INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS. FORMAS DE REALIZAR CONTROL EN UN PROCESO.

Transcripción

1 INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS. FORMAS DE REALIZAR CONTROL EN UN PROCESO.

2 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.

3 MEDICIÓN - METROLOGIA SENSORES INDUSTRIALES

4 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, )

5 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.

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL Amplificación: Filtrado: Linealización: Conversión de magnitud:

12 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

13 DIGITALES

14 DIGITALES

15 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.

16 ANALOGICO

17 CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES Según el tipo de señal de salida:

18 CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES Según la naturaleza del sensor: Resistivos Piezoeléctricos Termoeléctricos Electromagnético

19 ACCION ACTUADORES INDUSTRIALES

20 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.

21 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

22 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)

23 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.

24 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.

25 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

26 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.

27 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

28 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

29 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

30 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

31 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Observa en la siguiente animación cómo funciona una válvula distribuidora 3/2 y en qué consisten estas dos posiciones.

32 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

33 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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

34 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

35 ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS/HIDRÁULICOS 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.

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38 LA NEUMATICA 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. 04/10/2010

39 LA NEUMATICA APLICACIONES DE LA NEUMATICA EN LA AGROINDUSTRIA

40 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

41 ELEMENTOS DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO Los circuitos neumáticos se utilizan generalmente para realizar esfuerzos que requieren cierta precisión y velocidad.

42 NEUMATICA