Home
Assistenza
Lavoro
Equazioni
Glossario
Guide e tutorial
Dati di riferimento
Valutazione del posizionamento dei sensori in un sistema termico
In tutti i sistemi termici ci sono quattro parti fondamentali:
  1. Il carico di lavoro - È il materiale che deve essere riscaldato ed è in generale associato ad un tempo di ciclo o ad un tempo di passaggio sopra o attraverso la parte riscaldata.
  2. La fonte di calore - Resistenza elettrica o altro riscaldatore alimentato a carburante/ gas.
  3. Il supporto di trasmissione di calore - Il solido, liquido o gas che trasferisce l'energia termica al carico.
  4. Il dispositivo di controllo - I dispositivi di rilevazione e di controllo che controllano la quantità di calore e mantengono il carico ad una data temperatura
Tenendo a mente queste quattro parti, se ne consideri la reciproca posizione.

Nelle quattro parti principali di un sistema ad anello chiuso, la posizione del sensore avrà un ruolo importante, purché gli altri elementi del sistema siano stati ben selezionati. La posizione dei sensori rispetto al carico di lavoro e alla fonte di calore può compensare tutta una serie di richieste di energia per il carico di lavoro. La posizione dei sensori può limitare l'effetto dei ritardi termici nel processo di trasferimento di calore. Il controllo può rispondere solo ai cambiamenti di temperatura che "vede" tramite il feedback dalla posizione del sensore. Pertanto il posizionamento del sensore va ad influire sulla capacità, da parte del controllo, di regolare la temperatura al set point desiderato.

Si tenga presente che la posizione del sensore non può compensare le inefficienze del sistema causate da lunghi ritardi nel trasferimento termico. Si consideri inoltre che nella maggior parte dei sistemi termici la temperatura cambia di punto in punto.

Sensori in un sistema statico
Sensori in un sistema staticoUn sistema si dice "statico" quando c'è una risposta lenta dalla fonte di calore, un trasferimento di calore lento e un cambiamento minimo nel carico di lavoro. Quando il sistema è statico, posizionare il sensore più vicino alla fonte di calore terrà il calore piuttosto costante per tutto il processo. In questo tipo di sistema, la distanza tra la fonte di calore e il sensore è ridotta (ritardo termico minimo); pertanto la fonte di calore avrà cicli frequenti, riducendo le probabilità di sottoelongazione o sovraelongazione sul carico di lavoro. Col sensore sulla fonte di calore o nelle immediate vicinanze, le temperature vengono rilevate subito e viene mantenuto uno stretto controllo.

Sensori in un sistema dinamico
Sensori in un sistema dinamicoUn sistema si dice "dinamico" quando c'è una risposta termica rapida dalla fonte di calore, un trasferimento di calore rapido e cambiamenti frequenti nel carico di lavoro. Quando il sistema è dinamico, posizionando i sensori vicino al carico di lavoro sarà possibile "vedere" cambiare la temperatura del carico più velocemente, perciò il controllo potrà intervenire più rapidamente agendo sul segnale in uscita. Tuttavia, in questo tipo di sistema, la distanza tra la fonte di calore e il sensore è notevole, il che causa un ritardo termico. Pertanto i cicli della fonte di calore saranno più lunghi, con un'oscillazione più ampia tra il massimo (sovraelongazione) e il minimo (sottoelongazione) di temperatura sul carico di lavoro.

Consigliamo di selezionare per questo tipo di situazione un controllore elettronico fornito delle funzioni PID (possibilità di anticipo e offset) per compensare tali condizioni. Col sensore vicino al carico di lavoro, è possibile registrare velocemente aumenti e diminuzioni di temperatura.

Sensori in un sistema combinato statico / dinamico
Sensori in un sistema combinato statico / dinamicoQuando il calore richiesto fluttua e crea un sistema tra lo statico e il dinamico, posizionare il sensore a metà strada tra la fonte di calore e il carico di lavoro per dividere in modo equo i tempi di ritardo nel trasferimento di calore. Siccome il sistema può generare sovraelongazioni e/o sottoelongazioni, consigliamo di selezionare per questo tipo di situazione un controllore elettronico fornito delle funzioni PID (possibilità di anticipo e offset) per compensare tali condizioni. Questo posizionamento dei sensori è il più pratico nella maggior parte dei sistemi termici.

Top
Esempio di posizionamento dei sensori in un solido
I vari metodi di trasferimento di calore a contatto possono essere categorizzati in conduzione (tipicamente per solidi o liquidi) e convezione (tipicamente liquidi o gas). Un sistema a conduzione può consistere in una fonte di calore a diretto contatto con il supporto di trasferimento di calore, il quale a sua volta riscalda il carico. Le informazioni qui riportate analizzano tre diversi sistemi di risposta che usano diverse posizioni dei sensori di temperatura.
Best Ideale
La fonte di calore è vicina al carico di lavoro e il sensore è vicino sia alla fonte di calore sia al carico. La distanza breve di conduzione termica riduce al minimo il ritardo termico.
Pratica Pratica
La fonte di calore è distante dal carico di lavoro e il sensore si trova tra la fonte di calore e il carico. La maggiore distanza di conduzione aumenta il ritardo termico del sistema ma, data la posizione a metà strada, il sensore può rispondere ai cambiamenti nel carico o nella fonte di calore senza eccessivo ritardo.
Inadatta Inadatta
La fonte di calore è vicina al carico di lavoro e il sensore è distante sia dalla fonte di calore sia dal carico. Il sensore è troppo lontano dal percorso di conduzione per rispondere ai cambiamenti di temperatura senza un ritardo eccessivo. Il sensore inoltre è troppo lontano dal carico di lavoro.
Esempio di posizionamento dei sensori in un liquido
Gli esempi in figura a destra riguardano il riscaldamento di serbatoi per liquidi. Come si può vedere, il sensore deve essere posto relativamente vicino alla fonte di calore in modo da poter rilevare il possibile surriscaldamento del fluido in quella zona localizzata.
Inadatta Controllo inadatto del riscaldamento dei liquidi
Il percorso di convezione tra la fonte di calore e il sensore è troppo lungo, e determina un ritardo eccessivo e una sovraelongazione di temperatura.

Nota: la posizione dei sensori nelle applicazioni a convezione è la considerazione più importante.

Ideale Controllo ideale del riscaldamento dei liquidi
Il breve percorso di convezione tra il riscaldatore e il sensore, unito ad una pompa di circolazione per ridurre i gradienti di calore, riduce al minimo il ritardo termico e la sovraelongazione di temperatura.
Top

 
Home  |  Prodotti  |  Mercati  |  Riferimenti  |  Documentazione  |  News  |  Contattaci  |  Su Watlow  |  Termini e condizioni  |  Lavoro  |  Mappa del sito  | 
Watlow Italy Srl:    Viale Italia, 52/54 20094 Corsico Ml    Tel: ++39 024588841    Fax: ++39 0245869954    P.IVA 08092320152   
©2004 Watlow Electric Manufacturing Company     Sitemap     Terms and Conditions     Privacy Statement     e-mail: italyinfo@watlow.com