Comprender la importancia de la adquisición automática de datos en el control de procesos industriales.

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1 OBJETIVOS

• Comprender la importancia de la adquisición automática de datos en el control de procesos industriales.

• Identificar y conocer las partes que componen un Data Logger

• Realizar un caso práctico de adquisición de datos ambientales mediante un Data Logger.

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2 FUNDAMENTO TEÓRICO 

Las industrias y laboratorios químicos registran y almacenan una enorme cantidad de datos de numerosas variables de proceso. Aunque sería posible realizar de forma manual el registro diario, semanal o mensual de esos datos, una mejor alternativa es disponer de un sistema automático de recolección y almacenamiento automático de datos, esto es, un “Data Logger”.

Un Data Logger (en lo sucesivo DL) es un dispositivo electrónico que registra mediciones ordenadas en el tiempo, provenientes de diferentes sensores. Luego cada medición es almacenada en una memoria, junto con su respectiva fecha y hora. En general los DL son pequeños y alimentados por baterías, y están conformados por diferentes sensores, un microprocesador, una memoria para el almacenamiento de los datos y un puerto de conexión a PC para programar al dispositivo y leer la información recolectada a lo largo del tiempo.

Las características fundamentales que determinan la calidad de un DL son las siguientes:

• Debe ser portátil, es decir, funcionar con baterías y tener un peso y tamaño que le permita ser transportado con facilidad.
• Debe tener un bajo consumo: hay que tener en cuenta que este tipo de sistemas pueden funcionar durante semanas, meses y hasta años, por lo tanto es muy importante el consumo y la capacidad de las baterías.
• Debe posibilitar intervalos de muestreo programables y con la mayor flexibilidad posible, desde segundos hasta horas. Esto permite registrar distintas variables con diferentes frecuencias de toma de datos.
• Debe tener una buena capacidad de almacenamiento de datos. En este punto entran en juego las características anteriores, por lo tanto hay que determinar una cierta cantidad de memoria, teniendo en cuenta que la duración de las baterías depende del consumo, y el tiempo de trabajo dependerá del intervalo entre muestras y la capacidad de memoria
• Debe tener bajo costo de los componentes y fácil disponibilidad. Es muy importante ya que para ciertas aplicaciones se podrían necesitar varios equipos, o bien, puedan ser utilizados en lugares donde corran el riesgo de ser destruidos.
• Debe disponer de una comunicación “amigable” con el usuario a través de un PC, donde el usuario pueda programar o leer el dispositivo de una manera sencilla y rápida, utilizando aplicaciones que le sean familiares para analizar la información.
  

Los DL se utilizan actualmente para el registro y control de cualquier variable de proceso, en especial presión, caudal, nivel, temperatura, pH, conductividad, etc. aunque la aplicación más habitual en los laboratorios es el control de las condiciones ambientales, especialmente importantes en laboratorios de calibración y laboratorios de ensayos de materiales, como los de las industrias cementeras. También se utilizan en las estaciones meteorológicas para medir la temperatura, humedad, presión atmosférica, los niveles de precipitación, velocidad y dirección del viento, niveles de radiación, etc. Asimismo existen DL desechables y/o gráficos para control de la cadena de frío en el transporte de mercancías desde una planta hasta el centro de distribución[pic 5]

Otras aplicaciones de los DL son los registradores con acelerómetros para control de altura de caída y vibraciones durante el transporte de encomiendas delicadas, o los empleados en el análisis del perfil de carga de consumo a la red eléctrica de industrias.

El funcionamiento de un DL se resume en el siguiente diagrama de bloques:

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Son cuatro las partes principales que conforman un Data Logger: sensores,  microcontrolador, memoria y puerto de comunicación. [pic 7]

El funcionamiento puede resumirse de la siguiente manera: el equipo mide un valor de tensión (por ejemplo, entre 0 y 5 V) que proviene del sensor, y a la vez genera una salida de tensión de salida acondicionada. Esta tensión de salida se genera en el instante de muestreo y tiene una duración muy corta, generalmente de 5 ms. Aunque en el caso de esta práctica el DL solo admite un solo tipo de sensor, la mayoría de los DL ofrecen al usuario la oportunidad de implementar el tipo o número de sensores, disponiendo de varios canales de entrada.

El microcontrolador convierte el valor analógico leído en su equivalente digital, normalmente de 10 ó 12 bits. El microcontrolador es la parte fundamental del sistema, pero también la más costosa. La base de tiempo está diseñada en base a un oscilador y divisor de frecuencias, que utiliza un cristal de cuarzo propio de los relojes pulsera. El bajo consumo de esta unidad le otorga al sistema una autonomía de varios años, a un intervalo de muestreo de 1 minuto.

La memoria utilizad en los DL es del tipo convencional FLASH o EEPROM.

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