Elementos de Medida en Automatización y Robótica Industrial (página 2)

Tipos de
Transmisores

Transmisores neumáticos: Se fundamentan
en el principio que cumple el sistema 
tobera obturador que consiste en un tubo con un suministro
constante de presión
no superior a los 25 Psi que pasa por una restricción
que reduce el diámetro alrededor de 0.1 mm y que en su
otro extremo se torna en forma de tobera  con un
diámetro de 0.25 – 0.5 mm que esta expuesto a la
atmósfera ocasionando un escape que es
regulado por un obturador el cual cumple la misión
de controlar el escape proporcional a la separación
entre él y la tobera.

la función
de la tobera – obturador es que a medida que la lamina
obturadora disminuya  o aumente la distancia hacia la
tobera ocasionara un efecto inversamente proporcional sobre la
presión interna que es intermedia entre la
presión atmosférica y la de suministro e igual a
la señal de salida del transmisor que para la tobera
totalmente cerrada equivale a 15 Psi y totalmente abierta a 3
Psi.

Para la obtención de una salida eficiente y a
causa de diminutos volúmenes de aire que se
obtienen del sistema se le acopla una válvula piloto que
amplifica, formando un amplificador de dos etapas

La válvula servopilotada consiste en un
obturador que permite el paso de dos caudales de aire los
cuales nos determinan la salida mediante los diferenciales de
presión entre las superficies uno y dos logrando vencer
el resorte que busca sostener la válvula cerrada, aunque
realmente existe una mínima abertura que lo que nos
determina los 3 Psi como salida mínima. Las funciones de la
válvula son:

• Aumento del caudal suministrado o del caudal de
  escape para conseguir tiempos de respuesta inferiores al
  segundo.
• Amplificación de presión (ganancia),
  de cuatro a cinco para obtener la señal neumática de 3 – 15 Psi.

Los transmisores neumáticos presentan las
siguientes características:

• Un consumo de
  aire mas bajo para el caudal nulo de salida.
• Un caudal mayor de salida hacia el
  receptor.
• Una zona muerta de presiones de salida.
• Son de equilibrio
  de fuerzas.
• Son de acción directa.

 Transmisores
electrónicos: 
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. Su
precisión es de 0.5 – 1% en una salida estándar
de 4 – 20mA. Se caracterizan por el rango de entrada del
sensor.

Transmisores inteligentes: Son aquellos
instrumentos capaces de realizar funciones adicionales a la de
la transmisión de la señal del proceso gracias a
un microprocesador incorporado. También
existen dos modelos
básicos de transmisores inteligentes:

• El capacitivo que consiste en un condensador
  compuesto de un diafragma interno que separa las placas y que
  cuando se abren las placas es porque se realiza una
  presión este diafragma se llena de aceite lo
  cual hace variar la distancia entre placas en no mas de 0.1
  mm. luego esta señal es amplificada por un oscilador y
  un demodulador que entregan una señal análoga
  para ser convertida a digital y así ser tomada por el
  microprocesador.
• El semiconductor sus cualidades permiten que se
  incorpore  un puente de weaston al que el
  microprocesador linealiza las señales y entrega la salida de 4 –
  20mA.

 Los transmisores inteligentes
permiten leer valores,
configurar el transmisor, cambiar su campo de medida y
diagnosticar averías, calibración y cambio de
margen de medida. Algunos transmisores gozan de auto
calibración, autodiagnóstico de elementos
electrónicos; su precisión es de 0.075%.
Monitorea las temperaturas, estabilidad, campos de medida
amplios,  posee bajos costes de mantenimiento pero tiene desventajas como su
lentitud, frente a variables
rápidas puede presentar problemas y
para el desempeño en las comunicaciones no presenta dispositivos
universales, es decir, no intercambiable con otras marcas.

 Como calibrar un
transmisor:  

1) Chequeo y Ajustes Preliminares:

• Observar el estado
  físico del equipo, desgaste de piezas, limpieza y
  respuesta del equipo.
• Determine los errores de indicación del
  equipo comparado con un patrón adecuado (según
  el rango y la precisión).
• Llevar ajustes de cero, multiplicación,
  angularidad y otros adicionales a los márgenes
  recomendados para el proceso o que permita su ajuste en ambas
  direcciones (no en extremos) excuadramientos preliminares. Lo
  cual reducirá al mínimo el error de
  angularidad. 

2) Ajuste de cero:

• Colocar la variable en un valor bajo
  de cero a 10% del rango o en la primera división
  representativa a excepción de los equipos que tienen
  supresión de cero o cero vivo, para ello se debe
  simular la variable con un mecanismo adecuado, según
  rango y precisión lo mismo que un patrón
  adecuado.
• Si el instrumento que se esta calibrando no indica
  el valor fijado anteriormente, se debe ajustar del mecanismo
  de cero( un puntero, un resorte, reóstato, tornillo
  micrométrico, etc).
• Si el equipo tiene ajustes adicionales con cero
  variable, con elevaciones o supresiones se debe hacer
  después del punto anterior de ajuste de
  cero. 

3) Ajuste de multiplicación:

• Colocar la variable en un valor alto del 70 al
  100%.
• Si el instrumento no indica el valor fijado, se
  debe ajustar el mecanismo de multiplicación o span (
  un brazo, palanca, reóstato o ganancia).

4) Repetir los dos últimos pasos hasta obtener
la calibración correcta para los
valores      

      alto y
bajo.  

5) Ajuste de angularidad:

• Colocar la variable al 50% del span.
• Si el incremento no indica el valor del 50% ajustar
  el mecanismo de angularidad según el
  equipo. 

6) Repetir los dos últimos pasos 4 y 5 hasta
obtener la calibración correcta, en los
tres   

     puntos.

Nota: Después de terminar el procedimiento
se debe levantar un acta de calibración, aproximadamente
en cuatro puntos: Valores teóricos contra valores reales
( lo mas exactamente posible), tanto ascendente como
descendente para determinar si tiene
histéresis.

Transmisores de presión y temperatura
para:
•la extrusión de plástico
•el moldeo de plástico
•la industria en
general

Transmisores de flujo másico para gases,
interruptores de nivel y flujo bajo el principio de
dispersión térmica

Transmisores de presión y nivel
neumáticos y electrónicos.
•Para la industria del papel
•Para la industria en general

Transmisores e interruptores
de nivel por el principio
de radio
frecuencia.

Transmisores de señal
•Alarmas
•Convertidores I/P, P/I
•Transmisores de temperatura
•Sistemas de
comunicación de datos

Preguntas de Repaso

1.- ¿Qué se necesita un sistema de
control?

2.- Que hacen los elementos primarios?

3.- ¿Cómo se llama el instrumento que
cambia las magnitudes del proceso Transductor?

4.- Menciona al menos ocho elementos primarios para
medir la presión

5.- ¿Qué diferencia existe entre la
presión absoluta, presión diferencial y la
presión relativa?

6.- ¿Cuál es la función de los
fuelles y diafragmas?

7. Menciona los tres dispositivos para la medición de fuerzas.

8. Describe el dispositivo que utiliza el método
incremental para la medición de desplazamientos en una
máquina de NC.

9. ¿Cuáles son los dos tipos de
electrodos que se utilizan en la medición del pH?

10.- Mencione algunos dispositivos para la medida del
nivel y diga cuál es el más usado.

11.- Diga cuáles son los elementos de medida de
temperatura más adaptados al control automático
de procesos.

12.- ¿Cuáles son las razones por las
cuales los termopares se usan más como elementos de
medida de temperatura?

13.- Menciona los principales elementos primarios de
medida del flujo.

14.- ¿Cuáles son los elementos primarios
de medida que no presentan obstrucción al paso del
fluido?

15.- ¿Qué elementos primarios de medida
nos permiten medir cantidades de fluido?

16.- ¿Qué diferencia hay entre
transmisión analógica y la transmisión
digital?

17.- ¿Qué son los
Transmisores?

18.- ¿Cuántos tipos de transmisores
existen en la automatización?

Conclusiones

El control automático es un concepto que
desde su aparición ha prevalecido en nuestras vidas y
que lo seguirá haciendo por su gran importancia y
aplicación a los procesos industriales.

Bajo este sentido, también es importante
conocer que tipo de elementos o bien dispositivos se tienen
para así poder
controlar variables, tales como el desplazamiento, la
presión, la temperatura, el potencial de hidrógeno, la velocidad,
el peso, el flujo, entre otros.

Los dispositivos usados para le medición de
variables ahorran trabajo y
proporcionan exactitud en el proceso de algún proceso o
producto.

El control de los procesos, el nivel de
líquidos y sólidos contenidos en tanques y
reactores, tolvas, etc., es una variable importante en la
industria en general. Los dispositivos para la medida del nivel
son muy variados,por ejemplos los Ultrasónicos y los
nucleares son dispositivos muy complejos en la
industria.

Para el estudio de la automatización de un
proceso interesa el
conocimiento de las relaciones existentes entre las
variables de entrada y salida, normalmente en diversos procesos
industriales es necesario controlar el peso de los materiales
que se han de transformar, o ajustar la magnitud de las fuerzas
actuantes.

Aprendimos que para la medición de las fuerzas,
se da lugar a transductores que conviertan estas magnitudes en
otras más fáciles de medir. La medición de
las variables mencionadas con anterioridad debe hacerse con
instrumento de medición directa, o bien se utilizan los
llamados transductores, que son elementos que cambian la
variable a otra para facilitar la medición, en este caso
no existe alguna modificación del valor de la misma, ya
que son equivalentes, el cambio sólo se realiza por la
facilidad de la medición de dicha variable.

En la industria se debe manejar el concepto de
transmisor el cual es un instrumento que capta la variable en
proceso y la transmite a distancia a un instrumento indicador o
controlador; pero en realidades eso y mucho más, la
función primordial en la industria de la instrumentación y automatización,
para el análisis de prueba en la calidad del
instrumento.

Bibliografía

• Técnicas de Automatización
  Industrial.

José J. Horta Santos.

Edit. Limusa

México, 1982.

47-102 pp.

• Robótica: Una
  introducción

Mc Cloy

1ª. Edición.

Edit. Limusa

México, 1993

22-27 pp.

Lecturas
recomendadas

Introduction to Control System Technology (7th
Edition),

,
Robert N. Bateson,

Prentice Hall; 7th edition,

706 Pp.

Control Systems Engineering

Norman S. Nise

John Wiley & Sons; 3rd edition

950 pages

Otras Publicaciones
del autor

La siguiente tabla muestra los
trabajos publicados por el Ingenierio Ivan Escalona para quien
este interesado en consultar los diversos temas y bajar los
trabajos, comentarios al correo:

Autor Ing.

Iván Escalona

Consultor Logística, Teléfono Movil: 044 55 18 25 40 61
(México)

Ingeniero Industrial

,

Nota: Si deseas agregar un comentario o si tienes
alguna duda o queja sobre algún(os) trabajo(s)
publicado(s), puedes escribirme a los correos que se indican,
indicándome que trabajo fue el que revisaste escribiendo
el título del trabajo(s), también de donde eres y
a que te dedicas (si estudias, o trabajas) Siendo
específico, también la edad, si no los indicas en
el mail, borraré el correo y no podré ayudarte,
gracias.

– Estudios Universitarios: Unidad Profesional
Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias
Sociales y Administrativas (U.P.I.I.C.S.A.) del Instituto
Politécnico Nacional (I.P.N.)

– Centro Escolar Patoyac, (Incorporado a la
UNAM)

Origen: México