Evolucion de los transmisores
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Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano. Con el tiempo, se desarrollaron los transmisores para captar variables de proceso y transmitirlas a distancia, incluyendo transmisores neumáticos, electrónicos y digitales. Los transmisores han evolucionado para ofrecer mayor precisión, estabilidad, fiabilidad y capacidades de comunicación bidireccional.
Evolucion de los transmisores
- 1. Nombre: David Villamarín Nivel: Octavo “A” Carrera: Ing. Electrónica E instrumentación EVOLUCION DE LOS TRANSMISORES Introducción Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano. En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue dada a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil. El control de los primeros procesos industriales se basó en la habilidad de los operadores (control manual). En los años siguientes, la aparición de los controladores locales permitió al operador manejar varios lazos de control, pero subsistía aún el problema de recolección de datos. Los controladores locales son aún muy útiles, así como también resistentes y simples. Sin embargo, debido a que están directamente relacionados con el proceso y por lo tanto están diseminados a través de toda la planta, obviamente hace que el realizar mantenimiento y ajustes en dichos instrumentos demande mucho tiempo. Transmisores Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumento receptor indicador, registrador, controlador o combinación de estos. Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, digitales, hidráulicas y telemétricas. Según el tipo de señal se clasificarán los transmisores. Ilustración 1: Evolución de las Señales de Transmisión Transmisores neumáticos Un transmisor neumático es un dispositivo mecánico que convierte un desplazamiento mecánico en variaciones proporcionales de presión. Se utiliza para convertir una medida de cierta magnitud en una señal neumática representativa de esta medida y transmitirla a una cierta distancia a un elemento medidor, registrador o un controlador. En el sistema de transmisión neumática se utiliza aire como elemento transmisor, la distinta presión de éste, es proporcional a las variaciones de la magnitud que se mide. El desplazamiento mecánico o señal de entrada al transmisor el produce el elemento de medición, en respuesta a un cambio de la variable del proceso.
- 2. Los transmisores neumáticos generan una señal neumática variable El transmisor responde a dicho movimiento generando una señal neumática variable linealmente de 3-15 psi (lb/pulgada²) para el campo de medida del 0 al 100% de la variable. En los países que utilizan el sistema métrico decimal se emplea además la señal 0,2-1 bar (1 bar =1,02 kg/cm2) que equivale aproximadamente a 3-15 psi (3 psi =0,206 bar o 0,21 kg/cm2, 15 psi = 1,033 bar o 1,05 kg/cm2 El sistema se completa con un instrumento receptor, situado a distancia, capaz de traducir la señal de 3 a 15 psi en una indicación del valor de la variable del proceso. Un sistema transmisor consiste generalmente en: Un elemento primario o detector de variaciones de la magnitud a medir El elemento transmisor, algunas veces lleva incorporado el elemento detector. El elemento receptor de las distintas magnitudes de la variable a medir indicador, registrador, totalizador, etc) Principio de funcionamiento del transmisor neumático El transmisor funciona a base de un sistema tobera-obturador un relé piloto y un dispositivo de retroalimentación. Se dispone de una alimentación de aire a 20 Psi (1,4 Kg/cm² ),de una restricción, por la que pasa el aire y provoca una caida de presión, llamada "presión diferencial" para poder disponer de distintos niveles de presión de aire, de una tobera por la que sale el aire frente a un obturador que se acerca o aleja de ella en función del movimiento originado por el elemento medidor, dando lugar a la modulación del aire. Esta variación en la presión es amplificada por el relé piloto, dando lugar a una cierta salida. Sistema Tobera-Obturador. Consiste en un tubo neumático alimentado a una presión constante Ps con una reducción en su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lámina llamada obtulador cuya posición depende del elemento de medida. Ilustración 2: Transmisor Neumático Transmisor Electrónico Transmisor electrónico, detecta los cambios en la variable y envía una señal eléctrica (4- 20 mA) ó (10-50 mA) proporcional a los cambios de la variable a un instrumento receptor. Éste a diferencia del transmisor neumático, tiene una tarjeta electrónica haciendo que su proceso de calibración sea menos engorroso, además se puede realizar
- 3. en el área de operación. Basado en detectores de inductancia, o utilizando transformadores diferenciales o circuitos puente Wheatstone, o empleando una barra de equilibrio de fuerzas, convierte la señal variable en una señal electrónica estantandarisada. Ilustración 3: Transmisor Electrónico En resumen los transmisores electrónicos de equilibrio de fuerza se caracterizan por: Presentan movimientos muy pequeños en la barra de equilibrio. Poseen realimentación. Una muy buena elasticidad. Nivel alto en la señal de salida Presentan un ajuste del cero y del alcance (span) complicado, por su constitución mecánica. Presentan una alta sensibilidad a vibraciones. La estabilidad en el tiempo es de media a pobre Su intervalo de medida corresponde al del elemento mecánico que utilizan. Su precisión es del orden de 0.5 – 1 %. Transmisor Digital Cuando apareció la señal digital aplicable a los transmisores, mejoró notablemente la exactitud conseguida en la medida. La señal digital consiste en una serie de impulsos en forma de bits. La señal digital consiste en una serie de impulsos digitales en forma de bits. Cada bit consiste en dos signos o estados, el 0 y el 1, (código binario) y representa el paso (1) o no (0) de una señal
- 4. atreves de un conductor. Consiste en una serie de impulsos (señal de muy pequeña duración) en forma de bits. Los instrumentos digitales capaces de manejar grandes volúmenes de datos y guardarlos en unidades históricas están aumentando sus aplicaciones día a día, ya que su precisión es diez veces mayor que la señal clásica de 4-20 mA c.c. es decir, en lugar de enviar cada variable por un par de hilos de 4-20mA c.c. transmiten secuencialmente las variables a través de un cable de comunicaciones llamado “bus”. La tecnología fieldbus es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que está en camino de sustituir a la clásica señal analógica en todos los sistemas de control distribuido (DCS) y controladores programables (PLC), en instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control. La arquitectura fieldbus conecta estos aparatos con ordenadores que pueden trabajar para muchos niveles en la dirección de la planta. - Nivel 1: Físico que especifica las condiciones del medio de transmisión, las características eléctricas, mecánicas y funcionales y la codificación de los datos. - Nivel 2: Enlace que establece el enlace lógico, el control de flujo y de errores, la sincronización de la transmisión y el control de acceso al medio. - Nivel 3 al 6: Son objeto de protocolo. - Nivel 7: Aplicación que contienen los servicios y regula la transferencia de mensajes entre las aplicaciones del usuario y los diferentes instrumentos. - Capa usuario: Dedicada. Los protocolos de comunicaciones abiertos importantes son el HART, World FIB, ISP, BITBUS, INTERBUS-S, P-NÉT, ECHELON y CAN. CUADRO COMPARATIVO DE LAS SEÑALES DE TRANSMISION Transmisor Señal Precisión Ventajas Desventajas Neumático 3-15 psi 0.2-1 bar ±0.5% Rapidez y Sencillo Aire limpio. No guardan información. Distancias limitadas. Mantenimiento caro. Sensible a vibraciones.
- 5. Electrónico Convencional 4-20ma c.c. ±0.5% Rapidez Sensible a vibraciones. Deriva térmica. electrónico inteligente 4-20mA c.c ±0.2% Mayor precisión Intercambiable. Estable, fiable Campo de medida. Más amplio. Bajo coste de Mantenimiento. Lento (para variables rápidas puede Presentar problemas). Electrónico Inteligente Señal digital Digital ± 0,1 % Mayor precisión. Más estabilidad. Fiable. Auto diagnóstico. Comunicación Bidireccional. Configuración Remota. Campo de medida más amplio. Bajo coste de Mantenimiento. Lento (para variables rápidas puede Presentar problemas). Falta normalización de Las comunicaciones. No intercambiable con Otras marcas. Bibliografía Herrera, C. (12 de 03 de 2005). Sensores de Presion. Recuperado el 2014 de 20 de 27, de Sensores de Presion: http://camiloherrerag-sensores-de-presion.blogspot.com/ Silva, I. V. (27 de 11 de 2008). Instrumentos Inteligentes. Recuperado el 2014 de 10 de 28, de Instrumentos Inteligentes: https://es.scribd.com/doc/53105148/transmisores-inteligentes- mina Sole, A. C. (199). Instrumentacion Industrial. En A. C. Sole, Instrumentacion Industrial (págs. 62- 69). Mexico: Alfaomega.