Automatización industrial: a controlar el mundo……pinky

Un tema que he tratado poco aquí (bueno en realidad no he hablando nada de eso) es la automatización industrial, usualmente los ingenieros electricistas se orientan a la parte de potencia o la electrónica, dejando a un lado la interesante parte de controles, en el post de hoy vamos a hablar un poco a manera de introducción del primer elemento en los sistemas de control, es decir los elementos de medición y las magnitudes que miden.

En un proceso industrial cualquiera, existe gran cantidad de parámetros que deben supervisarse con el fin de establecer un control optimo y por ende obtener un producto con los parámetros de calidad deseados, pues bien, tenemos sensores específicos para cada unos de ellos.

Ya que son muchos iniciaremos con los mas básicos: presión, temperatura y flujo.

 

Sensor de presión:

La presión es la cantidad de fuerza que se aplica a un área determinada, el instrumento que se usa para medirla es el manómetro, lo usaremos para medir principalmente los siguientes casos:

- Presión en una tubería que contiene un liquido / gas.

- Presión en un tanque o contenedor (a veces se puede usar como medidor de nivel)

- Presión de vacio (vacuometro)

- Presión que ejerce un objeto contra otro (usado para medir peso de manera indirecta) 

Dependiendo de como midamos y lo que queramos medir podemos encontrarnos con los siguientes tipos de presión:

Presión absoluta	se mide con al cero absoluto de presión
Presión atmosférica	es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro
Presión relativa	es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición
Presión diferencial	es la diferencia entre dos presiones
Vacío	es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión ,medida por debajo de la atmosférica

 

Existen también, muchos tipos de medidores de presión pero aquí nos enfocaremos a los mas comunes:

Elementos primarios de medida directa que miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas.

Ejemplos barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro de toro pendular, manómetro de campana.

Elementos primarios elásticos que se deforman por la presión interna del fluido que contienen.
Ejemplos : tubo de Bourdon (el que he visto mas en instalaciones), el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle.

Medidores piezoeléctricos: en función a la presión que se ejerce en un cristal se infiere produce un voltaje proporcional a dicha presión. (usado en las balanzas electrónicas)

Mira este PPT para mayor información.

En general, todos los medidores de presión que se integran al sistema de control, utilizan un transductor para llevar esa señal analógica a una señal “digital” (en caso de instrumentos del mesozoico puede ser una señal neumática) o con el estándar industrial de 4 a 20 mA. En los P&ID (diagramas de tuberías e instrumentación) los encontraremos usualmente como PT (Transmisor de presión) o PI (Indicador de presión) la diferencia entre uno y otro es que en el segundo tiene un indicador justo en el punto de medición por lo que podemos ver la lectura en el sitio, mientras que en el primero esos datos no necesariamente se muestran en sitio, sino que se envían al control.

 

Sensor de Temperatura:

La temperatura es una magnitud comparativa de una propiedad que llamamos calor, por ello tenemos que medirla en función de una referencia empleando una escala.

Termopares: Los termopares utilizan la tensión generada en la unión de dos metales en contacto térmico, debido a sus distintos comportamientos eléctricos.

Resistivos: Lo constituyen las RTD (Resistance Temperature Detector) o PT100 basadas en la dependencia de la resistividad de un conductor con la temperatura, están caracterizadas por un coeficiente de resistividad positivo PTC (Positive Termal Coefficient). También lo son las NTC (Negative Termal Coefficient), que se llaman termistores y están caracterizadas por un coeficiente de temperatura negativo.

Semiconductores: Se basan en la variación de la conducción de una unión p-n polarizada directamente.

Mas información sobre sensores

Sensor de Flujo:

Bueno, como el nombre lo indica vamos a medir el flujo de algo, peeero aquí tenemos dos tipos: los de flujo volumétrico (m3/s) y los de flujo másico(kg/s).

El uso de uno u otro es un tema mas para el ámbito de la mecánica, pero a groso modo podemos decir que los volumétricos se usan cuando el fluido no cambia o mantiene fija su densidad en el proceso, mientras que el másico puede usarse para fluidos no compresibles como líquidos.

 

En la tabla de abajo podemos resumir los distintos tipos de medidores de flujo:

Como no recuerdo mucho las clases de termofluidos les dejo a ustedes la tarea de averiguar como trabajan, la verdad todos tienen principios interesantes de funcionamiento y fáciles de entender (salvo el del efecto coriolis que nunca, en  mi vida he entendido como funciona esa cosa).

Mas información sobre medidores de flujo.

 

Nomenclatura ISA para P&ID

 

PD: hay un premio para el que me explique como funciona el medidor de coriolis :P