Conceptos clave de sensores, detectores y control de procesos

Resumen

El documento resume conceptos básicos de metrología (exactitud, precisión y calibración), los tipos de contactos y codificadores, y los detectores de posición sin contacto inductivos, capacitivos, ultrasónicos y fotoeléctricos. También explica consideraciones técnicas como la histéresis y los tipos de control de procesos, con sus acciones directa e inversa.

Puntos clave

Exactitud es la semejanza entre el resultado de una medición y el valor verdadero; precisión es la capacidad de repetir el mismo resultado en las mismas condiciones.
Los codificadores unidireccionales miden velocidad o posición en un sentido de giro; los bidireccionales usan dos fotodetectores para ambos sentidos.
El detector inductivo solo detecta metales, el capacitivo detecta metales, no metales, líquidos y sólidos, y el ultrasónico detecta casi cualquier material mediante eco.
La histéresis es la diferencia entre la distancia de activación y la de desactivación, y evita cambios continuos por vibraciones.
En el control discreto la variable manipulada toma solo valores determinados, mientras que en el continuo puede variar de forma progresiva.
En la acción directa la salida del controlador aumenta cuando aumenta la variable medida; en la inversa disminuye.

Ponte a prueba

Conceptos Básicos de Metrología

Exactitud: Es la semejanza entre el resultado de una medición y el valor verdadero (teórico) de la variable medida.
Precisión: Es la capacidad de un instrumento para proporcionar el mismo resultado cuando la medida se repite en las mismas condiciones.
Calibración de un instrumento: Consiste en ajustar su salida para que coincida lo más posible con una serie de valores conocidos.

Tipos de Contactos y Sensores

Contactos de Conmutación

Contactos de ruptura lenta: La velocidad y la distancia del recorrido de los contactos dependen de la velocidad y la distancia del accionador. Cada par de contactos tiene su propio punto de disparo.
Contacto de ruptura brusca: El accionador aplica una fuerza a un mecanismo que crea un rápido cambio en el estado de los contactos cuando se alcanza el punto de disparo. Los contactos tienen puntos de disparo y rearme diferentes.

Codificadores (Encoders)

Codificadores unidireccionales: Permiten medir la velocidad angular o la posición del eje en un solo sentido de giro. La frecuencia de la señal de salida es proporcional a la velocidad de giro.
Codificadores bidireccionales: Permiten medir la velocidad de giro y la posición del eje para ambos sentidos de giro. Poseen dos fotodetectores.
Codificadores absolutos: Los discos poseen n pistas concéntricas divididas en segmentos opacos y transparentes, intercalados de forma adecuada para formar un código.

Detectores de Posición sin Contacto

Inductivo (SPI): Solo detecta metales mediante campo magnético.
Capacitivo (SPC): Detecta metales, no metales, líquidos y sólidos mediante campo electrostático.
Ultrasónico (SPU): Detecta casi cualquier material mediante eco de ultrasonidos.
Fotoeléctrico: Detecta objetos según luz, opacidad, color o reflexión mediante el cambio de luz recibida.

Consideraciones Técnicas

Detectores blindados: Son más fáciles de montar en metal y detectan más de frente.
Detectores no blindados: Tienen más campo y más alcance, pero requieren más espacio y cuidado de montaje.
Factores que afectan la distancia de detección: Material, tamaño, forma, posición del objeto y condiciones ambientales. En SPC puede haber ajuste de sensibilidad y en SPU supresión de fondo.
Histéresis: Diferencia entre la distancia de activación y la de desactivación. Evita cambios continuos por vibraciones.
Detectores fotoeléctricos: Pueden ser de barrera, reflex, reflex polarizado o reflex difuso. En función luz se activan al recibir luz; en función sombra se activan cuando el objeto interrumpe el haz.

Control de Procesos

Tipos de Control

Control discreto: La variable manipulada solo puede tomar valores determinados (ej. válvula al 0 %, 50 % o 100 %; resistencia encendida o apagada).
Control continuo: La variable manipulada puede variar de forma continua (ej. válvula que puede abrirse al 23 %, 47 %, 80 %, etc.).

Acciones del Controlador

Acción directa: Si aumenta la variable medida, aumenta también la salida del controlador.
Acción inversa: Si aumenta la variable medida, disminuye la salida del controlador.

Ejemplos de Identificación de Sistemas

Un horno con resistencia ON/OFF: Control discreto.
Una válvula proporcional que regula caudal poco a poco: Control continuo.
Si al subir la temperatura el controlador aumenta la salida: Acción directa.
Si al subir la temperatura el controlador reduce la salida: Acción inversa.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre exactitud y precisión?

La exactitud es la semejanza entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la variable. La precisión es la capacidad de un instrumento para dar el mismo resultado al repetir la medida en las mismas condiciones.

¿Qué sensor de proximidad detecta solo metales?

El detector inductivo (SPI) solo detecta metales mediante un campo magnético.

¿Qué es la histéresis en un detector?

Es la diferencia entre la distancia de activación y la de desactivación del detector. Sirve para evitar cambios continuos de estado causados por vibraciones.