Sistemas de Control Industrial: Fluidos, Actuadores y Sensores

Sistemas de Control y Automatización

Acondicionamiento de Fluidos

El aire a la salida del compresor está sucio, a alta temperatura y con exceso de humedad. Para tratarlo, utilizamos tratamientos de filtrado, secado, refrigerado y regulación de presión.

Actuadores Hidráulicos

Los actuadores hidráulicos transforman la energía del fluido a presión en trabajo mecánico.

Ventajas:

• Fuerzas/pares elevados.
• Controlable en posición.
• Rapidez y precisión en la respuesta.

Inconvenientes:

• Fugas.
• Instalaciones complejas.
• Precisa circuito de retorno.
• Mantenimiento complejo.

Tipos de Actuadores Hidráulicos:

Cilindros Hidráulicos (Desplazamiento Lineal):

• Simple efecto: Utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer.
• Doble efecto: Se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones.

Motores Hidráulicos:

Realizan un trabajo mecánico en forma de movimiento giratorio. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeñas, en comparación con los motores eléctricos.

Actuadores Neumáticos

(Transforman presión de un fluido (aire) en movimiento mecánico).

Elementos de un Sistema Neumático:

Compresor, acondicionador, almacenamiento y distribución, válvulas, actuadores, máquinas.

Ventajas:

• El aire es abundante y barato.
• Se transforma y almacena fácilmente.
• Es limpio.
• No inflamable.

Inconvenientes:

• Difícil de controlar en posición.
• Fuerzas/pares no muy grandes.

Compresores Neumáticos:

Compresores Monoetapa y Multietapa:

Suelen ser muy ruidosos. Las presiones máximas varían según el número de etapas:

• Compresores de una etapa: hasta 10 bar.
• Compresores de 2 etapas: hasta 50 bar.
• Compresores de 3 etapas: hasta 250 bar.

Compresor Centrífugo:

Utilizan un eje con palas o álabes para impulsar y comprimir el fluido.

Tema Sensores

Tipos de Sensores

Sensores de Presencia y Proximidad:

• FIN DE CARRERA: Abren y cierran un contacto; debe producirse contacto físico entre el objeto y el sensor; coste reducido.
• SIN CONTACTO:
  • Inductivos: Se basan en la alteración de la inductancia de la bobina al acercar algo metálico.
  • Capacitivos: Variación del dieléctrico del condensador por la presencia de un objeto (detección de nivel y presencia).
  • Ópticos: Detectan la interrupción o reflexión de la luz (detección de presencia, altura).
  • Ultrasonido: Emisión de onda sonora y recepción de su eco.
• Red y efecto Hall.

Sensores de Posición:

• Potenciómetro: Varía la tensión en función de la posición o giro; son baratos y de mucho desgaste.
• Codificador (Encoder): Detección de luz a través de un disco/regla. Miden posición absoluta (absolutos) o incrementos de posición (incrementales).
• Synchro/Resolver: Miden el ángulo de inclinación de ejes y cosas parecidas; son transformadores.
• LVDT: Mide movimientos lineales.

Sensores de Fuerza:

• Piezoeléctricos.
• Reactancia variable.
• Galga extensiométrica: Miden la fuerza basándose en la variación de la resistencia del hilo de cobre al deformarse.

Otros Sensores:

• Sensores de aceleración.
• Sensores de presión.
• Sensores de caudal (siguen el principio de Bernoulli).
• Sensores de nivel.
• Sensores de temperatura.

Sistemas de Control

Sistemas Cableados:

• Sistemas Electrónicos: Coste mayor desarrollo, rentable a gran escala.
• Sistemas Neumáticos: Para aplicaciones especiales.
• Sistemas Electromecánicos: Facilidad de diseño y mantenimiento.

Sistemas Programables:

• Sistemas Electrónicos: Mayor coste inicial, rentable a gran escala.
• Computadores Comerciales: Bajo coste, más flexibilidad, más empleados (ej.: PC (computador personal), PLC (autómata programable)).

Comparativa de Sistemas Programables:

PCs:

Ventajas: Precio, capacidad de cálculo, interfaz gráfica, normalización.

PLCs (Autómatas Programables):

Ventajas: Robustez, arquitectura adaptada a la aplicación, modularidad y versatilidad, software específico.

Componentes de un Autómata Programable:

Alimentación (potencia, tensión de entrada, baterías), Procesador, Memoria de programa, Entradas y salidas digitales y analógicas, reguladores, contadores, temporizadores, etc.