cierra la conversación. En la Figura Nº se muestra como se debe conectar para poder comunicarnos con Intouch desde Labview. 90

23 Figura Nº Lazo para la comunicación entre Labview e Intouch Una vez enlazado Intouch con Labview, se procederá a comunicarse con el PLC CONTROL PID. Mediante el control discreto los algoritmos de control son mucho más fáciles de manejar y más cortos, por lo que la detección de cualquier error en el software es menos complicado que los sistemas analógicos. El algoritmo para control discreto utilizado es el siguiente: m( k) m( k 1) A E( k) B E( k 1) C E( k 2) Donde: Td A kp T Td B Kp 2 T C Td T T Ti Este algoritmo realiza el control PID bipolar. Kp = constante proporcional 91

24 Td = Tiempo derivativo Ti = Tiempo integral CONTROL PID DE TEMPERATURA El programa para manejar la temperatura del interior de los silos, fue realizado en LabVIEW 7.0. El programa posee dos partes, un panel frontal o interfase de usuario y un diagrama de flujo, que viene a ser como el código fuente del programa, ya que en LabVIEW se programa en lenguaje gráfico y no con sentencias. Figura Nº Pantalla Principal En la Figura Nº se puede ver el Panel frontal del programa con todos los elementos necesarios para manejar el controlador. Los títulos se pueden realizar mediante la herramienta de texto, y se les puede dar formato (tamaño, color, tipo de letra, etc.) utilizando la barra de herramientas del LabVIEW. 92

25 En el Panel frontal se puede ver un control para el Set Point, además tres perillas para escoger el valor de las distintas constantes utilizadas en el control PID, Ganancia Proporcional, Tiempo Integral y Tiempo derivativo, tenemos un control para la variable medida (Temperatura), posee un Indicador de la salida tipo On/Off. Las direcciones de entrada y salida se enlazan mediante el DDE POKE y DDE REQUEST respectivamente. El Set Point se podrá modificar su valor desde el programa principal que es Intouch. El Set Point, la entrada y la salida del sistema se mostrarán en el gráfico llamado Trazador (%). Por último tenemos un botón de parada, para parar la adquisición y procesamiento de los datos FUNCIONAMIENTO DEL CONTROL PID. Para diseñar este control se utiliza Simple PID.VI, al cual enlazamos la variable las ganancias en este caso la temperatura, y el Set Point. La salida debemos tener en función discreta (uno lógico, cero lógico), para esto se debe programar una señal triangular la cual se compara con la salida de PID. Si el valor del PID es mayor que la de la onda triangular este nos deberá entregar un cero lógico y viceversa. Para entenderlo mejor el funcionamiento se presenta un Flujograma. 93

26 CONTROL PID DE TEMPERATURA INICIO LEER DATOS DESDE INTOUCH VARIABLE DE CONTROL SET POINT + + PID CERO LÓGICO NO OUT PID >= ONDA TRIANGULAR SI UNO LÓGICO OUT (ON/OFF) PID ESCRIBIR DATOS EN INTOUCH END Flujograma Nº. 3.1 control PID de temperatura 94