2. Transmisores
Los
transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la
transmiten a distancia a un instrumento receptor indicador,
registrador, controlador o una combinación de estos. Estos instrumentos convierten
la salida del sensor en una señal suficientemente fuerte como para
transmitirla al controlador o a otro aparato receptor.
2.1. Tipología
de transmisores
Existen varios tipos de señales de
transmisión: neumáticas, eléctricas,
digitales, hidráulicas y telemétricas. Las más empleadas en la industria
son las tres primeras, las señales hidráulicas se utilizan ocasionalmente
cuando se necesita una gran potencia y las señales telemétricas se emplean
cuando hay una distancia de varios kilómetros entre el transmisor y el
receptor.
2.1.1 Transmisores
neumáticos: son dispositivos mecánicos que
convierte un desplazamiento mecánico en variaciones proporcionales de presión. Generan
una señal neumática variable linealmente de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) para
el campo de medida de la variable. En los países que utilizan el sistema
métrico decimal se emplea además la señal 0,2-1 bar (1 bar = 1,02 Kg . / cm²) que
equivale aproximadamente a 3-15 psi. Se utiliza para convertir una medida de
cierta magnitud en una señal neumática representativa de esta medida y
transmitirla a un elemento medidor, registrador o controlador.
En el sistema de transmisión neumática se
utiliza aire como elemento transmisor, la distinta presión de este, es
proporcional a las variaciones de la magnitud que se miden.
El desplazamiento mecánico o señal de entrada
al transmisor la produce el elemento de medición, en respuesta a un cambio de la
variable del proceso.
o Bloque
amplificador de dos etapas, convierte el movimiento de un elemento de medición en una señal neumática
o
Transmisor de equilibrio de movimientos. Estos instrumentos se utilizan, en particular, en la
transmisión de presión y temperatura donde los elementos de medida tales como
tubos Bourdon, manómetros de fuelle, elementos de temperatura de bulbo y capilar son capaces de generar un
movimiento amplio, sea directamente o bien a través de palancas con la
suficiente fuerza para eliminar el error de histéresis que pudiera producirse.
- Transmisor de equilibrio de fuerzas. En éstos, el elemento de medición ejerce una fuerza en
el punto A sobre
la palanca AC que
tiene su punto de apoyo en D. Cuando aumenta la fuerza ejercida por el elemento de
medición, la palanca AC se desequilibra, tapa la tobera, la presión aumenta y
el diafragma ejerce una fuerza hacia arriba alcanzándose un nuevo
equilibrio.
- Transmisor de equilibrio de momentos o transmisor de
caudal. Aquí, el desequilibrio de fuerzas producido por el caudal, crea un par al
que se opone el generado por el fuelle de realimentación a través de una rueda
de apoyo móvil situada en el brazo del transmisor.
- 2.1.2. Transmisores eléctricos
y electrónicos: generan la señal estándar de 4-20 mA
c.c., a distancias de
a.Detector de posición de inductancia. Formado por dos piezas de ferrita, una en la barra y otra fijada en el chasis del transmisor, contiene una bobina conectada a un circuito oscilador. Cuando aumenta o disminuye el entrehierro, disminuye o aumenta respectivamente la inductancia de la bobina detectora, modulando la señal de salida del oscilador.
b. Transformador diferencial (LVDT-Linear Variable
Differential Transformer.) Es un núcleo magnético con tres o más polos
bobinados. El bobinado central está conectado a una línea de alimentación
estabilizada y se denomina arrollamiento primario.
Los otros dos están bobinados
idénticamente con el mismo número de espiras y en la misma disposición. El
transformador se cierra magnéticamente con la barra de equilibrio de fuerzas.
Al variar la presión cambia la posición
de la barra induciendo tensiones distintas en las dos bobinas, mayor en la
bobina arrollada en el polo con menor entrehierro y menor en la opuesta. Las
bobinas están conectadas en oposición y la señal de tensión diferencial
producida es introducida en un amplificador transistorizado que alimenta la
unidad magnética de reposición de la barra.
c. Detector Fotoelectrico. En él, la barra rígida tiene en su extremo una ventanilla ranurada que interrumpe, total o parcialmente un rayo de luz que incide en una célula fotoeléctrica.
Esta célula forma parte de un circuito de puente de Wheastone y, por tanto, cualquier variación de presión que cambie la barra de posición moverá la ventana ranurada y desequilibrará el puente.
La señal diferencial que se produce en los dos elementos de la célila es amplificada y excita un servomotor. Este, al girar, atornilla una varilla roscada la cual comprime un
resorte de realimentación que a su vez aprieta la barra de equilibrio de
fuerzas con una potencia tal que compensa la fuerza desarrollada por el
elemento de presión.. De
este modo, el sistema se estabiliza en una nueva posición de equilibrio.
2.1.2. Transmisores
digitales: La señal digital consiste en una serie
de impulsos en forma de bits. Cada bit consiste en dos signos, el O y el 1
(código binario), y representa el paso (1) o no (O) de una señal a través de un
conductor. Por ejemplo, dentro de la señal electrónica de 4-20 mA c.c., los
valores binarios de 4, 12 y 20 mA son respectivamente de 00000000, 01111111 y
11111111. Si la señal digital que maneja el microprocesador del transmisor es
de 8 bits, entonces puede enviar 8 señales binarias (O y 1) simultáneamente.
Como el mayor número binario de 8 cifras es 11111111 =1 + 1. 2 + 1. 22 + 1. 23
+ ... + 1. 27 = 255
Hay dos modelos básicos de transmisores
digitales o inteligentes:
El capacitivo (fig. a) basado en la variación de
capacidad que se produce en un condensador formado por dos placas fijas y un
diafragma sensible interno y unido a las mismas, cuando se les aplica una
presión. La transmisión de la presión del proceso se realiza a través de un
fluido (aceite) que rellena el interior del condensador.Un circuito formado por un oscilador y desmodulador transforma la variación de capacidad en señal analógica. Ésta a su vez es convertida a digital, y pasa después a un microprocesador «inteligente» que la transforma a la señal analógica de transmisión de 4-20 mA c.c.
Las ventajas de este transmisor
inteligente con relación a los instrumentos electrónicos analógicos convencionales
(señal de salida 4-20 mA c.c.) son:
- Mejora de la precisión (2:1 como
mínimo).
- Mejora de la estabilidad en condiciones de trabajo diversas.
- Campos de medida más amplios.
- Mayor fiabilidad.
- Bajos costes de mantenimiento.
- Mejora de la estabilidad en condiciones de trabajo diversas.
- Campos de medida más amplios.
- Mayor fiabilidad.
- Bajos costes de mantenimiento.
Y si se emplea el transmisor digital
inteligente (comunicación digital directa), las ventajas adicionales son:
-
Menor desviación por variaciones de la temperatura ambiente o de la tensión de
alimentación.
- Diagnóstico continuo del circuito
- Comunicación bidireccional.
- Configuración remota desde cualquier punto de la línea de transmisión
- Diagnóstico continuo del circuito
- Comunicación bidireccional.
- Configuración remota desde cualquier punto de la línea de transmisión
