Principios y Tipos de Sensores y Transductores para Sistemas de Control Industrial

Componentes Fundamentales de un Sistema de Control

En cualquier sistema de control, diversos elementos interactúan para asegurar el funcionamiento deseado. A continuación, se describen los componentes clave:

Definiciones Clave

• Transductor: Modifica la señal de entrada para que pueda ser utilizada por el sistema de control.
  • Ejemplo: Potenciómetro
• Actuador: Modifica la acción a realizar por el sistema según la señal procedente del transductor.
  • Ejemplo: Resistencias para calentar un recipiente
• Planta o Proceso: Es el proceso físico o sistema que se desea controlar.
  • Ejemplo: Control de temperatura en un horno
• Comparador: Elemento que compara la señal de consigna o referencia con la señal realimentada, procedente del captador que mide la magnitud de salida.
  • Ejemplo: Diferencia de señal eléctrica
• Regulador: Elemento que emite una señal de control, que puede ser binaria para decidir si accionar o no el actuador.
  • Ejemplo: Termostato
• Captador: Es el sensor que mide la magnitud de la variable de salida y la transforma en una señal comparable con la que genera el transductor.
  • Ejemplo: Sensor de temperatura

Tipos de Transductores y Captadores Comunes

Los transductores y captadores son esenciales para la adquisición de datos en sistemas de control. A continuación, se detallan algunos de los tipos más utilizados:

Interruptores de Final de Carrera

Mediante una palanca o rodillo que actúa sobre un interruptor, se obtiene una señal digital que determina si un objeto ha alcanzado o no una posición determinada. Son fundamentales para la detección de presencia o límite.

Transductores Resistivos

Los potenciómetros son resistencias variables en función de la posición de un cursor. Este cursor puede ser accionado manualmente (selector o dial) o mediante cualquier elemento mecánico que determine la posición de un objeto. Su variación de resistencia se traduce en una señal eléctrica.

Transductores Capacitivos

La capacidad de un condensador depende del espesor de su dieléctrico. Si se coloca una de las láminas conductoras en el objeto cuya posición se desea detectar, se obtendrá una capacidad variable. Esta variación de capacidad puede ser medida para determinar la posición o presencia.

Tacómetros

Los tacómetros son dispositivos utilizados para medir la velocidad de giro o revoluciones por minuto (RPM).

Tacómetros Mecánicos

También conocidos como contadores de revoluciones, un sistema mecánico hace actuar un resorte para que una aguja indicadora muestre la velocidad de giro en revoluciones por minuto.

Tacómetros Eléctricos

Aprovechan el efecto electromagnético que se produce debido a la variación de flujo en un campo magnético giratorio. Se pueden clasificar en función de la salida que producen:

• Aguja indicadora (cuentarrevoluciones).
• Señal eléctrica, para poder representar la velocidad en un display.
• Frecuencímetro, que sirve para medir la frecuencia de la corriente alterna.

Termorresistencias (RTD)

Se conocen como RTD (Resistance Thermal Detector) y constan de un hilo metálico cuya resistencia varía con la temperatura. La variación de resistencia en función de la temperatura depende de un coeficiente α, que es específico del material, y se calcula mediante una expresión determinada.

Termopares

Se utilizan ampliamente en la industria y pueden medir temperaturas más elevadas que las termorresistencias, alcanzando más de 1000ºC. Consisten en dos trozos de metales diferentes unidos. Cuando estos se calientan, tienen un comportamiento distinto, produciéndose el efecto Seebeck, que consiste en la aparición de una fuerza electromotriz (f.e.m.) entre sus extremos. Conociendo las características de los metales y la f.e.m. generada (del orden de milivoltios), es posible determinar la temperatura a la que ha sido sometido el termopar.