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Universidad de Oriente
Núcleo de Monagas
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Cursos Especiales de Grado
Área: Automatiz...
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .........................................................................................................
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INTRODUCCIÓN
Los sensores son dispositivos encargados de hacer la captación de ciertas señales
en un proceso determinado...
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MARCO TEÓRICO
SENSORES INDUCTIVOS
Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para
detectar mat...
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ESTADOS DE UN SENSOR INDUCTIVO
En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una
señal de...
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1) Oscilador
El oscilador consiste en un capacitor que almacena energía en su campo eléctrico y un
inductor que almacena...
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PLC, etc. Además, dos de los terminales de salida son utilizados para conectar una
fuente de alimentación para el sensor...
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ocasiona el desequilibrio del circuito y el inicio de las oscilaciones. Esta variación de la
capacidad es función no sól...
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 Detección de Posición:
Esta aplicación es básicamente un condensador variable, en el cual una de las
placas es móvil, ...
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DISCUSIÓN
Hoy en día a nivel de las industrias en los diversos sectores tantos de servicios
como producción, el increme...
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Los sensores inductivos por lo general son utilizados para explorar, manipular,
contar, preseleccionar, etc., los podem...
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CONCLUSIÓN
Todos los sensores por separado presentan características o cualidades específicas
de y que deben adecuarse ...
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Sensor inductivo tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio:
https://es.wikipedia.or...
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U2 tema 5 erp

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UNIDAD 2 ICI GRUPO ERP

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U2 tema 5 erp

  1. 1. Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Cursos Especiales de Grado Área: Automatización y Control de Procesos Industriales Instrumentación y Control Industrial TEMA 2: SENSORES INDUCTIVOS Y CAPACITIVOS UNIDAD 2: SENSORES Facilitador: EQUIPO ERP Edgar Goncalves Rodríguez O. Mario A. C.I 19875930 Pinto O. Rosmar R. C.I 20.404.889 Maturín, febrero de 2016
  2. 2. ÍNDICE INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................3 MARCO TEÓRICO.............................................................................................................4 SENSORES INDUCTIVOS..................................................................................................4 ESTADOS DE UN SENSOR INDUCTIVO...........................................................................5 COMPOSICIÓN DE UN SENSOR INDUCTIVO..................................................................5 SENSORES CAPACITIVOS................................................................................................7 FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES CAPACITIVOS................................................7 CARACTERISTICAS GENERALES....................................................................................7 APLICACIONES DE LOS SENSORES CAPACITVOS........................................................8 VENTAJAS.........................................................................................................................9 INCONVENIENTES............................................................................................................9 DISCUSIÓN......................................................................................................................10 CONCLUSIÓN..................................................................................................................12 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................13
  3. 3. 3 INTRODUCCIÓN Los sensores son dispositivos encargados de hacer la captación de ciertas señales en un proceso determinado logrando así poder utilizarlas de manera que se puedan monitorear dichos procesos de manera efectiva, muchos sensores poseen un método de codificación de la información que estos captan pero algunos necesitan otros dispositivos de control para llevar a cabo esa función, sin embargo en la actualidad la mayoría de los dispositivos sensoriales ya poseen dicha peculiaridad. Por lo general los sensores son utilizados en las industrias para añadirlos a sus procesos automatizados empresariales logrando asi poder captar las señales necesarias en sus procesos de control para poder mantener un monitoreo supervisión y control de las mismas. Los sensores se categorizan o se clasifican de muchas maneras, según la forma mediante la cual estos llevan a cabo su proceso de captación y transmisión de información podemos definirlos como sensores de tipo analógicos y digitales. Los sensores analógicos, se requieren cuando el fenómeno a captar es variable en el tiempo. En estos casos el sensor es un transductor y se conectara a una entrada especial con un dispositivo convertidor análogo/digital. Los sensores digitales transmiten información solo sobre presencia o ausencia, abierto o cerrado, cercano o lejano, prendido o apagado, o cualquier otra información que se pueda representar en forma binaria. Estos generalmente son conocidos como detectores o interruptores. En el siguiente apartado a desarrollar se podrán exponer puntos resaltantes referentes a los sensores sensores inductivos y capacitivos, su aplicabilidad, funciones, ventajas e inconvenientes, sus características generales y de alguna manera u otra un abreboca de su composición y su utilización.
  4. 4. 4 MARCO TEÓRICO SENSORES INDUCTIVOS Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirve para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia o ausencia de objetos metálicos en un determinado contexto: detección de paso, de atasco, de codificación y de conteo. Fernández, G (2005) explica que los sensores inductivos detectan objetos metálicos en áreas de exploración generalmente muy pequeñas. El diámetro del sensor es el factor decisivo para la distancia de conmutación, que con frecuencia es de sólo unos cuantos milímetros. Por otra parte, los sensores inductivos son rápidos, precisos y extremadamente resistentes. Los sensores inductivos o también llamados de proximidad contienen un devanado interno basado en las corrientes de “Fuocault”. Cuando una corriente circula por el mismo, un campo magnético es generado, que tiene la dirección en el caso de la figura mostrada de las flechas anaranjadas. Cuando un metal es acercado al campo magnético generado por el sensor de proximidad, éste es detectado debido a que la inductancia de la bobina se reduce cambiando levemente la frecuencia de las oscilaciones del campo. La corriente de Foucault (corriente parásita también conocida como "corrientes torbellino", o eddy current en inglés) es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés Léon Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del campo magnético aplicado (ver Ley de Lenz). Cuanto más fuerte sea el campo magnético aplicado, o mayor la conductividad del conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores serán las corrientes de Foucault y los campos opositores generados.
  5. 5. 5 ESTADOS DE UN SENSOR INDUCTIVO En función de la distancia entre el sensor y el objeto, el primero mantendrá una señal de salida. 1.- Objeto a detectar ausente:  amplitud de oscilación al máximo, sobre el nivel de operación;  la salida se mantiene inactiva (OFF). 2.- Objeto a detectar acercándose a la zona de detección:  se producen corrientes de Foucault, por tanto hay una “transferencia de energía”;  el circuito de detección detecta una disminución de la amplitud, la cual cae por debajo del nivel de operación;  la salida es activada (ON). 3.- Objeto a detectar se retira de la zona de detección:  eliminación de corrientes de Foucault;  el circuito de detección detecta el incremento de la amplitud de oscilación;  como la salida alcanza el nivel de operación, la misma se desactiva (OFF). COMPOSICIÓN DE UN SENSOR INDUCTIVO  Una bobina de núcleo de ferrita o Oscilador  Un Demodulador  Un circuito de Disparo  Una etapa de salida o conmutador
  6. 6. 6 1) Oscilador El oscilador consiste en un capacitor que almacena energía en su campo eléctrico y un inductor que almacena energía en su campo magnético. La energía almacenada es transferida de ida y vuelta entre el capacitor y el inductor en medios ciclos alternados. Esto ocurre cuando el capacitor se descarga y se carga la bobina y viceversa. 2) Demodulador Como la corriente fluye en ida y retorno entre el capacitor y la bobina, se produce una onda senoidal, que es amplificada y alimentada a la etapa del demodulador. El demodulador tiene un diodo que funciona como un rectificador de media onda, convirtiendo la onda senoidal en una señal DC pulsante. Esta señal pulsante es filtrada a un voltaje DC constante por el resistor y el capacitor R4 y C2 respectivamente 3) Circuito de Disparo El voltaje DC del Demodulador es alimentado a la etapa de disparo. La función del circuito de disparo es producir 2 voltajes diferentes tal que la transición de uno al otro sea muy rápido. 4) Salida La función de la etapa de salida es proveer una señal de salida del sensor que sea lo suficientemente grande para la carga que se conecte, por ejemplo: lámpara, alarma, Cuando la salida del demodulador se reduce a un cierto nivel, la salida del circuito de disparo decrece rápidamente a un voltaje bajo. Como la corriente va y viene, el campo magnético alrededor de la bobina se contrae y se expande al frente del sensor.
  7. 7. 7 PLC, etc. Además, dos de los terminales de salida son utilizados para conectar una fuente de alimentación para el sensor. Dos voltajes, un nivel alto y un nivel bajo, del circuito de disparo son alimentados a la terminal de entrada del circuito de salida. Cuando un voltaje bajo es aplicado a la base del transistor PNP causa que este se encienda y funcione como un switch cerrado. El LED se enciende e indica que se ha detectado un tipo de metal. SENSORES CAPACITIVOS Los sensores capacitivos están especialmente diseñados para lograr detectar materiales aislantes tales como el plástico, el papel, la madera, entre otros, no obstante también cuentan con la capacidad de detectar metales. Es importante tener en cuenta que los sensores capacitivos funcionan de manera inversa a los inductivos, es decir que a medida que el objetivos se va a acercan al sensor las oscilaciones del mismo aumentan hasta que llega a un límite que activa el circuito que dispara las alarmas. Ahora bien, para comprender como funcionan los sensores capacitivos, es necesario acotar que en un principio éstos constan de una sonda que se encuentra situada en la cara posterior en donde se encuentra colocada una placa condensadora, y al aplicar una corriente al sensor por más mínima que sea, se produce una especie de campo electroestático cuya reacción se produce frente a los cambios de la capacitancia provocados por la presencia de un objeto cualquiera. FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES CAPACITIVOS Desde el punto de vista puramente teórico, se dice que el sensor está formado por un oscilador cuya capacidad la forman un electrodo interno (parte del propio sensor) y otro externo (constituido por una pieza conectada a masa). El electrodo externo puede estar realizado de dos modos diferentes; en algunas aplicaciones dicho electrodo es el propio objeto a sensar, previamente conectado a masa; entonces la capacidad en cuestión variará en función de la distancia que hay entre el sensor y el objeto. En cambio, en otras aplicaciones se coloca una masa fija y, entonces, el cuerpo a detectar utilizado como dieléctrico se introduce entre la masa y la placa activa, modificando así las características del condensador equivalente. CARACTERISTICAS GENERALES  Los detectores capacitivos son “interruptores electrónicos” de característica estática que actúan sin elementos electromecánicos. Su funcionamiento se basa en un circuito oscilante RC y las líneas del campo eléctrico que se cierran a través del aire. La aproximación de un objeto con una constante dieléctrica superior a la del aire,
  8. 8. 8 ocasiona el desequilibrio del circuito y el inicio de las oscilaciones. Esta variación de la capacidad es función no sólo de la constante dieléctrica, sino también del volumen, densidad y compacticidad del objeto o substancia a detectar. Es por esta razón por lo que la mayor parte de detectores capacitivos llevan incorporado un ajuste de sensibilidad para adaptarlo a cada uno de los elementos a detectar de acuerdo con sus propias característicasy constitución.  Sensibles a la mayoría de líquidos y materiales, permitiendo la detección de otros materiales a través de materiales o paredes no conductores (presencia de agua en el interior de una tubería plástica o envoltorio metálico en el interior de una caja de cartón).  En general, los líquidos y sólidos conductores son detectados a una distancia mayor que los materiales aislantes, ligeros o porosos. Si la distancia de detección disminuye, la histéresistambiéndisminuye.  Válidos para materiales no conductores como plástico, cristal, goma y conductivos como metalesoagua.  Versionesparamontaje salienteoenrasado(montaje empotrado/noempotrado)  Las distancias de funcionamiento dependen de la constante dieléctrica del material que se desea detectar. Cuanto mayor sea este valor más fácilmente se detectará el material APLICACIONES DE LOS SENSORES CAPACITVOS Estos sensores se emplean para la identificación de objetos, para funciones contadoras y para toda clase de control de nivel de carga de materiales sólidos o líquidos. También son utilizados para muchos dispositivos con pantalla táctil, como teléfonos móviles o computadoras ya que el sensor percibe la pequeña diferencia de potencial entre membranas de los dedos eléctricamente polarizados de una persona adulta.  Detección de Nivel: En esta aplicación, cuando un objeto (líquidos, granulados, metales, aislantes, etc.) penetra en el campo eléctrico que hay entre las placas sensor, varía el dieléctrico, variando consecuentemente el valor de capacidad.  Sensor de Humedad: El principio de funcionamiento de esta aplicación es similar a la anterior. En esta ocasión el dieléctrico, por ejemplo el aire, cambia su permisividad con respecto a la humedad del ambiente.
  9. 9. 9  Detección de Posición: Esta aplicación es básicamente un condensador variable, en el cual una de las placas es móvil, pudiendo de esta manera tener mayor o menor superficie efectiva entre las dos placas, variando también el valor de la capacidad, y también puede ser usado en industrias químicas. VENTAJAS Los sensores capacitivos ofrecen un conjunto de ventajas, dentro de las cuales, es posible mencionar:  Detectar sin necesidad de contacto físico, pero con la posibilidad de detectar materiales distintos del metal  Debido a su funcionamiento, tienen muy buena adaptación a los entornos industriales, adecuado para la detección de materiales polvorientos o granulados.  La duración de este sensor es independiente del número de maniobras que realice y soporta bien las cadencias de funcionamiento elevadas INCONVENIENTES Entre los inconvenientes se encuentra el alcance, dependiendo del diámetro del sensor, puede alcanzar hasta los 60mm, igual que la modalidad inductiva. Otro inconveniente es que depende de la masa a detectar, si se quiere realizar una detección de cualquier tipo de objeto este sensor no sirve, puesto que depende de la constante eléctrica. Esta desventaja viene encadenada con la puesta en servicio, antes de colocar el sensor se debe de instalar; los detectores cuentan con un potenciómetro que permite ajustar la sensibilidad para que se adapte al material, por ejemplo para materiales de constante dieléctrica débil como el papel, cartón o vidrio se tiene que aumentar la sensibilidad, y en caso de tener una constante dieléctrica fuerte hay que reducir la sensibilidad, por ejemplo con objetos metálicos o líquidos.
  10. 10. 10 DISCUSIÓN Hoy en día a nivel de las industrias en los diversos sectores tantos de servicios como producción, el incremental avance tecnológico ha llevado que estas deban mantenerse a la par con dicha tecnología para poder cumplir así los mayores y más exigentes estándares que existen actualmente. Es por ello que la automatización de procesos es necesaria para estos sectores industriales para que de alguna manera u otra la automatización cumpla su rol y permita que estos puedan salir a flote y aumentar en términos de rentabilidad la cuantificación monetaria de las empresas sean pequeñas medianas o grandes. Para llevar a cabo el proceso de automatización se necesita de tecnología suficientemente moderna y adecuada según el espacio de trabajo y los procesos a automatizar, en pocas palabras todo es personalizable, sin embargo los principios en los cuales se fundamentan dichas tecnologías son basados en teorías básicas eléctricas y electrónicas que han sido de una forma u otra enfocados a lo que es el control y la captación y retransmisión de la información. Lo ítem más importante dentro del mundo de la automatización y el control lo juegan los llamados sensores, pues estos son los encargados directos de recibir o captar las señales directas en el proceso de control y codificarlas de manera tal que estas puedan traducirse mediante otra interfaz y poder llevar a cabo el proceso de supervisión control y análisis de dichos datos. Existe un compendio de sensores que están inmersos en el mundo de la automatización e instrumentación industrial, es de entender que estos se utilizan según sea el caso en el cual sean aplicables dependiendo del fin en específico que se desee. Existen dos maneras o formas de llevar a cabo el proceso de transmisión y recepción de información con los sensores, la análoga o analógica y la digital, en la actualidad y con el crecimiento exponencial tecnológico la mayoría de los sensores que se encuentran en el mercado y que están a disposición del usuario final y por no decir en su totalidad son dispositivos con señales de recepción y emisión digital debido a que los dispositivos finales de lectura trabajan con dichas señales. Las categorizaciones o clasificaciones de los sensores son muchas debido a que pueden verse de distintas formas o perspectivas, si se evalúan según su tipología tecnológica podemos encontrar los sensores Inductivos y capacitivos que para efectos de esta investigación son el punto principal a tratar. Los sensores inductivos trabajan con un principio de campo electromagnético el cual es aplicable y perfectamente moldeable en proyectos o procesos donde la captación o detección de objetos metálicos es un parámetro a atacar, por otro lado los sensores capacitivos se basan en el principio de campo electrostático permitiendo así con esto poder captar y detectar objetos tanto metálicos como, plásticos, líquidos etc.
  11. 11. 11 Los sensores inductivos por lo general son utilizados para explorar, manipular, contar, preseleccionar, etc., los podemos encontrar realizando la función de accionamientos sin contacto en las puertas de los elevadores, en cintas transportadoras de instalaciones de clasificación, en mecanismos de control de paradas en fin tienen un sinfín de aplicabilidades según sea el caso de estudio como tal. Por otra parte los sensores capacitivos además de que poseen las funcionalidades de los inductivos también tienen la peculiaridad especial de poder trabajar con la detección de líquidos y solidos que no son metalizados o contienen partículas metalizadas como los granulados (basándose en la captación de la señal dieléctrica de los dispositivos finales u objetos de medición o captación) lo que los hace perfectos para llevar a cabo procesos de detecciones de nivel, humedad y posición, siendo estos muy flexibles y prácticos a la hora de su instalación y utilización. Para efectos de la industria venezolana enfocándolo en el área avícola específicamente en la producción de pollos de engorde, la utilización de estos sensores no está muy alejada ya que en los sistemas de control automatizados existentes en producciones agrícolas tales como los sistemas productivos “DarkHouse” o espacios controlados se necesitan un compendio de estos para poder llevar a cabo el proceso de control de los mismos valga la redundancia. Extrapolando lo antes mencionado y haciendo énfasis en la propuesta de nuestro grupo ERP de un Diseño de un Sistema de supervisión, monitoreo y control automatizado de ambiente inicial de pollos de engorde en su primera fase de crecimiento. Sector avícola Venezolano, la utilización de estos sensores será de vital importancia debido a que se necesitaran sensores capacitivos capaces de poder llevar a cabo un proceso de captación de los parámetros de humedad del sitio o espacio a controlar en el ambiente productivo así como también sensores de nivel para poder detectar el estado de capacidad de agua que pueda tener los tanques de almacenaje de dicho líquido que están destinados a la hidratación de la cría, por otro lado los sensores capacitivos pueden servir de ayuda como actuadores de control para no permitir la introducción de materiales metálicos no deseado a las instalaciones en el momento que se tenga algún tipo de interacción con el aparato productivo o el aparato de procesos como tal. Cabe acotar que las funcionalidades o aplicabilidades antes expuestas son a priori según la investigación realizada y que en el constante paso evolutivo del proyecto se está más que convencido que habrán muchas otras más peculiaridades en donde el uso de los sensores capacitivos e inductivos se vea inmerso directamente para poder llevar a cabo el proceso de automatización y control y por ende el modelaje de la propuesta como tal.
  12. 12. 12 CONCLUSIÓN Todos los sensores por separado presentan características o cualidades específicas de y que deben adecuarse dependiendo del proceso en a tratar. Existen sensores capacitivos de proximidad, de humedad, nivel y posición que de alguna manera u otra son los más utilizados en el plano industrial específicamente en el área de procesos de control automatizados, ya que estos son capaces de detectar objetos metálicos y no metálicos los que los hace muy flexible a la hora de su implantación en los procesos como tal. Sin embargo hay que tomar en cuenta que si se va a trabajar con objetos metálicos, lo más óptimo es utilizar un sensor inductivo ya que estos son más eficientes en esta circunstancia y mucho más económicos. La aplicabilidad de los sensores conductivos e inductivos siempre estará presente más bien en el proceso de evolución tecnológica se irán ahondado parámetros que permitan su actualización y fabricación en masa permitiendo así poder captar peculiaridades que hoy en día no captan y lograr ajustarse más aun a los procesos productivos aumentando de alguna manerau otra su eficienciayeficacia.
  13. 13. 13 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Sensor inductivo tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio: https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_inductivo [2] Corriente de Foucault tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio: https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_de_Foucault [3] Funcionamiento de los sensores capacitivos tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio http://www.antirrobo.net/sensores/sensores-capacitivos.html [4] Sensores Capacitivos tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio http://www.sensorstecnics.net/es/productos/category/96/sensores-y- transmisores/sensores-capacitivos [5] Sensor Capacitivo tomado el 04 de febrero de 2016 desde el sitio https://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_capacitivo Pérez, E.; Acevedo, J. y Fernández, C. (2009) Autómatas programables y sistemas de automatización. Editorial Marcombo.

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