Sensores y actuadores

23/10/2016 Salvador de la Cruz 23/10/2016 23/10/2016 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Señales digitales Sensores digitales Señales analógicos Sensores analógicos Principales características de los instrumentos de medida Clasificación de los instrumentos de medida Medida de temperatura Medida de presión Medida de caudal Medida de nivel Otras aplicaciones Actuadores 23/10/2016 1 23/10/2016 Son variables eléctricas con dos niveles bien diferenciados que se alternan en el tiempo. Cada nivel eléctrico representa uno de dos símbolos: 0 ó 1, V o F, etc. Los niveles específicos dependen del tipo de dispositivos utilizado. Por ejemplo si se emplean componentes de la familia lógica TTL (transistor-transistor-logic) los niveles son 0 V y 5 V, aunque cualquier valor por debajo de 0,8 V es correctamente interpretado como un 0 y cualquier valor por encima de 2 V es interpretado como un 1. Estos ejemplos muestran uno de los principales atractivos de las señales digitales: su gran inmunidad al ruido. Las señales digitales tienen la particularidad de tener sólo dos estados. 23/10/2016 Los más utilizados en la industria son los sensores que trabajan en 24 Vcd y los de 110Vca. Los hay de diferentes tipos de acuerdo a su función y estos pueden ser: Sensores de final de carrera Sensores detectores de presencia Botones pulsadores Switch de selección Botones de paro de emergencia 23/10/2016 Sensores de final de carrera.- Son dispositivos electromecánicos que constan de un accionador vinculado mecánicamente a un conjunto de contactos. Cuando un objeto entra en contacto con el accionador, el dispositivo opera los contactos para cerrar o abrir una conexión eléctrica. Los interruptores de final de carrera funcionan en distintas aplicaciones y ambientes debido a su resistencia, operación visible simple, fácil instalación y funcionamiento confiable 23/10/2016 2 23/10/2016 Sensores detectores de presencia.- Los dispositivos de detección de presencia captan la distancia, la ausencia o la presencia de un objeto. Funcionan con diferentes tecnologías como la fotoeléctrica, la inductiva, capacitiva o ultrasónica. Sensores fotoeléctricos .-Los sensores fotoeléctricos usan un haz de luz para detectar la presencia o la ausencia de un objeto. Esta tecnología es una alternativa ideal a sensores de proximidad inductivos cuando se requieren distancias de detección largas o cuando el ítem que se desea detectar no es metálico. 23/10/2016 Sensores de proximidad inductivos.- Los sensores de proximidad inductivos detectan objetos metálicos sin tocarlos. Esta tecnología se usa en aplicaciones en las que el objeto metálico que se debe detectar está dentro de una o dos pulgadas de la cara del sensor. Los sensores se pueden usar en aplicaciones de empaquetado para servicio ligero, los exigentes ambientes en equipos de soldadura automotriz o las hostiles proyecciones de agua en plantas de procesamiento de alimentos. 23/10/2016 Sensores de proximidad capacitivos.- Los sensores de proximidad capacitivos tubulares tienen una distancia de detección ajustable. Las aplicaciones típicas de los sensores capacitivos incluyen: Madera, pulpa y papel Detección del nivel de comestibles no perecederos y líquidos Detección del nivel en tubo de observación Procesamiento de alimentos 23/10/2016 3 23/10/2016 Sensores de proximidad ultrasónicos.- Los sensores ultrasónicos de objetos transparentes son sensores de modo opuesto que constan de un emisor y un receptor. El receptor se basa en un microprocesador y proporciona estabilidad de temperatura e inmunidad de ruido avanzadas. El control de volumen del emisor ajusta el volumen según la distancia de detección y otras variables de su aplicación. 23/10/2016 Botones pulsadores.- Los operadores están diseñados y fabricados para rendir en los ambientes industriales más exigentes. Incluye estaciones y operadores industriales para aplicaciones severas. Algunos modelos incluyen indicador LED universal, Otros ofrecen bloque de contactos a prueba de explosión para zonas peligrosas de Clase I División 2. Vienen en configuración de contactos NA o NC. 23/10/2016 Switch de selección.- Los switch de selección permiten al operador decidir entre dos o más estados del proceso y pueden dar permisivos para que los equipos entren en operación mediante llaves para asegurar que solo quien tenga la llave cambie los modos de operación del equipo. 23/10/2016 4 23/10/2016 Botón de paro de emergencia.- Proporcionan al operador un mecanismo de desactivación rápido de la máquina para proteger de un daño al personal o al mismo equipo. Vienen en configuración de presionar para accionar, jalar para accionar, presionar y girar, protegidos con guardas o con llave para accionar. 23/10/2016 Son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física. Estas variables pueden presentarse en la forma de una corriente, una tensión o una carga eléctrica. Varían en forma continua entre un límite inferior y un límite superior. Analógica quiere decir que la información, la señal, para pasar de un valor a otro pasa por todos los valores intermedios, es continua. 23/10/2016 Los sensores analógicos convierten las variables del proceso a señales eléctricas que los indicadores o dispositivos de control puedan interpretar. Las señales eléctricas más comúnmente utilizadas son las de 4-20mA y 1-5 Vdc. También existen transmisores que convierten estas variables de proceso a una señal digital la cual es transmitida a los dispositivos de monitoreo y control mediante un protocolo, estos protocolos pueden ser: Hart Fieldbus Profibus Ethernet DeviceNet Modbus, etc. 23/10/2016 5 23/10/2016 Existen una gran variedad de elementos que miden casi cualquier variable existente en el ámbito industrial, entre ellos tenemos elementos para medir: Magnitudes principales a medir: Temperatura Presión Caudal - Nivel - Otras magnitudes o propiedades: Posición Velocidad Densidad - Peso - Propiedades químicas, ph, conductividad,… Opacidad Energía Aceleración - Luminosidad - Magnitudes eléctricas, tensión, intensidad… 23/10/2016 ! " # % $% $ & # ) % % % ' % % ( % % * + * " ) % % $% $ & ' % %0 ' % / ! * + , - . / %0 % " % . 1 . . + + /+ , - , - 23/10/2016 2- $% % $ % % % # 3 * * , - / / 4 - $% # 5 * " 6 ' $ " " 5 23/10/2016 6 23/10/2016 $ 0 / 1 * * / / / , 4 %% " 0 , " 4 !0 - 7 " , - % " 4 " 23/10/2016 8% 9: $ ; * % < , % * $ . = + ! 23/10/2016 23/10/2016 7 23/10/2016 % >: % % # %# $ % < % $ ' ! / ' + / ! 5 - 23/10/2016 % ?: $ * $% $ % / % " 3 / * * 23/10/2016 % $ ( # % TIPO DE SEÑAL GENERADA No genera señal Genera señal digital todo - nada Genera señal analógica continua INDICADOR INTERRUPTOR TRANSMISOR TEMPERATURA TERMOMETRO TERMOSTATO TRANSMISOR DE TEMPERATURA PRESION MANOMETRO PRESOSTATO TRANSMISOR DE PRESION CAUDAL INDICADORES DE CAUDAL INTERRUPTOR DE CAUDAL TRANSMISOR DE CAUDAL NIVEL INDICADOR DE NIVEL INTERRUPTOR DE NIVEL TRANSMISOR DE NIVEL VARIABLE MEDIDA 23/10/2016 8 23/10/2016 @- $ % % 23/10/2016 23/10/2016 ! " # $" % !% ! & % ' % 23/10/2016 9 23/10/2016 "! & %' ! ()"! "% +' )%" %, " % '' " * &)'& * " + %'% %"!%, & ) 23/10/2016 ! ( !%! " 23/10/2016 % -%' ! . %' " "! 23/10/2016 10 23/10/2016 %" % ) % " "! % / 011 ' 6 ! % 2 3 4 5 23/10/2016 %" %" % ) % )! ! "7 ! " # $ % #& # ##& ' 23/10/2016 %" % ) % ! "7 " !%& % 23/10/2016 11 23/10/2016 %" % ) % ! "7 23/10/2016 %" ! "7 % ) % !% ' " 23/10/2016 TRANSMISORES DE TEMPERATURA ESPECIFICACION 23/10/2016 12 23/10/2016 A- $% 23/10/2016 % " " %& !! !$* ') % (! ) ! + * ,-* * . (! ) ! /$! )*0 $! /! -* " " (! ) )* -*- '% 7% ( !0-$! -(* 1!$) "! %' * /,0-* 23/10/2016 %" ( ' ) 2 6 3" 4 3 2 2 5 " 7 / 8 89 : " : 23/10/2016 13 23/10/2016 ! " # $" % (') " ) " ! " %! " ! " " ! & %"% % % % 9%! % ' " ) 23/10/2016 )& ".8 + 6 %" /$! )*0 $* " * ' (') *(/$! )*0 ; - /$! )*0 * " * 23/10/2016 %" -,+* +*,$ *0 "! ()"! "% 1,! ! " ) 1$ <( 23/10/2016 14 23/10/2016 %" " !%! " ' !%' 23/10/2016 %" ! ( !%! " 23/10/2016 % 23/10/2016 15 23/10/2016 % " %: 23/10/2016 %" " " !% %! 7 8 *0 - 0 ! * (!(+$ 0 !=-!$)*$! /$! )*0 !6!$ ! ,0 !1*$( )*0 !0 / ! ,0 *0 !0 *$ . $) 0 * *0 - 0-! )! ! -$) !0-$! / ! () (* PIEZOELECTRICO8 !1*$( $ ! ,0 ( -!$) /)!>*! ! -$) * *(* ! , $>*8 ! <!0!$ ,0 !? ! ! -$) " )! 7 8 ! / > $ ! ,0 0, !* ,(!0-!0 )*0 !0 ! ! ,0 $)* !0-$* ! ,0 +*+)0 .%'.% # " !%8 1*$( * /*$ ,0 $$* ()!0-* ! ,0 ( -!$) *0 , -*$ !1*$( )*0 /$* , ! ,0 . $) )*0 ! , *0<)-, @ ) (!-$* @ !0 *0 ! ,!0 ) . $) , $! ) -!0 ) 23/10/2016 %" " " %& ') % * '% 7% " ( "! %' 23/10/2016 16 23/10/2016 %" " " %: " " %& ') % * ( '% 7% "! %' 23/10/2016 %" " ! ( !%! " 23/10/2016 B- 23/10/2016 17 23/10/2016 %% % 7% %&' $*- (!-$* % " / ( "! %' ! *$)1) )* -*+!$ .!0-,$) -,+* /)-*% 7 ' ! % -,$+)0 ! ! -$*( <0!-) * .*$-!= , -$ % *0) * % % - *$)* ) ( ) * -!$() * % 7 ') ! / !% > ()!0-* /* )-).* 23/10/2016 % % % 7% %&' / A !%) %' %' % 23/10/2016 %' % 23/10/2016 18 23/10/2016 MEDICION DE PRESION DIFERENCIAL Generan perdida de carga 23/10/2016 PLACA DE ORIFICIO Fluidos limpios 23/10/2016 TOBERA Fluidos poco sucios Menor perdida de carga 23/10/2016 19 23/10/2016 VENTURI Alto costo Líneas de vapor 23/10/2016 TUBO PITOT - ANNUBAR Poca perdida de carga 23/10/2016 ESPECIFICACION ELEMENTOS PRIMARIOS CAUDAL 23/10/2016 20 23/10/2016 INDICADOR DE CAUDAL POR PRESION DIFERENCIAL 23/10/2016 CONEXIÓN A ELEMENTOS PRIMARIOS DE CAUDAL 23/10/2016 MONTAJE TRANSMISOR CAUDAL POR PRESION DIFERENCIAL 23/10/2016 21 23/10/2016 CAUDALIMETRO DE TURBINA Fluidos limpios Problema partes móviles 23/10/2016 CAUDALIMETRO ELECTROMAGNETICO No generan perdida de carga por rozamiento Fluidos con una conductividad mínima 23/10/2016 MONTAJE CAUDALIMETRO ELECTROMAGNETICO REMOTO LOCAL 23/10/2016 22 23/10/2016 CAUDALIMETRO VORTEX Cuentan el número de torbellinos (vórtices) creados 23/10/2016 CAUDALIMETRO ULTRASONICO DOPPLER CORRELACION CRUZADA 23/10/2016 CORIOLIS TERMICO Uno de los dos sensores se calienta constantemente y el efecto de enfriamiento del fluido que fluye se utiliza para controlar la velocidad de flujo. En una condición de fluido estacionario (no hay flujo), hay una diferencia de temperatura constante entre los dos sensores de temperatura. Cuando se incrementa el flujo del fluido, la energía térmica se extrae del sensor calentado y la diferencia de temperatura entre los sensores se reduce. La reducción es proporcional a la velocidad de flujo del fluido. 23/10/2016 23 23/10/2016 9C- ' 23/10/2016 )0 ) ' ' ' % *$! ' * ! % ' # 23/10/2016 )0 ) ' % *$! * ! ' %;% # 23/10/2016 24 23/10/2016 )0-!$$,/-*$! $ % % D $ % % % 23/10/2016 )0-!$$,/-*$! F %& ' 6% 6 E $ $ % ' ' 6% ' 23/10/2016 /$! )*0 $ $% )1!$!0 ) $ % 23/10/2016 25 23/10/2016 /$! )*0 $ )1!$!0 ) $% $ % 23/10/2016 $ % $ , -$ *0) * # $ 6 % & < % 23/10/2016 99- % $ 23/10/2016 26 23/10/2016 0 $ % < 0 )> % *$! #% $ % 0 $F % 0 D # 6 0 %6 % 0 0' % ' G % 0 % 23/10/2016 0 )> *$! % % $% % ' 23/10/2016 . $)* $ % H ; $% D ;$ 6 $ % % & % % % 0# 0 % % ' 6% G 23/10/2016 27 23/10/2016 9>% 23/10/2016 % % < 23/10/2016 %' ' 23/10/2016 28 23/10/2016 % ; 23/10/2016 % #% $ 23/10/2016 ' ' % % # 23/10/2016 29 23/10/2016 23/10/2016 Introducción a los Controladores Lógicos Programables (PLC’s) “Sabemos lo que somos, pero aún no sabemos lo que podemos llegar a ser” -William Shakespeare- 23/10/2016 30