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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL VALLE DE ETLA

INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES

Instrumentación

Investigación

Transmisores

Presenta

Ruiz López Marieth

Asesor

M.C. Sulio Zaragoza Antonio

Semestre: 7º

Unión Hidalgo, Oaxaca, México

Octubre 17, 2020

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Indicé Contenido: Introducción: ...................................................................................................................... 3 1. Transmisores .................................................................................................................. 4 1.1. Transmisores neumáticos ............................................................................................ 6 - Bloque amplificador de dos etapas ................................................................................... 6 1.2 Transmisores electrónicos ............................................................................................ 9 - Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas ........................................................... 9 - Detector de posición de inductancia ................................................................................. 9 - Transformador diferencial .............................................................................................. 10 1.4 Transmisores digitales ................................................................................................ 10 - Transmisor inteligente capacitivo (figura 7) ................................................................... 11 - Transmisor inteligente piezoresistivo (figura 8) ............................................................. 12 -ventajas e inconvenientes ................................................................................................ 13 1.5 Transmisión de señales por radio ................................................................................ 14 1.6 Comunicaciones ......................................................................................................... 15 - protocolos serie .............................................................................................................. 16 - Protocolos híbridos ........................................................................................................ 17 - Protocolos abiertos ........................................................................................................ 18 1.7 Tabla comparativa de transmisores ............................................................................. 20 Conclusión: ...................................................................................................................... 21 Referencias Bibliográficas ............................................................................................... 22

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Introducción: A continuación en el siguiente trabajo de investigación trataremos el tema de los transmisores, como bien este son unas de las herramienta importantes ya que ellos son los que funcionan para

captar las variables de procesos que transmiten a distancias para

herramientas receptor. Si bien mencionaremos los tipos de transmisores que existen así como también en las que se dividen, primero tenemos el transmisor de neumático también conocido como bloque amplificador de dos etapas que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática. Después mencionaremos a los transmisores electrónicos la cual la podemos encontrar en tres tipos: transmisor de equilibrio de fuerza, que consisten en su forma más sencilla en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que actúan dos fuerzas en equilibrio. Detector de posición de inductancia que está formado por dos piezas de ferrita, una en la barra y la otra fijada rígidamente en el chasis del transmisor y contiene una bobina conectada a un circuito oscilador y por último tenemos el transformador diferencial este consiste en un núcleo magnético con tres o más polos bobinados y están los transmisores digitales la cual se dividen en dos tipos transmisores inteligente capacitivo y piezoresistivo la cual daremos a conocer las ventajas e inconvenientes de dicho transmisor. Cabe mencionar que existe la transmisión de señal por radio la cual es utilizada para transmitir señales a grandes distancias. También podemos encontrar las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan en señales analógicas neumáticas, estas se dividen en protocolos serie, híbridos y abiertos. Como último punto mostraremos una tabla de comparación de características entre los transmisores, a continuación trataremos los temas antes mencionados con mayor profundidad para su mejor entendimiento.

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1. Transmisores Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumentó receptor indicador, registrador, controlador o una combinación de estos. Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, 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. (Creus A, (1997). La señal neumática es de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) (equivale a 0,206-1,033 bar o 0,21-1,05 kg/cm2) adoptada en Estados Unidos y los países de habla inglesa, o 0,2-1 bar (20-100 kPa) empleada en los países que utilizan el sistema métrico decimal. La señal electrónica normalizada es de 4 a 20 mA de corriente continua, si bien se utilizan de 1 a 5 mA c.c., de 10 a 50 mA c.c. y de 0 a 20 mA c.c. La señal digital consiste una serie de impulsos en forma de bits. Cada bit consiste en dos signos, el 0 y el 1 (código binario), y representa el paso (1) o no (0) de una señal a través de un conductor. Si la señal digital que maneja el microprocesador del transmisor es de 32 bits entonces puede enviar 32 señales binarias (0 y 1) simultáneamente. (Véase en la figura 1.).

Figura 1. Evolución de las señales de transmisión.

La señal hidráulica se utiliza cuando son necesarias presiones elevadas para el accionamiento de pistones hidráulicos en elementos finales de control. Las señales de radio se emplean para la transmisión en ambientes hostiles

(altas

temperaturas, terrenos muy accidentados) y a grandes distancias (industria del petróleo).

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Las necesidades de los usuarios son el motor que impulsa el desarrollo de la instrumentación. Entre estas necesidades se encuentran: 

Aumento de la productividad.



Aumento de la calidad del proceso.



Repetibilidad de características de los productos fabricados. Es decir, el cliente no recibe un producto con mayor calidad de la indicada en sus especificaciones ni debe reclamar por recibir un producto de peor calidad de la especificada (normas ISO 9000).



Reducción de los costes de fabricación (ahorro energético, etc.).



Seguridad (se evitan malas maniobras que pueden causar pérdidas de producto).



Normalización de los instrumentos.

La evolución de las señales de transmisión hacia la digital, propiciada por la irrupción de los microprocesadores, ha permitido satisfacer dichas necesidades. Las señales neumática y electrónica se utilizan cada vez menos en beneficio de la señal digital, por las ventajas que ésta ofrece en exactitud, en facilidad de comunicaciones y en grabación de la memoria histórica de las variables de proceso. La señal neumática ha quedado prácticamente relegada a su uso en las válvulas de control y en los posicionadores electro-neumático y dígitoneumático. Este desarrollo ende hacia la creación de protocolos abiertos que permitan el intercambio de instrumentos de diferentes fabricantes. La exactitud que se consigue con las diferentes señales de transmisión es: 

± 0,5% en los transmisores neumáticos.



± 0,3% en los transmisores electrónicos.



± 0,15% en los transmisores “inteligentes “con señal de salida de 4 a 20 mA c.c.



± 0,1% en los transmisores digitales. (Creus A, (2010).

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1.1. Transmisores neumáticos - Bloque amplificador de dos etapas Los transmisores neumáticos se basan en el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática. El sistema tobera-obturador consiste en un tubo neumático alimentado a una presión constante 𝑃𝑠 , con una reducción en su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lámina llamada obturador cuya posición depende del elemento de medida. En la figura se presenta el conjunto.

Figura 2. Sistema tobera- obturador.

El aire de alimentación de presión normalizada 1,4 bar (20 psi) pasa por la restricción R y llena el volumen cerrado V escapándose a la atmósfera por la tobera R.. Ésta tiene un diámetro muy pequeño, de unos 0,25-0,5 mm, mientras que la restricción R tiene un diámetro alrededor de 0,1 mm. Con el obturador abierto la presión posterior remanente es de unos 0,03 bar, lo cual indica que la relación de presiones diferenciales a través de la restricción R es de 1,4/0,03 ≅≅ 50 veces. El consumo de aire del conjunto tobera-obturador es relativamente pequeño, del orden de 3 NI/min. El escape de aire a través de la tobera depende de la posición del obturador, es decir, del valor de x. Debido a este escape, el volumen V se encontrará a una presión 𝑃1 intermedia entre 𝑃𝑠 y la presión atmosférica. En la figura 3 se representa una curva de respuesta típica de un sistema tobera-obturador, pudiendo verse que la misma no es lineal. El aire que se escapa de la tobera ejerce una fuerza sobre el obturador 𝐹 = 𝑃1 × 𝑆 que tiende a desplazarlo. Esta fuerza debe hacerse despreciable con relación a la fuerza del elemento de medida que posiciona el obturador.

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Con este objeto, en el amplificador de dos etapas se utiliza sólo una parte reducida de la curva, y se disminuye además la sección de la tobera a diámetros muy pequeños de 0,1 a 0,2 mm (no se consideran diámetros más pequeños para evitar que la tobera se tape por suciedad del aire). De este modo, la parte reducida de la curva puede aproximarse a una línea recta con lo cual se consigue una relación prácticamente lineal entre el valor de la variable y la señal transmitida.

Figura 3. Curva de respuesta de un sistema tobera-obturador.

La válvula piloto (amplificador neumático) empleada en el amplificador de dos etapas (fig. 4) cumple las siguientes funciones: 1. Aumento del caudal de aire suministrado, o del caudal de escape para conseguir tiempos de respuesta inferiores al segundo. 2. Amplificación de presión (ganancia) que suele ser de 4 a 5, en general, para obtener así la señal neumática estándar 3-15 psi (0,2-1 bar).

Figura 4. Bloque amplificador de dos etapas.

En la válvula piloto con realimentación, sin escape continuo (fig. 5), la presión posterior 𝑃1 de la tobera actúa sobre la membrana de superficie 𝑆1 mientras que la presión de salida 𝑃0

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lo hace sobre la membrana 𝑆2 .El conjunto móvil de las dos membranas tiende al equilibrio y cuando éste se establece se verifica la siguiente ecuación: 𝑃1 . 𝑆1 = 𝑃0 . 𝑆2

(𝐸𝐶. 1)

Figura 5. Características de la válvula piloto con realimentación (sin escape continuo).

La relación 𝐾𝑎 =

𝑃0 𝑆1 = 𝑃1 𝑆2

(𝐸𝐶. 2)

es el factor de amplificación o de ganancia de la válvula piloto. En la posición de equilibrio y ante un aumento de la presión posterior 𝑃1 de la tobera, el aire de alimentación entra en la válvula aumentando el valor de 𝑃0 . El sistema descrito compuesto por el conjunto tobera-obturador y la válvula piloto presenta todavía las siguientes desventajas: - Las variaciones en la presión del aire de alimentación influyen en la señal de salida. - Las vibraciones que pueden existir en el proceso influyen en el juego mecánico entre el obturador y el elemento de medida y dan lugar a pulsaciones en la señal de salida, ya que el factor de amplificación del sistema tobera-obturador es muy grande.

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1.2 Transmisores electrónicos - Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas Los transmisores electrónicos son generalmente de equilibrio de fuerzas (fig.6). Consisten en su forma más sencilla en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que actúan dos fuerzas en equilibrio: 1. La fuerza ejercida por el elemento mecánico de medición (tubo Bourdon, espiral, fuelle...). 2. La fuerza electromagnética de una unidad magnética. El desequilibrio entre estas dos fuerzas da lugar a una variación de posición relativa de la barra, excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia o un transformador diferencial. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas. Estos instrumentos, debido a su constitución mecánica, presentan un ajuste del cero y del alcance complicado y una alta sensibilidad a vibraciones. Su precisión es del orden del 0,5-1 %. - Detector de posición de inductancia El detector de posición de inductancia está formado por dos piezas de ferrita, una en la barra y la otra fijada rígidamente en el chasis del transmisor y 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. (En la figura 6 a) puede verse un diagrama de este tipo de instrumento. Figura 6. Transmisor electrónico de equilibrio de fuerzas.

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- Transformador diferencial El transformador diferencial (fig.6 b) (LVDT-Linear Variable Differential Transfermer) consiste en 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 entre hierro 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. (Creus A, (1997). 1.4 Transmisores digitales Cuando apareció la señal digital aplicable a los transmisores, mejoró notablemente la exactitud conseguida en la medida. La señal del proceso es muestreada a una frecuencia mayor que el doble del de la señal (teorema de muestreo de Nyquist-Shannon) y de este modo, la señal digital obtenida consiste en una serie de impulsos en forma de bits. Cada bit consiste en dos signos, el 0 y el 1 (código binario), y representa el paso (1) o no (0) de una señal a través de un conductor. Si la señal digital que maneja el microprocesador del transmisor es de 8 bits entonces puede enviar 8 señales binarias (0 y 1) simultáneamente. Como el mayor número binario de 8 cifras es: 11111111 = 1 + 1 × 21 + 1 × 22 + 1 × 23 + . . . + 1 × 27 = 255 se sigue que la exactitud obtenida con el transmisor debida exclusivamente a la señal digital es de: (1/255) × 100 = ± 0,4% Si la señal es de 16 bits entonces puede manejar 16 señales binarias (0 y 1). Siendo el mayor número binario de 16 cifras: 1111111111111111 = 1 + 1 × 21 + 1 × 22 + 1 × 23 + . . . + 1 × 215 = 65.536 se sigue que la exactitud debida exclusivamente a la señal digital de 16 bits es de:

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(1/65.536) × 100 = ± 0,0015% Y si la señal es de 32 bits entonces puede manejar 32 señales binarias (0 y 1), siendo el mayor número binario de 32 cifras 111111 … .1111111111 = 1 + 1 × 21 + 1 × 22 + 1 × 23 + . . . + 1 × 231 = 8.589.833.772 Se sigue que la exactitud debida exclusivamente a la señal digital de 16 bits es de: (1/8.589.833.772) × 100 = ± 0,00000000116% El concepto de inteligencia quizás se desarrolló en el año 1905 en una batalla naval en el estrecho de Tsushima donde se enfrentaron dos formaciones navales clásicas con los buques en la y el fuego por las bandas (artículo editorial de la revista Automática e Instrumentación de febrero de 1991). Mientras los buques de uno de los contendientes disparaban a discreción, en el otro contendiente sólo disparaba un buque y cuando hizo blanco en la columna enemiga, señaló el ángulo de ro en un disco visible. El término "inteligente" (smart) indica que el instrumento es capaz de realizar funciones adicionales a la de la simple transmisión de la señal del proceso. Estas funciones adicionales pueden ser: 

Generación de señales digitales.



Comunicabilidad.



Uso de otros sensores tales como de presión y temperatura para compensar las variaciones del fluido y conseguir una mayor exactitud.



Cambio fácil de rangos.

Hay dos modelos básicos de transmisores inteligentes: - Transmisor inteligente capacitivo (figura 7) Está 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 o presión diferencial a través de dos diafragmas externos. La transmisión de la presión del proceso se realiza a través de un fluido (aceite) que rellena el interior del

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condensador. El desplazamiento del diafragma sensible es de sólo 0,1 mm como máximo. Un circuito formado por un oscilador y demodulador 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.

Figura 7. Transmisor inteligente capacitivo.

- Transmisor inteligente piezoresistivo (figura 8) El sensor piezoresistivo está fabricado a par r de una delgada película de silicio y u liza técnicas de dopaje para generar una zona sensible a los esfuerzos. Se comporta como un circuito dinámico de puente de Wheastone que incorpora un microprocesador. Cuando no hay presión, las tensiones 𝐸1 𝑦 𝐸2 son iguales y, al aplicar la presión del proceso, 𝑅𝐵 𝑦 𝑅𝐶 disminuyen su resistencia y 𝑅𝐴 𝑦 𝑅𝐷 la aumentan, dando lugar a caídas de tensión distintas y a una diferencia entre 𝐸1 𝑦 𝐸2 . Esta diferencia se aplica a un ampli cador de alta ganancia que controla un regulador de corriente variable. Un margen de corriente continua de 3 a 19 mA con 1 mA del puente produce una señal de salida de 4 a 20 mA c.c. Esta corriente circula a través de la resistencia de realimentación 𝑅𝐹𝐵 y eleva 𝐸1 a una tensión equivalente a 𝐸2 y reequilibra el puente. Como la caída de tensión producida a través de 𝑅𝐹𝐵 es proporcional a 𝑅𝐵 , esta resistencia fija el intervalo de medida (span) del transductor. El cero del instrumento se varía intercalando resistencias fijas en el brazo izquierdo del puente (cero basto) y un potenciómetro en el brazo derecho (cero no).

Figura 8.Transmisor inteligente piezoresistivo.

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El elemento de medida incorpora tres sensores: presión diferencial, temperatura y presión está ca. El cuerpo del medidor y la caja electrónica son muy robustos y resisten vibraciones, corrosión y humedad. -ventajas e inconvenientes En los instrumentos inteligentes, de salida electrónica o digital, en par cular en los transmisores, la calibración se ve facilitada por la "inteligencia" proporcionada por el microprocesador incorporado en el instrumento. Este guarda digitalmente en una EPROM los datos que proporcionan correcciones precisas de las no linealidades de los sensores ante las variaciones en la temperatura y en la presión ambiente. Un comunicador portátil dotado de visualizador de cristal líquido y teclado alfanumérico permite comprobar desde el propio transmisor o bien desde el controlador, o desde cualquier punto de la línea de conexión el estado y calibración del transmisor. Mientras el elemento primario en contacto con el fluido de proceso no se averíe, el transmisor inteligente ene una vida útil casi ilimitada. La calibración que se realiza en fábrica se lleva a cabo para una gran variedad de temperaturas ambientes, y la temperatura interna del transmisor es registrada en la memoria EPROM. La calibración se realiza para un total de 125 medidas o más en el transmisor. Otras ventajas adicionales de estos transmisores son: 

Cambio automático del campo de medida, caso de que el valor de la variable salga del campo y fijación de la variable en el último valor alcanzado, caso de detectarse alguna irregularidad en el funcionamiento del aparato.



Compensación de las variaciones de temperaturas y tensiones de referencia de los transmisores y autoajuste desde el panel de control.



Grabación de datos históricos. La señal digital permite guardar los datos y analizarlos con más detalle posteriormente. Ha permitido que los operadores de proceso pierdan el temor a los registradores y se han acostumbrado rápidamente a la facilidad y al dominio de la planta, al tener una visión total de la marcha de la misma.



Mantenimiento. Antes de su aparición, la calibración y el cambio del margen de medida debían realizarse normalmente en el taller de instrumentos, lo que equivalía a disponer

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de aparatos de repuesto para continuar trabajando con el proceso, siendo inevitable la marcha a ciegas durante el tiempo requerido para el cambio mecánico del instrumento. 

Rangeability (relación señal máxima/señal mínima o dinámica de medida). En variables específicas, tal como el caudal, el transmisor inteligente proporciona una mejora en la relación caudal máximo/caudal mínimo que pasa de 3:1 en la placa orificio (o tobera o tubo Venturi) a 10:1 manteniendo la misma exactitud del ± 1%.



Autocalibración por variaciones del proceso. Los transmisores inteligentes también disponen de autocalibración, es decir, suplen las operaciones del ajuste del cero y del 100 de los instrumentos, trabajo desarrollado clásicamente por los instrumentistas.

Sin embargo, existen algunas desventajas: • Normalización de las comunicaciones digitales, no está plenamente resuelta. • Respuesta frecuencial defectuosa. Dependiendo de la frecuencia de la señal, ésta será transmitida con poca fidelidad por el retardo inherente del microprocesador que debe realizar secuencialmente diferentes acciones de cálculo. 1.5 Transmisión de señales por radio Una instalación industrial típica del control de procesos precisa de sensores, transmisores y multitud de hilos que comunican la señal electrónica de 4-20 mA c.c. al panel de control o bien, en el caso de control digital, un hilo por el que circulan en serie las señales de la planta. Cuando el entorno es hostil, o es necesario transmitir señales a gran distancia, la transmisión por radio es una necesidad. Se utilizan señales de 902-928 MHz en la banda ISM moduladas en dispersión, es decir, se varía intencionadamente la frecuencia de la señal transmitida, lo que reduce la intercepción no autorizada y la coexistencia de señales parecidas en la frecuencia. La distancia de operación entre el emisor y el receptor puede ser de unos 70 a 1000 metros sin línea de visión directa y de unos 1.000 metros a 30 Km en espacios abiertos. Un sistema típico de transmisión se basa en una radio base que puede aceptar las señales de hasta 50 unidades de comunicación digitales en el protocolo Modbus o en la señal electrónica analógica de 4-20 mA c.c. Las ventajas del sistema son el ahorro de cable (30 a 120 €/metro), un arranque más rápido de la instalación, distancias de transmisión en zonas sin obstáculos

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de hasta 600 m, una exactitud del ± 0,1%, una fiabilidad gracias a la larga vida de la batería (5 años) y al software de autocomprobación de los aparatos, y el estar libres de interferencia gracias a las frecuencias de transmisión de 902-928 MHz con el protocolo digital que usa el sistema FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), que modula las señales de datos con una portadora saltando de frecuencia en frecuencia en una banda ancha. La potencia de transmisión en radiofrecuencia es de unos 30 mW y la velocidad puede ser de 4,8 Kbps, 19,2 Kbps y 76,8 Kbps. Cada bloque de datos transmitido se veri ca y es confirmado por la radio base. (Véase la figura 9).

Figura 9. Transmisión de señales de proceso vía radio. Fuente: Honeywell

1.6 Comunicaciones Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan en señales analógicas neumáticas (0,2-1 bar utilizadas en pequeñas plantas y en las válvulas de control), electrónicas de 4-20 mA c.c. y digitales, siendo estas últimas capaces de manejar grandes volúmenes de datos y guardarlos en unidades históricas, las que están aumentando día a día sus aplicaciones. En áreas remotas o de difícil acceso tienen cabida los transmisores sin hilos típicamente de presión, señales acústicas y temperatura que transmiten sus medidas a un aparato base de radio conectado a un sistema de control o de adquisición de datos. La exactitud de las señales digitales es de unas 10 veces mayor que la señal clásica de 4-20 mA c.c. En lugar de enviar cada variable por un par de hilos (4-20 mA c.c.), transmiten secuencialmente las variables a través de un cable de comunicaciones llamado bus. El

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término bus indica el transporte secuencial de señales eléctricas que representan información codificada de acuerdo con un protocolo. Los fabricantes de sistemas de comunicaciones empezaron con sus propios sistemas llamados propietarios, es decir sin que fuera posible intercambiar sus aparatos con los de otros fabricantes. Sin embargo, han llegado por lógica a fabricar sistemas abiertos, debido a la demanda del mercado. - protocolos serie Las comunicaciones entre instrumentos se iniciaron con el puerto serie, por el cual se puede realizar la configuración del mismo, ver diagnósticos, tendencias, etc. Las interfaces serie más extendidas son: RS-232. Con 25 años de antigüedad, es la interface para aplicaciones de comunicaciones de datos. Básicamente es una configuración eléctrica no equilibrada para la transmisión de señales digitales en una banda base simple. Dispone de tres conductores: uno de transmisión, otro de recepción y un tercero de retorno de corriente común para ambos pos de datos, que constituye la fuente principal de limitaciones de este tipo de interface.(Véase en la figura 10). Los datos se transmiten en lógica negativa, es decir, los "unos" se traducen en una tensión continua negativa

y los "ceros" en una tensión continua positiva. La tensión más

comúnmente utilizada es ± 12 V c.c. La distancia máxima de transmisión entre el equipo de transmisión de datos (DTE) y el equipo de comunicación de datos (DCE) es de unos 15 m y la velocidad de transmisión máxima es de 20 Kbaudios (9.200 baudios en el entorno industrial) (1 baudio = bit/segundo).

Figura 10. Comunicaciones serie.

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RS-422. Apareció en 1978, diseñado para satisfacer las demandas de mayor distancia y mayor velocidad de transmisión. Sin embargo, no ha alcanzado el grado de utilización que cabía esperar debido, probablemente, a que gran parte de las comunicaciones serie se realizan en entornos eléctricamente limpios como o cinas, donde además, los equipos se hallan próximos unos de otros. Puede alcanzar los 1200 metros, pero para la velocidad máxima de 10 Mbaudios, la distancia queda limitada a 60 m. RS-485. Este estándar está diseñado para comunicaciones multipunto y se aplica cuando el número de estaciones es menor de 32 y los requerimientos, en cuanto a can dad de datos por segundo a transmitir, son moderados y además sea prioritario garantizar al máximo la integridad de los datos transmitidos. La distancia de comunicación máxima es de 1200 m y la velocidad de transmisión 10 Mbits/s. - Protocolos híbridos Los protocolos híbridos utilizan el estándar analógico de comunicación 4-20 mA c.c., e incorporan, además, un protocolo de comunicación digital. Son: DE. Desarrollado por la empresa Honeywell, consiste en una modulación en corriente correspondiendo al estado discreto "1" una corriente de 20 mA c.c. y al estado "0", 4 mA c.c. Es compatible con la señal analógica 4-20 mA c.c., pero no simultáneamente. Usa un protocolo propietario. INTENSOR. Es un protocolo propietario de Endress & Hauser. BRAIN. De la empresa Yokogawa y consiste en una modulación de impulsos codificados, cuyo estado discreto "1" corresponde a la ausencia de pulsos, mientras que el estado "0" corresponde a una secuencia de dos pulsos de subida y dos de bajada alternos con una amplitud de 2 mA c.c. Dicha señal va modulada sobre la señal de 4-20 mA c.c., que no es afectada ya que la señal resultante es nula. FOXCOM. Es un protocolo propietario de la compañía Foxboro. FSK. Desarrollado por Elsag Bailey Hartman and Braun (grupo ABB), está basado en una modulación en frecuencia. La distancia máxima es de 1,6 Km. Es propietario.

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HART. El protocolo HART (Hight way Addresable Remote Transducer) fue desarrollado originariamente por la firma Rosemount pero, dada su gran aceptación, ha sido extendido a muchos otros fabricantes. Rosemount creó la fundación HART a la que se han adherido decenas de fabricantes de todo el mundo. El protocolo HART permite soportar hasta 256 variables, los transmisores pueden conectarse entre sí a través de un bus y comunicarse con 15 aparatos (PLC, ordenadores, etc.). La integración digital de los instrumentos con los sistemas de control queda implantada definitivamente con los buses de campo, pudiendo aprovechar toda la potencialidad de los microprocesadores desde el punto de vista de configuración, diagnósticos, mantenimiento, etc. MODBUS. El primer bus de campo, efectivamente abierto, utilizado ampliamente fue el MODBUS de Gould Modicon desarrollado en 1979, que sólo disponía de los niveles 1 (físico) y 2 (enlace). Comunica instrumentos inteligentes y sensores, puede monitorizar instrumentos de campo mediante PCs y es ideal en aplicaciones de transmisión de señales de proceso por radio. El protocolo MODBUS TCP/IP desarrollado por Schneider Automation facilita la interoperatibilidad entre los aparatos que utilizan los códigos de funciones MODBUS. - Protocolos abiertos Los protocolos de comunicaciones abiertos importantes son el HART, World FIP, ISP, BITBUS, INTERBUS-S, P-NET, ECHELON y CAN. De ellos, los que usan el protocolo Fieldbus son World FIP (usa H1 y H2) y Pro bus PA (sólo usa H1). Los restantes no utilizan ninguna parte del estándar Fieldbus y, por lo tanto, no son fieldbuses. Los buses de campo existentes en el mercado en la actualidad son, entre otros: Lonworks, Interbus, ASI, Devicenet, CAN, P-NET, World FIP, Pro bus y Foundation Fieldbus. Profibus. Es una red abierta, muy popular en Europa, estándar e independiente de fabricantes (interoperable). Dispone de tres per les de usuario: Pro bus FMS (universal), Pro bus DP (rápido) y Pro bus PA (orientado a la aplicación con automatización de procesos incluso en áreas con riesgo de explosión y comunicación con equipos de campo).

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Foundation Fieldbus (FF) .Es una tecnología de control abierta, no propietaria, resultante de la cooperación entre fabricantes de instrumentos de control y usuarios. Consiste en un bus de datos digital, serie y multipunto entre dispositivos de campo y/o sistemas de un entorno industrial. El estándar Fieldbus está diseñado para satisfacer las necesidades restrictivas establecidas por la norma IEC 1158-2.

Figura 11. Cable y circuito del Foundation Fieldbus.

Las comunicaciones de Foundation Fieldbus utilizan dos tipos de tarjetas: a) La tarjeta H1 (IEC 61158) es de baja velocidad (31,25 Kbits/s) de uso normal en la industria en instrumentos de proceso y en válvulas. Se caracteriza por: 

Los mismos cables proporcionan la alimentación y las comunicaciones.



La señal analógica 4-20 mA c.c. circula por los mismos cables.



Seguridad intrínseca para áreas peligrosas (IEC/ISA).



Bus primario para dispositivos de proceso.



Distancias de transmisión hasta 1.580 m (5.200 pies).

b) La tarjeta H2 es de alta velocidad (1,0/2,5 Mbits/s) en desarrollo y aplicable a PLC, DCS, señales remotas I/O, caracterizada por: 

Adquisición de datos (supervisión de temperaturas, etc.).



Redundancia.



Integra hasta 32 Fieldbuses H1.



Soporta PLC y equipos de fabricación.



Puede integrar otros buses.

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

Distancias de transmisión hasta 760 m (2.500 pies).

1.7 Tabla comparativa de transmisores A continuación figura una tabla 1 de comparación de características de los transmisores neumáticos, electrónicos, convencionales e inteligentes. Estos últimos, en las versiones de señal de salida de 4-20 mA c.c. de señal de salida digital y de las características del protocolo Foundation Fieldbus. (Creus A, 2010) Tabla 1. Exactitud de transmisores.

Tabla 2. Ventajas y desventajas de transmisores

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Conclusión: Para concluir este trabajo de investigación hemos comprendido y analizado, que son y que función tienen los transmisores, saber diferenciar entre cada una de ellas que transmisor es la que envía y recibe con mayor precisión la señal, podemos reconocer las características que tienen entre ellos, las ventajas e inconvenientes de cada instrumento inteligente de salida electrónica o digital. Si bien de acuerdo a la tabla de comparación antes visto podemos observar los datos sobre la señal y exactitud de cada uno de los transmisores por lo que podemos decir que la señal digital es la que actualmente son las más utilizadas debido a su exactitud, sin embargo cabe mencionar que cada transmisor es independiente de cada señal enviada.

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Referencias Bibliográficas [1] Creus A. (1997). Instrumentación industrial. 6ª .edición publicada por Marcombo, S. A. [2] Creus A. (2010). Instrumentación industrial. Octava Edición. Alfaomega grupo Editor, S.A. de C.V.