Introducción al control Automático de procesos. Formas de...
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Ing. W. Castillo INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS. FORMAS DE REALIZAR CONTROL EN UN PROCESO.
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Ing. W. Castillo
INTRODUCCIÓN AL CONTROL
AUTOMÁTICO DE PROCESOS.
FORMAS DE REALIZAR CONTROL EN
UN PROCESO.
Ing. W. Castillo
¿Qué se necesita para diseñar un sistema de control?
?Saber qué es, qué hace, cuáles
son sus variables principales,
sus especificaciones,
Limitaciones, su capacidad y
las condiciones para un
manejo seguro y confiable.
Ing. W. Castillo
MEDICIÓN -
METROLOGIA
SENSORES
INDUSTRIALES
Ing. W. Castillo
MEDICION - METROLOGIA
Para que un sistema electrónico de control pueda
controlar un proceso o producto es necesario que reciba
información de la evolución de determinadas variables
físicas del mismo, que en su mayoría no son eléctricas
(temperatura, presión, nivel, fuerza, posición, velocidad,
desplazamiento, …)
Ing. W. Castillo
MEDICION - METROLOGIA
Los dispositivos que realizan esta función reciben
diversos nombres: captador, detector, transductor,
transmisor, sonda y sensor.
No existe una única definición de sensor aceptada de
manera universal. Se considera, en general, que es todo
“dispositivo que tiene algún parámetro que es función
del valor de una determinada variable física del medio
en el cual está situado”.
Ing. W. Castillo
¿ QUÉ SIGNIFICA REALMENTE “MEDIR” ?
Medir significa “comparar” con un patrón y “contar”
cuantas veces está contenida la variable medida en
ese patrón.
Los sensores binarios solo realizan una comparación,
en donde se determina si la variable medida a
sobrepasado o no un valor predeterminado.
04/10/2010
Ing. W. Castillo
MEDICIÓN DE UN FENÓMENO FÍSICO NO
ELÉCTRICO
El elemento sensorial es la parte que transforma
un fenómeno no eléctrico en eléctrico mediante un
principio físico adecuado.
Por ejemplo:
Objeto a medirse: Agua en un tanque
Variable a medirse: Temperatura del agua
Principio : Dependencia de la resistencia óhmica
de un metal con la temperatura
04/10/2010
Ing. W. Castillo
MEDICIÓN DE UN FENÓMENO FÍSICO
NO ELÉCTRICO
Realización del principio:
Captar la caída de tensión
sobre la resistencia al circular
una corriente constante.
La caída de tensión depende de
la resistencia, la cual depende
de la temperatura.
04/10/2010
Ing. W. Castillo
EL SENSOR (TRANSDUCTOR)
En general, convierten una señal física no eléctrica
en otra eléctrica que, en algunos de sus parámetros
(nivel de tensión, nivel de corriente, frecuencia, …)
contiene la información correspondiente a la
primera.
Por otra parte, es necesario utilizar circuitos de
acondicionamiento con el objeto de que éste genere
una señal eléctrica normalizada
04/10/2010
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EL SENSOR (TRANSDUCTOR)
Un sensor consta normalmente de los siguientes
componentes:
Elemento sensorial.- realiza la transformación física a
eléctrica
Acondicionador de señal.- transforma (acondiciona) la señal
del elemento sensorial. Aquí se realiza la compensación del
punto cero (Offset) y/o la amplificación de la señal (Gain)
Construcción mecánica.- contiene y brinda protección a los
componentes del sensor
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ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL
Amplificación:
Filtrado:
Linealización:
Conversión de magnitud:
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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
Según el tipo de señal de salida:
Digitales: La salida toma dos valores únicamente a la salida:
1 ó 0, todo/nada
0-5V
Tren de pulsos
Otra codificación
Ejemplos:
Pulsador
Sensor de presencia (pieza/no pieza)
Final de carrera
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DIGITALES
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DIGITALES
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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
Según el tipo de señal de salida:
Analógicos: La salida es un valor de tensión o corriente
comprendida en un rango de valores:
0-10V
4-20mA
Ejemplos: Medida de temperatura. Medida de caudal. Medida de
posición/orientación.
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ANALOGICO
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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
Según el tipo de señal de salida:
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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
Según la naturaleza del sensor:
Resistivos
Piezoeléctricos
Termoeléctricos
Electromagnético
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ACCION
ACTUADORES
INDUSTRIALES
Ing. W. Castillo
ACTUADORES INDUSTRIALES
Para que un sistema electrónico de control pueda
controlar un proceso o producto es necesario que pueda
actuar sobre el mismo.
Los dispositivos que realizan esta función reciben
diversos nombres, entre ellos: accionamientos y
actuadores.
Ing. W. Castillo
ACTUADORES INDUSTRIALES
No existe una única definición de actuador aceptada de
manera universal. Se considera, en general, que es todo
“dispositivo que convierte una magnitud eléctrica en
una salida, generalmente mecánica, que puede provocar
un efecto sobre el proceso automatizado”.
Tipos de accionamientos más comunes en la industria:
Eléctricos
Neumáticos
Hidráulicos
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RELÉS Y CONTACTORES:
• Interruptores accionados por un electroimán.
• Al aplicar una tensión en los
terminales A1 y A2, el elctroimán
atrae a la armadura férrea hacia
el núcleo del electroimán.
• El terminal 1 se desconecta del
terminal NC y se conecta al
terminal NA. Cuando se deja de
aplicar tensión, el relé, accionado
por el muelle, vuelve al reposo.
• Diferencia entre relé y
contactor: la cantidad de
potencia que manejan.
Relé: potencias pequeñas
(menos de 1kW)
Contactor: potencias grandes
(centenares de kW)
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MOTORES ELÉCTRICOS
De corriente continua: Par de arranque alto. Desgaste
de las escobillas.
De corriente alterna: Ausencia de escobillas
Asíncronos: Deslizamiento entre rotor y estátor necesario
para la generación de par. Accionados por variadores de
frecuencia.
Síncronos: Brushless en la práctica. Alimentados con D.C.
Campo magnético en el rotor generado por tierras raras.
Campo magnético giratorio en el estátor generados
mediante PWM.
En la práctica el motor es accionado con un driver, con
interfaz para el PLC.
Ing. W. Castillo
ACCIONAMIENTOS
NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Se utilizan en operaciones que impliquen
desplazamientos lineales cortos (Transferencias,
marcajes, expulsiones)
Se actúa sobre el cilindro neumático mediante
electroválvulas conectadas a las salidas del autómata.
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VENTAJAS:
Sencillez de los sistemas de mando: válvulas, cilindros, etc.
Rapidez de respuesta del sistema neumático
Economía de los sistemas neumáticos una vez instalados.
INCONVENIENTES:
Instalaciones caras en general.
El mantenimiento del aire en buenas condiciones es
costoso.
Esquemas complejos de modificar y depurar.
ACCIONAMIENTOS
NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Ing. W. Castillo
ACCIONAMIENTOS
NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
La energía se transforma en movimiento rectilíneo
(cilindros) orotatorio (motores neumáticos).
Cilindros:
De simple efecto: Entrada de aire por un único
punto del cilindro. Realizan trabajo en un único
sentido. El vástago retorna la posición original
mediante muelle de retorno. Carrera de hasta
0.1m
De doble efecto: Movimiento de translación en
ambos sentidos.
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CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
Los elementos de trabajo o actuadores constituyen el
final de cualquier circuito. En los circuitos neumáticos,
los actuadores más habituales son los cilindros, que
realizan su trabajo gracias a la presión que les
comunica el aire.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Ing. W. Castillo
CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
Los cilindros de simple efecto tienen múltiples
funciones: sujetar, expulsar, levantar, apretar, etc., y
se utilizan en elevadores y gatos, por ejemplo.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
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CILINDRO DE DOBLE EFECTO
Los cilindros de doble efecto se utilizan
especialmente cuando el émbolo también tiene que
realizar alguna función al volver a su posición inicial.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Ing. W. Castillo
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Permiten el accionamiento del cilindro eléctricamente
(autómata).
Válvulas: Activadas mediante relé.
Servoválvulas: Regulación de presión o caudal
proporcional. Gobernado con salida analógica.
Símbolos:
Número de posiciones de la válvula. Cuadrado. Nº estados
de la válvula
Líneas: Representan la conexión y el recorrido del fluido.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
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VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Observa en la siguiente animación cómo funciona una
válvula distribuidora 3/2 y en qué consisten estas
dos posiciones.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
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CÓMO FUNCIONA UNA VÁLVULA 5/2
Acabas de ver cómo funcionan una válvula 3/2 y un
cilindro. Aprende ahora el funcionamiento de una
válvula 5/2 conectada a un cilindro de doble efecto.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Ing. W. Castillo
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Las válvulas se nombran según el numero de vías q
tiene, seguido del numero de posiciones. Ejemplo:
Válvula 3/2, tiene 3 vías y 2 posiciones
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
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VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Tipos básicos:
2-2 vías: 2 posiciones, 2 vías Cerrada
en posición normal (arriba). Abierta
en posición normal (abajo).
3/2 vías: 2 posiciones, 3 vías
conductos)
(Arriba) En pos normal, entrada cerrada y
salida a escape. En segunda posición
entrada conectada a trabajo. P.e. conexión
a un cilindro de simple efecto
(Abajo) Al revés.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
Ing. W. Castillo
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Tipos básicos:
3/3 vías: 3 posiciones, 3 vías
P.e. conectado a un cilindro de simple
efecto, se puede mantener la posición
del cilindro.
4/2 vías: 2 posiciones, 4 vías
Para accionamiento de cilindros de
doble efecto.
ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS
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NEUMATICA
Ing. W. Castillo
La neumática es la parte de la ingeniería que se dedica
al estudio y aplicación del aire comprimido en la
automatización de los procesos industriales.
La neumática constituye una herramienta muy
importante dentro del control automático en la industria.
LA NEUMATICA
04/10/2010
Ing. W. Castillo
LA NEUMATICA
APLICACIONES DE LA NEUMATICA EN LA AGROINDUSTRIA
Ing. W. Castillo
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO
NEUMÁTICO
Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a
presión como medio para transmitir fuerza. Este aire
se obtiene directamente de la atmósfera, se comprime
y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.
04/10/2010
Ing. W. Castillo
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO
Los circuitos neumáticos se utilizan generalmente
para realizar esfuerzos que requieren cierta precisión
y velocidad.
Ing. W. Castillo
NEUMATICA
