INSTRUMENTOS DE CONTROL

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 Operativa es 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 automatizados En 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.