Los controladores neumáticos se utilizan para regular las variables de proceso tales como temperatura, presión, caudal y nivel del líquido en la industria, producción de energía y arquitectura de aplicaciones de control de clima. Fueron introducidos a principios del siglo XX para modular las válvulas neumáticas de membrana que fueron implementadas en las refinerías de petróleo y plantas químicas, debido a sus características de seguridad intrínseca en ambientes explosivos. Ellos son excepcionalmente fiables y todavía se utilizan ampliamente, incluso con el predominio actual de los controles electrónicos.

Funciones de control de procesos

Los controladores y las válvulas de control neumáticos direccionales pueden generar y transmitir fuerzas muy elevadas para modular las válvulas grandes a través de tubos muy pequeños y de bajo costo entre el controlador y la válvula. Puesto que no hay flujo de aire apreciable entre el transmisor y el controlador del sensor en estado estacionario, el sistema es muy exacto ya que los efectos de caída de presión son nulos. Los controladores de proceso comparan una variable de proceso, tal como una temperatura de un transmisor de temperatura a una señal de punto de ajuste deseado y mueven una válvula de control proporcional, tal como una válvula de vapor hasta que la temperatura sea igual al punto consignado. En control neumático, una señal neumática de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) proporcional comunica 0 a 100% del rango completo. Para un rango de temperatura de 0 a 300 grados F, 3 psi correspondería a 0 grados, 15 psi a 300 grados, y 9 psi, o la mitad entre 3 y 15 psi, indicaría 150 grados F.

Control proporcional contra encendido-apagado

El control continuo proporcional, a diferencia del control on-off (encendido-apagado) tal como se utiliza en termostatos, acelera una válvula de control proporcional en algún lugar entre plenamente encendido y plenamente apagado en lugar de solo encendido o apagado. Este es el mismo tipo de acción de control utilizado en el control de crucero del automóvil donde el acelerador es modulado continuamente para mantener una velocidad deseada. El control proporcional permite un control preciso sostenido adecuadamente en un punto de ajuste deseado en lugar de la cacería u oscilación alrededor de un punto de ajuste, que es característico de los sistemas de encendido-apagado.

Funciones versátiles de control

Los controladores neumáticos utilizan fuelles o diafragmas que se oponen junto con funciones de temporización ajustables para lograr necesarios algoritmos matemáticos de control. El tipo más común es el del controlador proporcional más integral más derivado, el control comúnmente denominado PID. La acción proporcional provee una respuesta inmediata de salida proporcional a una alteración de proceso, rampa integral para establecer gradualmente el equilibrio, y el derivado agrega la capacidad de anticipación. Estas acciones trabajan juntas y generan la salida a través del piloto neumático para que la válvula de control permita la variable del proceso a un estricto control en el punto de ajuste cuando el sistema esté correctamente afinado.

Ventajas

Un control más estricto del proceso permite a los fabricantes crear consistentemente mejores productos y lograr mejores resultados de negocio. En la práctica, los controladores neumáticos no requieren transductores de conversión electroneumáticos entre el controlador y la válvula, lo que simplifica el sistema de control global. Debido a que los simples controladores neumáticos son fiables y sobre todo rentables, también son ampliamente utilizados en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado en edificios grandes y complejos.