INSTRUMENTACION PARA EL SENSADO EN UN SILO CONTENEDOR DE ARROZ

Luis Miguel Quevedo M.

E-mail: tdcol666@hotmail.com

John Walter Guzman P.

E-mail: waltersport1981xx@yahoo.es

David Rodrigo Benavides A.

RESUMEN: Se ha realizado un silo contenedor de arroz en el cual se visualizan variables físicas como peso, temperatura y volumen, para llevar a cabo este proyecto hemos acudido a la sensorica acondicionándola a una estructura diseñada y fabricada por nosotros, luego de un extenso estudio para llevar a cabo una excelente calibración de los instrumentos obtuvimos muy buenos resultados ya que la fidelidad de los sensores y el acople de los mismos con la estructura nos arrojo la precisión requerida y la lectura de las variables en tiempo real.

PALABRAS CLAVE: Control de sensado, sensado en sólidos, silo contenedor de arroz.

1 INTRODUCCIÓN

Se han detectado algunas falencias en el control y sensado de ciertos sólidos en silos industriales, por esta razón se quiere fortalecer este tipo de habilidades y aumentar los conocimientos para un buen desempeño en la parte laboral y de control industrial. Lo que se pretende es que al conocer el tipo de control utilizado en la industria se familiaricen y detecten las falencias del mismo puesto que este tipo de habilidades son consideradas como básicas en el ejercicio profesional de la tecnología. Este tipo de habilidades se exigirán desde el primer día de trabajo en la industria. A continuación se muestra el proceso para la elaboración del control y la mejora del sensado en este.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Detectar el nivel, temperatura y peso de un recipiente que contiene arroz, visulizando en tiempo real los valores de estos por medio de una interface grafica en el computador.

HIPOTESIS

La posible solución desarrollada por el grupo es la de sensar el peso usando un potenciómetro el cual no tendrá incidencia negativa en el proceso, además para el sensado de temperatura es factible hacer uso de un “LM35” el cual es un sensor muy económico y bastante confiable de esta forma el costo del control será más bajo. De fácil implementación y adicional mejorara procesos de inventario.

2 estado del arte

2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES

Inventario físico de granos almacenados en silos contenedores:

Control de existencias.

^vDensidad aparente del grano: Relación entre la masa del arroz y su volumen (kg/m³)

v Silo: Estructuras especializadas para el manejo de productos a granel que permite el aislamiento de los granos de las condiciones externas.

v Factor de compactación: Valor expresado en porcentaje, producido por la presión que ejercen las capas superiores de grano sobre las capas inferiores.

Fórmula utilizada para el cálculo de arroz en granza en silos:

1. π = 3,141592654

2. D = Diámetro del silo en metros

3. h = Altura del anillo (en la mayoría de los casos este valor corresponde a 0,81 metros)

4. d = densidad del arroz expresada en kg / m³

5. FC = Factor de compactación, está en función de la altura de la masa de granos

• Altura de masa de granos superior a 15 anillos≈ 5%

• Altura de masa de granos inferior a 15 anillos≈ 3%

Llenado de los silos

Los valores de densidad recomendados, son los siguientes:

v Arroz nacional = 550 kg / m³(15,6 kg / pie³).

v Arroz importado = 585 kg / m³(16,6 kg / pie³).

Silo convencional:

Análisis de instrumentos

Positivo

Tipo

Negativo

Cobre

Hierro

Cromel

Platino +13% Radio

Platino +10% Radio

Constantán

Alumel

Platino

Tabla 1 Termopares más usados en la industria

TERMISTORES

El termistor es un tipo de transductor pasivo, sensible a la temperatura y que experimenta un gran cambio en la resistencia electrica cuando esta sujeto a pequeños cambios de temperatura.

El termino termistor procede del ingles THERMally sensitive resistor. es decir, resistencia sensible termicamente.

TIPOS

PTC (positive temperature coefficient): Termistores con coeficiente de temperatura positivo. Son resistencias constituidas por elementos semiconductores de titanato de bario, se caracterizan por modificar su estructura cristalina a una cierta temperatura (en torno a los 100 ºC), correspondiéndole un cambio brusco en su resistencia, pasando de valores de centenares de ohmios a decenas de megohmios ).

NTC (negative temperature coefficient): Termistores con coeficiente de temperatura negativo altamente sensibles a cambios de temperatura (con valores entre –2%/K y –6%/K). Dentro de este grupo se encuentra la mayoría de termistores. Están fabricados con mezclas policristalinas de óxido de manganeso y níquel. Los cambios en la resistencia de los NTC, pueden ser debidos bien externamente a cambios en la temperatura ambiente o bien internamente como consecuencia de un auto calentamiento producido por el flujo de corriente en el dispositivo.

Ventajas para utilizar un RTD:

IDT es uno de los sensores de temperatura más preciso. No sólo proporciona una buena precisión, sino que también proporciona una excelente estabilidad y la repetibilidad. La mayoría OMEGA estándar RTDs cumplir con la norma DIN-IEC Clase B. La precisión de una norma OMEGA RTDs.

Sensores de temperatura:

AD-590: El transductor de temperatura AD-590 es una fuente de corriente sensible a la temperatura en forma de circuito integrado de dos terminales. Está basada en la sensibilidad que presenta con la temperatura los semiconductores de unión tales como diodos y transistores.

LM35 no requiere de circuitos adicionales para su calibración externa cuando se desea obtener una precisión del orden de ±1/4 ºC a la temperatura ambiente, y ±3/4 ºC en un rango de temperatura desde 55 a 150 ºC.

La baja impedancia de salida, su salida lineal y su precisa calibración inherente hace posible una fácil instalación en un circuito de control.

Debido a su baja corriente de alimentación (60uA), se produce un efecto de autocalentamiento reducido, menos de 0.1 ºC en situación de aire estacionario.

3 SOLUCION DE SENSADO

El grupo ha decidido tomar los valores de sensado de las variables con los siguientes instrumentos:

v Peso = potenciómetro de bastago lineal

v Temperatura = sensor de temperatura LM35

v Nivel = indirecto

Teniendo en cuenta los rangos de trabajo del presente proyecto los cuales son especificados a continuación:

Temperatura

Tipo: Medición directa.

Unidades: Grados centígrados.

Campo de medida: 5°C a 30°C

Alcance: 25°C

Sensibilidad: 1°C

Precisión: 0.5%

Peso

Tipo: Medición directa.

Unidades: Gramos.

Campo de medida: 0 gramos a 1000 gramos

Alcance: 1000 gramos

Sensibilidad: 30 gramos

Precisión: 3%

Nivel >0%<100%

Tipo: Medición indirecta.

Campo de medida: 0 a 100

Alcance: 100

Sensibilidad: 3

Precisión: 3%

DISEÑO ACONDICIONADOR DE SEÑAL PARA SENSADO DE PESO

Como se observa en la figura.

El diseño se compone por un puente de wheastone conformado por las resistencias (R1, R3, R4, R8 y Rv) el cual traduce la variación de resistencia en variación de voltaje esta señal se envía a dos circuitos seguidores de voltaje los cuales cumplen la función de evitar caídas de voltaje a causa de corrientes e impedancias, finalmente se encuentra un circuito amplificador de voltaje el cual adecua las variables de voltaje para ser convertidas por el ADC.

DISEÑO DE MONTAJE ADC “CONVERTIDOR ANÁLOGO-DIGITAL” CON SENSOR DE TEMPERATURA “LM35”

Como se observa en la figura.

Se toma la señal enviada por el sensor de temperatura “U3” y se envía a un amplificador operacional “LM324” el cual utilizamos como amplificador de voltaje ya que la señal enviada por el sensor de temperatura es de 10 mV por grado centígrado y este voltaje no es suficiente para que el convertidor análogo digital lo pueda detectar.

A la derecha del diseño vemos el convertidor análogo digital enviando la señal a unos leds verdes que es el resultado obtenido del cambio análogo a digital, aquí lo representamos con leds para ser un poco mas gráficos pero esta información enviada por el ADC 0808 va a ser enviada a través del puerto paralelo del computador para así poder visualizarla en una interfaz grafica y un programa realizado en visual Basic.

INTERFACE GRAFICA

Como se observa en la figura.

En esta interface se visualizaran los datos sensados en unidades convencionales para ser fácilmente identificadas por el usuario observando el porcentaje del nivel, el peso en gramos y la temperatura en grados centígrados, los datos son obtenidos por medio del puerto paralelo del computador, por el cual también se envían algunos datos de control.

PROGRAMACIÓN DEL FORM

Se encuentran tres casillas donde se visualizan los datos en unidades reales de cada una de las mediciones por aparte, además se encuentra una barra azul la cual simula el nivel del silo conforme a la altura de la interface; por otra parte se encuentran dos relojes en los cuales se visualiza el valor de la temperatura y del peso.

Primero se envía un dato por el puerto paralelo el cual habilita la entrada del ADC que corresponde al sensor de peso para transformar el dato en digital, luego se envía otro dato para habilitar el ALE del ADC y la lectura del dato de 4 bits de mayor peso entregado por el multiplexor, este dato se almacena en una variable y se envía un dato por el puerto para poder leer el dato de 4 bits de menor peso que está en el multiplexor, luego se dividen los datos tomados y se multiplican por el valor correspondiente para obtener el dato real dependiendo del peso de cada bit y se hacen los ajustes para transformar el dato en valores reales de las variables por ejemplo gramos dependiendo de la calibración del sensor.

Finalmente los datos se muestran en el text correspondiente a la variable.

PROYECTO SENSO DE VARIABLES FISICAS: CODIGO PROGRAMA INTERFACE GRAFICA

DISEÑO DEL MONTAJE