Los tensiómetros estacionarios de uno o tres rodillos son sensores industriales diseñados para la instalación fija en líneas de producción, donde controlan de forma continua la tensión del producto en movimiento (hilo, cinta, cable, chapa) para aplicaciones de control de proceso, regulación automática y control de calidad en línea. A diferencia de los tensiómetros portátiles, están integrados en la máquina y funcionan de forma continua durante toda la producción, transmitiendo su señal al PLC de línea para la regulación automática de la tensión mediante sistemas de compensación (frenos, motores brushless, embragues magnéticos).
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Configuraciones
Las configuraciones principales son: de un solo rodillo, en la que el sensor está integrado en un rodillo de guía del producto; el producto sufre una pequeña deflexión alrededor del rodillo y la fuerza ejercida es proporcional a la tensión (geometría sencilla, pero que exige precisión de instalación); de tres rodillos (la más extendida), con dos rodillos laterales fijos y uno central unido al sensor de fuerza, geometría más robusta e independiente de la precisión de posicionamiento del producto; y de pinza para cintas anchas (con pinzas de cuchilla que captan la tensión en varios puntos del ancho). Las células de carga empleadas son predominantemente extensométricas, con clase de exactitud de 0,1-0,5 % del fondo de escala.
Características técnicas
Los tensiómetros estacionarios cubren rangos desde pocos cN para hilados finos hasta decenas de kN para cables y cintas industriales pesados. Las interfaces de salida incluyen: analógica de 4-20 mA o 0-10 V para la integración en PLC estándar; digital RS-485 Modbus, Profibus, Profinet y EtherCAT para la integración en sistemas industriales avanzados. La respuesta dinámica es típicamente del orden de 1-10 ms, suficiente para la regulación en tiempo real incluso en líneas rápidas. La rigidez mecánica y la durabilidad en entornos severos son características esenciales para la fiabilidad a lo largo del tiempo. Los grados de protección típicos son IP65-IP67 para el entorno industrial.
Aplicaciones de proceso
Las aplicaciones en línea de producción son diversas: líneas de trefilado de hilos metálicos (control de la tensión en las distintas pasadas de trefilado, para evitar roturas); líneas de hilatura textil (control de la tensión del hilado en todas las etapas del proceso); líneas de extrusión y calandrado de cintas plásticas y engomadas; líneas de laminación y corte de láminas finas (control de la tensión en las líneas de corte longitudinal y de acabado); producción de cables eléctricos y ópticos (control de la tensión durante el cableado, el recubrimiento y el marcado); y líneas de impresión rotativa (control de la tensión del papel o de la película, para evitar arrugas y fallos de registro).
Sistemas de compensación
El valor de tensión medido por el tensiómetro estacionario se compara típicamente con un valor de consigna definido por el proceso; la diferencia alimenta un sistema de regulación PID que actúa sobre actuadores (frenos de polvo magnético, motores brushless, embragues electromagnéticos, arrastres motorizados) para mantener la tensión constante. La precisión del control depende de la calidad del sensor, de la velocidad de respuesta del sistema de compensación y de la inercia mecánica del proceso. Las soluciones avanzadas emplean lógicas de control predictivo basadas en modelos de proceso, para mejorar aún más la estabilidad.
Normas e instalación
La calibración de los tensiómetros estacionarios se realiza en la fase de instalación con masas calibradas o con dinamómetros de referencia aplicados al producto detenido en posición de trabajo. La verificación periódica puede efectuarse in situ mediante procedimientos específicos (por ejemplo sustituyendo el producto por una cuerda calibrada). El cumplimiento de las directivas de seguridad de las máquinas (Directiva 2006/42/CE en Europa) y de los requisitos de compatibilidad electromagnética (CEM) es esencial para la integración en máquinas industriales. Las interfaces deben ser compatibles con los sistemas del fabricante de la máquina.
Criterios de elección
La selección del tensiómetro estacionario tiene en cuenta: el rango de tensión de trabajo (son preferibles células dimensionadas para operar al 30-70 % del fondo de escala, para la máxima exactitud); la geometría del producto y la velocidad de línea; las interfaces digitales que exige el sistema PLC del cliente; el grado de protección IP; la disponibilidad de accesorios de montaje estándar para una integración mecánica rápida; y el soporte técnico disponible para la puesta en marcha y el ajuste de la regulación PID.
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