Actualmente se le ha dado gran importancia a la instrumentación y el control de procesos industriales, dado el aumento de la necesidad de ofrecer soluciones mucho más optimizadas y eficientes a los procesos productivos con la finalidad de garantizar una mayor confiabilidad de los mismos.

Estos sistemas con el paso de los años se han venido perfeccionando hasta el punto de ser cada vez más y más robotizados, implementando inclusive soluciones mucho más avanzadas en aprendizaje automático o inteligencia artificial.

Los sistemas de control de procesos (PCS, por sus siglas en inglés), a veces llamados sistemas de control industrial (ICS), funcionan como equipos a lo largo de la línea de producción que prueban el proceso de diversas maneras y devuelven datos para monitoreo y solución de problemas.

Existen muchos tipos de sistemas de control de procesos, incluidos el control de supervisión y la adquisición de datos (SCADA), los controladores lógicos programables (PLC) o los sistemas de control distribuido (DCS), y trabajan para recopilar y transmitir los datos obtenidos durante el proceso de fabricación.

Los sistemas de control de procesos monitorean los procesos industriales para asegurarse de que no varíen de los límites preestablecidos.

Componentes de un sistema

Un PCS puede ser un elemento relativamente simple con un sensor, a menudo llamado transductor primario, que recibe una entrada, junto con un controlador que procesa la entrada y un receptor que procesa una salida.

A continuación te hablamos un poco más de sus componentes.

Control básico de bucle cerrado

El elemento clave de un sistema de control de proceso es el control básico de circuito cerrado. Los sistemas generalmente incluyen muchos cientos de bucles de control individuales, cada uno de los cuales controla un aspecto de un proceso en particular, por ejemplo, la temperatura de un horno.

El trabajo del bucle de control es asegurarse de que una variable o parámetro en particular se mantenga en su valor preestablecido, o "punto de ajuste", y que no varíe de esto por más de una cantidad aceptable.

El bucle de control también debe reaccionar rápidamente a cualquier cambio en el punto de ajuste para que la producción no se interrumpa.

Sensores

El sensor de un equipo puede detectar muchas mediciones, incluida la presión, el caudal, la densidad, la acidez, la velocidad, la tensión, la temperatura y el peso.

Además, los sensores pueden detectar si se ha producido una operación, como el llenado de una botella, si se ha alcanzado la presión correcta o si se ha alcanzado una cierta temperatura.

Existen muchos sensores en las líneas de producción, que se encuentran en diferentes áreas, como sensores de presión, medidores de flujo, sensores de fuerza y ​​sensores de temperatura.

Medidores de presión

Un sensor de presión puede activarse mecánicamente cuando un elemento pasa por el sensor.

En su forma básica, un sensor de presión muestra la lectura en un dial conectado al sensor, pero también puede transmitir electrónicamente la lectura a la aplicación MES. Otros tipos de sensores incluyen:

Sensor de presión del pistón: la presión del elemento en la línea de producción puede empujar el pistón, que comprime un resorte. El movimiento del resorte indica la presión.

Diafragma: el diafragma se ve afectado por pequeñas cantidades de presión, y éstas se indican en un dial.

Tubo Bourdon: este tubo hueco se endereza bajo la aplicación de presión. Se puede utilizar para medir diferencias de presión.

Medidores de flujo

Un instrumento de medidor de flujo mide el caudal lineal, no lineal, de masa o volumétrico de un líquido o un gas.

Al seleccionar un medidor de flujo para la línea de producción, necesitas conocer información sobre el fluido involucrado, la velocidad de movimiento y cómo registrar el flujo. Los tipos de medidores de flujo incluyen los siguientes:

Desplazamiento positivo: estos medidores de flujo utilizan un efecto mecánico para medir el flujo. La velocidad de rotación del medidor indica el flujo del líquido.

Diferencial: el medidor de flujo diferencial identifica el flujo y lo convierte en una presión diferencial que se puede medir.

Inferencial: el medidor de flujo inferencial mide el flujo según el efecto del flujo. Esto podría ser un simple brazo del rotor que se mueve por el flujo. Cuanto más rápido se mueve el rotor, más rápido es el flujo.

Sensor de Fuerza

Un sensor de fuerza mide las fuerzas y el efecto ejercido. Estos sensores generalmente contienen galgas extensiométricas y pueden comunicar la información requerida para las mediciones de fuerza. Los sensores de fuerza pueden ser galgas mecánicas, hidráulicas o eléctricas.

Mecánico: funciona de manera similar a la operación de una escala normal, donde un resorte se mueve bajo la aplicación de fuerza. La desviación de un resorte es directamente proporcional a la fuerza aplicada, por lo que el movimiento se muestra en una escala.

Hidráulico: a menudo denominados células de carga hidráulicas. La celda contiene líquido, que se presuriza cuando se aplica una fuerza. El sensor toma la medida al mostrar la presión en un dial.

Medidor de deformación: este cilindro de metal se comprime bajo la aplicación de una fuerza. La contracción en el cilindro se puede medir, ya que la fuerza aumenta la resistencia medida por una corriente eléctrica aplicada.

Temperatura

Un sensor de temperatura convierte la temperatura en otra cantidad, como un movimiento mecánico para una esfera o un voltaje eléctrico.

Termopar: Los termopares suelen ser cables aislados entre sí con materiales de plástico o fibra de vidrio.

Expansión de líquidos: estos sensores funcionan como termómetros que pueden llenarse con mercurio o un líquido de evaporación utilizado en los refrigeradores. Los cambios de temperatura producen la expansión o evaporación del líquido, por lo que el sensor se presuriza. El cambio se muestra en un manómetro simple.

Bimetálico: cuando dos metales se unen rígidamente como una tira de dos capas y se calientan, la diferencia en la tasa de expansión entre los dos metales hace que la tira se doble. Para los sensores en la línea de producción, la tira se tuerce en una bobina larga y delgada dentro de un tubo. Un extremo está fijo en la parte inferior del tubo y el otro gira y mueve un puntero en un dial.