[1]Un sensor es un dispositivo capaz de detectar diferentes tipos de materiales, con el objetivo de mandar una señal y permitir que continué un proceso, o bien detectar un cambio; dependiendo del caso que éste sea. Es un dispositivo que a partir de la energía del medio, proporciona una señal de salida que es función de la magnitud que se pretende medir.
Un transductor es el dispositivo que transforma una magnitud física (mecánica, térmica, magnética, eléctrica, óptica, etc.) en otra magnitud, normalmente eléctrica. Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).
Cualquier sensor o transductor necesita estar calibrado para ser útil como
dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se
establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida.
Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos,
dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son:
Transductores analógicos.
Transductores digitales
Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por
ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el
valor de la variable física que se mide.
Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de
un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones
que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales
representan el valor de la variable medida.
Instrumentación de campo
[2]Son dispositivos de campo para medición y registro de variables de procesos tales como Temperatura puntual y Temperatura Promedio las cuales podrán ser utilizadas en diversasaplicaciones y podrán formar parte de la automatización de las operaciones en una planta.
1. Instrumentos de medida de presión
[3]Un manómetro es un instrumento que utiliza una columna de líquido para mesurar la presión, aunque actualmente el término manómetro a menudo se usa para designar cualquier instrumento de medida que sirva para mesurar la presión.
Sensores mecánicos
[4]Los sensores mecánicos son utilizados para medir el esfuerzo o la deformación, esto permite verificar si el componente está sujeto o no a niveles de carga segura. Los valores de esfuerzo se pueden determinar a partir de mediciones de deformación con principios básicos de mecánica sólida.
Es posible obtener otras cantidades físicas indirectamente mediante las mediciones de esfuerzo y deformación, a continuación se menciona algunas:
- Fuerza: Al realizar una medición de deformación en un elemento de flexión. - Presión: Al realizar una medición de deformación en un diafragma flexible. - Temperatura: Corresponde a la medición de la expansión térmica de un material.
Sensores electromecánicos
[5] Un sensor eléctrico es un dispositivo que transforma una cantidad física (temperatura, posición, intensidad de la luz, etc.) en una cantidad eléctrica (a menudo un voltaje) que luego puede integrarse en una cadena de procesamiento de señales.
Un sensor, también llamado detector, transductor o sonda, convierte los parámetros que no son eléctricos en información que se puede evaluar eléctricamente mediante tensiones y/o intensidades.
El sensor registra las cantidades físicas y las convierte con convertidores de algún tipo según la magnitud y que veremos más adelante, en un voltaje eléctrico, que el sensor establece en una relación fija con la cantidad recogida de entrada.
La curva de calibración del sensor es la curva que da la evolución de la cantidad eléctrica característica del sensor en función de la cantidad física a la que es sensible el sensor.
2. Instrumentos de medida de caudal
Caudalímetros
[6]Un caudalímetro, medidor de caudal, medidor de flujo o flujómetro es un instrumento de medición para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido.
Existen versiones mecánicas y eléctricas. Un ejemplo de caudalímetro eléctrico lo podemos encontrar en los calentadores de agua de paso que lo utilizan para determinar el caudal que está circulando o en las lavadoras para llenar su tanque a diferentes niveles.
Medidores de caudal electromagnéticos
[7] Los medidores de flujo electromagnéticos son medidores de flujo volumétrico que funcionan en base al principio de la Ley de inducción electromagnética de Faraday. Miden la velocidad del flujo cuando el líquido pasa por el medidor durante un plazo determinado. Los medidores electromagnéticos no son intrusivos y su diseño de tubo de flujo totalmente abierto facilita un flujo desinhibido y reduce la necesidad de mantenimiento gracias a que no tiene partes móviles que puedan desgastarse.
3. Instrumentos de medida de nivel
Los sensores de medición de nivel son parte integral del control de proceso en muchas industrias y caen en dos tipos principales. Los sensores de medición de nivel puntuales se usan para marcar una sola altura de líquido separada: una condición de nivel preestablecida. En general, este tipo de sensor funciona con una alarma alta, y señala una condición de desbordamiento, o un marcador para una condición de alarma baja. Los sensores de nivel continuos son más sofisticados y pueden proporcionar monitoreo de nivel para todo un sistema.
DISPOSITIVO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADOS DE CONTROL
Componentes de un sistema automático
[1]La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas
habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:
La Parte Operativaes la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores ..y los captadores como fotodiodos, finales de carrera ...
La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada) . En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.
Sistema automatizadosEn un proceso productivo no siempre se justifica la implementación de sistemas de automatización, pero existen ciertas señales indicadoras que justifican y hacen necesario la implementación de estos sistemas.
Elementos de comunicación de un sistema automático
Pupitre de mando y control: Es el interfaz que permite la comunicación entre el sistema y el operario,este pupitre permite controlar multitud de componentes y equipos, desde el mismo panel gracias a la facilidad de control con selectores, pulsadores, visores, setas de emergencia, alarmas, señales luminosas... Está destinado para su uso en zonas con riesgos de explosión de industrias como Oil & gas e industrias petroquímicas. Se basa en la colocación de varios componentes diseñados a medida según las necesidades del proyecto, consiguiendo de este modo un pupitre de gran comodidad de visualización y control.
Red de Alimentación: La Red de alimentación se conecta al sistema mediante la manguera de alimentación. Aunque se pueden emplear varias fuentes de ener- gía para el funcionamiento del sistema automático, generalmente se emplea la electricidad y en casos concretos sistemas hidráulicos o neumáticos.
Armario Eléctrico: Contiene los aparatos eléctricos de potencia y maniobra. Es el corazón del sistema. El armario eléctrico trabaja como envolvente protectora para dichos aparatos, dentro de un mismo armario no deberá encontrarse elementos eléctricos de diferentes equipos.
Cableado: Son aquellos que se implementan por medio de uniones físicas entre los que forman el sistema de control. Para conducir las señales y conectar los distintos dispositivos es necesa- rio el empleo de conductores eléctricos.
SENSORES, ACONDICIONADORES DE SEÑAL, ACTUADORES Y PRE - ACTUADORES
Sensores
[2]Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas.
Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica , etc.
Acondicionador de señal
[3]El acondicionamiento de señal es un proceso de adquisición de datos que se lleva a cabo mediante un instrumento llamado acondicionador de señal. Ese instrumento convierte un tipo de señal eléctrica o mecánica (señal de entrada) en otro (señal de salida). El objetivo consiste en amplificar la señal y convertirla a otro formato fácil de leer y compatible con fines de adquisición de datos o de control de una máquina.
Actuadores
[4] Los actuadores son los dispositivos que permiten al sistema de control ‘actuar’ sobre el ‘mundo real’ para realizar las acciones deseadas, existen multitud de sistemas actuadores aunque el mando y control de los mismos es más fácil, en general, que el manejo de sensores.
Los actuadores lineales generan una fuerza en línea recta, tal como haría un pistón. Los
actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo haría un motor eléctrico. En
este artículo nos concentraremos en los actuadores rotatorios. En la próxima actualización
tocaremos el tema de los actuadores lineales.
Como ya se mencionó, hay tres tipos de actuadores:
Neumáticos
Eléctricos
Hidráulicos
Funcionamiento
Es importante comprender el funcionamiento de los actuadores para su correcta
aplicación.
Pre-actuadores
Un sistema de control obtiene como salida una señal eléctrica, la cual ha de activar un actuador. El preactuador es el elemento que hace de interfaz, tomando como entrada la señal eléctrica y procediendo en el actuador. Los más usuales son:
Electroválvulas. Son los preactuadores de los cilindros y actuadores de giro neumáticos e hidráulicos.
Relés y contactores. Se emplean para conectar y desconectar actuadores eléctricos como resistencias calefactoras o motores.
Tipos de controles de proceso
[5]Control de lazo abierto
Son aquellos en los que la señal de salida no afecta al funcionamiento del sistema total. Por ejemplo: un horno de microondas que carece de sensor de temperatura de los alimentos (es el que permite calcular automáticamente el tiempo y el nivel de cocción) al cocinar, el artefacto emitirá las microondas a lo largo del tiempo fijado al iniciarse el proceso de cocción, sin tener en cuenta si el alimento está totalmente cocido o no.
SEÑAL DE MANDO: indicación que da una persona haciendo que funcione el sistema
UNIDAD DE CONTROL: tiene un componente principal, llamado transductor, capaz de traducir o interpretar la señal de mando establecer el valor de la señal de referencia (entrada)
ENTRADA: señal producida por el transductor, que es interpretada por el sistema y lo hace funcionar
UNIDAD OPERATIVA O DINÁMICA: es la parte del sistema que lleva a cabo el progreso
SALIDA: es un resultado del funcionamiento del sistema, puede tratarse de información o un producto terminado
REGULADOR-CONTROLADOR: dispositivo encargado de controlar el estado de carga de las baterías así como regular la intensidad de carga.
Control de lazo cerrado
Son aquellos en los que se produce un proceso de re alimentación, es decir que es capaz de modificar la señal de entrada en función de la señal de salida la toma de decisiones no depende solo de la entrada sino también de la salida.
Procesos industriales
[6] Proceso por lote Son aquellos que aceleran el volumen de producción con la ayuda de plantillas o modelos. En muchos sectores de la economía, este tipo de procesos han suplido a otros de carácter artesanal.
Proceso de flujo continuo En este caso, las empresas realizan cientos de miles de productos idénticos. Lo que les diferencia de otros es que la línea de producción nunca cesa; es decir, está en funcionamiento las 24 horas del día y los 7 días de la semana.
Proceso por trabajo La modalidad consiste en centrar todos los esfuerzos productivos en la elaboración de un producto cada vez. Por ejemplo, en función de un pedido específico o de una temporada concreta.
Transmisores
[7] El transmisor es un instrumento que capta la variable en proceso y la transmite a distancia a un instrumento indicador o controlador. Es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un medio. Para lograr una sesión de comunicación se requiere: un transmisor, un medio y un receptor.
Transmisores eléctrico: Generalmente utilizan el equilibrio de fuerzas, el desequilibrio da lugar a una variación de posición relativa, excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia o un transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y es así como se complementa un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de al variable en proceso.
Transmisores inteligente. Son aquellos instrumentos capaces de realizar funciones adicionales a la de la transmisión de la señal del proceso gracias a un microprocesador incorporado.
Elementos de comunicación
Red de alimentación, Armario eléctrico, cableado y Pupitre de mando y control
Bibliografía
[1] 101, N. (2018). HBK. Obtenido de https://www.hbm.com/es/7339/que-es-un-acondicionador-de-senal-funciones/
[2] Borja, M. (2014). Monografia . Obtenido de https://www.monografias.com/trabajos107/pre-accionadores-y-accionadores/pre-accionadores-y-accionadores
[3] Castillo, N. (25 de 09 de 2018). Control . Obtenido de https://siaguanta.com/c-tecnologia/sistemas-de-control/
[4] Delgado, C. (08 de 12 de 2015). Informacion educativa . Obtenido de https://www.industriasgsl.com/blog/post/tipos-de-sensores-y-sus-aplicaciones
[5] Julian Perez Porto y Ana Gardey. (2010). Definicion DE. Obtenido de Definicion de sensor: https://definicion.de/sensor/#:~:text=Un%20sensor%20es%20un%20dispositivo,o%20qu%C3%ADmicas%20en%20magnitudes%20el%C3%A9ctricas.&text=Los%20sensores%20son%20dispositivos%20que%20responden%20ante%20est%C3%ADmulos%20externos.
[6] Mosquera, M. (2017). Electronica NOBAGAVE. Obtenido de Automatizacion de Sistema e Instalaciones Domiciliarias: https://sites.google.com/site/electronicanobagave/domiciliarias
[7]Sampedro, L. C. (12 de 10 de 2021). Obtenido de https://www.ingenieriaquimicareviews.com/2021/09/lazo-de-control.html#:~:text=Un%20lazo%20de%20control%20es,de%20un%20sistema%20a%20estudiar.
