Control de Humedad

Introducción

Muchos procesos industriales como los textiles, madereros o químicos son muy sensibles a la humedad, por esta razón es necesario controlar la cantidad de vapor de agua presente en estos procesos.

Definiciones de Humedad

Humedad Ambiental: Cantidad de vapor de agua presente en el aire, se expresa en gramos de agua por unidad de volumen (g/m3)

Humedad Relativa: Es la relación porcentual entre la cantidad de vapor real que contiene el aire con la que necesitaría para saturarse a igual temperatura

Humedad Relativa

RH=P(H2O)/P*(H2O)Donde:RH=Humedad RelativaP(H2O)=Presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire.P*(H2O)=Presión de saturación de vapor de agua a la temperatura de la mezcla de aire

Aplicaciones Sistemas de Aire Acondicionado. Control de Refrigeración. Monitoreo de Líneas de Suministro. Equipos Envasadores. Producción de papel. Industria Farmacéutica. Invernaderos. Humectantes. Secadores.

Aplicaciones

El control de humedad es fundamental en cualquier proceso de almacenaje.

Efectos de la Humedad

La condensación de vapor de agua produce un falso positivo (corriente de fuga) en los sensores.

Altera el tiempo de respuesta de los instrumentos de medición.

Medición de Humedad

La humedad puede ser medida usando materiales que absorben el vapor de agua, produciendo un cambio en sus características detectadas por la medición de calor latente, punto de rocío o absorción de microondas.

Instrumentos de Medición Sensor de Humedad

Mide la presión parcial de vapor de agua en el gas de que se trate y la presión de saturación del vapor, a una temperatura dada y es expresada como un porcentaje.

Instrumentos de Medición

Higrómetro: dispositivo que indirectamente mide humedad detectando cambios físicos o eléctricos en las propiedades de los materiales.

Psicrómetros: instrumento usado para determinar la humedad relativa utilizando la diferencia entre la temperatura húmeda y la temperatura ordinaria.

Instrumentos de Medición

Controladores

Regulan la humedad relativa a un valor apropiado de trabajo(Set Point) a través de un actuador.

Actuadores

Reciben señales de los controladores con el propósito de reducir el error.(Fuente de aire húmedo, secador, humidificador)

Lógica Difusa (Fuzzy Logic)

La lógica difusa tiene un rol vital en el control de procesos de humedad, esto se debe a la complejidad del proceso y a su alta no linealidad.

Ofrece salidas de una forma veloz y precisa disminuyendo así las transiciones de estados fundamentales en el entorno físico que controle.

Controlador Difuso

En esencia un controlador lógico difuso, contiene un algoritmo que es capaz de convertir una estrategia de control lingüística en una estrategia de control automático.

El objetivo de este controlador es resolver problemas complejos de control a partir de soluciones simples.

Componentes del Control Difuso

Esta constituido por 4 principales elementos

Componentes del Control Difuso

Base de Conocimientos:Esta formada por una base de datos y un conjunto de reglas difusas que suelen representarse en forma de tabla

Componentes del Control Difuso

Codificación:Bloque en el que cada variable de entrada se le asigna un grado de pertenencia a cada uno de los conjuntos difuso que se han considerado previamente

Componentes del Control Difuso

Sistemas de Inferencia:Es el boque mediante el cual los mecanismos de inferencia relacionan los conjuntos difusos de entrada y salida simulando el proceso de decisión humano.

Componentes del Control Difuso

Decodificación:Es el bloque donde se convierten los conjuntos difusos de la variable de salida que resultan del proceso de inferencia en información precisa expresada mediante un valor nítido.

Actuación de Control DifusoEjemploControl de Humedad y temperatura de un invernadero, para ello contamos con: Un sensor de humedad con un rango de

funcionamiento de 0% y 100% de humedad relativa, con una precisión de centésimas.

Ejemplo

Las variables lingüísticas de entrada para la Humedad serian:

Se asumen 5 términos:Muy Baja(MB); Baja(B); Normal(N); Alta(A) y Muy Alta(MA)

Grafica de la Humedad

Tabla de Reglas

Reglas de inferencia difusa que contiene la base de conocimientos

A partir de estas definiciones se calcula la salida del sistema de control si por ejemplo tenemos como dato de entrada lo siguiente:

El valor nítido de humedad 65% se corresponde con un grado de pertenencia 0.5 para el conjunto difuso de Humedad Alta y con un grado de pertenecía 0.33 para el conjunto difuso Humedad Muy Alta y cero al resto de funciones de pertenencia.Una vez tenemos los datos codificados, procedemos a usar las reglas difusas.

Una vez tengamos los cuatro conjuntos difusos de salida debemos decodificar para saber cuanto debemos subir o bajar la calefacción.

Utilizando el método de Centroide para decodificar el conjunto difuso de salida se observa que el valor decodificado es -2.125 C, es decir que se ejecutara una acción que hará bajar 2.125 C la temperatura del invernadero.

Función de pertenencia del conjunto difuso de salida y resultado de la decodificación.