EDITORIAL Bienvenidos a esta nueva edición de SCM Magazine una revista creada por el equipo SCM para compartir conocimientos, opiniones, aportes y información veraz de los distintos temas de interés del curso especial de grado de ACPI( Automatización y Control de Procesos Industriales) de la Universidad de Oriente Núcleo Monagas. En esta edición les presentamos Información del seminario de ICI( Instrumentación y Control Industrial) , sobre “Los Controladores de Nivel” los cuales permiten identificar la cantidad de materiales para mantener una alineación deseada, controlando así el llenado bien sea de agua, arena , granos, minerales, piedras y toda materia prima que pueda ser analizada en depósitos computarizados, evitando la necesidad de que alguien se mantenga permanentemente cerca del deposito para controlar cuando y hasta donde se debe llenar.
INDICE Introducción Controladores Tipos de Controladores Ultrasónicos Capacitivos Neumáticos Operador por flotador Eléctricos Suspensión Controlador de paletas rotativas Por electrodos Electrodos Conclusión Referencias SCM Magazine “Un producto Editorial de Cursos Especiales de Grado” Editor - Director Manuel Meneses manuelmm1987@gmail.com Diseño y Diagramación: Carlos Natera Natekla@gmail.com
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Introducción Los sistemas de control han asumido un papel importante en la tecnología moderna y el desarrollo de la humanidad. Prácticamente todos las actividades y aspectos de nuestro diario vivir están afectadas por algún tipo de sistema de control. Están universalmente aceptados, es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos. Y, aunque existiera, las necesidades que crea el mercado de obtener productos terminados con las garantías de calidad exigidas y en la cantidad suficiente para que el precio obtenido sea competitivo, forzarían a modificar esta hipotética industria, incluyendo en la transformación subsiguiente la automatización del proceso mediante los instrumentos de medición y control como lo son los controladores de nivel. En la industria se presenta entonces, repetidamente, la necesidad de conocer y entender el funcionamiento de los instrumentos y el papel que juegan dentro del control del proceso en donde los controladores y específicamente los de nivel son de gran relevancia en la estructura de los procesos automatizados.
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Controladores
«Los controladores son dispositivos o instrumentos que se encargan de comparar la variable controlada sea presión, nivel o temperatura, con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación.» CONTROLADORES DE NIVEL Son dispositivos diseñados para ser utilizados para determinar las condiciones de nivel de líquidos en recipientes, a fin de accionar dispositivos de alarma y control como válvulas.
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Tipos de Controladores
ULTRASÓNICOS Su funcionamiento de basa en sensores ultrasónicos. Su gran ventaja es que permite ser utilizados para líquidos altamente corrosivos, medios agresivos o pegajosos, ácidos y otros. Ejemplos Control de nivel ultrasónico FLOWLINE EchoSwitch. Detección y control de nivel multipunto sin contacto, hasta 7,5 m con 3 relés SPDT 1A 60 VA. Dispone de display LCD y configuración mediante botonera. Cada relé puede ser configurado en un solo punto de alarma o en lazo en dos puntos de seteo para el llenado o vaciado automático en simple, doble o triple modo de control con temporizador integrado. Adecuado para una amplia gama de líquidos corrosivos, con residuos, aguas y lodos.
Control de nivel ultrasónico FLOWLINE EchoPod: detección y control de nivel multipunto sin contacto para pequeños tanques de hasta 1,25 m con 4 relés SPST 1A 60 VA. Cada relé puede ser configurado en un solo punto de alarma o seteado en dos conjuntos de llenado o vaciado automático en simple o doble modo de control a prueba de fallos. Adecuado para una amplia gama
de medios agresivos, pegajosos o sucios. Configurable mediante interface USB y software incluido con el sensor.
Control de nivel ultrasónico FLOWLINE SwitchTek: con aprobación de seguridad intrínseca CSA y Cenelec para uso en zona clasificada Ex; de amplia aplicación en industria petroquímica en medios como, solventes, hidrocarburos, líquidos a base de petróleo, combustibles, acetona y ácidos. El relé de 1A seteable NA o NC, proporciona un switch de interface con dispositivos remotos a PLC, SCADA o alarmas. El sensor puede ser montado a través de la pared o en el interior del tanque. Construcción en PP y PFA apto para agua ultra pura y líquidos corrosivos.
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CAPACITIVOS Son aquellos que utilizan la capacitancia entre el sensor y la sonda de referencia o la pared metálica del depósito para detectar el nivel del medio de acuerdo a la teoría de la capacitancia. Una diferencia en el nivel del medio, resulta directamente un cambio en el valor de la capacitancia del sensor. Utilizados para la medición de nivel de líquidos, polvos, y sólidos sean estos conductivos o no conductivos. No tiene mayores restricciones por condiciones de proceso de temperatura, presión, vacío o por agresividad química del medio. [2] Ejemplo Control de Nivel Capacitivo FLOWLINE LP50: no intrusivo para montaje en la pared externa de tanques y cisternas de material no metálico de hasta 25 mm de espesor. La ménsula soporte de PE, PP o PVDF con sistema de sujeción autoadhesivo 3M permite un fácil y rápido montaje
NEUMÁTICOS Los controladores de nivel neumático detectan el nivel de un líquido o una interfaz líquido-líquido, comparar el nivel con un valor deseado (set point) y producir una señal neumática que puede operar una válvula de control del actuador. Al operar un actuador y de la válvula, el controlador mantiene el nivel en un valor alrededor del punto de ajuste. [3] Ejemplo Fisher ® 2500. son robustos, fiables, y los instrumentos neumáticos simplemente construidos. En combinación con un sensor de Fisher ® de la serie 249, tienen la sensación de nivel de líquido o nivel de interfaz en un recipiente, y producen una señal de salida neumática estándar proporcional a la variable de proceso.
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L3 .El controlador viene con un sensor de tipo disco que puede ser montado en la brida de la parte superior de un recipiente o instalarse en una jaula por el cliente o la cámara.
OPERADOR POR FLOTADOR El más simple de los controladores de nivel es el flotador en forma de bola, que se muestra en la figura, en donde el flotador está fijo a un extremo del sistema levantador y alcanza la superficie del líquido, en el extremo opuesto del flotador opera una válvula, la cual regula el flujo del líquido hacia el interior del tanque de almacenamiento
Figura 6 controladores de nivel operado por flotante ubicado sobre el tanque
En algunas aplicaciones, el flotador no se puede instalar en el recipiente o tanque, cuando este sea el caso, se monta un flotador en uno de los lados del recipiente con una conexión tipo pipa que va en la parte superior del tanque y la otra en el fondo; cualquier cambio en el nivel del líquido en el tanque se registra por un cambio de nivel en el medidor del flotador.
La tecnología de medición de nivel a través de nivel de sólidos a granel es la tecnología más simple, segura y económica que existe en el mercado. Los controladores de nivel para sólidos de son ideales para múltiples aplicaciones: granos, cereales, alimentos para animales, así como todo tipo de sólidos a granel (aserrín, pequeñas piedras, gránulos, minerales, etc.). Diseñados para controlar el llenado de silos y diversas zonas de almacenamiento, tales como: silos de granos / cereales, silos portuarios y aeroportuarios, depósitos de almacenamiento a granel, etc. Suspensión:
Figura 7 controladores de nivel operado por flotante ubicado lateral al tanque
Eléctricos: El controlador de nivel eléctrico de encendido y apagado se utiliza para detectar el nivel de líquido y cuando se utiliza en conjunción con un actuador eléctrico de un bucle de control de nivel completamente eléctrico que elimina controlador neumático y volcado de ventilación de la válvula. Este controlador es ideal para el control de nivel eléctrico en los separadores de petróleo y gas, tratadores y depuradores.
Esta suspendido verticalmente a la altura deseada, una vez el fluido del grano alcanza la boya un micro interruptor en su interior inclinara su Angulo de conmutación y accionando un microprocesador que desconecta el motor y parando o poniendo en marcha los procedimientos de control.
Figura 9. Controlador de nivel eléctrico en suspensión.
Controlador de Paletas rotativas: Un eje accionado por un motor provoca la rotación de una paleta. Cuando el nivel del producto llega a la paleta esta se frena y se activan dos micro ruptores: uno da la señal de salida y el otro interrumpe la alimentación del motor. Cuando el material desciende y vuelve a dejar libre la paleta, la señal de salida se anula y la paleta vuelve a rotar.
Figura 8. Controlador de nivel eléctrico
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Figura 10 . Controlador de paletas
Un elemento piezoeléctrico estimulado electrónicamente provoca la vibración de una horquilla. En cuanto el producto a detectar cubre la horquilla se atenúa la vibración y la corriente eléctrica resultante activa una señal de salida. Cuando el nivel del material vuelve a estar por debajo de la horquilla, ésta vuelve a vibrar desactivando la señal de salida.
POR ELECTRODOS Son dispositivos que garantizan un control, regulación y señalización electrónica, del nivel de líquidos electro conductor. Sus aplicaciones son específicamente para niveles en líquidos Conductivos, este no es apto para productos inflamables. Se aplica en calderas de vapor y agua caliente, recipientes a presión, dispositivos de condensados, etc. El principio de funcionamiento está basado en la medición por conductividad.
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Figura 11.Control por electrodos
ELECTRODOS Un electrodo es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, en el vacío (en una válvula termoiónica ), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas electrón, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad; y modos, que significa camino
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Conclusiones
Los controladores son dispositivos que se encargan de impartir las órdenes para que se lleve a cabo las acciones de control en el sistema, por tal motivo constituyen una herramienta muy importante en la rama de la Instrumentación y el Control. Contar con un buen diseño del proceso radica en ciertos factores como la seguridad de las instalaciones, el control de la calidad del producto, la optimización de los procesos, y la protección del ambiente, dependen de la calidad de la medición y control de los productos manufacturados.
Las razones para controlar el nivel de la materia prima son muy diversas, como pueden ser mantenimiento de condiciones seguras de operación, la optimización y control de procesos, el ámbito de la investigación y el desarrollo. Entre la gama existente de controladores de nivel, los que son generalmente elegidos para diferentes aplicaciones son los operados por flotador debido a su simplicidad y confiabilidad. El estudio de los controles automáticos y específicamente los controladores de nivel, son importante debido a que proporciona una comprensión básica de todos los sistemas dinámicos, así como una mejor apreciación y utilización de las leyes fundamentales de la naturaleza.
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Referencias Sensores de nivel para líquido. [Documento en línea]. Disponible en: http://mx.magnetrol.com/technologies.aspx?technology=14&button=0 Tecnologías. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.directindustry.es/prod/endress-hauser/sensor-nivel-capacitivo-liquido4726-745439.html Controlador de Nivel de Liquido. [Documento en línea]. Disponible en: http://www2.emersonprocess.com/esES/brands/fisher/FieldInstrumentation/ElectricLiquidLevelControllers/Pages/Fis herElectricLiquidLevelController.aspx Ferro neumático [Documento en línea]. Disponible en: http://www.ferroneumatica.com.co/wp-content/UWT-brochure-ES.pdf CREUS, A. (2011) Instrumentación Industrial.8ta Edición [Libro en línea] Barcelona: Marcombo S.A, Disponible en: http://books.google.co.ve/books?id=iVpN-Z9H0tUC&printsec=frontcover Dispositivo de Control Electrónico de Nivel a Electrodos. [Documento en Línea] Disponible en: http://www.interempresas.net/FeriaVirtual/Catalogos_y_documentos/12760/176.es . pdf.pdf
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Controladores de nivel Tema 6,Unidad III Contรกctanos