Instrumentación y Control de Procesos Industriales

Instrumentación Industrial

Tipos de Instrumentos

Según la indicación de la variable:

• Instrumentos ciegos:

  No tienen indicación visible de la variable (ej: presostatos, termostatos).

• Instrumentos indicadores:

  Disponen de una escala graduada para visualizar el valor de la variable.

• Instrumentos registradores:

  Registran la variable con un trazo continuo o punteado.

Según la función:

• Elementos primarios:

  Están en contacto directo con la variable y utilizan energía del medio controlado.

• Convertidores:

  Modifican una señal de entrada (neumática o electrónica) y la envían en forma de salida.

• Receptores:

  Reciben las señales de los transmisores y las indican o registran.

• Controladores:

  Comparan la variable controlada con un valor deseado y ejercen una acción correctiva.

Transmisores

Reciben la señal del sensor y la transmiten a un instrumento indicador, registrador o controlador.

• Transmisor neumático:

  Convierte un desplazamiento mecánico en variaciones proporcionales de presión.

• Transmisor electrónico:

  Más precisos y de respuesta más rápida que los mecánicos.

• Transmisor digital:

  Mejoró la exactitud en la medida.

• Transmisor hidráulico:

  Capta el comportamiento de un fluido y lo transmite.

• Transmisor telemétrico:

  Permite la medición a distancia a través de una señal de radio.

Automatización Industrial

Conjunto de elementos o procesos (informáticos, mecánicos o electromecánicos) que funcionan con mínima o nula intervención humana.

Características principales:

• Mayor precisión y repetitividad en las tareas.
• Mayor rapidez y eficiencia.

Tipos de automatización:

• Fija
• Programable
• Flexible

Tecnologías de automatización:

• Neumática
• Electroneumática
• Oleo-hidráulica
• Electrohidráulica

Sensores

Dispositivos que captan un estímulo del entorno y traducen la información recibida.

Funcionamiento:

Utilizan un sistema electrónico para capturar, analizar y transmitir información sobre el medio ambiente.

Tipos de sensores:

• Sensores de proximidad:

  Detectan objetos o señales cercanas.

• Sensores de temperatura:

  Recogen información sobre la temperatura y la convierten a una forma comprensible para otros dispositivos.

• Sensores de presión:

  Transforman una fuerza por unidad de superficie en un voltaje equivalente.

• Sensores de flujo:

  Permiten medir y monitorear el flujo de líquidos o gases.

• Sensores de corriente:

  Detectan la corriente de forma rápida y exacta.

Temperatura

Cantidad de energía cinética de las partículas de una masa (gaseosa, líquida o sólida).

Métodos de transferencia de calor:

1. Conducción:

   El calor se transmite entre cuerpos con diferente temperatura a través del contacto directo, sin desplazamiento de materia.

2. Convección:

   Transferencia de calor por el movimiento de fluidos (líquidos y gases) de zonas calientes a zonas frías.

3. Radiación:

   El calor se transmite entre dos sólidos a diferente temperatura sin contacto directo ni un medio conductor, mediante ondas electromagnéticas.

Instrumentos de medición de temperatura:

• Termómetro:

  Instrumento para medir la temperatura.

• Termómetro de mercurio:

  Aprovecha la dilatación del mercurio. Prácticos y exactos, pero contaminantes.

• Pirómetros:

  Miden temperaturas muy altas mediante la captación de radiación infrarroja o la distribución de la radiación térmica.

• Termómetro de gas:

  Se basa en la expansión del gas al calentarse.

• Termómetro de lámina bimetálica:

  Utiliza dos láminas de metales con diferentes coeficientes de dilatación.

• Termómetros digitales:

  Operan con circuitos electrónicos y sensores que miden variaciones de tensión y las traducen en dígitos.

• Termocuplas:

  Sensores de temperatura simples y económicos que generan una fuerza electromotriz cuando dos uniones de metales diferentes se mantienen a diferentes temperaturas.

• Pirómetro óptico:

  Mide la radiación térmica sin contacto físico con el objeto.

Presión

Instrumentos de medición de presión:

• Manómetro:

  Instrumento para medir la presión de fluidos.

• Vacuómetro:

  Mide presiones muy bajas.

• Manómetro de dos ramas abiertas:

  Tubo en forma de U con un líquido, una rama abierta a la atmósfera y la otra conectada al fluido a medir.

• Manómetro Bourdon:

  Tubo curvado que tiende a enderezarse al introducirle presión.

Tipos de presión:

• Presión atmosférica:

  Fuerza que el aire ejerce sobre la atmósfera. Se mide con un barómetro.

• Presión absoluta (real):

  Presión manométrica más la atmosférica.

• Presión relativa:

  Diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica.

• Presión manométrica:

  Diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica, cuando la presión es superior a la atmosférica.

Servomotores

Motores eléctricos que permiten controlar la velocidad y la posición del eje.

Características:

• Par:

  Fuerza que el motor puede ejercer en su eje.

• Velocidad:

  Velocidad angular o de rotación del eje.

Partes de un servomotor:

• Motor eléctrico:

  Genera el movimiento.

• Sistema de regulación:

  Engranajes que regulan la velocidad y el par.

• Sistema de control o sensor:

  Circuito electrónico que controla el movimiento mediante pulsos eléctricos.

• Potenciómetro:

  Indica el ángulo del eje del motor.

Control de servomotores:

Se utilizan pulsos eléctricos de duración variable para posicionar el eje del motor. Circuitos electrónicos o tarjetas controladoras generan los pulsos y controlan el movimiento.

Tipos de servomotores:

• Corriente continua (CC):

  Los más comunes, funcionan con un pequeño motor de CC.

• Corriente alterna (CA):

  Utilizan corrientes más potentes para mover grandes fuerzas.

• Imanes permanentes o Brushless:

  Motores de CA sin escobillas, para grandes torques y altas velocidades.

• Motor paso a paso:

  Gira por grados determinados.