sitemas de control

1. QUINTA SESION DE APRENDIZAJE DE
SISTEMAS DE CONTROL
Tema: Mediación de variables
Docente: Ing. Romel Jimenez Montes De Oca

2. LA FRASE DEL DIA
“La felicidad es un artículo maravilloso: cuanto más se da,
más le queda a uno.”
Blaise Pascal fue un matemático, físico, filósofo,
teólogo católico y apologista francés. Sus
contribuciones a la matemática y a la historia
natural incluyen el diseño y construcción de
calculadoras.

3. PROGRESO DEL CURSO
Semana
s
Numero de clases
Primera
semana
5.88 %
Clase
N°1
Clase
N°1
Segunda
semana
11.76 %
Clase
N°2
Clase
N°2
Tercera
semana
17.64 %
Clase
N°3
Clase
N°3
Cuarta
semana
23.52 %
Clase
N°4
Clase
N°4
Quinta
semana
29.40 %
Clase
N°5
Clase
N°5
Primer
Examen
35.28 %
Examen Solucion
ario del
examen.
Continuamos en la segunda fase. Ánimos.

4. TEMARIO DEL DIA
Medición de Caudal
Medición de Nivel
Medición de Velocidad
Medición de otras Variables
Trabajo Practico

5. Medición de caudal
• La variable caudal es una medida aplicada a fluidos, bien sean
líquidos o gases.
• Por definición, cuando se mide caudal se está obteniendo una medida
de un volumen que fluye por unidad de tiempo.
• La unidad de medida en el SI es el metro cúbico por segundo (m3/s).
• El obtener una información fiable sobre el caudal de fluidos, así como
el control de esta magnitud, es de gran importancia en procesos
industriales, en laboratorios y en plantas piloto.

6. Medición de caudal
• Existen diversos procedimientos para efectuar esta medida, pudiendo
ser los siguientes:
• Diafragma.
• Tobera.
• Tubo Venturi.
• Turbina.
• Sonda ultrasónica.
• Medidor térmico.

7. Medición de caudal
a) Diafragma
• La tubería por la que circula el fluido se secciona y se introduce una
placa con un orificio, que da lugar a un estrangulamiento.

8. Medición de caudal
• Mediante dos tomas de presión se mide ésta en la parte anterior y
posterior de la placa.
• La presión diferencial resultante es proporcional a la raíz cuadrada del
caudal.
• Con este sistema es posible medir caudales con una relación 3 a 1
entre el máximo y el mínimo, siendo la precisión del 1 al 2%.
• Es posible la medida sobre líquidos y gases.

9. Medición de caudal
b) Tobera
• La tobera consiste en un estrangulamiento situado en el interior de la
tubería

10. Medición de caudal
• Esto provoca una presión diferencial entre las tomas anterior y
posterior que es proporcional a la raíz cuadrada del caudal.
• Se puede utilizar para líquidos con una pequeña cantidad de sólidos.
• Permite medir caudales del orden del 50% superiores a los de la
placa-orificio y su precisión también es algo mayor.

11. Medición de caudal
c) Tubo de Venturi
• El tubo Venturi se compone de dos piezas cónicas (cono de entrada y
de salida) unidas por las partes de menor sección.

12. Medición de caudal
• Al intercalarse en la tubería objeto de medición, provoca, una presión
diferencial cuya magnitud nos permitirá conocer el caudal.
• El tubo Venturi permite medidas de caudal similares a la de la tobera,
que arrastren gran cantidad de sólidos y con bastante precisión (del
orden del ±0.75%).

13. Medición de caudal
d) Turbina
• Consiste en un dispositivo rotórico situado en el interior de la tubería,
que gira con una velocidad proporcional al caudal.
• Sobre el rotor va montado un imán permanente que induce
corrientes en forma de impulsos sobre una bobina externa.
• Contando estos impulsos en un período de tiempo fijo obtenemos
una medida de caudal.
• La turbina permite medidas de caudal en una proporción de 15 a 1
con una precisión del 0,3%, aunque resultan caros, requieren
calibración y que los fluidos sean limpios.

14. Medición de caudal
e) Sonda ultrasónica
• Consiste en un emisor/receptor de ultrasonidos, acoplados a la
tubería cuyo caudal se quiere conocer.

15. Medición de caudal
• El sonido emitido experimenta cambios en su propagación por el
interior de la tubería en función del caudal y el receptor capta dichos
cambios.
• Así, por ejemplo, se puede medir el tiempo que tarda en propagarse
el sonido desde que se le da la orden al emisor hasta que se capta en
el receptor y de este dato obtener la velocidad del fluido o su caudal.
• Este tipo de transductores permite medir caudales en una proporción
de 20 a 1 con una precisión de ±2% y con cualquier líquido.

16. Medición de caudal
e) Medidor térmico
• La figura representa un procedimiento para la medida de caudales,
haciendo uso de termistores NTC.

17. Medición de caudal
• La NTC 1 está en contacto con el fluido en reposo, mientras que la
NTC2 está en el interior de la tubería.
• Según sea el caudal, así será la temperatura de la NTC2 y con ello su
resistencia experimentará un cambio.
• Este tipo de transductores permite medidas de caudal en la
proporción 10 a 1 con una precisión del 1% y se utiliza sobre todo con
gases.

18. Medición de nivel
• La medida de nivel es de gran importancia en hidrografía, hidráulica y
en los procesos industriales.
• Aplicaciones frecuentes son las medidas de los niveles en tanques y
recipientes de todos tipos, en canales, pozos, exclusas, vertederos,
etc.
• Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques, para
accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a
presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la
regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de
la altura de la lámina en los vertederos de medidas, etc.

19. Medición de nivel
• En la industria química, la medida de nivel se requiere para
determinar la cantidad exacta de líquido que hay que administrar en
un proceso de mezcla, etc.
• Finalmente, en la destilación del petróleo, en las centrales
termoeléctricas, se requiere con frecuencia la medición del nivel de
fluido en los procesos de destilación, calderas, etc.
• La medida del nivel puede ser necesaria con mucha o poca precisión,
con mera indicación del nivel instantáneo o con registro continuo de
la medida, con medición local o con transmisión a distancia.

20. Medición de nivel
a) Flotador magnético
• Un flotador que se desliza a lo largo de un tubo guía contiene un imán
y al moverse arrastra a otro imán situado en el interior del tubo.
• Este segundo imán está acoplado al cursor de un potenciómetro, por
lo que la variación de nivel se traduce en una variación de resistencia
que se puede convertir en una señal eléctrica mediante un puente u
otro circuito similar.

21. Medición de nivel
• La precisión de este
instrumento es de ±0.5% y
permite la medida en tanques
abiertos y cerrados.
• El margen admisible es de 0 a
10 m.

22. Medición de nivel
b) Medidor de desplazamiento
• Consisten en un flotador
parcialmente sumergido en el
líquido y conectado mediante un
juego de palancas a una varilla
que transmite el movimiento del
flotador a un dispositivo
eléctrico, tal como un
potenciómetro

23. Medición de nivel
c) Presión diferencial
• Consiste en un transductor de presión situado en el fondo del tanque.
• Si el tanque está abierto, la presión registrada es proporcional a la
altura.
• Si el tanque está cerrado y bajo presión se puede hacer uso de la
medida si se corrige adecuadamente.
• La precisión de estos transductores es de ±0.5 y son muy fiables.
• Admite medidas de hasta 25 m.

24. Medición de nivel
d) Capacitivo
• Existen diferentes formas constructivas y
una de ellas consiste en dos tubos
cilíndricos concéntricos y aislados entre si,
cuyo espacio de separación se llena de
fluido, según sea la altura de este líquido.
• La capacidad del condensador formado
entre los tubos depende de la altura.

25. Medición de nivel
• La figura muestra una sonda de
nivel de tipo capacitivo.
• Se trata de la E7B de la casa Ornron.
• Permite detectar materiales en
polvo, grano o líquidos.
• Su rango de operación es de 0 a 20
pF o de 0 a 100 pF.

26. Medición de nivel
d) Ultrasonidos
• Se hace uso de un emisor y receptor de ultrasonidos, situados en el
tanque de forma que el receptor capta el sonido reflejado en la
superficie del líquido, procedente a su vez del emisor.

27. Medición de nivel
• El tiempo invertido por la onda sonora, desde que se emite hasta que
se recibe, depende de la distancia a la que se encuentra la superficie
y, por lo tanto, de la altura h.
• La precisión de estos transductores es del ±1% y sirve también para
medidas de nivel de sólidos.
• Es posible medir alturas entre 0 y 30 m.

28. Medición de velocidad
• La medición de la velocidad en la industria se puede realizar mediante
dos tipos de transductores específicos: con tacómetros mecánicos y
con tacómetros eléctricos.
• Para usos industriales se suelen utilizar los tacómetros eléctricos, los
cuales permiten la transformación directa de la variable velocidad en
una señal apta para alimentar los instrumentos registradores o
controladores de panel.
• Un caso de aplicación típica lo constituye la medida de la velocidad de
giro del eje de una turbina de una central de energía eléctrica.

29. Medición de velocidad
• Los tacómetros eléctricos pueden proporcionar a la salida una señal
analógica o digital, como resultado de la conversión de la velocidad
de giro del eje de la máquina.
• Existen varios tipos de tacómetros:
a) Tacómetro de corrientes parásitas
• El eje de la máquina hace girar un imán dentro de una copa de
aluminio.
• El giro del imán induce corrientes parásitas en el aluminio que crean
un par resistente proporcional a la velocidad.

30. Medición de velocidad
• Un resorte frena el cabezal del
aluminio quedando éste en
una posición que se señala en
un dial o panel indicador.
• De este modo funciona el
tacómetro eléctrico empleado
en automoción.
• El campo de medida es de 0 a
15000 revoluciones por
minuto.

31. Medición de velocidad
b) Tacómetro de corriente alterna
• Consiste en un estator bobinado multipolar en el que el rotor dotado
de imán permanente induce una corriente alterna.
• Un voltímetro señala la corriente inducida y por lo tanto el giro en
r.p.m. del eje de la máquina.

32. Medición de velocidad
c) Tacómetro de corriente continua
• Consiste en un estator de imán permanente y un rotor con un
entrehierro uniforme.
• La tensión continua recogida en las escobillas del rotor es
proporcional a la velocidad en r.p.m. de la máquina.
• Esta tensión puede leerse en un voltímetro indicador o bien alimentar
un instrumento potenciométrico a través de una resistencia divisora
de tensión.

33. Medición de velocidad
• La precisión en la medida alcanza ± 0.5 % para velocidades que
pueden llegar hasta las 6000 r.p.m.

34. Medición de velocidad
d) Tacómetro de frecuencia
• Mide la frecuencia de la señal de c.a., captada por
transductores del tipo electromagnético, capacitivo
u óptico, que dan impulsos cuyo número es
proporcional a la velocidad de giro de la máquina.
• El transductor no tiene contacto mecánico con el eje
rotativo.
• La medida de la frecuencia puede pasarse a un
contador electrónico basado en la medida de las
revoluciones por unidad de tiempo.

35. Medición de otras variables

36. Trabajo
• Investigar sobre algunas de las variables de medición, mostradas en la
tabla anterior.