Laboratorio 01 - Instrumentos industriales.docx

INST INSTRU RUM MENTA ENTAC CI N IND INDUS USTR TRIA IAL L CODIGO: AA3070

LABORATORIO N° 01 INSTRUMENTOS INDUSTRIALES

“

1.- Cantoral Mamani Alejandro Alumnos:

2.- Otazu Vilca Wilber 3.- Flores Flores Hector

Grupo

:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

Nota: III Hora:

”

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

Nro. DD-106 Página 1 / 8

Tema :

INSTRUMENTOS INDUSTRIALES Nota:

App./Nom.:

I.

Fecha:

Lab. Nº

01

OBJETIVOS:   

II.

III.

Grupo

Reconocer los equipos que se utilizan en el control de procesos industriales Descubrir el funcionamiento y características característic as principales de los instrumentos de laboratorio Reconocer las marcas y tipos de cada instrumento.

MATERIAL Y EQUIPOS: 

Sensores de temperatura.



Sensores de presión.



Sensores inductivos capacitivos.



Sensores ópticos.



Sensores de peso fuerza.



Señores de desplazamiento.



Sensores Magnéticos.



Sensores varios.

BASE TEÓRICA:

INSTRUMENTOS INDUSTRIALES

Son elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. Es el conocimiento de la correcta aplicación de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medición, regulación, observación, transformación, ofrecer seguridad, etc., de una variable dada en un proceso productivo. Un sistema de instrumentación es una estructura compleja que agrupa un conjunto de instrumentos, un dispositivo o sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y por último, y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso y de garantizar la repetit ividad de las medidas. En términos abstractos, un instrumento de medición es un dispositivo que transforma una variable física de interés, que se denomina variable medida, en una forma apropiada para registrarla o visualizarla o simplemente detectarla, llamada medición o señal medida. Una medición es, entonces, un acto de asignar un valor específico a una variable física. Dicha variable física es la variable medida. Un sistema de medición es una herramienta utilizada para cuantificar la variable medida. El elemento clave fundamental de un sistem a de instrumentación, es el elemento sensor. L a función del sensor es percibir y convertir la entrada (variable física) percibida por el sensor, en una variable de la señal de salida. El sensor es un elemento físico que emplea algún fenómeno natural por medio del cual sensa la variable a ser medida. El transductor, convierte esta información sensada en una señal detectable, la cual puede ser eléctrica, mecánica, óptica, u otra. El objetivo es convertir la información sensada en una forma que pueda ser fácilmente cuantificada.



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CLASES DE INSTRUMENTOS: Los instrumentos de medición y control son algo complejos y la funcionabilidad puede comprenderse .Si bien si están dentro de una clasificación adecuada como es algo lógico , en esta sección clasificaremos a los instrumentos según la función que cumple c ada uno de ellos: 















Instrumentos Ciegos: Son aquellos que no tienen alguna indicación visible de la variable que hay que notar, son ciegos los instrumentos de alarma tales como presos tatos y termostatos. Instrumentos Indicadores: Disponen de un índice y de una escala en la que se puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la escala se dividen en indicadores concéntricos y excéntricos. También tenemos indicadores que nos muestran los datos de una manera digital. Los instrumentos registradores: Registran con un trazo continuo la variable y pueden ser circulares o rectangulares. Los sensores: Captan el valor de la variable del proceso y envían una señal de salida predeterminada el sensor puede formar parte de otro instrumento por ejemplo un transmisor. También se denomina detector o elemento primario por estar en contacto con la variable. Los transmisores: Captan la variable del proceso atraves del elemento primario y la transmiten en forma de una señal neumática de margen 3 a 15psi o electrónica 4 a 20mAde corriente continua digital. Los transductores: Reciben la señal de entrada función de una o más cantidades y la convierten modificando a una señal de salida. Los convertidores: Son aparatos que reciben una señal de entrada neumática o electrónica procedente de un instrumento y después la modifican para poder enviarla e n forma de una señal de salida estándar. Los receptores: Reciben señales procedentes de los transmisores y las indican o registran. Los recetores controladores envían otra señal de salida normalizada a los valores ya indicados 3-15psi en neumática y 4-20mA en corriente continua.



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IV.

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PROCEDIMIENTO

IMAGEN

NOMBRE Y TIPO DE SENSOR

1

SENSOR MAGNETICO

CARACTERISTICAS

-analogico -suitsh -sirve para detectar todo o nada presencia posición calor, movimiento y calor -

2

Trasmisor de temperatura

- sensor intrínseco -comunicación directa mas salida d 4-20A -función de control PID -

3 Trasmisor de temperatura sensor de temperatura tipo PT100 Salida de corrientes

- sensor -salida de corriente - seguridad intrínseca -

4

Termómetro

-Puede la función de calefactor al mismo tiempo como instrumento de medición -ventilador

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V.

IMAGEN


5

Amplificador de señal de sensor

CARACTERISTICAS

-sensor de peso -instrumento de lsboratorio -sensor y trasmisor -sistemas integrados -

6

Sensor de proximidad

-capasitipo -NPN -INDUCTIVO -

7

Indicador

8

Sensor de continuidad

- digitales -psi -

-analogicos -digital -

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CARACTERISTICAS

9

Calibrador de razo

10

Termostato

11

Valvula hoffman

-termocupla -calibrador -instrumento de medición simple y avanzada

-controles variados -funciones motorizadas -protección -uso industrial en control de todo liquido -

12

Valvula diafracma

-accionamiento vertical -alimentacion 230 -

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VI.

IMAGEN


CARACTERISTICAS

13

-indicadores de presión Trasmisor de presión

14

Termopila

3

Sensor de peso didáctico

4

-trasmisor digital con cuatro bornes

-temperatura por immersion -firmeza -se puede utilizar también para mediciones comunes de temperatura

-presiones monometricas -didactic -

- tramisor y reseptor -capacitivo e inductivo Sensor de aproximidad -

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Instrumentos Industriales

PROYECTO REALIZADO POR: SEMESTRE

GRUPO

FECHA LISTA DE MATERIALES

ITEM

DESCRIPCION

1

Sensor de temperatura

2

Sensor de proximidad

3

Sensor de presion

4

Sensor movimiento

5

Sensor magnetico

6

Sensor de aproximidad

7 8 9 10 LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9

CANT UNIDAD .

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Lab. Nº

10

COSTO DE MATERIALES ITE M

UNIDA D

CANT PRECIO . UNIT. S/.

PRECIO TOTAL S/.

DESCRIPCION

1

Sensor magnético

1

80

80

Sensor de caudal de agua

1

30

30

Trasmisor de temperatura

1

120

120

Sensor de movimiento

1

199

199

Sensor de aproximidad

1

160

160

Sensor de temperatura

1

59.50

59.50

1

2

3

4

5

6

TOTAL S/.

682.5



Tema :


VII.

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CONCLUSIONES, ANEXOS, APLICACIONES INDUSTRIALES:

Observaciones 1. Observamos que los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos. 2. Los sensores magnéticos constan de un sistema de contactos cuyo accionamiento vendrá ocasionado por la aparición de un campo magnético. 3. Un sensor no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior, que pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. 4. El sensor de humedad mide o detecta variables químicas o físicas que determinan el grado de humedad 5. Los sensores de temperatura actúan a distintos cambios de temperaturas

Conclusiones 1. En la actualidad los sensores se han convertido en dispositivos fundamentales para la realización de instrumentos y herramientas en las actividades del hombre 2. Son elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste 3. El sensor es un elemento físico que emplea algún fenómeno natural por medio del cual sensa la variable a ser medida. 4. Son dispositivos que detectan señales para actuar en un determinado proceso u operación 5. Así, en el presente trabajo se dieron a conocer los diferentes tipos de sensores que existen, así como sus características.



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APLICACIONES S ens ores ultras ónicos : Aplicaciones: Instalaciones de almacenamiento, sistema de transporte, industria de la alimentación, procesos de metales, procesos de vidrio, procesos de plásticos, supervisión de materiales a granel.

S ens or de velocidad Aplicaciones: Estos sensores se desempeñan en las condiciones de trabajo más difíciles donde hay presente aceites, líquidos, polvos y vibraciones, entre algunas que se mencionan están: herramientas, máquinas textiles, líneas transportadoras, sistema de transporte, equipos de empaques, industria automotriz, etc.

S ens ores C apacitivos Aplicaciones: Detección de nivel de aceite, agua, PVC, colorantes, harina, azúcar, leche en polvo, posicionamiento de cintas transportadoras, detección de bobinas de papel, conteo de piezas metálicas y no metálicas, entre otros.

S ens ores magnéticos Aplicaciones: Automatismos, acondicionamiento, control de cadenas transportadoras.

S ens ores temperaturas Aplicaciones: Detectar el calentamienmiento de motores, control de temperatura para industrias alimentarias.

S ens ores opticos Aplicasiones: Control de frascos en la industria farmacéutica , control de procesos en la detección de soldadura



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Anexos: 1.El sensor y el transductor.

El sensor es un dispositivo que convierte una señal física en otra señal física distinta, es decir, convierte un tipo de energía en otro. Los tipos de señales que dan los sensores pueden ser:

- - - - - -

Mecánicas. térmicas. magnéticas. eléctricas. ópticas. moleculares.

Los sensores se caracterizan por:

- Sensibilidad. - Linealidad. - Rango. - Tiempo de respuesta. - Exactitud. - Resolución. - Repititividad. - Tipo de salida. El transductor es el dispositivo que transforma la señal que sale del sensor. En otra de tipo eléctrico.

El captadores es un transductor en el que la señal de salida no es de tipo eléctrico. También incluye al sensor.

El transmisor son los circuitos que transforman la señal que sale del sensor, transductor o captador y la convierte en señal normalizada.

El regulador optimiza las respuestas.



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El comparador da una señal comparando la señal de salida y el valor esperado.

Las entradas externas: pueden proceder de un ser humano, condiciones de arr anque o alteración del control del proceso, cambio de velocidad, parada de emergencia... , también pueden medirse determinadas condiciones externas, como presión, temperatura y humedad del entorno, y ser utilizadas para alterar el proceso de control.

Los términos sensor, captador y transmisor se pueden considerar sinónimos.

2.Tipos.

Detectores de ultrasonido. Se usan para el control de presencio o ausencia, distancia o rastreo.

Sensores láser . Tienen la misma función que los sensores de ultrasonidos. Mucho más precisos que los de ultrasonidos, pero también mucho más caros.

Sensores de interruptor . Se trata de un tipo de sensor sencillo que puede ser interno o externo. Su principio básico es el de circuito abierto/ cerrado. Son idóneos para aplicaciones que requieren tamaño reducido, poco peso, repetitividad y larga vida.

Interruptor de final de carrera . Son interruptores que sirven para detectar la posición de una determinada pieza, de un móvil, etc. .cuando este alcanza el extremo de su carrera, actúan mecánicamente sobre una palanca, produciendo el cambio de ciertos contactos internos. Dependiendo del actuador se dividen en:

-

final de carrera de palanca final de carrera de émbolo final de carrera de varilla.

Sensores de caudal de aire . Contienen una estructura de película fina aislada térmicamente, que contiene elementos sensibles de temperatura y calor.

Sensores de corriente. Monitorizan corriente continua o alterna. Estos sensores pueden hacer sonar una alarma, arrancar un motor, abrir una válvula, etc. La señal lineal duplica la forma de la onda de la corriente captada, y puede ser utilizada como un elemento de respuesta para controlar un motor o regular la cantidad de trabajo que realiza una máquina.



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Sensor de posición. Es un sensor sencillo, pasivo e interno que indica la posición en que se encuentra un objeto. Estos pueden ser rotacionales o traslacionales. Los tipos básicos son:

- eléctricos - ópticos Sensores de rotación. Miden la rotación angular (odómetro, velocímetro).

Sensores de velocidad. Son sensores internos que miden la velocidad. Los hay eléctrico y ópticos.

Sensores de aceleración. Miden la aceleración.

Sensores de humedad. Los sensores de humedad y temperatura están configurados con circuitos integrados que proporcionan una señal acondicionada. Contienen un elemento sensible capacitivo que intereacciona con electródos de platino.

Sensores de temperatura. Estos sensores consisten en una fina película de resistencia variable con la temperatura y están calibrados por láser para una mayor precisión, las salidas lineales son estables y rápidas.

Sensores de turbidez. Aportan una información rápida y práctica de la cantidad de sólidos en el agua.

Sensores de presión y fuerza . Son pequeños, fiables y de bajo coste. Ofrecen una gran precisión bajo condiciones ambientales variables.

-

-

Sensores magnéticos. Se basan en la tecnología magnetoresistiva. Ofrecen una alta sensibilidad. Tienen multitud de aplicaciones como: brújulas, detección de vehículos, realidad virtual, sistemas de seguridad. Sensores de presión. Están basados en tecnología piezoresistiva, combinada con microcontroladores que proporcionan una alta precisión, independiente de la temperatura, y de la capacidad de comunicación digital directa con PC. Las aplicaciones son múltiples, se hacen instrumentos para aviación, laboratorios... .



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La célula fotoeléctrica. La célula fotoeléctrica consta de un emisor que transmite un rayo de luz a un emisor. Cuando algo corta el rayo de luz el emisor deja de detectarlo y se produce la acción que deseemos realizar (abrir o cerrar un circuito). El ejemplo más claro de célula fotoeléctrica lo podemos encontrar en los ascensores, en los cuales, cuando se corta el rayo de luz se abre la puerta.

Emisor

Receptor

Fotodiodo. El más simple fotodiodo es la unión p-n polarizada inversamente. Cuando la luz no incide sobre el dispositivo solo una pequeña cantidad de corriente fluye. Cuando la luz incide, se generan portadores y fluye una mayor corriente eléctrica. Estos dispositivos presentan una respuesta lineal que se incrementa con la iluminación, y generalmente presentan un rápida respuesta de tiempo.

Fototransistor. Este dispositivo presenta mayor corriente que un fotodiodo, para niveles comparables de iluminación. No operan tan rápido como un fotodiodo.

3. Tipos de transductores.

Transductores analógicos. Los transductores sirven para proveer la entrada de señales analógicas, unidades de control, pantallas, grabadoras... . Estos transductores se conectan con corriente alterna y sus salidas a un miliamperímetro de corriente continua que



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señaliza proporcionalmente el variable eléctrico. Según el tipo de aplicación se requieren para distintos tipos de medida.

Transductores inteligentes. El transductor inteligente se puede programar para replicar al analógico y proveer incluso más señales, por lo cual la manipulación de datos de forma digital ofrece más ventajas

Transductores por cable. Convierten un desplazamiento lineal en una señal eléctrica proporcional. Se enrola el cable de arrastre en un tambor mecanizado de alta precisión, un sensor angular fijado al tambor nos da la señal. Este montaje es muy simple. Sus aplicaciones principales son para el almaceje, invernaderos, control de elevadores y compuertas, ensayos dinámicos en la industria del automóvil, análisis modal de la aeronáutica, medida de suspensión en ferrocarril, pasarelas, etc. .

Transductores de desplazamiento . Las regletas potenciómetras están diseñadas para el uso industrial en condiciones severas. Hay modelos con rótula a cada lado que , que permiten mostrar estas regletas en aplicaciones con movimientos no lineales. Las regletas incrementales de tipo vástago son muy robustas con resoluciones entre 20 y 200 micras. Las regletas digitales son de tipo lector lateral con precisiones de entre 2 y 400 micras.

Transductores capacitivos. Se basan en la propiedad de los capacitores de placas paralelas para almacenar cierta diferencia de potencial que es proporcional a la superficie de las placas e inversamente proporcional a la distancia que las separa, considerando esto, el sensor tiene una capacidad de variación de modo lineal. Estos transductores se usan para aparatos de medición de vibraciones, o para dispositivos para medir el nivel de los líquidos en tanques metálicos. Este tipo de transductor tiene una excelente respuesta de frecuencia y puede medir fenómenos estáticos y dinámicos.

Transductores potenciométricos. Tienen su principio en la propiedad resistiva de los materiales conductores, la cual es proporcional a la superficie de este. Sus partes son, una escobilla que se mueve sobre un elemento resistivo, que esta directamente unido al eje del sensor. Hay dos tipos de transductores potenciométricos.

-

De desplazamiento lineal.



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-

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De desplazamiento angular.

Transductores piezorresistivos. Se basan en la propiedad de vincular un alargamiento porcentual con una variación de resistencia, este transductor consiste en un marco estacionario y una armadura que se puede mover en una sola dirección, cuando se le aplica una fuerza externa al extensómetro la armadura se mueve una cierta distancia.

Transductores basados en fenómenos eléctricos con intervención del campo magnético. Se basa en los fenómenos eléctricos y de los campos magnéticos, estos transductores convierten un desplazamiento en variaciones de voltaje, medianten un voltaje incluido en el campo magnético. Dentro de este tipo transductores hay dos tipos:

-El sensor sincro. Es un dispositivo eléctrico parecido aun transformador en el que la función del primario la realiza el rotor monofásico y la del segundario un estator de tres embobinados conectados en estrella.

-El sensor de resuloción. Se trata de un dispositivo de resolución que cuenta con un rotor monofásico que cumple la función del primario, mientras que el estator de dos embobinados separados 90º realizan la función del secundario.

4. Tipos de comparadores.

Amplificador operacional. Da como señal de salida una tensión proporcional a la facilitada.



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Puente de potenciómetros . Son resistencias unidas por un extremo para que la señal coincida mediante regulación.

5. Tipos de actuadores.

Motor paso a paso. Cambia una señal digital en movimientos mecánicos proporcionales. Sirven para medir velocidad y posición. Los hay de dos tipos: -Unipolares. -Bipolares.

Distribuidores. Contactor neumático o hidráulico.

Válvulas. Pasan o interrumpen circuitos de fluidos. Las hay directas o inversas.

Electroválvulas . Su fundamento es una señal que abre o cierra.

Contactares. Abren o cierran un circuito a distancia. Los hay de corriente continua y de corriente alterna y pueden ser de tres tipos: -Unipolar. -Bipolar. -Tripular.

Generadores. Cambian el movimiento por señales. Los hay de corriente continua y de corriente alterna.

Motores. Cambian las señales por movimiento. Los hay de corriente continua y de corriente alterna.

Cilindros. son dispositivos neumáticos de movimiento rectilíneo alternativo que consiguen energía mecánica a partir de aire comprimido. Disponen de un tubo cerrado en el cual se encuentra el émbolo que desplaza fijo a un vástago y juntas para evitar el escape del aire comprimido. Existen dos principales tipos de cilindros: -De simple efecto.



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-De simple efecto retorno por muelle.

-De doble efecto.

-Cilindro con amortiguación:

-Cilindro con amortiguación al retorno:

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6. tipos de señal en los sistemas de control.

Señales todo/nada: son señales que solo admiten dos opciones conectando o desconectando 1 ó 0.

Señales analógicas: son señales que pueden adquirir un número ilimitado de valóres. Estas señales son generadas por los sensores de presión, temperatura, peso, flujo de caudal, etc. .

Señales digitales: estas señales solo pueden adquirir los valores 1 ó 0, pero también pueden dar más posibilidades mediante combinaciones. Se basan el sistema de numeración binario.

7. Aparatos con sensores.

7.1. El radar. Sistema empleado en la navegación espacial. Destacan el radar de abertura sintética y el radar transhorizonte.

El radar de abertura sintética . Se utiliza para equipar ciertas sondas de exploración interplanetaria. Funciona de tal modo que apuntalando sobre lateralmente sobre la superficie del cuerpo que se desea observar, permite aumentar la resolución geométrica de las imágenes, mediante técnicas de superposición de los ecos sucesivos correspondientes a los puntos observados.

El radar transhorizonte. Como su nombre indica, permite destacar objetos situados más allá del horizonte, por medio de ondas electromagnéticas que se propagan a modo de guía ondas entre la tierra y la ecosfera.

7.2. El sismógrafo. Es un aparato destinada a detectar los temblores de la tierra (terremotos). Se basa en la inercia de un péndulo o de una masa suspendida de un hilo sujeto a un bastidor. El sismógrafo mide los movimientos relativos del bastidor al suelo y la masa inmóvil. Existen dos tipos de sismógrafos.

-Sismógrafo electromagnético. -Sismógrafo de deformación.



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7.3. Acelerógrafo. Es un sismógrafo que se utiliza para medir las vibrac iones del suelo en las proximidades del epicentro.

7.4. El tacómetro. Es un instrumento que se utiliza para medir, mediante indicación sobre una escala, la velocidad de rotación de un órgano mecánico, generalmente expresada en r.p.m. .Los tacómetros eléctricos son pequeños generadores que engendran una corriente cuya intensidad, medida por un amperímetro calibrado en r.p.m., es proporcional a la velocidad de rotación; en otro tipo de tacómetros eléctricos se engendran corrientes parásitas que hacen girar un tambor acoplado a un resorte y a un órgano indicador.



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Tecnología en sensores y transmisores

El análisis de líquidos es muy exigente, no solo en lo que se refiere al elemento del sensor, sino también en lo que concierne a la transmisión del valor medido desde el sensor al transmisor. En las mediciones de pH, además de valores bajos de corriente y resistencias internas de los sensores e levadas, se requiere también una conexión al transmisor de alta impedancia. La presencia de humedad en la conexión puede alterar el valor medido o incluso anular la medición. La tecnología Memeces constituye un avance revo lucionario en la transmisión segura de datos, ya que digitaliza el valor medido en el sensor y lo transfiere sin contacto al transmisor, es decir, sin conexiones sensibles a la humedad. El salto tecnológico a una nueva generación de sensores conlleva ventajas adicionales a la vez que e limina las limitaciones generales de la tecnología en uso actualmente

Con Memeces, los sensores son digitales y ofrece n almacenamiento de datos integrado Los sensores de pH con tecnología Memosens guardan en su memoria los datos de calibración y ot ra información que pueda resultar útil para el siguiente examen de mantenimiento, como las horas de funcionamiento, los valores máximo y mínimo de pH registrados y las temperaturas máxima y m ínima registradas. Una vez instalado el sensor, los datos de calibración se transfieren automáticamente al transmisor y se utilizan para calcular el valor de pH actual. Resultado: • El mantenimiento del punto de medida ya no depende de datos Individuales, sino que se basa en todos los datos relevantes de los Sensores. • El campo de aplicación efectivo de los sensores puede ajustarse Según su historia previa.

Visualización activa de fallos de conexión entre sensor y Transmisor – la primera conexión realmente verificada La transmisión digital de valores medidos genera un mensaje de error Automático cuando se



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interrumpe el flujo de señal. Y ello con Independencia de si el sensor o el c able de medición funcionan o no Correctamente. Resultado: • El rendimiento del punto de medida aumenta en gran medida. • El re conocimiento automático de sensores permite sustituirlos sin Ningún problema.



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