SENSORES DISCRETOS
SENSORES DISCRETOS
La mayoría (sobre el 65%) de las actividades de control, supervisión (funcionamiento y seguridad) y accionamiento industrial son de tipo discreto, o sea, su operación depende de estados definidos o discontinuos (On/Off, 0 y 1, Max. Neutro y Mim, Alto y Bajo, cuenta de eventos temporizados o no temporizados, otros). En algunos casos, las señales que provienen de estas actividades deben ser capturadas a través de dispositivos sensores o mediante circuitos de electrónica digital, según sea su aplicación. En otros casos, las señales deben ser codificadas en pulsos (forma serial) o palabras (forma paralela), donde esta codificación representa un número especifico (dominio digital) que representa una medida de campo. Otro aspecto relevante en este tipo actividades industriales, es que la captura de la información debe realizarse en forma directa o indirecta, en el primer caso, la acción se ejecuta en contacto con el medio a sensar, en la segunda situación es de no contacto al medio. En el caso directo, se dice que existe una comunicación mecánica entre la actividad que genera la señal y el medio que la captura. Para el caso indirecto o de no contacto, la comunicación es a través de ondas electromagnéticas (campos inductivos o eléctricos) u ondas mecánicas (sonido o vibración). La presente unidad tiene como objetivo presentar los sensores de tipo discreto más comunes en ambiente industrial y minero orientados a las operaciones de transporte de material, seguridad y accionamiento, dejando para otros cursos los sensores discretos orientados a los procesos físicos
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SIMBOLOGIA
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PULSADORES E INTERRUPTORES
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SWITCH FINES DE CARRERA Partes de un Fin de Carrera Un fin de carrera puede ser de dos tipos: encapsulado y no encapsulado. Las diferencias y ventajas son discutidas mas adelante. Las partes que componen un fin de carrera son (Figura 2) Actuador El actuador es la parte del fin de carrera que entrara en contacto con el objeto a ser sensado Cabezal El cabezal del encapsulado es el mecanismo que trasmite el movimiento del actuador a los contactos. Cuando el actuador es movido con intención, el mecanismo opera los contactos. Bloque de Contactos Es el lugar donde se encuentran los contactos eléctricos del interruptor, típicamente contiene entre dos o cuatro pares de contacto Bloque de Terminales Contiene los terminales de conexión y es el lugar donde se realiza la conexión de los conductores entre el sensor y el resto del circuito de control, ya sea, el relé, controlador, o circuito electrónico. Cuerpo Es la carcasa o cubierta que contiene el bloque de contactos y el bloque de terminales, para el caso de sensores encapsulado. Base Corresponde al bloque terminal en un fin de carrera de tipo no encapsulado. El aislamiento de los sensores de este tipo y los contactos eléctricos son construido sobre la base de estándares desarrollados por comités tales como IEC y NEMA. Los estilos de switch, según NEMA y la IEC, difieren en muchos aspectos tales como, tamaño del cuerpo, vida mecánica, durabilidad, material del encapsulado y perforaciones para la fijación. Los estilos de switch de NEMA, son generalmente vistos como más robustos y de mayor vida útil, mientras que los estilos de produ ctos de la IEC, tienden a ser más pequeños y de menor costo.
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SWITCH FINES DE CARRERA
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SWITCH FINES DE CARRERA
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SWITCH FINES DE CARRERA Ventajas Mecánicas: Fácil uso Operación Sencilla Durabilidad Buena impermeabilidad para operaciones seguras Alta resistencia en diferentes ambientes Alta repetitividad de operaciones Apertura positiva de contactos (algunos modelos) Ventajas Eléctricas: Manejo de cargas de alta potencia comparada con otro tipo de sensores Inmunidad a las interferencias de ruido Inmunidad a las interferencias de radio frecuencia No presentan fuga de corriente Mínima caída de tensión Operación N.A. o N. C. Desventajas: Corta vida útil de los contactos Partes mecánicas pueden quedar fuera de uso eventualmente No todas las aplicaciones pueden utilizar censado por contacto
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SWITCH PRESION Operan a través de su elemento sensible que es un pistón, un resorte, aislado del proceso por un diafragma sellado con un anillo “O” estático. Esto asegura una larga vida y superior operación bajo las condiciones de los procesos industriales. El contacto on‐off de los interruptores tiene características que les permiten una gran exactitud en los puntos de disparo (menos del 1%). La gran solidez asegura la perfecta operación de nuestros instrumentos, aun en procesos donde exista vibración. Los interruptores de presión cuentan con rangos de protección sobre presiones hasta de 10 veces sobre su rango de operación.
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SWITCH PRESION
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SWITCH PRESION
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SWITCH INDUCTIVOS Los sensores inductivos están basados en los principios de campos electromagnéticos y circuitos osciladores de radios frecuencias que enfrentan una bobina, son elementos de estado sólido diseñados para detectar movimientos de objetos metálicos dentro de un campo electromagnético. Esta tecnología se caracteriza por tener ausencia de contacto con el objeto a sensar. No tiene partes movibles, por lo que no esta sometido a desgastes mecánicos. Tiene un buen rendimiento en ambientes agresivos. Detecta metales ferrosos y no ferrosos. Un sensor inductivo funciona sobre el principio de oscilación en ausencia de corrientes parásitas o de Foucault. El sensor genera un campo electromagnético. Cuando un objeto metálico entra en el campo magnético, aparecen corrientes parásitas o de Foucault sobre la superficie de este. Las corrientes parásitas que se inducen toman la energía del campo magnético, lo que produce una reducción en la amplitud de la oscilación. Un circuito de disparo (trigger) detecta el cambio de amplitud de la oscilación y genera una señal de salida digital (On‐ Off). Cuando el objeto metálico se aleja, el sensor vuelve a su estado inicial.
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SWITCH INDUCTIVOS Consideración del Material Para determinar la distancia de operación de otros materiales, se aplica un factor de corrección a la distancia de operación del acero blando (mild steel ). La composición del material tiene un gran efecto. Si un objeto está compuesto por uno de los elementos de la lista sólo hay que multiplicar la distancia de operación por el factor de conexión. Ver Figura 19. (Rango Nominal) x (Factor Corrección) = Rango nominal de material.
Factor de corrección de un sensor inductivo.
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SWITCH INDUCTIVOS
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SWITCH INDUCTIVOS
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SWITCH INDUCTIVOS
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SWITCH INDUCTIVOS Ventajas: No les afecta la humedad. No les afecta el polvo o suciedad ambiental. No tiene partes mecánicas que se muevan No depende del color. Menor dependencia de la superficie que otras tecnologías de medición. No tiene zonas ciegas. Su MTBF (tiempo medio entre falla) es alta sobre 200.000 horas. Inmune a choques y vibración y se conectan directamente a sistemas PLC. Desventajas: Solamente censa objetos metálicos. El rango de operación es pequeño comparado con otras tecnologías de sensado. Puede ser afectado por fuertes campos electromagnéticos.
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SWITCH CAPACITIVOS Los sensores capacitivos son una tecnología sin contacto que pueda detectar metales, no metales, sólidos y líquidos. Estos sensores son similares en tamaño y forma a los sensores inductivos, sin embargo, el sensor capacitivo utiliza para reaccionar las alteraciones en un campo electrostático. Estos sensores se usan para mediciones de tipo lineales o angulares. Aquí, se usa el principio del condensador para detectar una medida, siendo una placa perteneciente al sensor (sonda) y la otra el objeto a medir, la cual esta en movimiento, por lo tanto alterando el campo eléctrico. Cuando se energiza el sensor, se genera un campo electrostático el cual reacciona con el objeto a sensar, el cual modifica el valor de la capacitancia. Cuando un objeto está fuera del campo electrostático, el oscilador está inactivo. Y cuando el objeto se aproxima se genera un acoplamiento capacitivo. Cuando la capacitancia alcanza un determinado valor, el oscilador es activado disparando la salida del circuito, conmutando la salida entre ON y OFF. La detección de un objeto está determinada por el tamaño del objeto, constante dieléctrica y la distancia al sensor. La constante dieléctrica es una propiedad del material y es un valor de constante. Materiales con mayor valor de constante dieléctrica son fácilmente detectables, comparados con los de menor valor.
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SWITCH CAPACITIVOS
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SWITCH CAPACITIVOS Ventajas y Desventajas del sensor Ventajas: •Detecta metales, no metales, líquidos y sólidos. •Puede detectar a través de ciertos materiales. •Construcción en estado sólido, sin desgaste de piezas. •Variadas configuraciones de montaje. Desventajas: •Distancia corta de medición (3 a 25 mm), la cual varía ampliamente según el material. •Sensible a variables ambientales, por ejemplo la humedad. •No es selectivo al momento de medir.
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SWITCH ULTRASONICOS Los sensores ultrasónicos emiten un pulso de sonido, el cual es producido y reflejado por el objeto a medir y es recibido por el sensor. La detección genera una señal de salida que puede ser análoga o digital. Los sensores ultrasónicos se basan en el principio donde la velocidad del sonido es relativamente constante. El tiempo de recorrido de una onda emitida y su retorno, es proporcional a la distancia del objeto. Por lo tanto, la mejor aplicación de estos sensores está en la medición de distancias. Los sensores ultrasónicos se usan para detectar objetos tales como metal, no‐metal, claros y opacos, líquidos, sólidos y granulares (siempre y cuando tengan suficiente reflectividad acústica). Otra ventaja de este tipo de capturador es que no le afecta la condensación, como es el caso de los sensores fotoeléctricos. La desventaja es que no puede medir materiales que absorben sonido tales como ropa, caucho, harina, espuma.
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SWITCH ULTRASONICOS
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SWITCH ULTRASONICOS Ventajas: Puede medir objetos a grandes distancias, 15 mts. . La respuesta del sensor ultrasónico es independiente del color de la superficie o la reflectividad óptica. Sensor ultrasónico con salida digital ( ON ‐ OFF), tiene buena precisión y permiten medir objetos que estén de fondo. La respuesta de un sensor ultrasónico con salida análoga es lineal a la distancia del sensor al objeto. Desventajas: El objeto a medir debe ser duro, liso, perpendicular al sensor, para recibir el eco. Si bien el sensor ultrasónico tiene supresores de ruido puede generar una falsa respuesta por el silbido que generan las válvulas. Lenta frecuencia respuesta de salida, 110 HZ. Tienen una distancia mínima de medida. Respuesta sensible a condiciones ambientales (temperatura, presión, humedad, turbulencia de aire, partículas en suspensión). Materiales de baja densidad, son difíciles de sensar. Superficies lisas reflejan la onda mejor que una superficie rugosa, sin embargo, el ángulo de una superficie lisa es más crítico que el de una superficie rugosa.
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SWITCH TEMPERATURA Los switch de Temperatura son dispositivos muy utilizados tanto en el mundo industrial como en el hogar. Entre sus aplicaciones esta el control de temperatura en ambientes o dentro de tableros de control, en sistemas de aire acondiconado y de calefacción.
SENSORES DISCRETOS
SWITCH TEMPERATURA
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SWITCH DE NIVEL
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SWITCH DE NIVEL
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SWITCH DE NIVEL
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SWITCH MAGNETICOS Y OPTICOS Estos sensores de proximidad, reaccionan ante los campos magneticos de imanes permanentes y de electroimanes. En el caso de un sensor reed, las laminas de contactos estan hechas de material ferromagneticos ( Fe‐Ni aleado) y estan sellados dentro de un pequeño tubo de vidrio. El tubo se llena con un gas inerte, comunmente nitrogeno. Los sensores de proximidad reed a menudo poseen un diodo emisor de luz incorporado, para indicar su estado. La figura ilustra las conexiones internas y externas. Los diodos emisores de luz, junto con
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SWITCH FOTOELECTRICOS
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SWITCH OPTICOS
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SWITCH POR FIBRA OPTICA
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USO Y APLICACIONES EN AUTOMATIZACION
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USO Y APLICACIONES EN AUTOMATIZACION
