El documento aborda el concepto de control de temperatura mediante controladores automáticos, enfatizando su evolución histórica y su implementación en diversos sistemas como calentadores de agua. Se describe el funcionamiento de un controlador de temperatura en un sistema de lazo cerrado, utilizando sensores y microcontroladores para medir y regular la temperatura sin intervención humana. Las conclusiones destacan que estos sistemas modernos minimizan la necesidad de acción manual, siendo fundamentales para mantener condiciones ambientales estables.

1. UNIVERSIDAD DE ORIENTE.
NÚCLEO DE MONAGAS.
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS.
CURSOS ESPECIALES DE GRADO.
ÁREA: AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES.
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL.
UNIDAD III: CONCEPTOS BÁSICOS DE CONTROL.
(CONTROLADOR DE TEMPERATURA).
EQUIPO PLC
TUTOR:
ING. EDGAR GONCALVES.
PARTICIPANTES:
ABREU M. EDGAR L.
C.I.: V-18.657.589.
MARQUEZ O. FRANCISCO E.
C.I.: V-19.782.155.
MARZO DE 2014.

2. ÍNDICE.
Pág.
Introducción 1
Marco Teórico:
Conceptos Básicos 2
Antecedentes 2
Controlador de Temperatura 3
Discusión 5
Conclusiones 7
Referencias 8

3. INTRODUCCIÓN.
Desde el principio de los tiempos el hombre ha necesitado controlar
factores a su alrededor para cumplir con tareas cotidianas, como por ejemplo la
llama para cocinar, la iluminación para guiarse de noche o en ambientes oscuros,
incluso la temperatura de una caverna para poder pasar la noche protegido del
frio.
Con el tiempo y el desarrollo social, económico e industrial las necesidades
fueron cambiando, primero intentando mantener estable una temperatura en un
horno industrial, un salón o simplemente en una habitación de descanso. Con el
avance de las tecnologías se ha llegado al punto de tener dispositivos automáticos
que regulan las variables de un sistema a fin de mantener orden en el mismo.
Un claro ejemplo del tema que se va a tratar a continuación es el uso de
termostatos, dispositivos que miden una temperatura y emiten una señal a un
sistema de lazo cerrado, donde se compara la temperatura real con la deseada y
un controlador emite una señal para calentar, mantener la temperatura o enfriar
según sea la función del sistema. Todo esto con el fin de que sin necesidad de
que el hombre accione se pueda mantener regulada la temperatura en el lugar.

4. 2
MARCO TEÓRICO.
Conceptos básicos:
- Controladores: son los instrumentos diseñados para detectar y corregir los
errores producidos al comparar y computar el valor de referencia o “Set
point”, con el valor medido del parámetro más importante a controlar en un
proceso. [1]
- Temperatura: es una propiedad física que se refiere a las nociones
comunes de calor o ausencia de calor. Es una magnitud referida a las
nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con
un termómetro. [2]
Por lo tanto se puede decir que un controlador de temperatura es un
dispositivo con el cual se establece la temperatura que se desea de un medio
ambiente, con este dispositivo se monitorea la temperatura, y se produce una
orden de cambio de ésta misma, que se hace mediante un control inalámbrico o
una computadora, en ambos controles (computadora y control inalámbrico) se
observa en todo momento la temperatura actual. Este proyecto por comodidad y
facilidad se usa para controlar la temperatura de un recipiente de agua, aunque
tiene otros campos de aplicación como son la temperatura de una casa, de una
piscina, de una planta de producción de una empresa que necesita estar a cierta
temperatura, y muchas otras aplicaciones. [3]
Antecedentes:
En las actividades del hombre es necesario tener el control del ambiente
que lo rodea, esto implica también el control de la temperatura, el equipo informa
de la temperatura en que se encuentra y se manipula ésta según se necesita. Por
tanto este dispositivo es útil en muchas de estas actividades como son; tener la
temperatura de un calentador de agua de una casa hasta realizar tareas de una
planta de producción, estos son ejemplos simples en los cuales se aplica éste
dispositivo, pero en las tareas del hombre tiene otros campos de aplicación.
Como ya se menciona en este trabajo, por facilidad se usa para controlar la
temperatura de un recipiente de agua, en el recipiente esta un sensor que es el
que informa sobre la temperatura en que se encuentra el agua, se utiliza una
termo resistencia para calentar el agua, ésta termo resistencia se activa, cada vez
que exista aumento en la temperatura del agua. Los circuitos principales de este
dispositivo son: un sensor de temperatura, una termo resistencia, un ADC
(convertidor analógico a digital), dos micro controladores (PIC’s) y la computadora.

5. 3
Controlador de temperatura (ejemplo de un calentador de agua).
En este dispositivo se manejan varias áreas de la electrónica, que son;
etapa de medición y control, de comunicaciones y la de potencia, el trabajo explica
un ejemplo práctico de un calentador de agua, entendiendo que es mismo
funcionamiento para casi cualquier otro sistema que controle temperaturas. Se
explican tres etapas de este ejemplo:
La primera etapa que es donde el sensor informa la temperatura que se
encuentra en el agua que está en el recipiente, este sensor genera un nivel de
voltaje que se envía a un ADC para convertir esta información en un número
digital, el dato digital a su vez se envía al micro controlador (PIC), este micro
controlador tendrá dos puertos de salida, uno para la computadora y otro para el
transmisor inalámbrico, la conexión con la computadora será hacia un puerto de
esta y será conexión directa, y la conexión con el control inalámbrico será
mediante transmisión digital vía Rf, una vez recibida esta información por la
computadora y el control decodificaran esta información y desplegaran en la
pantalla y el display del control la temperatura actual del agua en grados
centígrados. Así es como nos mantendrá informados de la temperatura a que se
encuentra el agua.
La segunda etapa entra cuando damos una orden de aumento a la
temperatura, esto se dará cuando ya sea por medio de la computadora o del
control inalámbrico mandemos una nueva orden. Si la nueva orden de temperatura
es menor a la actual, el mecanismo hará que se apague la termo resistencia, una
vez que llegue a esta se activara el mecanismo para mantener la temperatura por
el tiempo que así se desee. Y si la temperatura que mandemos es mayor a la
temperatura actual inmediatamente después se activara el mecanismo para
calentar el agua y hasta llegar a la temperatura deseada, y mantenerla ahí por el
tiempo que así se desee.
En la tercera etapa el PIC nos generara un ancho de pulso, que este ancho
de pulso nos dará el tiempo activo de la onda de los 120 volts de corriente alterna,
este tiempo activo es el que nos mantendrá encendida la termo resistencia, y
ocupar solo la potencia requerida para llegar a esta temperatura y mantenerla.
En el control remoto inalámbrico se usara un micro controlador (PIC), un
receptor y un transmisor digital, el PIC nos hará la función de decodificar la
información recibida de la temperatura actual en código binario y desplegarla en el
display en grados centígrados y en número decimal, también cuando se dé una
orden nueva de cambio de temperatura se generara un código binario y será
enviado al receptor y este a su vez al otro micro controlador que se encargara de
darnos el ancho de pulso para el tiempo activo de la termo resistencia.
En la computadora se hará un programa para recibir el mismo código que
se envía al control remoto, del mismo modo se hará un programa para reconocer
este código y hacer que se decodifique y nos genere un código decimal y en

6. 4
grados centígrados, en la misma ventana tendrá una opción para poder poner una
nueva temperatura según se desee, una vez se dé la orden de esta nueva
temperatura se transmitirá el nuevo código por el mismo puerto con el cual se
recibe hacia el micro controlador. Una sea reconocida por la computadora la
temperatura a la cual se encuentra el agua de nuestro recipiente, se podrá
transmitir esta temperatura vía Internet, y así mismo podremos manipularla por el
mismo Internet desde cualquier parte del mundo, obviamente teniendo acceso a
este con una computadora.
El micro controlador que nos generara el ancho de pulso funciona de la
siguiente manera, una vez recibida la información de la temperatura actual en
número binario, se almacenara este dato en la memoria del micro controlador, y
cuando sé de una nueva orden de temperatura, ya sea por el puerto de la
computadora o del control remoto se hará una operación algebraica entre el
código de la temperatura actual y la temperatura de la nueva orden, el resultado
que nos dé nos generara el ancho de pulso que necesitemos para llegar a la
temperatura deseada, esto se hace para evitar que una vez alcanzada la
temperatura deseada nuestro dispositivo se esté apagando y encendiendo si
utilizamos toda la onda sinusoidal, esto es porque si el dispositivo una vez
detectando que se llego a la temperatura deseada apagaría el mecanismo de
calentamiento y duraría muy poco tiempo en esta temperatura, y una vez que
bajara de esta lo detectaría y se encendería el mecanismo y así estaría
apagándose y prendiéndose el mecanismo de calentamiento, y es por eso que
para evitar esto de usar toda la potencia de la onda nada más se utilice la
necesaria para alcanzar la temperatura deseada y mantenerla ahí, esto se hace
cortando la onda, y eso tiempos de corte nos lo dará el ancho de pulso generado
por el micro controlador.
Este tiempo de activación de la corriente alterna nos servirá para que una
vez que sé este acercando a la temperatura deseada el tiempo de muestreo sea
menor y por tanto sea menor la potencia aplicada al termo resistencia, así
lograremos ahorrar energía, y mantener la temperatura deseada sin estar
apagando y encendiendo el mecanismo de calentamiento. Entre más se vaya
acercando la temperatura actual y la temperatura deseada se generara un código
binario cada vez menor, y por consiguiente menor tiempo activo de la corriente
alterna. [3]

7. 5
DISCUSIÓN.
Siempre ha existido en el humano la necesidad de controlar su entorno y la
temperatura es uno de esos factores que no escapa de la curiosidad del hombre.
Primitivamente el calor en una habitación se controlaba con la cantidad de carbón
o leña que se agregara a una fuente de fuego encendido.
Con el tiempo se desarrollaron controladores automatizados y en la
actualidad estos funcionan controlando un sistema. A este mecanismo encargado
de dirigir las acciones de un dispositivo se le ha llamado controlador y
normalmente funcionan en sistemas de control retroalimentados o sistemas de
control de lazo cerrado.
Es menester mencionar que existen diversos tipos de controladores, en el
caso de estudio e investigación del presente trabajo técnico el controlador descrito
es el de temperatura, el cual se encarga de por medio de un sensor, un
controlador y un actuador controlar el calor o ausencia del mismo en un medio.
En el sistema de control de lazo cerrado se tiene una variable controlada
que es la temperatura que el sistema desea obtener en la salida, este va a ser el
“set point” que se va a tomar en cuenta al momento de hacer las respectivas
comparaciones por medio del sensor.
Este sensor lo que hace es medir la temperatura real que hay en cierto
momento en el ambiente que desea mantenerse bajo control, para el caso de
tomas de temperaturas se utiliza un termómetro (dispositivo que sirve para medir
el calor o ausencia de el mismo en un medio).
El controlador recibe la señal de la medida que ha tomado el sensor, esta
medida la compara con el valor deseado o “set point”, que es la misma variable
controlada o valor de salida esperado. Una vez realizada la comparación procede
a enviar una señal al actuador indicándole que acción debe tomar.
El actuador al recibir la señal inicia o finaliza una acción sobre la variable
manipulada a fin de llevar la temperatura real lo más cercana posible a la
deseada, siendo el actuador del sistema el último dispositivo en ejecutar una
acción (calentar, enfriar o no hacer nada).
En ese momento vuelve a entrar en acción el sensor, es por este motivo
que se consideran a todos los controladores de temperatura modernos como
dispositivos que funcionan con retroalimentación y sin necesidad de la
intervención de la mano del hombre.
Dos ejemplos claros son las consolas de aire acondicionado y los
calentadores de agua. Ambos funcionan con un sensor, el aire recibe la señal del
mismo y el termostato funciona como controlador del sistema, en caso de que
necesite bajar la temperatura envía una señal al actuador que en ese caso es el

8. 6
compresor, el cual al iniciar su trabajo hace como producto final que salga aire frio
que ayude a bajar la temperatura del ambiente controlado.
Por otra parte el calentador de agua al recibir la señal del sensor de
temperatura, enciende el dispositivo que produce calor en caso de querer
aumentar la temperatura del agua, luego realiza constantes mediciones hasta
llegar a la temperatura adecuada y finalizar la acción del actuador (dispositivo que
se calienta).

9. 7
CONCLUSIONES.
- El hombre siempre ha controlado su entorno, ha desarrollado nuevas
tecnologías y la temperatura es uno de los factores que con el tiempo ha
logrado controlar con casi ninguna intervención humana.
- La mayoría de los controladores de temperatura actuales funcionan en
sistemas de control de lazo cerrado.
- Para evitar la mano del hombre se necesita de por lo menos un sensor, un
controlador y un actuador en el sistema.

10. 8
BIBLIOGRAFÍA.
[1] Controladores. [Página web]. Disponible en:
http://es.scribd.com/doc/2634725/CONTROLADORES (Consultado el 09 de marzo
de 2014).
[2] Temperatura. [Página web]. Disponible en:
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura (Consultado el 09 de marzo de 2014).
[3] Controladores de Temperatura. [Documento en línea]. Disponible en:
http://proton.ucting.udg.mx/expodec/julio2001/proyectos/pdf/Ice41.PDF
(Consultado del 09 de marzo de 2014).