Termocuplas

Hay siete tipos de termocuplas que tienen designaciones con letras elaboradas por el Instrument Society of America (ISA)

Tipo B (PtRh 30% - PtRh 6%)

Las ventajas de la termocupla Tipo B es su capacidad para medir temperaturas levemente más altas, su mayor estabilidad y resistencia mecánica, y su aptitud de ser utilizada sin compensación de junta de referencia para fluctuaciones normales de la temperatura ambiente. Resultan satisfactorias para uso continuo en atmósferas oxidantes o inertes a temperaturas hasta 1.700º C. También resultan satisfactorias durante cortos períodos de tiempo en vacío.

Las desventajas son su baja tensión de salida y su incapacidad para ser utilizada en atmósferas reductoras, y cuando se encuentran presentes vapores metálicos o no metálicos. Nunca se la debe usar con un tubo de protección metálico o termovaina

Tipo R (PtRh 13% - Pt )

Las termocuplas Tipo R pueden ser utilizadas en forma continua en atmósferas oxidantes o inertes hasta 1.400º C. La ventaja de la termocupla Tipo R sobre la Tipo B es su mayor fem de salida.
La ASTM establece las siguientes limitaciones que se aplican al uso de las termocuplas Tipo R:
Nunca se las deben usar en atmósferas reductoras, ni tampoco en aquellas que contienen vapores metálicos o no metálicos u óxidos fácilmente reducidos, a menos que se las protejan adecuadamente con tubos protectores no metálicos.
Nunca deben ser insertadas directamente dentro de una vaina metálica.

Tipo S (PtRh 10 % - Pt )

Las termocuplas Tipo S, igual que las Tipo R, pueden ser utilizadas en forma continua en atmósferas oxidantes o inertes hasta 1.480º C. Tienen las mismas limitaciones que las termocuplas Tipo R y Tipo B y también son menos estables que la termocupla Tipo B cuando se las utiliza en vacío .

Tipo J (Fe - CuNi )

Las termocuplas Tipo J resultan satisfactorias para uso continuo en atmósferas oxidantes, reductoras e inertes y en vacío hasta 760º C. Por encima de 540º C, el alambre de hierro se oxida rápidamente, requiriéndose entonces alambre de mayor diámetro para extender su vida en servicio. La ventaja fundamental de la termocupla Tipo J es su bajo costo.

Limitaciones:
No se deben usar en atmósferas sulfurosas por encima de 540º C.
A causa de la oxidación y fragilidad potencial , no se las recomienda para temperaturas inferiores a 0º C .
No deben someterse a ciclos por encima de 760º C , aún durante cortos períodos de tiempo, si en algún momento posterior llegaran a necesitarse lecturas exactas por debajo de esa temperatura

Tipo K (NiCr Ni)

La Tipo K es la termocupla que más se utiliza en la industria, debido a su capacidad de resistir mayores temperaturas que la termocupla Tipo J.
Las termocuplas Tipo K pueden utilizarse en forma continua en atmósferas oxidantes e inertes hasta 1.260º C y constituyen el tipo más satisfactorio de termocupla para uso en atmósferas reductoras o sulfurosas o en vacío.

Tipo T (Cu - CuNi )

Es satisfactoria para uso continuo en vacío y en atmósferas oxidantes, reductoras e inertes. Su desventaja reside en él hecho de que su límite máximo de temperatura es de tan sólo 370º C para un diámetro de 3,25 mm.

Tipo E ( NiCr - CuNi )

Posee la mayor fem de salida de todas las termocuplas estándar. Estas termocuplas se desempeñan satisfactoriamente en atmósferas oxidantes e inertes, y resultan particularmente adecuadas para uso en atmósferas húmedas a temperaturas subcero a raíz de su elevada fem de salida y su buena resistencia a la corrosión.

LA TERMOCUPULA PRACTICA

Para aplicaciones simples, los termoelementos pueden hacerse usando cables compensados y algún tipo de aislante adecuado para cada caso.

La unión de medición se forma en un extremo soldando los dos alambres conductores fundiéndolos entre sí bajo una atmósfera inerte de argón.

La condición esencial es establecer una conexión eléctrica adecuada entre los conductores
Los rangos, tipo y estilos de las termocupulas son muy grandes y completos con lo que es posible conseguir una disposición adecuada para las aplicaciones necesarias en la industria y el campo científico.

Frecuentemente, el termoelemento suele ir introducido en una carcaza cerrada en su extremo (termopozo) que se fabrica de alguna aleación metálica resistente a la corrosión o al calor y, en otros casos, se utiliza un material refractario

Una forma alternativa de construcción es utilizar un termoelemento con aislamiento mineral; En este caso, los cables conductores están envueltos en un polvo mineral inerte y no conductor fuertemente compactado. Todo este conjunto va rodeado de una camisa metálica (de acero inoxidable o aleaciones de níquel) que forman una unidad hermética.

Este tipo de ensamblaje se puede obtener en diámetros externos desde 0.25 hasta 19 mm inclusive y longitudes de unos pocos milímetros hasta cientos de metros .

Controlador Logico Programable

Los controladores logicos programables o PLC ( Programmable logic Controller ) Son dispositivos usasdos en la automatizacion industrial.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos electronicos con reles, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de Logica combinacional .

Los PCL no solo controlan las maquinas y procesos, tambien hacen operaciones aritméticas, pueden comunicarse con otros controladores y computadores por medio de red de area local.

El lenguage de programación mas usasdo es el diagrama de escalera, este está basado en los esquemas electricos de control básico.

Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley. Antes de los PLC, el control, las secuenciación, y la lógica parAEG y más tarde por Schneider Electric, el actual dueño.

Uno de los primeros modelos 084 que se construyeron se encuentra mostrado en la sede de Modicon en el Norte de Andover.

Señales Analógicas y digitales

Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente una señal de On/Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los botones e interruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta. Las señales discretas son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde un rango especifico corresponderá al On y otro rango al Off. Un PLC puede utilizar 24V de voltaje continuo en la E/S donde valores superiores a 22V representan un On, y valores inferiores a 2V representan Off. Inicialmente los PLC solo tenían E/S discretas.

Las señales analógicas son como controles de volúmenes, con un rango de valores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con valores enteros por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo o del número de bits disponibles para almacenar los datos. Presión, temperatura, flujo, y peso son normalmente representados por señales analógicas. Las señales analógicas pueden usar tensión o intensidad con una magnitud proporcional al valor de la señal que procesamos. Por ejemplo, una entrada de 4-20 mA o 0-10 V será convertida en enteros comprendidos entre 0-32767.

Las entradas de intensidad son menos sensibles al ruido eléctrico (como por ejemplo el arranque de un motor eléctrico) que las entradas de tensión.

Ejemplo:
Las necesidades de una instalación que almacena agua en un tanque. El agua llega al tanque desde otro sistema, y como necesidad a nuestro ejemplo, el sistema debe controlar el nivel del agua del tanque.

Usando solo señales digitales, el PLC tiene 2 entradas digitales de dos interruptores del tanque (tanque lleno o tanque vacío). El PLC usa la salida digital para abrir o cerrar una válvula que controla el llenado del tanque.

Si los dos interruptores están apagados o solo el de “tanque vacío” esta encendido, el PLC abrirá la válvula para dejar entrar agua. Si solo el de “tanque lleno” está encendido, la válvula se cerrará. Si ambos interruptores están encendidos sería una señal de que algo va mal con uno de los dos interruptores, porque el tanque no puede estar lleno y vacío a la vez. El uso de dos interruptores previene situaciones de pánico donde cualquier uso del agua activa la bomba durante un pequeño espacio de tiempo causando que el sistema se desgaste más rápidamente. Así también se evita poner otro PLC para controlar el nivel medio del agua.

Un sistema analógico podría usar una báscula que pese el tanque, y una válvula ajustable. El PLC podría usar un PID para controlar la apertura de la válvula. La báscula esta conectada a una entrada analógica y la válvula a una salida analógica. El sistema llena el tanque rápidamente cuando hay poca agua en el tanque. Si el nivel del agua baja rápidamente, la válvula se abrirá todo lo que se pueda, si el caso es que el nivel del agua esta cerca del tope máximo, la válvula estará poco abierta para que entre el agua lentamente y no se pase de este nivel.

Con este diseño del sistema, la válvula puede desgastarse muy rápidamente, por eso, los técnicos ajustan unos valores que permiten que la válvula solo se abra en unos determinados valores y reduzca su uso.

Un sistema real podría combinar ambos diseños, usando entradas digitales para controlar el vaciado y llenado total del tanque y el sensor de peso para optimizarlos.