CONTROLLO TEMPERATURE - GM_Elettrotecnica

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CONTROLLO TEMPERATURE

TERMOREGOLAZIONE
La termoregolazione nell'industria ha lo scopo di mantenere automaticamente costante la temperatura di determinati ambienti (forni, celle frigorifere, case d'abitazione, serre, termostati per usi scientifici, bagni per reazioni chimiche, riscaldatori d'acqua per scaldabagni o cucine, incubatrici, ecc.).
Lo scopo si raggiunge agendo sull'organo che produce il riscaldamento (od il raffreddamento) dell'ambiente che dev'essere mantenuto a temperatura costante mediante un organo meccanico (termostato); questo deve risentire le variazioni di temperatura del locale e provocare in conseguenza, per compensarle, il movimento degli organi di regolazione della sorgente riscaldante, in particolare della valvola regolatrice di afflusso del fluido scaldante.
Questo funzionamento schematico viene perfezionato suddividendo l'organo regolatore in due: il termostato, che deve essere sensibile alle minime variazioni di temperatura ed il più possibile pronto, installato nel locale; ed il servomotore, collegato in vicinanza della valvola regolatrice. I due organi sono collegati da una linea elettrica o da una trasmissione meccanica o pneumatica.
L'elemento termostatico, apparecchio delicato e di scarsa potenza, può limitarsi a chiudere od aprire un contatto elettrico; il servomotore, che attinge energia da una rete elettrica locale, è costituito da un motorino che può comandare la valvola in un senso o nell'altro, secondo la posizione del commutatore comandato dal termostato, restando fermo quando la temperatura del locale ha il valore esatto. La manovra del servomotore (detto pure valvola motorizzata) può avvenire anche con comando pneumatico od idraulico, azionato da un piccolo compressore, o con altri sistemi.
Il servomotore può agire su valvole di strozzamento del vapore di riscaldamento, dì acqua calda, di fluidi refrigeranti provenienti da impianti frigoriferi, secondo i casi; può anche essere impiegato allo scopo di provocare la parziale inserzione o disinserzione di un reostato di regolazione della corrente elettrica nel caso che il riscaldamento sia elettrico, e così via.

Un inconveniente che si presenta nella termoregolazione è l'inerzia termica delle pareti degli ambienti e la massa notevole di liquidi adoperati per il riscaldamento o il raffreddamento. Per es., quando un impianto di riscaldamento a termosifone è in fase di avviamento, il termoregolatore ha provveduto ad aprire completamente le valvole di ammissione del fluido caldo, quindi circola nelle tubazioni e nei radiatori una grande quantità d'acqua calda, più di quella necessaria a regime, appunto per render più rapido il raggiungimento del regime 1iormale.
La temperatura ambiente sale lentamente. Raggiunto il valore normale scatta il termoregolatore, onde si strozza parzialmente la circolazione d'acqua, ma la temperatura ambiente continua ancora a crescere, sempre più lentamente, a causa della trasmissione di calore dall'acqua già introdotta nei radiatori. Intanto il termoregolatore continua a ostacolare la circolazione dell'acqua ed esagera, quindi, nella sua funzione regolatrice. In conseguenza la temperatura ambiente, sia pure con ritardo, comincia a discendere, ed il regolatore, appena la temperatura sarà discesa al disotto di quella desiderata, comanderà l'apertura graduale della valvola. Naturalmente anche in questa regolazione opposta la sua azione verrà esageratamente prolungata, in modo da provocare successivamente un nuovo strozzamento della valvola, ecc. Si rimedia a questa manovra pendolare con un periodico, automatico distacco del termoregolatore sensibile dal servomotore, in modo che il funzionamento del servomotore avvenga per brevi periodi separati tra loro da lunghe soste. Così l'azione del regolatore avviene a gradini successivi tutti nello stesso senso: ogni volta che il servomotore risulta inserito nel circuito agisce solo nel senso opportuno, ed una volta raggiunta la temperatura di regime il regolatore, pur inserito nel circuito, non darà alcun comando ulteriore alla valvola od all'organo da governare.

Si può ancora applicare anche nella termoregolazione il principio dell'asservimento, largamente adottato nei regolatori di velocità delle macchine motrici, facendo agire la quantità regolata sull'organo regolatore in senso tale da smorzare la manovra provocata, e ciò sempre allo scopo di non prolungare eccessivamente l'azione del regolatore. Supponiamo, p. es., che la regolazione del riscaldamento sia affidata ad una valvola miscelatrice di acqua calda e fredda obbediente al termostato ambiente. Se l'aria ambiente si va raffreddando il termostato fa affluire acqua più calda ai radiatori. Se questo afflusso d'acqua calda agisce in qualche modo sullo stesso termostato ambiente, questo potrà tempestivamente preparare l'operazione inversa, cioè la chiusura graduale della valvola miscelatrice, senza attendere che l'effetto della precedente apertura sia segnalato dal definitivo aumento della temperatura ambiente, inevitabilmente lento. Si comprende che sulla efficacia e regolarità di questo funzionamento automatico influisce la dosatura di questo asservimento: è chiaro quindi che gli organi da impiegare riescano tanto più complessi e costosi quanto più si esige dalla regolazione.

Ultimamente i sistemi di regolazione automatica sono applicati anche alle più comuni resistenze elettriche attuando una modulazione della loro potenza tramite l'utilizzo di termoregolatori con funzione PID, che riproduce l'esempio di applicazione citato qui sopra, e l'utilizzo di relè statici come attuatori; la funzionalità del relè statico è la capacità di modulare la potenza in uscita come fà un inverter su un motore.
Ad esempio se io ho un forno da riscaldare e da mantenere ad una certa temperatura posso utilizzare resistenze più grandi che però non utilizzo al 100% ma se la mia applicazione me lo permette utilizzerei solo ad esempio dallo 0% al 80% e solo in caso di necessità potrei sfruttare quel 20% rimanente; un pò come avere una macchina di grossa potenza, non devo necessariamente andare al massimo ma ci andrò solo se ne ho la necessità, avendo così anche un consumo ridotto ma allostesso tempo un sistema che mi permetta di eseguire le mie lavorazioni.
 
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