ELEMENTOS FINALES DE CONTROL

 

Elemento Final de control.

Un elemento final de control es un mecanismo que altera el valor de la variable manipulada en respuesta a una señal de salida desde el dispositivo de control automático. Típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía el proceso.

Para ajustar el flujo de fluidos en una línea existen primariamente dos mecanismos:

·         Modificar la energía entregada al fluido (bombas y ventiladores de velocidad variable)

 

·         Modificar la resistencia al paso del fluido (válvulas, registros en ductos de gases)

 

 

Tipos de elementos finales de control

De los diversos elementos finales de control, el de más amplia difusión es la válvula automática con actuadores neumáticos o eléctricos. Pero también están los siguientes tipos:

Válvula de control.

Las válvulas de control representan un 95% o mas de todas las aplicaciones en que intervine un elemento dial de control.

Varia el flujo de material o energía a un proceso, ajustando una abertura a través de la cual fluye el material.

Según la teoría de Bernoulli el flujo a través de un orificio es:

 

Clasificación de la Válvulas de control

 

Variadores de Frecuencia.

El variador de frecuencia es la solución eficaz para mejorar la eficiencia energética, reducir el consumo de energía y las emisiones de dióxido de carbono. El variador de frecuencia regula la velocidad de motores eléctricos para que la electricidad que llega al motor se ajuste a la demanda real de la aplicación, reduciendo el consumo energético del motor entre un 20 y un 70%. Un variador de frecuencia por definición es un regulador industrial que se encuentra entre la alimentación energética y el motor. La energía de la red pasa por el variador y regula la energía antes de que ésta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia y la tensión en función de los requisitos del procedimiento. El uso de variadores de frecuencia para el control inteligente de los motores tiene muchas ventajas financieras, operativas y medioambientales ya que supone una mejora de la productividad, incrementa la eficiencia energética y a la vez alarga la vida útil de los equipos. Los variadores reducen la potencia de salida de una aplicación, como una bomba o un ventilador, mediante el control de la velocidad del motor, garantizando que no funcione a una velocidad superior a la necesaria. El variador de frecuencia calcula y ajusta continuamente la frecuencia y la tensión proporcionando solo la potencia que necesita el motor, así nos ahorramos grandes cantidades de energía. (ABB, s.f.)

Motores Eléctricos.

El motor eléctrico es una máquina electromecánica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. En otras palabras, los aparatos que producen una fuerza de rotación se conocen como motores. Los motores eléctricos son importantes para la vida moderna, y se utilizan en aspiradoras, lavavajillas, impresoras de ordenador, bombas de agua, industrias manufactureras, coches, máquinas herramienta, imprentas, entre otros más usos. un motor eléctrico se conoce como la ley de Ampère y la ley de Faraday. El primer principio establece que un conductor eléctrico que se encuentra en un campo magnético experimentará una fuerza si cualquier corriente que fluye a través del conductor tiene un componente en ángulo recto con ese campo. segundo principio establece que, si un conductor se mueve a través de un campo magnético, entonces cualquier componente de movimiento perpendicular a ese campo generará una diferencia de potencial entre los extremos del conductor. Es decir, su funcionamiento se basa utilizando principios del electromagnetismo, lo que demuestra que se aplica una fuerza cuando una corriente eléctrica está presente en un campo magnético. Esta fuerza crea una fuerza de torsión en un bucle de alambre presente en el campo magnético, que hace que el motor gire y realice un trabajo útil. (Aula21, s.f.)

Tipos de Motores eléctricos:

-  Motores de corriente alterna. CA

v  Motor de Inducción:

Ø  Por construcción del Rotor:

§  Rotor de jaula de ardilla

§  Rotor de herida

Ø  Por las Fases:

§  Motor de inducción monofásico

§  Motor asíncrono o de inducción trifásico

v  Motor Lineal

v  Motor Síncrono

Ø  Motor de reluctancia

Ø  Motor de histéresis

-  Motores de corriente continua DC

v  Motor de excitación independiente

v  Motor autoexcitación

Ø  Motor en serie

Ø  Motor de autoexcitación Shunt o derivación

Ø  Motor de autoexcitación compuesta (Compound)

§  Motor de devanado corto

§  Motor de devanado largo

-  Motor paso a paso (Stepper)

-  Servomotores AC y DC

 

Servo Válvulas.

La corriente eléctrica que atraviesa las bobinas del servo válvula crea un par que provoca un desplazamiento de la varilla entre las dos toberas. El equilibrio de presiones en los dos circuitos de pilotaje de la corredera se rompe. La corredera se desplaza, actuando en su movimiento sobre el resorte de retroalimentación. Cuando el par mecánico creado por el resorte de retroacción es equivalente al par magnético, la varilla se encuentra en la posición media y la corredera se inmoviliza en la posición alcanzada.

La modificación de la señal eléctrica de entrada tendrá como consecuencia un nuevo desplazamiento de la corredera. Si la pérdida de carga en el servo válvula es constante, el caudal hidráulico será también proporcional a la corriente eléctrica de mando. (HNSA INGENIEROS S.A., 2019)

CARACTERISTICAS

– Las servo válvulas convierten señales eléctricas en señal de caudal o presión.

– Amplio rango de caudal: 0,1 l/min a 7.000 l/min

– Alta resolución y baja histéresis.

– Robustez y durabilidad.

– Filtro de protección fácilmente reemplazable.

– Diversas tecnologías constructivas y amplia variedad de modelos.

– Funcionamiento 100% mecánico.

 

Relé

Básicamente podríamos definir el relé como un interruptor eléctrico que permite el paso de la corriente eléctrica cuando está cerrado e interrumpirla cuando está abierto, pero que es accionado eléctricamente, no manualmente.

El relé está compuesto de una bobina conectada a una corriente. Cuando la bobina se activa produce un campo electromagnético que hace que el contacto del relé que está normalmente abierto se cierre y permita el paso de la corriente por un circuito para, por ejemplo, encender una lámpara o arrancar un motor. Cuando dejamos de suministrar corriente a la bobina, el campo electromagnético desaparece y el contacto del relé se vuelve a abrir, dejando sin corriente el circuito eléctrico que iba a esa lámpara o motor.

Los relés sirven para activar un circuito que tiene un consumo considerable de electricidad mediante un circuito de pequeña potencia -de 12 o 24 voltios- que imanta la bobina. Supongamos que queremos motorizar una puerta de un garaje o de la entrada de una finca. Para ello necesitaremos un mando a distancia que consigue activar a través de un receptor esa pequeña carga de potencia que pone en marcha el funcionamiento del relé: la bobina se imantará y cerrará el circuito eléctrico que alimenta el motor que sirve para abrir la puerta. También lo podremos utilizar para encender máquinas y motores, sistemas de alumbrado, etc.

Tipos de relé

Existen diferentes tipos de relés:

- Relés electromecánicos que tiene variantes según el mecanismo de activación. Pueden ser de tipo armadura, de núcleo móvil, reed o de lengüeta, relés polarizados o relés tripolares.

- Relés de estado sólido, que son utilizados en situaciones donde hay un uso continuo de los contactos del relé y se precisa una mayor velocidad en la conmutación.

- Relés de corriente alterna.

- Relé temporizador o de acción retardada. Con estos relés se consigue que la conexión o la desconexión se haga pasado un tiempo determinado.

- Relés térmicos. Se utilizan para proteger los motores de las sobrecargas. Tienen unas láminas metálicas en su interior que se deforman más o menos según el calor. Si llegan a un punto de deformación determinado porque ha aumentado el calor del motor, abren el circuito y no dejan pasar la corriente.

- Relé Arduino. Con una placa de Arduino podemos controlar un relé. Solo tenemos que conectar al relé a uno de los pines de 5 voltios que tiene esta placa. Programando la placa podemos obtener resultados interesantes para controlar encendidos de iluminación y motores.

Calefactor con carácter eléctrico

Un elemento calefactor es una estructura con carga eléctrica que se utiliza para crear calor en los aparatos eléctricos para garantizar un mayor control sobre la calefacción. En términos de diseño, un elemento calefactor por lo general se compone de una espiral, una tira de alambre hecha de nicromo, que funciona de manera similar al filamento de una lámpara que usa electricidad para producir calor y una cinta. Una vez que la electricidad comienza a fluir a través de la tira de alambre de nicromo, la tira funciona convirtiendo la energía eléctrica en calor, dando un brillo al rojo vivo que comienza a irradiar en todas las direcciones.

El nicromo es una punta de metal compuesta de alrededor de 20 por ciento de cromo y 80 por ciento de níquel. La clave del funcionamiento de un elemento calefactor eléctrico es el papel que desempeña el nicromo en él. El nicromo se ha convertido rápidamente en el impulsor principal para utilizar en términos de elementos calefactores eléctricos. Su alto punto de fusión, falta de oxidación, resistencia razonable y falta de expansión, son las principales características que hacen que el nicromo sea una de las partes principales de los elementos calefactores eléctricos.

Tipos de elementos calefactores

Anteriormente, había algunos tipos de elementos calefactores eléctricos disponibles en el mercado. Sin embargo, con el paso del tiempo y la mejora en la tecnología, los elementos calefactores han evolucionado con el tiempo. En este punto, hay muchos tipos diferentes de elementos calefactores eléctricos disponibles en el mercado, y todos tienen sus diferentes implementaciones. Los principales tipos de elementos calefactores disponibles en el mercado son:

- Elementos calefactores eléctricos que utilizan nicromo desnudo.

- Los elementos calefactores eléctricos que utilizan nicromo rodeado de materiales cerámicos que los ayudan a ser duraderos y resistentes.

- Los elementos eléctricos en el mercado están disponibles en diferentes formas y tamaños. El factor principal que determina la forma y el tamaño de los elementos calefactores eléctricos son las dimensiones del aparato con los que se utilizan. Por ejemplo, en el caso de las pinzas para rizado de cabello en espiral, los elementos en espiral utilizados son cortos ya que son necesarios para producir calor para un tubo delgado que se utiliza para envolver el cabello. En el caso de los radiadores eléctricos, las barras de los elementos utilizados son largas, ya que se requiere irradiar el calor a través de un área más amplia de la habitación.

- Los elementos calefactores eléctricos son obras maestras eléctricas que han comenzado a ahorrar combustibles fósiles para las generaciones futuras.

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