Mantención instrumentación análoga y digital by aratxa.sofia

Cuaderno de instructor Mantención Instrumentación Análoga y Digital

Diagnóstico y Mantención de Motores y Generadores Eléctricos

Índice de contenido

Pre se nt a c ión de l m at e ria l de l c urso

pá g. 8

Configuración del curso

pá g. 9

Enfoque M e t odológic o

pá g. 1 0

Identificación del curso

pá g. 1 2

Orga niza c ión de la s se sione s

pá g. 1 3

Re sum e n de l c urso

pá g. 1 4

M ÓDU LO I : SEN SORES DI SCRET OS Y SU S APLI CACI ON ES

pá g. 1 5

1 . Se nsore s

pá g. 1 6

1.1 Sensores finales de carrera o Limit switch

pá g. 1 7

Figura 1.1.- Símbolo de ISA 51.1 para sensores de proximidad y de fin de carrera.

pá g. 1 7

Figura 1.2.- Partes de un Fin de Carrera

pá g. 1 9

Figura 1.3.- Fin de carrera de vara deflectora.

pá g. 2 2

Figura 1.4.-Contactos de acción rápida.

pá g. 2 3

Figura 1.5.- Fin de carrera lento.

pá g. 2 4

Figura 1.7.- Símbolo apertura directa.

pá g. 2 5

Figura 1.8.- Diagrama de contactos de acción rápida.

pá g. 2 6

Figura 1.9.- Diagrama de contactos de acción lenta.

pá g. 2 6

1 .2 Se nsore s induc t ivos

pá g. 2 7

Figura 1.3.1.- Componentes de sensores inductivos

pá g. 2 8

Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

Figura 1.3.1.- Componentes de sensores inductivos

pá g. 2 8

Figura 1.3.4- Factor de corrección de un sensor inductivo.

pá g. 2 9

Figura 1.3.3- Sensor inductivo sin blindaje.

pá g. 2 9

Figura 1.3.5.- Histéresis en un sensor inductivo.

pá g. 3 1

1 .3 Pre sóst at os

pá g. 3 2

Tabla 1.2.1: Unidades de presión.

pá g. 3 3

1 .4 Flujost at o

pá g. 3 5

M ÓDU LO I I : SEN SORES AN ÁLOGOS

pá g. 3 8

pá g. 3 9

SEN SORES AN ALÓGI COS

2 .1 Se nsore s de t e m pe rat ura

pá g. 3 9

Tabla termocupla tipo J.

pá g. 4 0

Tipos de Sondas de Resistencia.

pá g. 4 1

Tipos de cabezal, vaina y cable compensado T/C.

pá g. 4 2

Puente y RTD. Análisis de pérdidas por KA y KB.

pá g. 4 3

Tipos de cabezal, vaina y cable compensado T/C.

pá g. 4 3

Tabla PT-100, °C vs Ω (ohm).

pá g. 4 4

2.2 Sensores ultrasónicos de nivel y flujo

pá g. 4 5

Partes del sensor ultrasónico.

pá g. 4 6

Figura 1.5.3.- Requerimiento de posición de superficie a censar.

pá g. 4 7

Partes del sensor ultrasónico.

pá g. 4 7

M ÓDU LO I I I : CON T ROLADORES DE PROCESO

pá g. 4 9

3 . Aut óm at a s progra m a ble s

pá g. 5 0

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3.1 Hardware

pá g. 5 0

3 .2 Ba ck Pla ne

pá g. 5 1

3 .3 Fue nt e s de pode r

pá g. 5 3

Fuente de poder para modicon quantum

pá g. 5 3

Fuente de poder para control LOGIX

pá g. 5 3

Fuente de poder para modicon M580

pá g. 5 3

Fuente de poder para PLC Mitsubishi

pá g. 5 3

3 .4 CPU

pá g. 5 4

3 .5 M ódulos de e nt ra da s disc re t a s

pá g. 5 5

Alambrado para módulo DAI 553 en conector 140 XTS 002

pá g. 5 6

Conector para modicon

pá g. 5 6

Módulo de 16 salidas de relés

pá g. 5 7

DRA 840 PLC Modicon Quantum

pá g. 5 7

Módulo de 16 salidas de “Estado sólido”

pá g. 5 7

Para PLC Modicon Quantum DAO 840 00

pá g. 5 7

Alambrado de un módulo DRC 030 PLC Modicon Quantum.

pá g. 5 8

3 .6 M ódulos de e nt ra da s a ná loga s

pá g. 5 9

Módulo ACI 030 00 con conector instalado

pá g. 5 9

Módulo AVI 030 00 con conector instalado

pá g. 5 9

Módulo PLC M580

pá g. 5 9

Para PTC’s y RTD’s

pá g. 5 9

3 .7 M ódulos de sa lida s a ná loga s

pá g. 6 1

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Módulo ACO 020 00

pá g. 6 1

Para 4 salidas análogas

pá g. 6 1

PLC Modicon Quantum

pá g. 6 1

Módulo BMXAMO0802

pá g. 6 1

Para 8 salidas análogas

pá g. 6 1

PLC Modicon M580

pá g. 6 1

3 .8 Dire c c iona m ie nt o va ria ble s

pá g. 6 3

3.9 Software

pá g. 6 4

3 .1 0 Le ngua je La dde r

pá g. 6 5

Ejemplo de un contador creciente en diagrama de escalera, en UNITY Pro.

pá g. 6 7

Ejemplo de un “TON” en Diagrama de escalera, en UNITY Pro.

pá g. 6 7

3 .1 1 Le ngua je FBD

pá g. 6 8

Temporizador y contador en el lenguaje FBD, utilizando UNITY pro.

pá g. 6 9

FASE PRESEN CI AL

pá g. 7 1

FASE PRÁCT I CA I : Se nsore s Disc re t os

pá g. 7 2

FASE PRÁCT I CA I I : Se nsore s Aná logos

pá g. 7 5

FASE PRÁCT I CA I I I : Funda m e nt os Cont rola dore s de Proc e so

pá g. 7 8

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Pre se nt a c ión de l m at e ria l de l c urso

Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

El presente documento contiene la información necesaria para que un instructor pueda desarrollar un curso de capacitación según los estándares de calidad definidos por Minera Escondida, a través del Centro de Entrenamiento Industrial y Minero, CEIM. El material relacionado a este documento y al curso corresponde a:

Descriptor del curso: Describir los procedimientos de mantención de motores eléctricos y la metrología a emplear, de acuerdo a los procedimientos de seguridad del fabricante y la industria. Manual o cuaderno del Instructor: que corresponde a este documento y que contiene la información de diseño y metodológica para el adecuado desarrollo del curso. Manual o cuaderno del Participante: Consiste en una guía de actividades prácticas a realizar para el participante. En su interior se encuentran las actividades prácticas a realizar, los recursos necesarios para dar cumplimiento satisfactorio a la actividad y un espacio para tomar apuntes. Este cuaderno, una vez completado y validado por el o los instructores o facilitadores a cargo, se propone como el portafolio del participante y constituirá la evidencia de las actividades desempeñadas durante el proceso formativo. Unido a lo anterior incorpora un material complementario que considera los distintos contenidos revisados en el módulo a fin de facilitar el estudio y/o resolución de dudas por parte del participante. Manual o cuaderno de evaluación: Contiene un set de preguntas, con sus respectivas respuestas, y casos a resolver por el participante. Estas preguntas deberán ser utilizadas por el instructor para elaborar las evaluaciones de cada módulo. Este documento es de exclusiva propiedad del instructor. Presentación del curso: Es una presentación en Power Point con un formato estándar que guía la relatoría del curso. Como instructor, usted debe asegurarse de contar con estos cinco elementos previamente desarrollados antes de iniciar la capacitación.

Configuración de l c urso

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Para asegurar el cumplimento de la competencia declarada para este curso se han distribuido para la parte E LEARNING la entrega de los contenidos, siempre resguardando el estándar declarado en las estrategias de enseñanza aprendizaje y para la parte PRESENCIAL, las experiencias de aplicación de dichos contenidos, resguardando, en todo momento la debida articulación entre los aspectos teóricos y las actividades propuestas. Por esta razón, las actividades presenciales cuentan con una introducción que el participante debe recibir de parte del instructor. El instructor debe cautelar y reforzar esta relación de lo práctico con lo teórico durante todo el ciclo del curso. No obstante esto debe ser verificado e intencionado formalmente en la parte PRESENCIAL. En la distribución de horas del curso de formación se propone cautelar una relación aproximada de 40% de horas teóricas y 60% de horas prácticas. Las horas teóricas consideran la utilización de una clase introductoria del instructor. Este utilizará la herramienta “Cuaderno del Instructor” para guiar los contenidos. Las horas prácticas están compuestas de actividades de aprendizajes más la utilización de los instrumentos de evaluación. En ellas encontramos:

Discusiones o debates

Estudios guiados.

Reforzamiento.

Resolución de problemas.

Trabajo practico en taller (Si el Módulo incluye horas presenciales). Preparación para la Evaluación del Módulo.

Enfoque M e t odológic o Con el objetivo de asegurar estándares de calidad en la capacitación a realizar y que por lo tanto se logre la transferencia en el puesto de trabajo, se definen ciertos criterios básicos en torno a las estrategias de enseñanza aprendizaje. En este sentido, se entienden como factores clave para la implementación metodológica del módulo: • Ambientes de aprendizaje contextualizados y ad hoc a las actividades de entrenamiento • Facilidad de adquisición del conocimiento y mayor disposición a la autogestión, por lo tanto, se requiere la utilización de sistema de Información (software de gestión del mantenimiento), guías del participante para la gestión de los aprendizajes de manera autónoma.

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• Identificación y reconocimiento de estilos y ritmos de aprendizaje, que permita recomendar modalidades de entrenamiento que incentiven al participante hacia un desempeño de mayor autogestión.

• Identificación de aprendizajes previos, que permita al facilitador hacer una entrega de la facilitación más efectiva y pertinente a las necesidades del área de trabajo y del participante. • Flexibilidad en la ejecución de la formación, en función de las características del público objetivo y necesidades del área de trabajo de manera de adoptar diversas modalidades de entrenamiento y estrategias de aprendizajes, como, por ejemplo: mentoring o espacios de entrenamiento personalizados. En este contexto y bajo el entendido que el conocimiento es una construcción del ser humano (sujeto) y que se realiza a partir de los esquemas previos que éste posee, resulta central para el desarrollo de la acción facilitadora entregar a los participantes las instancias para que aprendan implicándose en tareas que los lleven a indagar, formularse preguntas, recopilar información y reflexionar.

Se recomienda para la implementación de estos módulos de entrenamiento: • Asegurar que los participantes conozcan cuál es la meta de cada actividad. Los aprendizajes resultan más efectivos cuando se conoce el “qué” y el “para qué” de lo que están haciendo, proveyéndoles así la posibilidad de la constante reflexión e integración de lo que se está aprendiendo. • Considerar ambientes de aprendizaje que promuevan un clima de confianza y comunicación en el proceso educativo (en caso de implementación presencial). • Que la entrega de los contenidos de cada uno de los módulos permita dinámicas de trabajo reflexivas, a nivel personal, y participativas, a nivel grupal. Para el desarrollo de la sesión sincrónica, se propone la realización de clase expositiva-participativa en la que las dinámicas y construcción colaborativo de los aprendizajes predomine. Para esto, se sugiere el uso de estrategias didácticas, tales como: Lluvia de ideas Comentarios de actualidad Preguntas intercaladas Elaboración de resúmenes de síntesis y repaso orales Análisis colectivos de temas o documentos Discusiones grupales Ejemplificaciones

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• • • • • • •

Elaboración grupal de diagramas, mapas conceptuales, cuadros sinópticos o similares (para este punto, se recomienda a los instructores dominar plataformas interactivas digitales tales como Mentimeter, Kahoot, Google Forms, entre otras)

Identificación de l c urso Nombre Mantención Instrumentación Análoga y Digital

Competencia a desarrollar (Contexto)

Aplicar procedimientos de mantención de sistemas de instrumentación análogo y digital a equipos eléctricos, de acuerdo a normas de seguridad del fabricante y protocolos de la industria minera.

UCL Asociada

Mantener Sistemas de Instrumentación Análogo & Digital

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Área Productiva

CH&C Horas Totales

16 horas Instructor a cargo

Claudio Coronel / Fabián Ortiz

Orga niza c ión de la s se sione s Número de sesión

Horas consideradas

3 Horas

Contenidos

3 Horas

Unidad Temática 1: Descripción y funcionamiento Sensores Discretos.

2 Horas

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Finales de Carrera. Tipos Final de Carrera. Tipos de Actuadores. Sensores Inductivos. Presóstatos. Flujostato. Unidad Temática 2: Descripción y funcionamiento Sensores Análogos. Sensor de Temperatura. Termocupla. Termómetro de Resistencia (RTD). Sensores Ultrasónicos de Nivel y Flujo.

Unidad Temática 3: Fundamentos Controladores de Procesos. 3

3 Horas

Hardware. Módulos Entradas y Salidas Discretas. Módulos Entradas y Salidas Análogas. Direccionamiento de Variables. Software. Lenguajes Ladder. Lenguaje FBD.

Re sum e n de l c urso

En este curso usted seguirá la siguiente trayectoria:

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Módulo I: Mantención Análoga y Digital

TEMA 1

TEMA 2

TEMA 3

Describir Sensores Discretos

Describir Sensores Análogos

Describir Controladores de proceso

M ódulo I : Sensores discretos y sus aplicaciones

Aprendizajes esperados Identificar sensores discretos y sus aplicaciones dentro del sistema de instrumentación según normas de seguridad y protocolos de la industria minera.

Conceptos claves

Concepto Clave Características Sensores Inductivos

Clasificación Flujostato

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Generalidades Final de Carrera

1 . Se nsore s 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 Min, 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 específico (dominio digital) que representa una medida de campo.

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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 censar, 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 minero orientados a las operaciones de transporte de material, seguridad y accionamiento, dejando para otros cursos los sensores discretos orientados a los procesos físicos. Otra misión de esta unidad es presentar los principios de funcionamiento que rigen los sensores de contacto o mecánicos (conocidos también como finales de carrera o Limit switch) y los de no contacto (tales como: capacitivos, inductivos, ópticos y sónicos).

1 .1 Sensores finales de carrera o Limit switch 1.2.1 Descripción de los sensores finales de carrera Un fin o final de carrera es un dispositivo electromecánico que está compuesto de un actuador mecánico, que puede ser una leva, vástago, rodillo u otro medio el cual esta enlazado a un conjunto de contactos o terminales eléctricos. De estas uniones, se puede enlazar a un medio eléctrico tipo relé o tipo electrónico de estado sólido.

Cuando ocurre presencia de objeto físico que ejecuta una acción en el actuador, este opera los contactos eléctricos, detectándose un cambio de estado que finalmente se manifiesta en el relé o circuito electrónico o simplemente en una acción mecánica de abrir o cerrar. Los sensores de fin de carrera, son los más antiguos, de amplia aplicación y variedad según los ambientes de trabajo, su gran uso se debe a la robustez mecánica y aptitud para ambientes duros o sucios, como es el caso de la industria minera, son de fácil instalación y de operación confiable. Pueden detectar presencia o ausencia de objetos o material en una cinta transportadora o CONVEYOR, pasos de elementos dentados (detección de movimiento o velocidad), posicionamiento de máquinas o sistemas o el fin de una carrera de un aparato como interruptor de carrera. Están diseñados para detectar millones de operaciones repetitivas en ambientes sucios, húmedos, aceitosos o grasos y vibratorios.

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Figura 1.1.- Símbolo de ISA 51.1 para sensores de proximidad y de fin de carrera.

1.1.2 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 más adelante. Las partes que componen un fin de carrera son (Figura 1.2) Ac t ua dor El actuador es la parte del fin de carrera que entrara en contacto con el objeto a ser censado. Ca be za l 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 Cont a c t os Es el lugar donde se encuentran los contactos eléctricos del interruptor, típicamente contiene entre dos o cuatro pares de contacto

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Bloque de Te r m ina le s 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.

Cue rpo Es la carcasa o cubierta que contiene el bloque de contactos y el bloque de terminales, para el caso de sensores encapsulado. Ba se 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 construidos 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 productos de la IEC, tienden a ser más pequeños y de menor costo.

igura 1.2.- Partes de un Fin de Carrera

Cue rpo Enc a psula do Son los primeros en surgir y se componen de una caja con una tapa separada. Un sello a la humedad entre el cabezal, el cuerpo y la tapa es mantenida mediante un anillo y por un aislante plano, ver Figura 1.3. Cue rpo N o Enc a psula do Este tipo de fin de carrera fue desarrollado para reemplazar el switch, cuando fuera necesario. En contraste con el sistema encapsulado, este divide el cuerpo en la mitad manteniendo el bloque terminal, para el conexionado. Un conjunto de puntas en el cuerpo se inserta en la base, para realizar la unión entre el bloque de contactos y el bloque terminal, ver Figura 1.4. Inicialmente, la base es fijada y conectada, la base raramente es cambiada ya que no presenta desgaste. En cambio, si el switch es dañado o se desgasta por su uso, el cuerpo con el actuador debe ser removido y un nuevo cuerpo es montado sobre la base existente, quedando el dispositivo listo para la funcionar. Un anillo provee aislamiento entre el actuador y la cubierta del switch, mientras que una empaquetadura resguarda el cuerpo de la entrada de elementos acuosos (aceites, agua, etc.)

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Existen dos tipos de fin de carrera, que se diferencian en su cuerpo.

Los tipos de fines de carrera no encapsulados, están basados en el estándar NEMA y las ventajas que ofrece son: • Instalación sin remover la cubierta. • Partes sin movimiento ubicado en la base. • Reducción de tiempo de recambio de switch, sin perturbar la conexión en la base.

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Fin de carrera encapsulado.

Fin de carrera no encapsulado.

1.1.3 Tipos y funciones de un actuador

Cuando un actuador esta sin la aplicación de torque o fuerza, se habla de un punto de descanso o libre. La posición a la cual el actuador debe ser movido para operar los contactos es llamada punto de disparo o punto de operación. Cuando el movimiento del actuador es inverso, la posición a la cual los contactos vuelven a su posición original es llamada punto de Reset o de descarga. Existen tres tipos de actuadores: • Rotatorio. • De empuje. • Vara Oscilante.

El actuador rotatorio (rodillo, varo, otros) es un eje sobresaliente por el costado del fin de carrera, que opera el switch cuando gira. Este puede moverse en sentido horario y/o anti horario. Una terminación no fija en el extremo del eje, permite el paso de los objetos para activar el switch.

Posición libre

Trayectoria para operar los contactos Trayectoria para resetear los contactos

Punto reset

Punto operación

Rodillo

Rodillo ajustable

Rodillo de largo ajustable

Máxima trayectoria

Fin de carrera rotatorio.

Lazo de Nylon

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Vara

Horquilla

Terminaciones para fin de carrera rotatorio.

El actuador de empuje es una corta barra sobre la parte superior de un Limit switch, y opera los contactos cuando es oprimido. Este usualmente dispone de un mecanismo de resorte para retornar a la posición original, para cuando desaparece la fuerza. Algunos actuadores de empuje no tienen sistema de resorte y se les debe aplicar una fuerza dirección opuesta para resetear los contactos.

Trayectoria de reset Trayectoria de operación Máxima trayectoria

Posición inicial

Punto de reset

Punto de enganche

Punto de apertura positiva

Máxima trayectoria

Fin de carrera de empuje.

Trayectoria de operación

Máxima trayectoria

Trayectoria de reset Punto reset

Barra

Rodillo

Rodillo palanca

Barra lateral

Barra ajustable

Rodillo lateral

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Terminaciones de fines de carrera de empuje.

Punto operación

Posición libre

Figura 1.3.- Fin de carrera de vara deflectora.

El actuador de vara deflectora es una barra larga en la parte superior del fin de carrera, que opera los contactos cuando la barra se deflecta de la posición vertical. El material de la barra puede ser de plástico o de alambre flexible. Son capaces de operar en cualquier dirección y retornar a su posición original cuando la fuerza deflectora desaparece. (Figura 1.3)

1.1.4 Características y operación de los contactos Sost e nim ie nt o v/s M om e nt á ne o Los contactos de un fin de carrera se cierran cuando una fuerza o torque predeterminado es aplicado al actuador. Cuando esa fuerza desaparece, un resorte y su fuerza retorna a la posición original (Momentáneamente) los contactos del switch. Los contactos de un switch son Sostenidos en una posición de actuación hasta que una fuerza o torque es aplicada en la dirección opuesta, en el fondo esta es una operación de enclavamiento del dispositivo.

Dos o Cuat ro Circ uit os Un típico fin de carrera contiene dos o cuatro pares de contactos. Cada par de contactos es utilizado para abrir o cerrar un circuito. N or m a l Abie r t o o N or m a l Ce rra do Normal abierto (NA o NO) o Normal Cerrado (NC), describe el estado de cada par de contactos cuando el switch está en una posición de descanso o des energizado, es el estado natural del sensor.

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Cont a c t os de Ac c ión I nst a nt á ne a En esta estructura de contactos, el movimiento del actuador ejerce una fuerza a un mecanismo de sobrecarga, el cual crea un cambio rápido en el estado de los contactos cuando el punto de disparo es alcanzado. De esta forma el movimiento de los contactos es independiente de la velocidad de operación del actuador. El movimiento inverso del actuador causa la vuelta a un punto de Reset y los contactos rápidamente vuelven a su posición original. Una rápida acción de los contactos tiene diferentes puntos de disparo y Reset. La distancia entre el punto de disparo y en punto de Reset es llamada como trayectoria de Reset, histéresis, o diferencial. Una trayectoria finita a Reset ayuda a evitar múltiples cambios de estado si el objeto que acciona el switch está sujeto a vibraciones. Una rápida acción de los contactos asegura un desempeño repetitivo en aplicaciones que involucran actuadores de baja velocidad. La trayectoria de los contactos no depende de la trayectoria del actuador, (Figura 1.4). Cont a c t os de Ac c ión Le nt a La estructura de estos contactos hace posible que dependa de la velocidad y distancia del actuador, por lo que cada par de contactos tiene su propio punto de operación. Esto es considerable, cuando el usuario no quiere que todos los contactos cambien simultáneamente. Este tipo de contactos no tiene una trayectoria diferencial bien definida. Lo que significa que el punto de operación y Reset para un par de contactos son coincidentes, (Figura 1.5).

Figura 1.4.-Contactos de acción rápida.

Figura 1.5.- Fin de carrera lento.

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Ac c ión de Ape r t ura Dire c t a de los Cont a c t os

Esta acción es conocida por varios nombres, tales como: acción directa, apertura positiva o inicio positivo. El estándar IEC 60947-5-1, define esta característica como “La separación de los contactos como el resultado directo de un movimiento específico del actuador, a través de un miembro inelástico (no depende del resorte)”. Los finales de carrera con apertura directa acoplan la fuerza del actuador con los contactos para separarlos cuando están soldados. Aunque el mecanismo puede contener un resorte. Esto no implica que los contactos vayan a cambiar, ya que el resorte puede fallar o no tener la fuerza suficiente para separar los contactos soldados.

Figura 1.7.- Símbolo apertura directa.

Características de Operación de los Contactos Las especificaciones de fuerza y movimiento del actuador, requeridos para operar y resetear los contactos es llamado “Características típicas de operación”. Para muchos fines de carrera, las características típicas de operación son puestas en forma tabular. Esta tabla especifica la fuerza o el torque y la trayectoria del actuador necesario para operar los contactos y la trayectoria máxima permitida al actuador. Algunos fines de carrera basados en el IEC, presentan las características típicas de operación como “arreglo de los diagramas de contacto”, (Figura 1.8 y 1.9).

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En varios diseños, el punto al cual la apertura directa engancha, es más allá del punto normal de operación del switch. Por lo tanto, se debe tener el cuidado de ajustar el fin de carrera de tal forma que el actuador sea movido más allá del punto de apertura directa. Si esto no ocurre, los contactos no abrirán normalmente si estos se han soldado, (Figura 1.6 y 1.7).

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Figura 1.8.- Diagrama de contactos de acción rápida.

Figura 1.9.- Diagrama de contactos de acción lenta.

1 .2 Se nsore s induc t ivos 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 censar. • • •

No tiene partes movibles, por lo que no está sometido a desgastes mecánicos. Tiene un buen rendimiento en ambientes agresivos. Detecta metales ferrosos y no ferrosos.

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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.

1.2.1 Aspectos constructivos Un sensor inductivo está compuesto por 4 componentes básicos. Ver figura 1.3.1 Una bobina y un núcleo de ferrita ensamblado: La bobina y el núcleo de ferrita ensamblado generan el campo magnético desde la energía eléctrica que provee el oscilador. Osc ila dor El oscilador suple la energía eléctrica para la bobina y la ferrita. Circ uit o de Dispa ro (De t e c t or) El circuito de disparo detecta los cambios de amplitud de la oscilación. Los cambios ocurren cuando un metal entra o sale de la irradiación del campo electromagnético desde la cara frontal del sensor. Circ uit o de Sa lida El circuito de salida es de estado sólido y provee la salida del sensor la cual puede ser tipo relé o transistorizada, según la necesidad.

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Figura 1.3.1.- Componentes de sensores inductivos

Los sensores sin blindaje, no poseen el anillo de blindaje alrededor de la bobina y el núcleo. El campo electromagnético NO se concentra solamente en la cara frontal del sensor inductivo. Esto hace que sean más sensitivos a metales que estén alrededor de ellos. De hecho, poseen un 50% más de rango de detección que los sensores blindados. Sin embargo, los sensores sin blindaje NO pueden ser montados en superficies metálicas. Para evitar falsos disparos se debe ubicar la cara frontal del sensor en una zona libre de metal. Ver la Figura 1.3.3.

Figura 1.3.3- Sensor inductivo sin blindaje. Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

1.2.3 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 1.3.4 (Rango Nominal) x (Factor Corrección) = Rango nominal de material.

Figura 1.3.4- Factor de corrección de un sensor inductivo.

El tamaño y la forma también necesitan ser considerados cuando se escoge un sensor inductivo. Los delineamientos para una adecuada elección son: • • • • • •

Objetos planos son preferibles. Objetos curvos pueden reducir la distancia de operación. Materiales no ferrosos usualmente reducen la distancia de operación para todos los modelos que censan metales. Objetos pequeños reducen la distancia de operación. Objetos muy grandes que la cara del sensor puede incrementar la distancia de operación. Láminas pueden incrementar la distancia de operación.

La distancia nominal de operación, no considera variaciones que se deben a condiciones extremas, tales como voltaje o temperatura. Si se consideran estos factores, la distancia de operación de un sensor en particular pueden variar hasta un 20%. Todos los sensores inductivos estándar, responden a objetos metálicos ubicados enfrente de la cara del sensor. Un sensor selectivo para materiales ferrosos, ignora el bronce, aluminio y el cobre, mientras que un sensor selectivo para materiales no ferrosos ignora el acero o metales ferrosos. Un sensor selectivo no ferroso, permite hasta un 400% más de rango de distancia nominal de un sensor estándar para todo metal. Estos no requieren factor de corrección, por lo tanto, todos los metales no ferrosos responden a una misma distancia nominal.

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1.2.4 Objetos en movimiento

Los objetos pueden acercar de dos formas: de frente a la cara del sensor y lateral a la cara del sensor. Cuando el objeto se desplaza en forma lateral a la cara del sensor, hay que considerar la frecuencia de conmutación del sensor o la velocidad de respuesta del sensor. Cuando el objeto se desplaza en forma radial hay que considerar el efecto de histéresis o trayectoria diferencial. Ver Figura 1.3.5. La diferencia entre el punto de operación y el punto de despeje es llamada histéresis o trayectoria diferencial. Se debe considerar el efecto de histéresis para efectos de ubicar al sensor. La histéresis es necesaria para ayudar a prevenir conmutaciones rápidas cuando el objeto y el sensor son sometidos a un golpe o vibraciones. Las amplitudes de las vibraciones deben ser menores que la banda de histéresis.

Figura 1.3.5.- Histéresis en un sensor inductivo.

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 censado. • Puede ser afectado por fuertes campos electromagnéticos.

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1.2.5 Sensores inductivos; ventajas y desventajas

1 .3 Pre sóst at os 1.3.1 Definición Una característica de los sólidos es tener forma propia. Los líquidos, en cambio, no tienen forma determinada, y adoptan la del recipiente que los contiene. La diferencia fundamental no es ésa, sino que: ฀ Un sólido transmite la fuerza que se ejerce sobre él. ฀ Un líquido transmite en todas direcciones la presión que se ejerce sobre él, (Principio de Pascal). La propiedad de los líquidos, de multiplicar o reducir una fuerza, tiene muchas aplicaciones, y la más común es la prensa hidráulica. Se llama presión ejercida por una fuerza sobre una superficie, al cociente entre la fuerza y la superficie. P = Fuerza / Área = F / A

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La presión es una variable dinámica definida como “fuerza por unidad de área”. Esta fuerza provoca siempre una deflexión, distorsión, o algún cambio en un volumen o en una dimensión, sobre un elemento en que se aplica, que dependerá de cuán grande o pequeña sea la fuerza aplicada. Este cambio, cuando se produce en un elemento sensor, sirve para proporcionar la base de medición y movimiento de control en los instrumentos de presión.

Las unidades de presión más comunes son la “libra por pulgada cuadrada” (“PUND SQUARE INCH o PSI”), pulgadas o milímetros de agua (“H2O o mmH2O”), sobre una columna de un manómetro (“WATER COLUMN o WC”), pulgadas o milímetros de mercurio en un manómetro (“Hg o mm Hg”), atmósfera y el (Kg/cm2). La unidad métrica normalizada de presión en el sistema internacional (SI) es el Pascal (Pa) aunque, por su bajo valor, se usa más frecuentemente el Kilo pascal (K Pa). En la siguiente tabla se muestran las equivalencias entre unidades.

Psi

H2O

Atmósfera

Kg/cm2

cmH2O

mmHg

Bar

psi

27.68

2.036

0.0680

0.0703

70.31

51.72

0.0689

6894.76

H20

0.0361

0.0735

0.0024

0.0025

2.540

1.868

0.0024

249

0.4912

13.6

0.0334

34.53

25.4

0.0338

3386.39

Atmósfera

14.7

406.79

29.92

1.033

1033

760

1.0132

1.0133x10

Kg/cm2

14.22

393.7

28.96

0.9678

1000

735.6

0.98

98066

CmH2O

0.0142

0.3937

0.0289

0.00096

0.0010

0.7355

0.0009

98.06

mmHg

0.0193

0.5353

0.0393

0.0013

1.359

0.00133

133.322

bar

14.5

401

29.53

0.987

1.02

1020

750

0.00014

0.0040

0.00029

0.987x10

0.102x10-4

0.01

0.0075

10-5

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Tabla 1.2.1: Unidades de presión.

La presión es una de las variables de procesos industriales más importantes, y debe medirse con respecto a una presión de referencia dada. Una clasificación primaria de los instrumentos de presión se basa en el tipo de referencia de presión utilizada. Cuando se usa “la presión que rodea al instrumento”, se miden presiones manométricas, mientras que, si la referencia se obtiene de un recinto evacuado a un vacío “casi perfecto”, las presiones medidas son “absolutas”. En la figura 1.2.1 se muestran las clases de presión que miden los instrumentos más comunes de la industria.

Presión diferencial Presión Positiva Presión Absoluta Presión negativa (o vacío)

Presión ambiente (0psig o 14,7psia)

Presión Cero absoluto

La Presión Absoluta es la presión de cualquier punto, medida con relación al cero absoluto de presión. Por otro lado, la Presión Atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, medida a través de un barómetro. Cuando se mide a nivel del mar, esta presión se aproxima a 760 (mm Hg) absolutos o 14,7 (psi a) libras por pulgada cuadrada absolutas. Este valor es el que define lo que se conoce como presión atmosférica Estándar. Otro concepto es el de la presión relativa, que es la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica del lugar donde se efectúa la medición. Puede notarse que, si varía la presión atmosférica de un lugar, también lo hará la presión relativa (estas variaciones son despreciables cuando se miden presiones muy altas). Los sensores de presión diferencial carecen de presión de referencia, ya que su función es hacer la comparación de presiones que pueda existir entre dos puntos de interés. Solo los manómetros de vacío del tipo ionización o térmicos no basan su indicación en la comparación entre la presión medida y la existente en un recinto interior al instrumento, con presión de referencia. Finalmente, la presión de vacío es la diferencia entre la presión atmosférica y la presión absoluta de un punto cuya presión es inferior a la atmosférica. En general, esta presión se afecta considerablemente con cambios en la presión atmosférica. El campo de aplicación de los medidores de presión es muy amplio, y cubre valores desde presiones de ultra alto vacío a presiones positivas superiores a los 10000 (psi).

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1.3.2 Tipos de sensores

La componente más importante de cualquier instrumento utilizado para medir y/o controlar presión es el elemento primario de detección (de presión). Este elemento por lo general, se combina con un resorte de calibración que se opone al movimiento de dicho elemento. En conjunto, determinan el rango de presiones medidas, así como la sensibilidad y el valor absoluto de la medición. Las características particulares del elemento primario de presión de un instrumento dado, determinan la robustez, el tiempo de vida útil, el tamaño y el costo del instrumento. Los instrumentos medidores de presión se clasifican en mecánicos, neumáticos y electromecánicos y/o electrónicos.

1.3.3 Presóstatos Un Presóstatos, es un aparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido.

1.3.4 Funcionamiento

El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos. Cuando la presión baja, un resorte empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan. Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del Presóstatos al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte. Usualmente tienen dos ajustes independientes: la presión de encendido y la presión de apagado. No deben ser confundidos con los transductores de presión (medidores de presión); mientras estos últimos entregan una señal variable con base al rango de presión, los Presóstatos entregan una señal apagado/encendido únicamente.

1.3.5 Tipos

Los tipos de Presóstatos varían dependiendo del rango de presión al que pueden ser ajustados, temperatura de trabajo y el tipo de fluido que pueden medir. Puede haber varios tipos de Presóstatos:

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Presóstatos diferencial: Funciona según un rango de presiones, alta-baja, normalmente ajustable, que hace abrir o cerrar un circuito eléctrico que forma parte del circuito de mando de un elemento de accionamiento eléctrico, comúnmente motores. Alta diferencial: Cuando se supera la presión estipulada para el compresor, el rearme puede ser manual o automático. Baja diferencial: Cuando la presión baja más de lo estipulado para el compresor, el rearme puede ser manual o automático.

1 .4 Flujost at o 1.4.1 Definición El Flujostato es un dispositivo que, instalado en línea con una tubería, permite determinar cuándo está circulando un líquido o un gas. Estos son del tipo apagado/encendido; determinan cuándo está o no circulando un fluido, pero no miden el caudal. Para medir caudal se requeriría un flujómetro (o un también llamado flowmeter)

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Flujostato del tipo pistón.

Sensor de flujo tipo pistón es el más común de los sensores de flujo. Este tipo de sensor de flujo se recomienda cuando se requiere detectar caudales entre 0,5 LPM y 20 LPM. Consiste en un pistón que cambia de posición, empujado por el flujo circulante. El pistón puede regresar a su posición inicial por gravedad o por medio de un resorte. El pistón contiene en su interior un imán permanente. Cuando el pistón se mueve el imán se acerca y activa un Reed switch, que cierra o abre (según sea la configuración) el circuito eléctrico. El área entre el pistón y la pared del sensor determina su sensibilidad, y por ende a qué caudal se activará el sensor.

Flujostato del tipo paleta

Este modelo es recomendado para medir grandes caudales, de más de 20 LPM. Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversalmente al flujo que se pretende detectar. El flujo empuja la paleta que está unida a un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor de flujo y apaga o enciende un interruptor en el exterior del sensor. Para ajustar la sensibilidad del sensor se recorta el largo de la paleta.

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Flujostato del tipo tapón.

Este modelo es de uso general. Es muy confiable y se puede ajustar para casi cualquier caudal. Su mecanismo consiste en un tapón que corta el flujo. Del centro del tapón surge un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor. Ese eje empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor. Para ajustar la sensibilidad del sensor se perforan orificios en el tapón.

1.4.2 Consideraciones Para determinar el tipo de sensor de flujo se deben tomar en cuenta los siguientes factores: Caudal de disparo: se debe seleccionar un sensor más sensible si se requiere detectar flujos muy bajos. Pérdida de presión: al colocar cualquier objeto en el paso de un fluido se está reduciendo en alguna medida su presión. La presión de salida siempre va a ser menor a la de entrada, siendo el sensor de tapón el que más reduce la presión y el sensor de paleta el menos intrusivo. Impurezas en los fluidos: los sólidos en los fluidos pueden obstruir el sensor de pistón. En cambio, el sensor de paleta es el que menos se ve afectado por los sólidos. Tipo de fluido: se debe seleccionar un sensor que esté fabricado con materiales que soporten el tipo de fluido que se va a detectar. La temperatura, presión, acidez y densidad son factores que se deben tomar en cuenta para seleccionar los materiales.

M ódulo I I : Sensores Análogos Conceptos fundamentales

Aprendizajes esperados: Identificar sensores análogos y sus aplicaciones dentro del sistema de instrumentación según normas de seguridad y protocolos de la industria minera.

Conceptos Clave Conceptos claves

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Clasificación Sensor Temperatura

Generalidades Sensor Ultrasónico de Nivel

Características Sensor Ultrasónico de Flujo

2 . SEN SORES AN ALÓGI COS 2 .1 Se nsore s de t e m pe rat ura 2.1.1 Termocupla La termocupla se basa en el efecto descubierto por SEEBECK en 1821, de la circulación de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de referencia o fría) se mantienen a distinta temperatura. Esta circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto PELTIER que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión y el efecto Thomson que consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperatura.

70.000

Termopares TC FEM Vs. Temperatura

60.000

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La combinación de los dos efectos es la causa de la circulación de corriente al cerrar el circuito en la termocupla. Esta corriente puede calentar la termocupla y afectar la precisión en la medida de temperatura, por lo que durante la medición debe hacerse mínimo su valor.

TC E TC J TC T TC K

50.000

TC N 40.000

TC R TC S

30.000

TC B 20.000 10.000 0

Temperatura en ºC ·10.000

Curvas de los distintos tipos de termocupla.

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Tabla termocupla tipo J.

2.1.2 Termómetro de resistencia (RTD) La medida de temperatura utilizando RTD depende de las características propias de ciertos elementos metálicos que cambian su resistencia en función de la temperatura. El elemento consiste de un hilo conductor fino enrollado, este elemento es bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cerámica. Las bobinas están situadas dentro de un tubo de protección o vaina de material adecuado al fluido del proceso (acero, acero inoxidable, hastelloy, MONEL).

Longitud de Inmersión

Cable

Vaina de protección

Sello Hermético

Elemento de Platino Cables Internos Aislador Cerámico Cables Externos

Tipos de Sondas de Resistencia.

Los materiales que forman el conductor de la resistencia deben poseer las siguientes características: • Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida será muy sensible. • Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor será la variación por grado (mayor sensibilidad). • Relación lineal entre resistencia y temperatura. • Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de estirado y arrollamiento de conductor en las bobinas de la sonda, a fin de obtener tamaños pequeños (rapidez de respuesta). • Estabilidad de las características durante la vida útil del material.

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Material Cerámico

Los materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el cobre, níquel, platino y 70 % níquel – 30 % fierro. El platino es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad pero presenta el inconveniente de su costo. En general la sonda de resistencia de platino utilizada en la industria tiene una resistencia de 100 ohms a 0 ºC (Pt100). El níquel es más barato que el platino y posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, sin embargo, tiene como desventaja la falta de linealidad en su relación entre resistencia y temperatura y las variaciones que experimenta su coeficiente de resistencia según los lotes fabricados.

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El cobre tiene una variación de resistencia uniforme, es estable y barato, pero tiene el inconveniente de su baja resistividad.

Tipos de cabezal, vaina y cable compensado T/C.

s =ë

A,B= Longitud de los hilos de conexión de la RTD al puente.

h=≥= ^ s o

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K= Coeficiente de resistencia por unidad de longitud.

oqa

h=≥= _

Puente y RTD. Análisis de pérdidas por KA y KB.

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Tabla PT-100, °C vs Ω (ohm).

2 .2 Se nsore s ult ra sónic os de nivel y flujo 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, nometal, claros y opacos, líquidos, sólidos y granulares (siempre y cuando tengan suficiente reflectividad acústica).

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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.

2.2.1 Aspectos constructivos Los sensores ultrasónicos están compuestos por 4 partes, ver figura de más abajo Tra nsduc t or / Re c e pt or El transductor envía los pulsos de señales de audio desde la cara frontal del sensor y el receptor recibe el eco de la onda producido por la reflexión del objeto. Com pa ra dor y De t e c t or Cuando el sensor recibe el eco un comparador calcula la distancia en función del tiempo de envío y recepción de la onda que viaja a la velocidad del sonido. Sa lida Est a do Sólido La salida del circuito en estado sólido genera una señal eléctrica que puede ser interpretada por un elemento interfaz como, por ejemplo, un PCL. La señal del sensor en términos digitales, indica la presencia o ausencia de un objeto. La señal analógica indica la distancia modulada entre el sensor y el objeto. Fre c ue nc ia de M e dida En general, un sensor industrial opera entre los 25 KHZ y los 500 KHZ. La frecuencia de censado es proporcional a la distancia. Una onda de 50 KHZ trabaja a 10 mts. o más, una de 200 KHZ está limitada a censar rangos de 1 mts.

Transducer receiver

Comparator

Detector circuit

Output

Partes del sensor ultrasónico.

2.2.2 Rango de medida y radio de acción El rango de medida, es el área entre el mínimo y el máximo límite de censado. Los sensores ultrasónicos tienen un pequeño arco que no es utilizable que está ubicada frente a la cara frontal del sensor. Esta zona se llama ZONA CIEGA. Saliendo de la zona ciega, se establece la distancia mínima, así, el objeto puede ser medido.

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El tamaño y el tipo de material del objeto a censar determinan la máxima distancia a la cual el sensor es capaz de operar. Objetos acústicos reflectivos son fáciles de detectar y determinan la mayor distancia de operación.

Cuando un transductor vibra, este emite un pulso ultrasónico que se propaga como cono. Este cono puede ser ajustado vía potenciómetro para ampliar o extender el rango de medida. Algunos modelos análogos ofrecen una supresión de fondo, lo que permite al sensor ignorar todos los objetos más allá de una determinada distancia. Esta distancia es ajustable por medio de un potenciómetro. Los objetos no detectados pueden estar cubiertos con algún material absorbente de sonido o porque la posición del objeto refleja la onda (eco) en otra dirección. El espacio entre los sensores está determinado por el ángulo de apertura. El sensor debe estar espaciado para que no se interfieran entre sí. Esta interferencia es llamada CRUCE DE SEÑALES. Ver Figura 1.5.2.

Distancia maxima Rango de censado

Zona Ciega

Distancia minima

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Partes del sensor ultrasónico.

2.2.3 Consideración del objeto El objeto debe estar con la superficie en forma perpendicular al eje de acción del sensor, con una variación de 3° como máximo. Cuando se mide sobre superficies irregulares, el ángulo de acercamiento es crítico. La temperatura del objeto, afecta el rango de distancia de la muestra. Objetos que irradian calor, distorsionan la onda acústica acortando la distancia de medida, e incluso hasta anularla, ver Figura 1.5.3. En conclusión, los objetos pequeños son difíciles de medir y los objetos muy cercanos no se pueden censar.

10º

3º

Optimo

Correcto

Incorrecto

Figura 1.5.3.- Requerimiento de posición de superficie a censar.

2.2.4 Ventajas y desventajas Ventajas: • • • • l

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 a distancia del sensor al objeto.

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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 censar. • 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.

M ódulo I I I : Controladores de Proceso Conceptos fundamentales

Aprendizajes esperados: Aplicar procedimientos de mantención de controladores de proceso, según manual del fabricante.

Conceptos Clave Características Módulos de Entrada & Salida

Clasificación Software PLC

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Clasificación Hardware PLC

3 . Aut óm at a s progra m a ble s Los PLC o autómatas programables son equipos que permiten que máquinas y procesos complejos operen con mínima intervención humana, pero para ello es necesario –evidentemente- programarlos previamente. Por tal razón podemos considerar, que los autómatas programables, contienen en el fondo “inteligencia envasada”. Que tan “inteligente” será la operación, del equipo o planta automatizada, dependerá de la habilidad de ingeniero de desarrollo. Para implementar una aplicación verdaderamente robusta el ingeniero de desarrollo deberá considerar: • Documentar extensamente la lógica de control (programa) •

Aplicar conceptos fundamentales, tales como: Alambrado seguro para los elementos de seguridad, considerar las fallas de comando, etc.

•

Prever los escenarios de fallas más probables y evitar eventos catastróficos

•

Concentrar los equipos más críticos, de la planta, en el DROP principal y realizar una distribución racional de las señales en los módulos de I/O.

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3 .1 Hardware

Tal como antes se indicó el PLC (controlador lógico programable o autómata) tiene su origen en la necesidad de contar con un sistema de control modular, que pudiera ser ensamblado de acuerdo a las necesidades de cada cliente (esto es para múltiples procesos). Por tal razón un PLC cuentan con alternativas para cada tipo de señal y diversas capacidades de procesamiento (CPU). Las partes que constituyen un autómata programable, que se detallan más adelante, son: • BackPlane. • Fuente de poder. • CPU. • Módulos de entradas y salidas, tales como: o Módulos de entradas discretas. o Módulos de salidas discretas. o Módulos de entradas análogas. o Módulos de salidas análogas. o Módulos de opcionales para comunicación. o Módulos para propósitos especiales (conteo rápido, entradas digitales BCD, etc.). Es importante hacer hincapié que un PLC es una maquina digital, por lo que las señales análogas son digitalizadas por el autómata para su procesamiento.

3 .2 Ba ck Pla ne El BackPlane es, literalmente, la base del PLC y tiene como objetivo no solo sostener físicamente los módulos del autómata, sino que también posee el bus de datos. Este permite la comunicación entre cada tarjeta y la CPU. A continuación, se muestran algunos:

BackPlane de PLC Modicon Quantum de 10 slots.

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BackPlane de PLC Modicon M580 de 12 slots.

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Backplane de PLC A&B de 7 slots

52 BackPlane de PLC Mitsubishi de 8 slots

3 .3 Fue nt e s de pode r La fuente de poder de un autómata puede estar, o no, incluida en el mismo BackPlane. Es la encargada de alimentar todos los módulos que se encuentren en BackPlane. Algunas de ellas se muestran a continuación:

Fuente de poder para control LOGIX

Fuente de poder para modicon M580

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Fuente de poder para modicon quantum

Fuente de poder para PLC Mitsubishi

3 .4 CPU

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La CPU de un PLC es el módulo que contiene la electrónica necesaria para almacenar y ejecutar la lógica de control que ha creado el o los ingenieros de desarrollo. Estos módulos pueden diferir de manera importante en sus capacidades, entre marcas y modelos.

• Una CPU tiene, en general, 2 modos: Modo Run (lógica es ejecución) y modo Stop (detenida). • La batería tiene el objetivo de respaldar la lógica de control. Si la batería está baja y se le corta la energía a PLC se borrará el programa.

3 .5 M ódulos de e nt ra da s disc re t a s El voltaje de control en las plantas mineras suele ser de 110 VAC. Ello no significa que los equipos, de algunos proveedores, utilicen 24 VDC como voltaje para las máquinas que ofrecen (por ejemplo, los filtros LAROX). Esto es cubierto por la enorme variedad de módulos de entradas que ofrecen los fabricantes de PLC, algunos de ellos se muestran a continuación.

Módulo para entradas discretas de 24 VDC PLC Modicon M580

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Módulo para entradas discretas de 110 VAC PLC Modicon quantum

Los módulos de entradas discretas, esto es para señales del tipo ON/OFF, utilizados para 110 VAC requieren de los retornos de fase y el neutro correspondiente. Una falla bastante común suele ser la pérdida del neutro (neutro flotante) en la tarjeta.

3.5.1 Alambrado de un módulo de entradas discretas Para alambrar un módulo de PLC se requieren de conectores especialmente diseñados para tal propósito. Estos se pueden extraer del módulo sin necesidad de retirar la tarjeta en sí. Debe considerarse extremar las precauciones, pues aun cuando el PLC este des energizado se puede tener voltaje en los conectores (provenientes del CCM). The following figure shows the DAI55300 WIRING DIAGRAM INPUT 2

INPUT 1

INPUT 4

INPUT 3

INPUT 6

INPUT 5

INPUT 8

INPUT 7

N/C INPUT 10

INPUT 11

INPUT 14

INPUT 13

INPUT 16

INPUT 15 GROU A COMMON

INPUT 18

INPUT 17

INPUT 20

INPUT 19

INPUT 22 Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

INPUT 9

INPUT 12

N/C

GROU A COMMON

INPUT 21

INPUT 24

INPUT 23

N/C INPUT 26

GROU A COMMON

INPUT 28

INPUT 27

INPUT 30

INPUT 29

INPUT 32 N/C

Conector para modicon

INPUT 25

INPUT 31 GROU A COMMON

NOTE: 1. All inputs in a group must be from the same phase of line input voltage. 2. This module is not polarity sensitive. 3. N/C= not connected Alambrado para módulo DAI 553 en conector 140 XTS 002

3.5.2 Módulos de salidas discretas Los módulos de salidas discretas podemos separarlos en 2 grupos, esto es lo de salida de contactos secos (salidas de relés) y los de salida por componentes de estado sólidos. Los segundos se utilizan en aplicaciones que requieren más corriente que la que pueden soportar las salidas tipo relé o una alta frecuencia de conmutación.

Módulo de 16 salidas de “Estado sólido” Para PLC Modicon Quantum DAO 840 00

Es importante indicar que las salidas de una tarjeta del tipo “componente de estado sólido” con SCR solo se puede chequear, con un multímetro, si tiene carga aplicada (por ejemplo, el solenoide de una válvula), en caso contrario se tendrá siempre 0 Volts (aun cuando el módulo este normal). Para una salida del tipo contacto seco (relés), el punto mencionado, no es un problema.

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Módulo de 16 salidas de relés DRA 840 PLC Modicon Quantum

3.5.3 Alambrado de un módulo de salidas discretas

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Para un módulo de salidas discretas, tipo contactos secos N.A. y N.C., tenemos:

Alambrado de un módulo DRC 030 PLC Modicon Quantum.

Cabe destacar que la mayoría de los módulos del PLC modicon quantum utilizan el mismo conector (140 XTS 002 00). El diagrama de alambrado de cada tarjeta del PLC Modicon viene impreso dentro de la caja que continente la tarjeta.

3 .6 M ódulos de e nt ra da s a ná loga s Dado que un PLC es una maquina digital las señales análogas, para su procesamiento, deben digitalizarse. Esta operación depende de la resolución del PLC, siendo valores típicos de 12, 15 y 16 bits. Las señales análogas pueden ser de voltaje (por ejemplo 0 a 10 Volts) o corriente (por ejemplo 4 a 20 mA), siendo está ultima la más utilizada por su mejor inmunidad al ruido y por permitir detectar el cable cortado que trae la señal. También hay módulos para conectar transductores de temperatura (termocupla y RTD’s directamente).

Módulo AVI 030 00 con conector instalado

Módulo PLC M580 Para PTC’s y RTD’s

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Módulo ACI 030 00 con conector instalado

3.6.1 Alambrado de un módulo de entradas análogas En este caso veremos el alambrado de un módulo 140 AVI 030 00, que puede recibir tanto señales de voltaje como de corriente. Tiene además la característica de indicar cuando se una señal de 4 a 20 mA no tiene la corriente mínima (indicación posible de cable cortado).

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Figura. 19.Medición de corriente

En el diagrama se puede observar que, para una señal de corriente, en el canal 1, se conecta en los puntos 1 (+) y 2 (-). Donde los terminales 1 y 3 llevan un puente. Esto debe homologarse para los terminales restantes. En caso de usar voltaje el puente simplemente no se usa. NC significa, en este caso, no conectado (es decir,no lleva conexión alguna).

3 .7 M ódulos de sa lida s a ná loga s Los módulos para salidas análogas, al igual que para las tarjetas de entradas análogas, puede ser para tener voltajes o corrientes como señales de salida, siendo esta última la señal más utilizada. Generalmente, a diferencia de otros tipos de módulos, estas tarjetas deben ser alimentadas por una fuente externa de 24 VDC.

Módulo BMXAMO0802 Para 8 salidas análogas PLC Modicon M580

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Módulo ACO 020 00 Para 4 salidas análogas PLC Modicon Quantum

3.7.1 Alambrado de un módulo de salidas análogas

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Como antes se indicó, en este tipo de módulo, se requiere de una fuente de poder adicional de 24 VDC. Esta se conecta de acuerdo al siguiente diagrama de conexionado, tomado como ejemplo un módulo ACO 020 00.

En este caso tenemos, para el canal 1, entre los terminales 9 y 10. Donde la fuente de 24 VDC se conecta en serie con la carga (una conexión similar al “TWO-WIRED” usada con algunos instrumentos de campo).

Los otros canales son: 19 y 20 para el segundo canal, 29 y 30 para el tercer canal y, finalmente 39 y 40 para el cuarto canal.

3 .8 Dire c c iona m ie nt o va ria ble s Independientemente del lenguaje, que se utilice para programar un PLC, se debe considerar la forma en que se direccionarán o nombrarán las variables de entradas/salidas (análogas y discretas), como así mismo las de uso interno. En la programación original del PLC modicon los desarrolladores determinaron el siguiente direccionamiento: • • • •

Entradas discretas: Registros 1XXXXX Entradas análogas: Registros 3XXXXX Salidas discretas o de uso interno: Registros 0XXXXX Entradas análogas o de uso interno: Registros 4XXXXX

Donde X representa un número. De esta manera tenemos, por ejemplo, lo siguiente:

Posteriormente este tipo de asignación fue reemplazado por el uso de TAG. Esto es la definición de una variable en base a carácteres alfanuméricos. A manera de ejemplo en vez de direccionar la entrada análoga “300001” se puede utilizar en su lugar “FIT_01”. Pero este nuevo esquema obliga a completar, previamente, una tabla en donde a cada TAG, asociado a una entrada o salida, se le debe asignar una dirección. Entonces, explicado lo anterior, hoy se tiene una tabla de variables que (a manera de ejemplo para un Modicon Quantum UNITY) nos quedaría como:

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La entrada discreta 1 quedará definida en el módulo al que se le asigne la dirección de inicio 100001. Esta definición quedará determinada, por el programador, cuando este defina el mapa de entradas y salidas (IOMAP), cuyo detalle se verá más adelante.

Donde EBOOL es un dato booleano, esto es del tipo ON/OFF, y INT es un dato entero (un número sin decimales). Respecto del tipo de dato INT se debe indicar que, para una entrada análoga, este tipo de TAG tendrá un valor que se define como unidades de PLC y cuyo rango está determinado por la resolución utilizada por la tarjeta de entradas análogas. A manera de ejemplo observemos lo siguiente: 1. 2. 3. 4.

Se conecta a la entrada análoga 1 una señal de 4 a 20 Ma. Se tiene, para un valor de 4 mA, un valor de 0 en el PLC (en unidades de PLC). Luego se tiene, para un valor de 20 mA, un valor de 4095 en el PLC (en unidades de PLC). Esto último se da para un módulo, de entradas análogas, cuya resolución se ha definido en 12 bits, luego el rango de entrada (en unidades de PLC) es 212 = 4096. Pero, ya que se parte del valor “0” el número máximo obtenible será 4096-1 = 4095 (en unidades de PLC).

Esta es la razón por la cual se debe escalar, en el autómata, para llevar las entradas análogas a unidades de ingeniería (que en el fondo es “volver” a las unidades en las cuales se realizó la medición). Más adelante se realizarán ejercicios de escalamiento, que no es otra cosa que el necesario cambio de escala (obligado por la digitalización de la señal análoga.

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3 .9 Software

Para la programación de un PLC suelen emplearse los siguientes lenguajes: • • • •

Diagrama de escalera (LD). Diagrama de bloques de funciones (FBD). Texto estructurado (ST). Funciones secuenciales (SFC).

Los más utilizados son los dos primeros, donde el diagrama de bloques de funciones ha ido reemplazando,paulatinamente, al diagrama de escalera. Ello porque tiende a ser más fácil de entender, sobre todo para iniciados, y porque se puede realizar más lógica en menos espacio que con LD.

3 .1 0 Le ngua je La dde r El denominado lenguaje de contactos o de escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los PLC, debido a que está basado en los esquemas eléctricos de control clásicos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de lenguaje. Su principal ventaja es que los símbolos básicos están normalizados según normas NEMA y son empleados por todos los fabricantes.

3.10.1 Elementos de programación Para programar un PLC con LADDER, además de estar familiarizado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos de que consta este lenguaje. En la siguiente tabla podemos observar los símbolos de los elementos básicos junto con sus respectivas descripciones.

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Una vez conocidos los elementos que LADDER proporciona para su programación, resulta importante resaltar cómo se estructura un programa y cuál es el orden de ejecución.

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El siguiente esquema representa la estructura general de la distribución de todo programa LADDER, contactos a la izquierda y bobinas y otros elementos a la derecha.

En cuanto a su equivalencia eléctrica, podemos imaginar que las líneas verticales representan las líneas de alimentación de un circuito de control eléctrico. El orden de ejecución es generalmente de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, primero los contactos y luego las bobinas, de manera que al llegar a éstas ya se conoce el valor de los contactos y se activan si procede. El orden de ejecución puede variar de un controlador a otro, pero siempre se respetará el orden de introducción del programa, de manera que se ejecuta primero lo que primero se introduce.

3.10.2 Temporizadores (Timer) Para dar retardo a una acción, ya sea en su activación y desactivación, se requiere del uso de los llamados “Timer”. Esta operación era realizada, en tiempos del alambrado “en duro”, por los dispositivos físicos conocidos como “Timer ON DELAY” (retardo en la conexión) o “Timer OFF DELAY” (retardo en la desconexión). Estos fueron heredados por los autómatas como TON y TOFF, respectivamente.

Ejemplo de un “TON” en Diagrama de escalera, en UNITY Pro.

3.10.3 Contadores Existen dos tipos de contadores, estos son crecientes (up) y decrecientes (Down). Tienen múltiples aplicaciones, como la mostrada como ejemplo a continuación:

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En el caso del ejemplo mostrado tenemos: 1. El bloque está habilitado para temporizar (pin EN, estado “1”). 2. Al cambiar el estado del contacto “A” de estado “0” a “1” se inicia la temporización. 3. Cumplido el tiempo pre- RESET (PT) de 5 segundos (con “A” siempre en “1”) entonces se activará la salida B.

Ejemplo de un contador creciente en diagrama de escalera, en UNITY Pro.

1. 2. 3. 4.

El bloque está habilitado para contar (pin EN, estado “1”). Cada vez que en el contacto “A” pase del estado “1” al estado “0” se incrementara el valor de la cuenta (CV). Cuando el valor de la cuenta alcance al valor pre- Reset (PV), que en este caso es 10, entonces se activará la salida “Q”. El contador se podrá resetear activando, con un estado “1”, el pin Reset (R).

Los temporizadores y contadores también se emplean en el lenguaje FBD, que se verá a continuación.

3 .1 1 Le ngua je FBD El FBD (FUNCTION BLOCK DIAGRAM) Es un lenguaje gráfico que permite al usuario programar elementos (bloque de funciones del PLC) en tal forma que ellos aparecen interconectados al igual que un circuito eléctrico. Generalmente utilizan símbolos lógicos para representar al bloque de función. Las salidas lógicas no requieren incorporar una bobina de salida, porque la salida es representada por una variable asignada a la salida del bloque.

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El diagrama de funciones lógicas, resulta especialmente cómodo de utilizar, a técnicos habituados a trabajar con circuitos de puertas lógicas, ya que la simbología usada en ambos es equivalente.

Adicionalmente a las funciones lógicas estándares y específicas del vendedor, el lenguaje FBD de la Norma IEC 1131-3 permite al usuario construir sus propios bloques de funciones, de acuerdo a los requerimientos del programa de control. En este lenguaje se emplean profusamente las compuertas lógicas descritas en la página 24, en conjunto con los temporizadores, contadores y otros bloques que se detallaran en las siguientes secciones.

3.11.1 Temporizadores y contadores en FBD Los bloques utilizados en FBD también pueden utilizarse, de manera muy parecida, a como se utilizan en Ladder, a manera de ejemplo obsérvese:

3.11.2 Comparadores Para los comparadores Control Expert nos ofrece distintas alternativas, de acuerdo a la necesidad que se tenga. La operación de estos bloques es bastante simple: Por ejemplo, para un bloque “LT”, y utilizando enteros o reales, tendremos que la salida se activará (OUT), si IN2 es menor a IN1. De la misma manera se utilizan los bloques “Menor que”, “Mayor o igual que”, “Mayor que”, que se muestra en la siguiente imagen (obtenida de Control Expert):

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Temporizador y contador en el lenguaje FBD, utilizando UNITY pro.

3.11.3 Función set-Reset El bloque de función se utiliza como memoria Set-Reset con la característica “Ubicar dominante”. La salida Q1 se convierte en “1” cuando la entrada S1 se convierte en “1”. Este estado incluso se mantiene cuando la entrada S1 vuelve a ser “0”. La salida Q1 no se convertirá en “0” hasta que la entrada R se convierta en “1”. Si las entradas S1 y R son “1” a la vez, la entrada dominante S1 ubica la salida Q1 en “1”. El estado inicial de Q1 durante la primera llamada del bloque de función es “0”.

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Representación en FBD, con el SET dominante:

Fa se Pre se nc ia l

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FASE PRÁCT I CA I : Sensores Discretos Conceptos Clave Limit Switch Multímetro Fuente de Poder

Aprendizaje esperado Aplicar procedimientos de ajuste con sensores discretos según normas de seguridad del fabricante y protocolos de la industria minera.

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Resumen

En el Módulo 1, revisamos los siguientes contenidos: Cuerpos Encapsulados & no Encapsulados, Limit Switch, Contactos en Final de Carrera, Actuadores, Circuitos Osciladores, Inductivos Blindados & no Blindados, MTBF, Flujo / Caudal, Tipo Pistón, Tipo Paleta, Tipo Tapón.

Actividad Práctica

Flujostato Contactos Discretos Detección Objetos

Presostatos Actuadores Amperímetro

Implementación de actividades de aprendizajes: Marque con una X la estrategia a seleccionar:

Estrategia de Implementación: Uso de recursos digitales en plataforma web Explicación demostrativa en aula

Uso de recursos audiovisuales digital

Ejercicio de resolución de problemas Formulación de preguntas a través de aplicaciones Proyectos basados en metodología ABR

Analizar y Examinar Sensores Discretos.

Uso de instrumentos y recursos en Lab.Volt. Otra, especificar:

Et a pa s Objetivo Comprender el funcionamiento de sensores discretos y ajustar parámetros de Medición.

Inicio

Materiales y recursos ● ● ● ● ●

Limit Switch. Presóstatos. Flujóstato. Multímetro. Fuente de poder regulada.

Desarrollo de la actividad

1 . I nic io Tiempo

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Los objetivos operacionales de la experiencia son: reconocer sensores discretos, describir funcionamiento de sensores discretos, determinar puntos de operación de los sensores discretos, ajustar puntos de operación de los sensores discretos Los participantes, guiados por el instructor, deben resolver el estudio de caso práctico planteado por el instructor. Los participantes forman grupos con un número de integrantes acorde al total de participantes que asisten a la actividad de aprendizaje. (2 a 5 participantes promedio). Los participantes deben utilizar EPP en todo momento durante la actividad.

Et a pa s

2 . De sa rrollo de la a c t ivida d Inicio

Desarrollo de la actividad

Tiempo

El instructor debe guiar a los participantes en el desarrollo de cada uno de los puntos mencionados a continuación, durante el desarrollo de toda la actividad: A) Reconoce Limit Switch. B) Reconoce Presóstatos. C) Reconoce Flujostato. D) Determina Puntos de Operación Limit Switch E) Determina Puntos de Operación Presóstatos. F) Determina Puntos de Operación Flujostato. G) Ajusta Puntos de Operación Presostatos. H) Ajusta Puntos de Operación Flujostato. Antes de dar el término a la actividad, los Participantes realizan orden y limpieza de todo el sector de trabajo.

3 . T ie m po de dura c ión 120 minutos

Objetivo de aprendizaje

ACTIVIDAD 1

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Nota: Para la actividad práctica, se realizará la siguiente pauta de cotejo, la cual será considerada al final de cada actividad, observando y preguntando las destrezas y competencias obtenidas por el alumno.

Conocer el funcionamiento y utilizar sensores discretos

Recursos

• Fuentes de poder • Multímetros • Limit Switch • Presóstatos • Flujóstato

Í tem a evaluar • Conoce y utiliza Limit Switch • Conoce y utiliza Presóstatos • Conoce y utiliza Flujóstato

4 . Cie rre de la Ac t ivida d • • • •

Entrega de trabajo. Entrega de herramientas e insumos. Orden y Aseo área de trabajo. Retroalimentación por parte del instructor.

Porcentaje

FASE PRÁCT I CA I I : Sensores Análogos Conceptos Clave

Aprendizaje esperado Identificar sensores análogos y sus aplicaciones, según normas de seguridad del fabricante y protocolos de la industria minera.

Resumen En el Módulo 2 revisamos los siguientes contenidos: Termocupla, Curvas FEM, Termómetro Resistencia, RTD en Instrumentación, Pulsos de Sonido, Señales de Onda, Reflexión de Objetos, Efecto Fotoeléctrico, Transductores, Rango de Acción, Zona Ciega, Grados de censado.

Actividad Práctica

Transductor Zona Ciega Voltímetro

Frecuencia medida Comparador Salida Digital

Implementación de actividades de aprendizajes: Marque con una X la estrategia a seleccionar:

Estrategia de Implementación: Uso de recursos digitales en plataforma web Explicación demostrativa en aula

Uso de recursos audiovisuales digital

Ejercicio de resolución de problemas Formulación de preguntas a través de aplicaciones Proyectos basados en metodología ABR

Analizar y Examinar Sensores de Nivel Ultrasónicos.

Uso de instrumentos y recursos en Lab.Volt. Otra, especificar:

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Sensor Ultrasónico Comparador Nivel & Flujo

Et a pa s Objetivo

Comprender el funcionamiento de sensor de nivel ultrasónico. Inicio

Desarrollo de la actividad

Materiales y recursos ● ● ●

Unidad Primaria Sensor de Nivel Ultrasónico. Unidad Integradora Sensor de Nivel Ultrasónico. Multímetro.

●

Calibrador de Lazo.

1 . I nic io

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Tiempo

Los objetivos operacionales de la experiencia son: describir funcionamiento sensor analógico, parametrizar sensor analógico, realizar pruebas de medición con sensor analógico, medir salida análoga de dispositivo. Los participantes deben resolver el estudio de caso práctico planteado por el instructor. Los participantes forman grupos con un número de integrantes acorde al total de participantes que asisten a la actividad de aprendizaje. (2 a 5 participantes promedio). Los participantes deben utilizar EPP en todo momento durante la actividad.

Et a pa s

2 . De sa rrollo de la a c t ivida d El instructor debe guiar a los participantes en el desarrollo de cada uno de los puntos mencionados a continuación, durante el desarrollo de toda la actividad: A) Describe Funcionamiento Sensor de Nivel. B) Parametriza Sensor de Nivel. C) Realiza Pruebas de Medición de Distancia Sensor de Nivel. D) Mide Salida Análoga. Antes de dar el término a la actividad, los Participantes realizan orden y limpieza de todo el sector de trabajo.

Inicio

Desarrollo de la actividad

3 . T ie m po de dura c ión Tiempo

90 minutos

ACTIVIDAD 2

Objetivo de aprendizaje

Recursos

• Fuentes de poder Conocer el funcionamiento • Multímetros • RTD y utilizar sensores análogos • Termocupla

tem a evaluar Í

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Porcentaje

• Conoce y utiliza RTD • Conoce y utiliza Termocupla

• Sensor de nivel • Conoce y utiliza ultrasónico Sensor de Nivel Ultrasónico

4 . Cie rre de la Ac t ivida d • • • •

Entrega de trabajo. Entrega de herramientas e insumos. Orden y Aseo área de trabajo. Retroalimentación por parte del instructor.

FASE PRÁCT I CA I I I : Fundamentos Controladores de Proceso Conceptos Clave Lógica de Control CPU Señales Análogas

Aprendizaje esperado Realizar mantención de controladores de proceso, según normas de seguridad del fabricante protocolos de la industria minera.

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Resumen

HMI TAG Lazo de Control

Fuentes de Poder Módulos IN Módulos OUT

Implementación de actividades de aprendizajes: Marque con una X la estrategia a seleccionar:

Estrategia de Implementación: Uso de recursos digitales en plataforma web Explicación demostrativa en aula

Uso de recursos audiovisuales digital

Ejercicio de resolución de problemas

Actividad Práctica Analizar y Examinar PLC.

Formulación de preguntas a través de aplicaciones Proyectos basados en metodología ABR Uso de instrumentos y recursos en Lab.Volt. Otra, especificar:

Et a pa s Objetivo Examinar y Analizar los aspectos básicos de un autómata (PLC).

Inicio

Materiales y recursos ● ● ● ●

PLC planta piloto (en servicio). HMI en sala de control CIO. Software Control Expert en línea. Calibrador de Lazo.

Desarrollo de la actividad

1 . I nic io Tiempo

Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

Los objetivos operacionales de la experiencia son: describir funcionamiento de un PLC, reconocer módulos de un PLC, reconocer alambrado de módulos de un PLC, reconocer lenguaje de programación de un PLC, describir entrada y salidas, discretas y análogas, de un PLC, simular una entrada análoga y compara escalamiento. Los participantes, guiados por el instructor, deben resolver el estudio de caso práctico planteado por el instructor. Los participantes forman grupos con un número de integrantes acorde al total de participantes que asisten a la actividad de aprendizaje. (2 a 5 participantes promedio). Los participantes deben utilizar EPP en todo momento durante la actividad.

Et a pa s

2 . De sa rrollo de la a c t ivida d Inicio

Desarrollo de la actividad

El instructor debe guiar a los participantes en el desarrollo de cada uno de los puntos mencionados a continuación, durante el desarrollo de toda la actividad: A) B) C) D) E) F)

Tiempo

Describe Funcionamiento de un PLC Modicon M580. Reconoce módulos de un PLC Modicon M580. Reconoce alambrado de módulos de un PLC Modicon M580. Reconoce lenguaje de programación de un PLC Modicon M580. Describe entrada y salidas, discretas y análogas, de un PLC Modicon M580. Simula una entrada análoga y compara escalamiento Modicon M580.

Antes de dar el término a la actividad, los Participantes realizan orden y limpieza de todo el sector de trabajo.

3 . T ie m po de dura c ión

Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

270 minutos

Et a pa s

ACTIVIDAD 3

Objetivo de aprendizaje

Conocer el funcionamiento y módulos del PLC M580

Recursos

• PLC Modicon M580 • Módulos PLC • PLC Planta Piloto • Software Control Expert en 3 computadores

Ítem a evaluar • Examina Partes PLC Modicon M580

Porcentaje Inicio

• Conoce y realiza cableado módulos • Conoce y utiliza software Control Expert

Desarrollo de la actividad

4 . Cie rre de la Ac t ivida d Entrega de trabajo. Entrega de herramientas e insumos. Orden y Aseo área de trabajo. Retroalimentación por parte del instructor.

Cuaderno del instructor - Diagnóstico y mantención de motores eléctricos

• • • •

Tiempo