Ver 3ª PARTE
11)
TEMPERATURA
La temperatura es la función
analógica más común, y en los entornos industriales se mide por tres métodos.
· Termopar:
En un termopar, dos metales disimilares se unen juntos en el punto donde se
mide la temperatura, y es conectado a un voltímetro sensible en una
localización remota. El rango de los termopares va de 0 a 1700 ºC.
· PT100:
La siguiente forma de termómetro usa la variación de resistencia con la
temperatura. Un conductor de platino construido con una resistencia de 100 Ω a
0 º C tendrá una resistencia de 138,5 ºC a 100 ºC. Estos dispositivos se
conocen como sensores PT100. Variaciones en el termómetro de resistencia usan
materiales semiconductores. Estos dispositivos, llamados termistores, muestran
grandes cambios en la resistencia, pero estos cambios no son lineales.
· Pirómetro:
El pirómetro mide la radiación infrarroja emitida de una superficie caliente.
Los pirómetros tienen como ventaja que puede ser remota desde el objeto medido.
Solamente pueden usarse por encima de 500 ºC.
12)
PRESIÓN
Con la medición de presión, es
importante apreciar que hay tres formas distintas de sensores, aunque todos
ellos son realmente variaciones de un transductor de presión diferencial. Esto
proporcionar una señal de salida proporcional a la diferencia en presión entre
sus dos puertos. El transductor de presión mide presión con respecto a la
atmósfera.
13)
CAUDAL
Hay varias formas de medir el
caudal. El caudal másico se refiere a la masa de fluido que pasa por un punto
dado por unidad de tiempo (ej. Kilogramos por minuto). El caudal volumétrico se
refiere al volumen del fluido por unidad de tiempo (ej. Litros por segundo).
Con los gases, que son compresibles, el caudal necesita considera la
temperatura y presión. También podemos medir la velocidad del fluido (ej.
metros/segundo).
El método más común de medición
del caudal genera una caída de presión mediante una restricción en la tubería.
El medidor de caudal de
desprendimiento de vórtice o “vortex
shedding” también da una señal lineal proporcional al caudal y mide el
caudal detectando los vórtices pequeños generados aguas abajo. Un haz
ultrasónico se usa para detectar los vórtices.
El método final usa también un
haz ultrasónico para medir el caudal, con el cambio en la frecuencia causado
por el cambio Doppler (cambio de frecuencia con velocidad). Este método tiene
la ventaja de no ser intrusivo en la tubería.
14)
VELOCIDAD
La velocidad de motores, bombas,
transportadores, etc. Es a menudo una indicación de la producción del proceso.
El método más común de medir la velocidad es un tacómetro DC, que es
simplemente un generador DC con un voltaje proporcional a la velocidad de rotación.
Un dispositivo típico tiene una salida de 100 voltios por 100 rev/min.
Los tacómetros de pulso digital
usan una rueda dentada frente a un detector de proximidad, o una rueda spoked
frente a una fotocélula, para dar un tren de pulsos cuya frecuencia es
proporcional a la velocidad. Un dispositivo electrónico simple puede convertir
la frecuencia a un voltaje lineal.
15)
SISTEMAS DE
PESAJE
Hay dos métodos básicos para encontrar
el peso de un objeto; estos se conocen como pesador de tensión, y pesador de equilibrio
de fuerzas. El ejemplo que podemos poner del primer tipo es el equilibrio de un
resorte, donde el objeto pesado distorsiona la estructura de soporte. Un
ejemplo del segundo tipo es la balanza típica de cocina. En el segundo tipo el
peso del objeto puede equilibrarse por algún tipo de fuerza (eléctrica,
neumática o hidráulica) que pueda ser medida.
La mayoría de los sistemas de
pesaje industrial usan pesadores de tensión, y usan una célula de carga como
elemento de medición primario. En su forma más común es un cilindro al que se
fijan los medidores de tensión.
16)
MEDICIÓN DE
NIVEL
El nivel de líquido es necesario
en muchas industrias de proceso. La forma más simple y fiable de medirlo se
basa en que la presión en un líquido es directamente proporcional a la altura
de líquido sobre él.
Otros métodos usan flotadores
(cuya posición puede ser medida) y otras técnicas usan fuentes radiactivas de
bajo nivel, donde el líquido bloquea la radiación, alterando la señal del
detector 8ej. tubo Geiger-Muller) en el otro lado del tanque.
17)
POSICIÓN
La posición a menudo se mide no
solo como una señal sino deduciéndola del valor de otra variable. La medición
de nivel a veces se alcanza con un flotador cuya posición se registra.
El sistema más fácil de medir
posición puede obtenerse con un potenciómetro de movimiento lineal libre o
rotacional y un suministro de energía estabilizado que da un voltaje de salida
directamente relacionado con la posición del deslizador.
Un dispositivo más exacto, sin
fricción de contacto y mínima fuerza de movimiento, es el LVDT (por
transformador diferencial de variable lineal). Los encoders ópticos se usan
también para mediciones exactas de posición.
18)
ESTANDARIZACIÓN
DE SEÑALES DE PLANTA
Las sensores obtenidas de los
sensores de planta son muy variables, alcanzando de unos pocos milivoltios
(para un termopar) a quizás más de 100 voltios en un tacómetro, y muestran
variaciones en voltios DC, voltios AC e incluso resistencia. Las señales deben
estandarizarse para conectarse a una tarjeta de entradas analógicas.
Las señales analógicas son de
bajo nivel y susceptibles de interferencia eléctrica (o ruido como se conoce
generalmente). Una señal representada por corriente eléctrica es menos afectada
por el ruido que una señal representada por el voltaje, así que normalmente se
elige un bucle de corriente. El transductor y el dispositivo receptor se
conectan con la señal de corriente para convertirse localmente a un voltaje por
una resistencia autorreguladora o “ballast
resistor”. Un bucle de corriente puede usarse con varios receptores
(medidor, registrador chart y entrada de PLC, por ejemplo) conectado en serie.
El estándar más común
representando una señal analógica es una corriente en un rango que va de 4 a 20
mA, con 4 mA representando el nivel de la señal mínimo, y 20 mA el máximo.
19)
INTERFACE
ANALÓGICA
Una tarjeta de interface
analógica convierte una señal analógica que varía continuamente en una forma
digital que se usa en el interior del programa del PLC,
Esta conversión de la señal
analógica a digital (conocido como ADC) va acompañada de una pérdida de
resolución que depende del número de bits utilizados. Este hecho debe tenerse
en consideración especialmente cuando deben hacerse comparaciones.
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