Fundamentos de Sensores y Sistemas de Control Industrial: Conceptos Clave

Fundamentos de Sensores y Sistemas de Control en Tecnología Industrial

1. Definición de Sensor

Sensor: Dispositivo que detecta una magnitud física y la transforma en una señal eléctrica que puede ser procesada por un sistema de control.

2. Clasificación de Modos de Control

Se distinguen tres modos fundamentales de operación en el control de procesos:

• Control Manual: El operador humano realiza directamente la acción de control.
• Control Automático: El sistema actúa por sí mismo sin intervención humana, siguiendo una condición predefinida.
• Control Programado: Se ejecutan acciones de control siguiendo una secuencia o programa definido previamente.

3. Función Principal de un Sistema de Control

La función esencial de un sistema de control es regular, dirigir o gobernar el comportamiento de un proceso o máquina para que cumpla un objetivo deseado, manteniendo las variables dentro de ciertos límites establecidos.

4. Comparativa de Señales: Analógicas vs. Digitales

Señales Analógicas

• Ventajas: Representan valores continuos y muy precisos; son útiles para representar fenómenos naturales.
• Desventajas: Son más sensibles al ruido y requieren circuitos más complejos para su procesamiento.

Señales Digitales

• Ventajas: Son menos sensibles al ruido, fáciles de almacenar y procesar con sistemas electrónicos.
• Desventajas: Pierden información al convertir datos continuos en discretos, ofreciendo menor resolución que la señal analógica.

5. Tipos de Lazo de Control

Control de Lazo Abierto

• Ventajas: Simples, económicos y fáciles de implementar.
• Desventajas: No corrigen errores, dependen de condiciones externas y no garantizan la exactitud del resultado.

Control de Lazo Cerrado (Feedback)

• Ventajas: Corrigen errores automáticamente, son más precisos y estables.
• Desventajas: Son más complejos y costosos, requieren sensores y más recursos de procesamiento.

6. Roles de las Interfases en Sistemas de Control

Las interfases proporcionan funciones cruciales para la comunicación y el procesamiento de datos:

1. Adaptar señales (convertir de analógicas a digitales o viceversa).
2. Facilitar la conexión entre dispositivos de distinto tipo.
3. Garantizar que la información llegue correctamente al sistema para su procesamiento.

Evaluación de Conceptos Clave

Preguntas de Opción Múltiple

• ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor una señal analógica? c. Es continua y pasa por todos los valores intermedios.
• ¿Qué tipo de señales consume menos ancho de banda y es más fácil de procesar en tiempo real? b. Señales analógicas. (Nota: Esta afirmación es debatible en contextos modernos, pero se mantiene según el texto original).
• ¿Cuál es una característica de un lazo de control cerrado? c. Responde ante las perturbaciones del sistema.
• ¿Qué función tienen las interfaces en la comunicación analógico-digital? f. Reunir en un solo elemento todos los sistemas de conversión y acondicionamiento.
• ¿Cuál es la función de un conversor digital-analógico (DAC)? a. Convertir señales para habilitar un actuador.

Verdadero o Falso (V/F) sobre Sensores y Señales

Se indica la corrección (V=Verdadero, F=Falso) al lado de la afirmación original:

1. Los sensores son dispositivos electrónicos que permiten interactuar con el entorno. (F)
2. Las señales digitales son más susceptibles a errores que las señales analógicas. (F)
3. Un sensor es un dispositivo que convierte una magnitud física o química en una magnitud eléctrica. (V)
4. Los sensores digitales producen una señal continua proporcional a la cantidad medida. (F)
5. La histéresis es la capacidad de un sensor para reflejar cambios súbitos en la entrada. (F)
6. Los sensores no requieren una fuente externa de energía. (F)
7. Los sensores fotoeléctricos experimentan variaciones en función de la luz que incide sobre ellos. (V)
8. Un termistor es un sensor de temperatura de no contacto. (F)
9. Un sensor de luz fotorresistor varía su resistencia según la intensidad lumínica. (V)

Aplicaciones Industriales de Sensores Específicos

Asociación de sensores comunes con sus aplicaciones típicas en la industria:

• Termopar (6): Medición de temperatura en procesos de producción de alimentos.
• Sensor Capacitivo (10): Control de niveles de líquidos.
• Fotorresistor (8): Sensor de paro y arranque (control de presencia/ausencia por luz).
• Pirómetro (7): Medición de temperatura sin contacto en la industria metalúrgica.
• Sensor Inductivo (9): Detección de objetos metálicos.