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

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– 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