Elementos de Medida en Automatizacion y Robotica Industrial

7/25/2019 Elementos de Medida en Automatizacion y Robotica Industrial

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Elementos de Medida en Automatizacin y Robtica Industrial

Introduccin a los Elementos de Medida

El concepto de control, data desde la poca de los griegos, en la que se construyeron diferentestipos de mecanismos, tales como: un reloj de agua, lmparas de aceite, etc. As como unmecanismo para abrir y cerrar las puertas de uno de los templos ms concurridos en esa poca(Ktesibios, el cual generaba un peculiar !iento, con lo que la gente crea que era un acto depoder creado por los dioses olmpicos.El hombre, sabindose limitado en sus capacidades, ha creado artificios que le permitan ampliar laforma de hacer las cosas, creando dispositivos que puedan controlar algunas variables que seconsideran necesarias para aplicarlas en diversos procesos industriales.

Hay quienes, apoyados en el marcado desarrollo de nuevas tecnologas en este siglo que comienza,

consideran que esto se puede conseguir fcilmente, con la ayuda de robots que reemplacen eltrabao de los seres humanos!, ya que a ms tecnologa!, ms calidad, menores costos y, portanto, bao precio!.

En las "ltimas dcadas la industria europea, ha invertido la mayor parte de su presupuesto enmaquinaria y rob#tica! y se estima que en los pr#$imos a%os la cantidad de robots en Europa y E&aumentar notablemente!.

En cuanto a los robots, se prev que sus capacidades y versatilidad! contin"en e$pandindose! ysus precios baen.

'eg"n la previsi#n de los e$pertos, a largo plazo, el n"mero de las actividades realizadas por los

robots alcanzar el ()* de todos los sectores de la economa.

+os programa de producci#n agropecuaria guiados por sensores, la ingeniera gentica, las granasmoleculares, las operadoras informatizadas con reconocimiento de voz, los caeros automticos, lossistemas de comunicaci#n, la automatizaci#n de las oficinas hasta el punto de la oficina virtual,muestran s#lo algunos de los sectores y reas de la producci#n, hasta d#nde est llegando elnovedoso avance tecnol#gico.

+os beneficios de la tecnologa costos baos, procesos ms rpidos, aumento de la competitividad yla eficiencia, tienen un impacto en la sociedad que conviene analizar.

En los lugares donde la industrializaci#n es ms palpable, las tasas de empleo se vern directamente

afectadas.


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Elementos de medida

En cualquier sistema de control automtico es necesaria la medida de las variables a controlar.

-dems de las variables a controlar es habitual la medida de otras variables de manera que se tengaun meor conocimiento de lo que sucede en el proceso.

+a medida de las magnitudes del proceso presiones, fluidos, temperaturas, pH, humedad,velocidad, etc./ la realizan los elementos primarios, los que, en la mayora de los casos, lastransforman en magnitudes de otra especie presiones neumticas, potenciales elctricos,desplazamientos mecnicos, etc./ pero fciles de medir o de transmitir a distancia.

+os instrumentos que producen esta transformaci#n de variables se conocen con el nombre detransductores. 'e pretende que e$ista una relaci#n anal#gica entre los valores de la magnitudmedida y la salida del transductor.

Hay casos en que no es posible medir directamente la magnitud a controlar. Entonces se recurre ala medida de otra magnitud de la cual depende la primera. 0or eemplo, en un horno de templadola magnitud que interesa mantener constantemente es el temple del acero. +as dificultades demedida rpida, precisa y continua del temple obligan a recurrir al control de temperatura delhorno.

"#$%'A#& A)%#*+%"#

&n controlador automtico compara la se%al de salida con una referencia valor deseado/,determina el error y produce una se%al de control que trata de reducir el error a cero o a un valormenor.

Caractersticas estticas y dinmicas

0ara el estudio de la automatizaci#n de un proceso interesa el conocimiento de las relacionese$istentes entre las variables de entrada y salida variable manipulada y variable controlada/cuando no hay variaciones en el tiempo esto es, en condiciones de equilibrio. +as relaciones entrelas variables, en condiciones de equilibrio son las caractersticas estticas. -s, en el proceso

Amplificado

Realimentacin

Elemento Finalde Control

Planta

Controladore

u

s


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representada en la siguiente figura, a cada gasto de entrada Q1corresponder, despus de alcanzadoal equilibrio, un cierto nivel h.

+as relaciones h = f (Q1)e$presa una de las caractersticas estticas de proceso.

En las relaciones que e$presan las caractersticas estticas no entra la variable tiempo.

+as caractersticas dinmicas pueden establecerse en los casos ms sencillos, por va analtica, porel solo conocimiento de las leyes fsicas y de las constantes del proces#.

-dems de las caractersticas dinmicas del sistema de medida, son muy importantes las siguientespropiedades

0recisi#n E$presa el grado de concordancia entre el valor indicado por el sistema de mediday el valor real de la magnitud. 'e representa por la desviaci#n, e$presada en porcentae delvalor m$imo. +a meor manera de conocer la precisi#n consiste en determinar la curva deerror, en toda la banda de medida.

+inealidad 'ignifica que la funci#n que relaciona la variable de salida con la de entrada esuna funci#n lineal geomtricamente representada por una lnea inclinada/. +asdesviaciones de la linealidad se e$presan en porcentae.

Histresis 1iferencia entre los valores indicados por el sistema pasar un mismo valor demagnitudes de medida, cuando se ha alcanzado entre valor por valores crecientes o porvalores decrecientes.

'ensibilidad 2epresenta la relaci#n de la se%al de salida y la se%al de entrada. 0ara lamisma se%al de entrada, la salida es tanto mayor cuanto mayor sea la sensibilidad.

Medida de la presin

+as medidas de presi#n son muy importantes en procesos continuos en el que hay que tratar con

fluidos

+os elementos primarios para medir la presi#n pertenecen a las siguientes categoras principales

3an#metros de lquidos4uelles1iagramas5acu#metros de varios tiposElementos piezoelctricos o piezorresistivosElementos con detectores e$tensiomtricos Strain Cages/

Q1

Q2

Rh


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Elementos capacitivosElementos de reluctancia

En el 6ontrol 7ndustrial interesan tres conceptos ligeramente diferentes de la presi#n. 8ormalmentese mide lapresin manomtrica, que representan la diferencia entre la presi#n absoluta en el lugarde la instalaci#n y la presi#n atmosfrica.

-lgunas veces interesa la medida de la presin absoluta, especialmente cuando se miden presionesinferiores a la atmosfrica.

6uando se trata de medidas de fluo, en sistemas de ventilaci#n, etc, es muy usual tambin lamedida de lapresin diferencial.

Estos conceptos se ilustran en la siguiente figura

Manmetros de lquido9 'on los instrumentos ms antiguos para medir la presi#n. 'e basan en elequilibrio de columnas lquidas. -ctualmente se usan poco en procesos industriales en virtud de lasdesventaas que resultan de la presencia del lquido.+os tipos de man#metro de lquido de mayor uso son

Manmetro de tubo en , de ramas igualesManmetro de flotador! Manmetro de tubo sencillo! Manmetro de campanaManmetro anular-lgunos de estos tipos no son ms que indicadores y no interesan en el control automtico. En lafigura siguiente solamente se indican el funcionamiento esquemtico de los man#metrosindicadores.

En los man#metros de otros tipos, la variable de salida es un movimiento mecnico. 'on apropiados

para actuar sobre transmisores de se%al o instrumentos de entrada en los controladores neumticos.En la figura 2 se muestra esquemticamente un manmetro de flotador. +os movimientos delflotador son proporcionales a la diferencia de presi#n. :ransmiten al e$terior por intermedio de unsistema mecnico y de un ee con empaque estanco, o en ciertos casos por medio de un tubo detorsi#n. 'e puede usar para medidas de presiones diferenciales de hasta ;)) in de agua y parapresiones estticas de hasta


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'e muestra en la figura el esquema de un manmetro de anillo. El ngulo de rotaci#n depende, en

este caso, de la diferencia de presiones. +os movimiento del anillo se puede aplicar como entrada alos instrumentos o controladores. 0ara terminar esta rpida referencia a los man#metro de lquido,en la figura 2==, se ilustra el principio en que se basa un man#metro de campana.


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'on apropiados para medir peque%as presiones diferenciales. 0or eemplo, se utiliza para medir lapresi#n en las cmaras de combusti#n>

"ubos de bourdon de todos los elementos de medida de presiones, ste es el ms usual. Estconstituido por un tubo de secci#n elptica enrollado circularmente, en espiral o en hlice. 6uandola presi#n interior aumenta el tubo tiende a disminuir de curvatura.

+os movimientos del e$tremo del bourdon se transforman por medio de un conunto de palancas yruedas dentadas y se aplican a aguas. man#metros indicadores/ o al elemento de entrada detransmisores de se%al o de controladores. En la figura ?; se presentan dos tipos de tubos bourdon.

+os tubos de bourdon se construyen de materiales elsticos. 1e acuerdo al fluido que se ha demedir, se usarn bronce, cobre 9 berilio, acero carbonado, aceros ino$idables, etc.

#uelles $ diafragmas9 en la figura ?@ se representan esquemticamente estos elementos primariosde medida de presi#n.


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'e fabrican en bronce, lat#n, cobre>berilo, acero ino$idable, etc., conforme sean las condicionesambientales. +a gama de presiones est determinada por muelles opositorios los que confieren aestos elementos caractersticos de proporcionalidad.

Medidas de %aco 9 'olamente se describir el principio del vacu#metro de 0irani, en el que se

aprovecha el enfriamiento producido por el gas cuya presi#n se ha de medir en un hilo calentadopor una corriente elctrica constante. +as variaciones de la resistencia del hilo se miden en unpuente de resistencia. +a salida del vacu#metro es un tensi#n elctrica. Hay otros instrumentos demedida de vaco, como el %acumetro de termopar! el manmetro inico! el %acumetroradioacti%o&

Medida de la presin absoluta9 cuando se trata de medir presiones absolutas baas inferiores a


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Est constituido, en principio, por dos fuelles en oposici#n, de uno de los cuales se e$trae el aire.&n muelle compensa la diferencia de fuerzas.

"ransmisores de presin +os elementos primarios de medida de presi#n con salida mecnica no sonsuficientes para transmitir la se%al a los controladores y registradores/ e$istentes en la sala decontrol. 'on necesarios dispositivos capaces de transformar las indicaciones de presi#n en se%alesneumticas o elctricas transmisores de se'al)

recisin esttica de los elementos de presin * +os elementos de medida de la presi#n tienenerrores del orden del ?* de la gama cuando estn convenientemente calibrados. En instrumentosms cuidadosamente construidos se alcanzas precisiones del orden del ).


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+ndicador neumtico de fuer,a- En este dispositivo, la fuerza desconocida se aplica a una de lascaras de un diafragma. En la otra cara se aplica un presi#n neumtica, hasta reestablecer elequilibrio. +a medida de la presi#n da la medida de la fuerza.

+ndicador hidrulico de fuer,a- 'igue el mismo principio que el dispositivo anterior, sin embargo,en este caso en lugar de utilizarse aire comprimido, se da lugar a un fluido. +a capacidad de estedispositivo es hasta de diez toneladas.

iezo.elctrico o e/tensmetro- En estos dispositivos la fuerza que se mide produce ladeformaci#n de un elemento elstico. 0or eemplo, un anillo de acero.El cristal del e$tens#metro est fiado al elemento elstico y sufren tambin las deformaciones,dichas deformaciones se convierten en una variaci#n de resistencia del e$tens#metro o bien en unpotencial elctrico generado por el detector piezo>elctrico.

*edidas de despla-amiento y dimensiones.

En las industrias mecnicas es necesario realizar medidas dimensi#nales, por eemplo

3edidas de espesor de chapas en los laminadores. 3edida de desplazamiento en las mquinas de control numrico.

Entre los diversos tipos de dispositivos para la medici#n de desplazamientos, encontramos unobasado en la fuerza neumtica que permite medir desplazamientos de hasta ).B< m.

0ara las mquinas de control numrico, se utilizan dos procesos de desplazamiento

+ &or incrementos-

En este dispositivo e$iste una escala que se divide en elementos de magnitud elemental formandouna reilla, un captador que se encuentra unido al carro m#vil de la mquina, traduce cada lnea aun impulso elctrico y por lo tanto origina una indicaci#n anal#gica o digital del desplazamiento.

++& 0bsoluto-

En este dispositivo se utiliza una escala m"ltiple en la que cada una de las posiciones est indicadaseg"n un c#digo binario, en este caso cada posici#n est indicada por un n"mero y no por unimpulso.

Medidas del pH

6omo sabemos el pH es una variable de gran importancia, que nos da el valor de la concentraci#nde los iones hidr#geno.


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&n lquido puede tener los siguientes valores

/ %ipo)>@ Ccido@ 8eutro@>?D Asico

El mtodo tradicional para la medici#n del pH utiliza un electrodo de %idrio (electrodo de medida)$ un electrodo de calomel (electrodo de referencia)&

En el electrodo de vidrio se genera una diferencia de potencial entre el lquido a medir y lasoluci#n interna que depende linealmente del pH de la soluci#n, esta diferencia de potencialpermite conocer el pH, mediante la ecuaci#n de Haber

E Eo 9 ).)


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Medidores de nivel por desplazamiento.

Este tipo de medida se basa en la variaci#n del peso aparente de un cuerpo parcialmente sumergidoen un lquido, cuando la altura del lquido vara. 0or eemplo, el flotador utilizado en los tinacospara ba%o.

Mtodos capacitivos.

'e utilizan tanto en lquidos como en s#lidos, polvos o granulados. El principio en el que se basan esmuy sencillo. &na varilla metlica aislada o, verticalmente localizada dentro del dep#sito,desempe%a la funci#n de uno de los electrodos de un capacitor. 6omo el lquido o el s#lidogranulado/ tiene una cierta conductividad, equivale a su vez al segundo electrodo del capacitor. +asuperficie aparente de los electrodos y, por lo tanto del capacitor, vara con el nivelK estacapacitancia se mide con un puente de 6. -.

Medidas de Temperatura

+os elementos de medida de temperatura ms adaptados al control automtico de procesos son

:ermopares o pares termoelctricos/

:erm#metros de resistencia

'istemas de bulbo y bourdon

:erm#metros de dilataci#n

0ir#metros de radiaci#n :ermistores

'e describen los tipos ms fundamentales


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Termopares

'on seleccionados para la mayora de las medidas industriales. :ienen sencilla construcci#n, si estnbien calibrados son precisos. 'e basan en el descubrimiento siguiente hecho por Lean 0eltier en?(B? 6uando hilos de metales diferentes estn en contacto por los e$tremos, se genera una f.e.m.y aparece una corriente elctrica en el circuito/ cuando los dos contactos estn a diferentes

temperaturas! .

+os pares de metales ms utilizados en la constituci#n de termopares industriales son 6obre 9 6onstantn aleaci#n de cobre y nquel/

4ierro 9 6onstantn

0latino 9 0latino rodio

0ara muy altas temperaturas se fabrican termopares de metales refractarios como son :ungsteno 9 :ungsteno renio

Mrafito 9 'ilicio 7ridio 9 7ridio renio

:ungsteno 9 7ridio

3olibdeno 9 3olibdeno renio

El termopar se selecciona en funci#n de la gama de temperaturas, de los efectos corrosivos delmedio ambiente y, de la precisi#n deseada.

+a localizaci#n de un termopar en el proceso se debe considerar cuidadosamente. En realidad,adems de los cambios trmicos por conducci#n en relaci#n con el fluido, entran en uego

intercambios de energa por radiaci#n con las superficies calientes o fras de la instalaci#ntuberas, aletas, paredes, etc./

"ermmetros de resistencia (o termo.resistencias)

'e usan para alcanzar mayor precisi#n que con termopares, o para medidas de peque%asdesviaciones de temperatura del orden de ).)B6/. 6uando se miden temperaturas pr#$imas a latemperatura ambiente son imprescindibles las resistencias. El error m$imo de los term#metrosindustriales de resistencia es cercano a ).


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Medidas de Flujo

E$isten muchos mtodos bsicos para la medida del fluo. -lgunos estn bastante generalizados,otros se aplican en casos restringidos.

0ara efectos de clasificaci#n, se pueden agrupar los elementos primarios de medida del fluo en lossiguientes grupos principales

?. 3edidores de presi#n diferencialB. 3edidores rotativos contadores y turbinas/I. 3edidores electromagnticos de fluoD. 3edidores de rea variable


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1e los diversos tipos de restricciones, las ms usadas son

a/ Prificiosb/ :ubos 5enturic/ :ubos 1all

Prificios

Este es el tipo de restricci#n ms usado. :iene la forma de una placa circular, insertada en latubera entre dos bridas, en la cual se hace un orificio con las dimensiones que indique el clculo. Elmaterial del orificio debe resistir la corrosi#n qumica y mecnica del fluido. 'e usan mucho losdiversos tipos de acero ino$idable.

:ubos 5enturi

'on restricciones ms elaboradas que el orificio. El tubo de 5enturi permite mayor precisi#n que elorificio, adems, se recupera en gran parte la cada de presi#n. Ptra de las ventaas es que tenemosmayor constancia en las indicaciones a lo largo del tiempo, es decir, e$iste mayor repetibilidad.

El :ubo de 5enturi es particularmente recomendable para lquidos con s#lidos en suspensi#n. +a"nica desventaa del :ubo de 5enturi es el costo elevado.

:ubo 1all

Este tubo produce perdida permanente de presi#n de cerca del ?


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s#lidos en suspensi#n. +a "nica condici#n ser que el lquido tenga una conductividad elctrica porencima de un mnimo establecido.

El funcionamiento de estos medidores se basa en el fen#meno de la inducci#n electromagntica.&n conductor elctrico que se mueve con velocidad perpendicularmente a un campo magntico deinducci#n, es el asiento de una fuerza electromotriz, dada por la relaci#n

e A/ l/v/

1onde e 4uerza electromotriz A 6ampo magntico de inducci#n l +ongitud del conductor v 5elocidad perpendicular

+a fuerza electromotriz inducida, que es proporcional al fluo del lquido, ser amplificada por unamplificador electr#nico. &na de las dificultades de esta medida reside en el bao valor de la f.e.m.milivolts/, y de la aparici#n de diversas partes del circuito, de f.e.m. inducidas por los camposmagnticos e$istentes en los medios fabriles.

Ptra dificultad se relaciona con las variaciones de tensi#n de la red, las que originan variaciones dela inducci#n magntica. +as variaciones en la conductividad del lquido pueden tambin introducirerrores.

2esulta muy "til en la medida del fluo en lquidos con s#lidos en suspensi#n, pastosos o corrosivos.E$isten actualmente elementos primarios electromagnticos cuyos electrodos no tienen contactoohmico resistencia/ con el liquido, sino solamente capacitivo.

Medidores de rtice

Es un elemento primario de fluo que ofrece precisi#n superior a la de los orificios, no tiene piezasm#viles y opera con una amplia banda de gastos. +as variaciones de presi#n y de temperatura noafectan las medidas.

-l no tener partes mecnicas su confiabilidad es alta. El instrumento se basa en la detecci#n delpaso de v#rtices formados por un obstculo elemento generador de v#rtices/, intercalado en elpaso del fluido.

+os v#rtices son peque%os remolinos en zonas localizadas. El elemento generador de v#rticesatraviesa diagonalmente la tubera de medida y divide el fluo a la mitad.

+os v#rtices se forman alternadamente en cada una de las dos mitades. +a geometra y el perfil delelemento generador se determinan a fin de obtener las siguientes caractersticas de los v#rtices

Estabilidad 8"mero de v#rtices proporcional al gasto

El n"mero de v#rtices proporcional al gasto dentro de una amplia gama de medidas. 0or tantoe$iste relaci#n lineal entre el fluo y el n"mero de v#rtices en un intervalo fio de tiempo.


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'iempre que se produce un v#rtice, se produce una presi#n diferencial entre los lados superior einferior del elemento generador. +a sucesi#n de impulsos de presi#n se detecta por un elementosensible insertado en el interior del elemento generador. El ritmo de los impulsos enviados por eldetector es proporcional al n"mero de v#rtices y proporcional, por tanto, al gasto.

Este instrumento es utilizado con mucho $ito en aplicaciones comunes que usaban orificios y en la

medida de gastos de lquidos con s#lidos en suspensi#n o corrosivos.

Medidores ultrasnicos de flujo

&n haz estrecho de ondas sonoras en la banda ac"stica o la ultras#nica/ lanzada a travs de unfluido en movimiento sufre un efecto de arrastre. El medidor ultras#nico de fluo aprovecha esteefecto.

En su forma ms sencilla, est constituido por un transductor transmisor de ultra sonido ::/ y porun transductor receptor :2/.

+a onda ultras#nica, enviada en impulsos, atraviesa dos veces el fluido al reflearse en la paredopuesta, 6omo la onda es arrastrada por el movimiento del liquido, el recorrido total, y por lotanto, la atenuaci#n de la onda depende de la velocidad del fluido.

Este tipo de medidor aun en su fase inicial, tiene una precisi#n meor que la de la placa de orificio yno presenta ninguna obstrucci#n, como ocurre con el medidor electromagntico. 'irve pues paralquidos viscosos pastosos o peligrosos de alta presi#n, corrosivos, radioactivos/.

8ecesita de una correcci#n automtica de temperatura por medio de un termistor porque lavelocidad del sonido se altera en funci#n de la temperatura presente en el cuerpo.

Transmisin de !e"ales

+a definici#n clsica de transmisor nos dice que es un instrumento que capta la variable en procesoy la transmite a distancia a un instrumento indicador o controladorK pero en realidades eso y muchoms, la funci#n primordial de este dispositivo es tomar cualquier se%al para convertirla en una se%alestndar adecuada para el instrumento receptor, es as como un transmisor capta se%ales tanto deun sensor como de un transductor, aclarando siempre que todo transmisor es transductor ms no untransductor puede ser un transmisorK como ya sabemos las se%ales estndar pueden ser neumticascuyos valores estn entre I y ?< 0si, las electr#nicas que son de D a B) m- o de ) a < voltios

%ransmisi0n de datos anal0gicos y digitales

%&A$1*12$ A$A'#3"A +os datos anal#gicos toman valores continuos &na se%al anal#gica es una se%al continua que se propaga por ciertos medios. +a transmisi#n anal#gica es una forma de transmitir se%ales anal#gicas que pueden contener

datos anal#gicos o datos digitales/. El problema de la transmisi#n anal#gica es que la se%alse debilita con la distancia, por lo que hay que utilizar amplificadores de se%al cada ciertadistancia.


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TRANSMISIN I!ITA" los digitales toman valores discretos valores discretos +os datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensi#n que representan

los valores binarios de la se%al. +a transmisi#n digital tiene el problema de que la se%al se aten"a y distorsiona con la

distancia, por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de se%al.

Qltimamente se utiliza mucho la transmisi#n digital debido a que

+a tecnologa digital se ha abaratado mucho.

-l usar repetidores en vez de amplificadores, el ruido y otras distorsiones no esacumulativo.

+a utilizaci#n de banda ancha es ms aprovechada por la tecnologa digital. +os datos transportados se pueden encriptar y por tanto hay ms seguridad en la

informaci#n. -l tratar digitalmente todas las se%ales, se pueden integrar servicios de datos anal#gicos

voz, vdeo, etc./ con digitales como te$to y otros.

erturbaciones en la transmisi0n

Atenuacin

+a energa de una se%al decae con la distancia, por lo que hay que asegurarse que llegue con lasuficiente energa como para ser captada por la circuitera del receptor y adems, el ruido debe sersensiblemente menor que la se%al original para mantener la energa de la se%al se utilizanamplificadores o repetidores/.

1ebido a que la atenuaci#n vara en funci#n de la frecuencia, las se%ales anal#gicas llegan

distorsionadas, por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la se%al sus caractersticasiniciales usando bobinas que cambian las caractersticas elctricas o amplificando ms lasfrecuencias ms altas/.

Distorsin de retardo

1ebido a que en medios guiados, la velocidad de propagaci#n de una se%al vara con la frecuencia,hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma se%al y por tanto las diferentescomponentes en frecuencia de la se%al llegan en instantes diferentes al receptor. 0ara atenuar esteproblema se usan tcnicas de ecualizaci#n.

&uido

El ruido es toda aquella se%al que se inserta entre el emisor y el receptor de una se%al dada. Haydiferentes tipos de ruido ruido trmico debido a la agitaci#n trmica de electrones dentro delconductor, ruido de intermodulaci#n cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio detransmisi#n, diafona se produce cuando hay un acoplamiento entre las lneas que transportan lasse%ales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duraci#n y de gran amplitudque afectan a la se%al.

Capacidad del canal


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'e llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal decomunicaci#n de datos.

+a velocidad de los datos es la velocidad e$presada en bits por segundo a la que se puedentransmitir los datos

El ancho de banda es aquel ancho de banda de la se%al transmitida y que est limitado por el

transmisor y por la naturaleza del medio de transmisi#n en hertzios/.

+a tasa de errores es la raz#n a la que ocurren errores.

0ara un ancho de banda determinado es aconseable la mayor velocidad de transmisi#n posible perode forma que no se supere la tasa de errores aconseable. 0ara conseguir esto, el mayorinconveniente es el ruido.

0ara un ancho de banda dado R, la mayor velocidad de transmisi#n posible es BR, pero si sepermite con se%ales digitales/ codificar ms de un bit en cada ciclo, es posible transmitir mscantidad de informaci#n.

+a formulaci#n de 8yquist nos dice que aumentado los niveles de tensi#n diferenciables en la se%al,es posible incrementar la cantidad de informaci#n transmitida.

6 BR logB3

El problema de esta tcnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar ms niveles detensi#n en la se%al recibida, cosa que es dificultada por el ruido.

6uanto mayor es la velocidad de transmisi#n, mayor es el da%o que puede ocasionar el ruido.

'hannon propuso la f#rmula que relaciona la potencia de la se%al ' / , la potencia del ruido 8 / ,

la capacidad del canal 6 / y el ancho de banda R / .

6 R logB ?G'S8 /

Esta capacidad es la capacidad m$ima te#rica de cantidad de transmisi#n, pero en la realidad, esmenor debido a que no se ha tenido en cuenta nada ms que el ruido trmico.

Tipos de Transmisores

%ransmisores neumticos: 'e fundamentan en el principio que cumple el sistema tobera obturadorque consiste en un tubo con un suministro constante de presi#n no superior a los B< 0si que pasa por

una restricci#n que reduce el dimetro alrededor de ).? mm y que en su otro e$tremo se torna enforma de tobera con un dimetro de ).B< > ).< mm que est e$puesto a la atm#sfera ocasionandoun escape que es regulado por un obturador el cual cumple la misi#n de controlar el escapeproporcional a la separaci#n entre l y la tobera.

+a funci#n de la tobera > obturador es que a medida que la lamina obturadora disminuya o aumentela distancia hacia la tobera ocasionara un efecto inversamente proporcional sobre la presi#n internaque es intermedia entre la presi#n atmosfrica y la de suministro e igual a la se%al de salida deltransmisor que para la tobera totalmente cerrada equivale a ?< 0si y totalmente abierta a I 0si.


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0ara la obtenci#n de una salida eficiente y a causa de diminutos vol"menes de aire que se obtienendel sistema se le acopla una vlvula piloto que amplifica, formando un amplificador de dos etapas

+a vlvula servopilotada consiste en un obturador que permite el paso de dos caudales de aire loscuales nos determinan la salida mediante los diferenciales de presi#n entre las superficies uno y doslogrando vencer el resorte que busca sostener la vlvula cerrada, aunque realmente e$iste unamnima abertura que lo que nos determina los I 0si como salida mnima. +as funciones de la vlvula

son

-umento del caudal suministrado o del caudal de escape para conseguir tiempos derespuesta inferiores al segundo.

-mplificaci#n de presi#n ganancia/, de cuatro a cinco para obtener la se%al neumtica de I> ?< 0si.

+os transmisores neumticos presentan las siguientes caractersticas

&n consumo de aire ms bao para el caudal nulo de salida. &n caudal mayor de salida hacia el receptor.

&na zona muerta de presiones de salida.

'on de equilibrio de fuerzas.

'on de acci#n directa.

%ransmisores electr0nicos:Meneralmente utilizan el equilibrio de fuerzas, el desequilibrio da lugara una variaci#n de posici#n relativa, e$citando un transductor de desplazamiento tal como undetector de inductancia o un transformador diferencial. &n circuito oscilador asociado concualquiera de estos detectores alimenta una unidad magntica y es as como se complementa uncircuito de realimentaci#n variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de la

variable en proceso. 'u precisi#n es de ).< > ?* en una salida estndar de D > B)m-. 'e caracterizanpor el rango de entrada del sensor.

%ransmisores inteligentes:'on aquellos instrumentos capaces de realizar funciones adicionales a lade la transmisi#n de la se%al del proceso gracias a un microprocesador incorporado. :ambin e$istendos modelos bsicos de transmisores inteligentes

El capacitivo que consiste en un condensador compuesto de un diafragma interno que separalas placas y que cuando se abren las placas es porque se realiza una presi#n este diafragmase llena de aceite lo cual hace variar la distancia entre placas en no ms de ).? mm. luegoesta se%al es amplificada por un oscilador y un demodulador que entregan una se%al anlogapara ser convertida a digital y as ser tomada por el microprocesador.

El semiconductor sus cualidades permiten que se incorpore un puente de Teaston al que elmicroprocesador linealiza las se%ales y entrega la salida de D > B)m-.

+os transmisores inteligentes permiten leer valores, configurar el transmisor, cambiar su campo demedida y diagnosticar averas, calibraci#n y cambio de margen de medida. -lgunos transmisoresgozan de auto calibraci#n, autodiagn#stico de elementos electr#nicosK su precisi#n es de ).)@


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problemas y para el desempe%o en las comunicaciones no presenta dispositivos universales, es decir,no intercambiable con otras marcas.6omo calibrar un transmisor?/ 6hequeo y -ustes 0reliminares

Pbservar el estado fsico del equipo, desgaste de piezas, limpieza y respuesta del equipo.

1etermine los errores de indicaci#n del equipo comparado con un patr#n adecuado seg"n elrango y la precisi#n/.

+levar austes de cero, multiplicaci#n, angularidad y otros adicionales a los mrgenesrecomendados para el proceso o que permita su auste en ambas direcciones no ene$tremos/ e$cuadramientos preliminares. +o cual reducir al mnimo el error deangularidad.

B/ -uste de cero

6olocar la variable en un valor bao de cero a ?)* del rango o en la primera divisi#n

representativa a e$cepci#n de los equipos que tienen supresi#n de cero o cero vivo, para ellose debe simular la variable con un mecanismo adecuado, seg"n rango y precisi#n lo mismoque un patr#n adecuado.

'i el instrumento que se est calibrando no indica el valor fiado anteriormente, se debeaustar del mecanismo de cero un puntero, un resorte, re#stato, tornillo micromtrico,etc/.

'i el equipo tiene austes adicionales con cero variable, con elevaciones o supresiones sedebe hacer despus del punto anterior de auste de cero.

I/ -uste de multiplicaci#n

6olocar la variable en un valor alto del @) al ?))*. 'i el instrumento no indica el valor fiado, se debe austar el mecanismo de multiplicaci#n o

span un brazo, palanca, re#stato o ganancia/.

D/ 2epetir los dos "ltimos pasos hasta obtener la calibraci#n correcta para los valoresalto y bao.


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Uel moldeo de plstico Ula industria en general

%ransmisores de flujo msico para gases, interruptores de ni!el y

flujo bajo el principio de dispersi0n trmica

:ransmisores de presi#n y nivel neumticos y electr#nicos.U0ara la industria del papelU0ara la industria en general

:ransmisores e interruptores

de nivel por el principio de radio frecuencia.

%ransmisores de se4al

5Alarmas5"on!ertidores 6, 6

5%ransmisores de temperatura51istemas de comunicaci0n de datos

COC!"#$O%#

El control automtico es un concepto que desde su aparici#n ha prevalecido en nuestras vidas y quelo seguir haciendo por su gran importancia y aplicaci#n a los procesos industriales.

Aao este sentido, tambin es importante conocer qu tipo de elementos o bien dispositivos setienen para as poder controlar variables, tales como el desplazamiento, la presi#n, la temperatura,el potencial de hidr#geno, la velocidad, el peso, el fluo, entre otros.

+os dispositivos usados para le medici#n de variables ahorran trabao y proporcionan e$actitud en elproceso de alg"n proceso o producto.


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El control de los procesos, el nivel de lquidos y slidos contenidos en tanques y reactores, tolvas,etc., es una variable importante en la industria en general. os dispositivos para la medida del nivelson muy variados, por e!emplos los &ltras#nicos y los nucleares son dispositivos muy compleos en laindustria.

0ara el estudio de la automatizaci#n de un proceso interesa el conocimiento de las relaciones

e$istentes entre las variables de entrada y salida, normalmente en diversos procesos industriales esnecesario controlar el peso de los materiales que se han de transformar, o austar la magnitud delas fuerzas actuantes.

-prendimos que para la medici#n de las fuerzas, se da lugar a transductores que conviertan estasmagnitudes en otras ms fciles de medir. +a medici#n de las variables mencionadas conanterioridad debe hacerse con instrumento de medici#n directa, o bien se utilizan los llamadostransductores, que son elementos que cambian la variable a otra para facilitar la medici#n, en estecaso no e$iste alguna modificaci#n del valor de la misma, ya que son equivalentes, el cambio s#lose realiza por la facilidad de la medici#n de dicha variable.

En la industria se debe manear el concepto de transmisor el cual es un instrumento que capta la

variable en proceso y la transmite a distancia a un instrumento indicador o controladorK pero enrealidades eso y mucho ms, la funci#n primordial en la industria de la instrumentaci#n yautomatizaci#n, para el anlisis de prueba en la calidad del instrumento.

Elementos de Medida en Automatizacion y Robotica Industrial

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