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Medidores de CO2

¿Qué es un Medidor de CO2?

Un medidor de CO2 es un dispositivo que se utiliza para medir el dióxido de carbono presente en el ambiente. También se le conoce como sensor de dióxido de carbono o instrumento de medición de CO2. Estos dispositivos no solo se emplean en experimentos y observaciones, sino que también tienen diversas aplicaciones en la gestión de la seguridad en hogares, oficinas y fábricas.

Los métodos para detectar el dióxido de carbono se dividen principalmente en tres categorías: NDIR, sensores electrolíticos sólidos de CO2 y sensores fotoacústicos. Entre ellos, el método NDIR es el más comúnmente utilizado debido a su alta sensibilidad y estabilidad.

Básicamente, se toma una muestra del espacio donde hay dióxido de carbono y se analiza para medir la concentración de CO2. Suelen estar equipados con un sensor y una pantalla. El sensor detecta la concentración de CO2 y la muestra en forma de valor numérico o gráfico en la pantalla.

Usos de los Medidores de CO2

El dióxido de carbono (CO2) es un gas que no tiene color ni olor, pero cuando se acumula en altas concentraciones en un espacio puede afectar la salud humana. Se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, entre ellas como patrón para mantener un buen ambiente en interiores, en equipos de digestión basados en CO2, para comprobar si hay fugas de gas en aparatos de combustión (estufas, calderas, etc.) en el hogar, y en el sector agrícola como indicador para determinar si el ambiente en un invernadero de plástico es óptimo para los cultivos.

En los últimos años, a medida que se ha ido disponiendo de pequeños módulos sensores a bajo coste, también se han utilizado como piezas para la construcción electrónica, ampliando así su ámbito de utilización.

Principio de los Medidores de CO2

Los principales métodos para detectar el dióxido de carbono son el método NDIR, los sensores electrolíticos de CO2 de estado sólido y los sensores fotoacústicos.

1. Método NDIR (Infrarrojo no Dispersivo)

El CO2 se caracteriza por absorber longitudes de onda de cierta longitud. Por lo tanto, cuando se transmite radiación infrarroja a través de un gas (= muestra) que contiene CO2, la radiación infrarroja es absorbida por el CO2 y parte de ella atraviesa la muestra.

Utilizando esta característica, la concentración de CO2 se cuantifica en función de la cantidad de radiación infrarroja absorbida. Este método de medición permite que los medidores de CO2 sean baratos y compactos. 

2. Sensor de Electrólisis de CO2 Sólido

Este método se conoce como método electroquímico. Utilizando una sustancia que reacciona con los iones de carbonato, se mide la concentración de CO2 deseada cuantificando el cambio en la concentración de iones de sodio con un voltímetro.

3. Sensores Fotoacústicos

Este método detecta y cuantifica el cambio de calor producido al exponer una muestra a la luz como un cambio de presión. Aprovecha el fenómeno de que cuando se irradia una sustancia con luz, la sustancia emite ondas sonoras de la misma frecuencia (= efecto fotoacústico).

¿Cómo Elegir un Medidor de CO2?

Dado que los medidores de CO2 tienen una amplia gama de aplicaciones, a la hora de elegir un medidor de CO2 debe tenerse en cuenta lo siguiente:

1. Finalidad de la Medición

Existen varios tipos de medidores de CO2. Los hay portátiles, que permiten realizar mediciones en movimiento, y de instalación fija, que realizan mediciones constantes en un lugar determinado. Es importante seleccionar el tipo adecuado en función de la finalidad de uso y del entorno.

2. Rango de Medición y Precisión

Los medidores de CO2 pueden medir concentraciones de CO2 en diferentes rangos. Es importante comprobar el rango de medición necesario según el lugar y la aplicación. La precisión también es un factor importante. La selección de un instrumento de medición preciso garantizará unos resultados exactos.

3. Operabilidad y Facilidad de Uso

La operabilidad y facilidad de uso del instrumento de medida también es un factor importante. Compruebe que tiene una interfaz fácil de usar y un funcionamiento intuitivo. También deben comprobarse los aspectos relacionados con la versatilidad, como la capacidad de leer y registrar datos.

4. Presupuesto

Cuanto más amplio y sofisticado sea el instrumento, más caro será. Es importante aclarar el propósito de introducir su propio medidor de CO2, seleccionar uno que satisfaga sus requisitos y esté dentro de su presupuesto.

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Módulos de Cámara CMOS

¿Qué es un Módulo de Cámara CMOS?

Los módulos de cámara CMOS son dispositivos que contienen sensores de imagen CMOS, y son especialmente diseñados para llevar a cabo tareas de reconocimiento y detección de imágenes. Estos módulos han experimentado mejoras significativas gracias a avances en tecnología de procesamiento de señales, lo que ha permitido una reproducción de colores más vívida y una reducción en el consumo de energía.

Además, los módulos están miniaturizados y pueden personalizarse para diversas aplicaciones. Con el florecimiento de las tecnologías de IA y 5G en los últimos años, el tamaño del mercado de módulos de cámara CMOS aumenta año tras año.

Usos de los Módulos de Cámara CMOS

Los módulos de cámara CMOS son compactos y pueden personalizarse para diversas aplicaciones. Existen diversas aplicaciones, principalmente para uso en vehículos, para PC y smartphones, y para uso en fábricas y residencias.

Los productos se utilizan en diversas cámaras para automóviles, dispositivos de grabación de accidentes, intercomunicadores, cámaras de vigilancia, escáneres de códigos de barras y diversos dispositivos de detección, por lo que son ideales para dispositivos de entrada de imágenes. También se aplican en cámaras de PC y cámaras portátiles para permitir el trabajo en casa y las conferencias web remotas.

Principio de los Módulos de Cámara CMOS

Los módulos de cámara CMOS convierten la luz que entra a través de la lente en señales eléctricas y adquieren una imagen. Hay dos partes principales: la del sensor, que realiza desde la conversión fotoeléctrica hasta la digitalización, y la del procesamiento de la señal, que procesa la imagen y produce una imagen visible para el ojo humano.

En primer lugar, el sensor de imagen CMOS y los circuitos integrados convierten la luz concentrada a través del objetivo en señales eléctricas. A continuación, un procesador de imagen interno la convierte en una señal de imagen digital. Estas señales digitales son procesadas por un procesador llamado DSP y se emiten como datos de imagen.

El objetivo, el sensor CMOS y el DSP son componentes muy importantes que determinan la calidad de la cámara.

Estructura de un Módulo de Cámara CMOS

Un módulo de cámara CMOS consta de componentes para la óptica, el sensor de imagen y el sistema de procesamiento de señales. Los componentes son principalmente el objetivo, el sensor de imagen CMOS, la lente y el sustrato. Los materiales utilizados son silicio, vidrio, metal y otros materiales diversos.

Más Información sobre los Módulos de Cámara CMOS

1. ¿Qué es un Sensor de Imagen CMOS?

Los sensores de imagen utilizados en las cámaras digitales son sensores de imagen CCD (dispositivo de carga acoplada) o sensores de imagen CMOS (semiconductor de óxido metálico complementario). Ambos comparten el uso de fotodiodos, pero difieren en sus procesos de fabricación y métodos de amplificación de la señal.

Los CCD son sensores que transfieren la carga en forma de relé aplicando tensiones a los electrodos en secuencia y amplificando finalmente la señal; los sensores de imagen CMOS tienen un conmutador formado por un fotodiodo y un transistor CMOS para cada píxel y amplifican la señal para cada píxel.

Los conmutadores están unidos a los fotodiodos, que están dispuestos en forma de rejilla, y al conmutar los conmutadores y leerlos uno tras otro píxel a píxel, se puede conseguir una transferencia de carga a alta velocidad.

2. Características de los Sensores de Imagen CMOS

Dado que la señal de carga se amplifica en cada célula, el ruido de lectura tiene la ventaja de ser menor que el de los CCD. Además, se utilizan equipos de fabricación de semiconductores de uso general, con lo que los costes de fabricación son bajos.

En comparación con los CCD, el elemento es más pequeño, por lo que el consumo de energía es menor y es menos probable que se produzcan manchas y blooming, lo que también es una ventaja.

3. Estructura de un Sensor de Imagen CMOS

Un sensor de imagen consta, desde la superficie, de una microlente, un filtro de cámara, un fotodiodo y un circuito de transferencia. La luz recogida por la microlente se clasifica en diferentes colores mediante un filtro de color. A continuación, el fotodiodo transforma la luz en carga eléctrica y transfiere la señal eléctrica.

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Finales de Carreras de Seguridad

¿Qué son los Finales de Carrera de Seguridad?

Los finales de carrera de seguridad son componentes fundamentales en la industria, destacando por su mecanismo de apertura directa. Su principal propósito es asegurar de manera confiable la seguridad de las máquinas en operación.

Se utilizan principalmente como sensores en dispositivos de enclavamiento de equipos de producción. A diferencia de los finales de carrera normales, no pierden su función como finales de carrera aunque los contactos del interruptor se suelden debido a un cortocircuito o a la aplicación de alta tensión.

Esto permite realizar dispositivos de enclavamiento más seguros.

Aplicaciones de los Finales de Carrera de Seguridad

Los finales de carrera de seguridad se utilizan principalmente en dispositivos de enclavamiento de máquinas en los que se requiere una alta fiabilidad. Ejemplos típicos de dispositivos de enclavamiento utilizados son los resguardos de seguridad y las puertas que pueden abrirse y cerrarse. Si el mecanismo está cerrado, se pulsa el interruptor para abrir los contactos, que son comprobados por el sistema de control y se ordena al actuador que permita el funcionamiento.

Si el mecanismo está abierto, por ejemplo durante una inspección, el interruptor no se pulsa y los contactos se cierran, de modo que el actuador no se pondrá en funcionamiento si se acciona accidentalmente.

Principio de los Finales de Carrera de Seguridad

1. Mecanismo de Accionamiento de Circuito Directo

Los finales de carrera ordinarios utilizan un muelle para cerrar los contactos y abrir los contactos cuando se presiona físicamente el interruptor, de modo que si los contactos se sueldan por cualquier motivo, el interruptor no regresará y la condición peligrosa no podrá transmitirse al sistema.

Por el contrario, los finales de carrera de seguridad utilizan un mecanismo de acción de apertura directa por el que los contactos se abren al presionar el interruptor. Esto significa que, incluso en caso de soldadura de los contactos, la soldadura puede liberarse presionando el interruptor.

2. Diseño a Prueba de Fallos

Incluso en el improbable caso de que la soldadura sea demasiado fuerte para liberarse, el resguardo de seguridad/puerta no puede cerrarse completamente si el dispositivo de enclavamiento está diseñado con alta precisión. El dispositivo puede diseñarse a prueba de fallos, de forma que reconozca una condición peligrosa y no se ponga en funcionamiento.

Esta apertura directa de los contactos por un actuador externo, como la apertura/cierre de una puerta o la rotación de una leva, se conoce como acción positiva. Se recomienda que los interruptores con esta acción se utilicen como dispositivos de enclavamiento autónomos.

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1. Mecanismo para Evitar la Soldadura por Contacto

Los mecanismos de actuación de circuito directo son mecanismos de interruptor que utilizan la fuerza que actúa sobre el actuador para separar los contactos cuando los contactos NC (normalmente cerrados) de un interruptor de seguridad se sueldan entre sí. Con los mecanismos de actuación de circuito directo, sólo se dispone de contactos NC.

Los contactos también pueden denominarse contactos NA (normalmente abiertos), que en los mecanismos de actuación de circuito directo se representan mediante un símbolo de flecha en la proximidad de los contactos del interruptor. En cambio, los relés de seguridad utilizan una técnica conocida como guiado forzado.

Se trata de un mecanismo de relé que impide que los contactos NA y NC se conecten simultáneamente cuando los contactos del relé de seguridad están soldados entre sí. La ventaja es que, controlando un contacto, es posible diagnosticar si el otro es normal. Sin embargo, los contactos no pueden separarse como en los mecanismos de funcionamiento en circuito directo.

2. Dispositivos de Enclavamiento

El enclavamiento es el concepto de dispositivo o mecanismo de seguridad para proteger la seguridad de los operadores y usuarios. Se refiere a un mecanismo que impide otras operaciones a menos que se cumplan determinadas condiciones. Se aplica para garantizar la seguridad de los trabajadores en fábricas donde funcionan robots, equipos y máquinas diversas.

Es importante que se tomen medidas para garantizar que los equipos de emergencia se detienen si un trabajador se acerca tanto que, involuntariamente, entra en contacto parcial con ellos. Además, los trabajos de inspección deben realizarse después de garantizar aún más la seguridad de los trabajadores, ya que se acercarán a los equipos más que en el trabajo normal. Dado que el mal funcionamiento de los equipos puede provocar directamente accidentes, deben garantizarse los enclavamientos como medida preventiva.

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Equipos de Destilación

¿Qué es un Equipo de Destilación?

Un equipo de destilación es un dispositivo utilizado para separar un componente específico de una mezcla basándose en las diferencias de puntos de ebullición.

En la destilación de laboratorio, la separación se realiza por evaporación y condensación repetidas, mientras que a nivel industrial se utiliza un dispositivo de destilación continua llamado columna de destilación. La destilación de bebidas alcohólicas utiliza un método de destilación conocido como mono-destilación, que sólo implica la evaporación y condensación una vez.

Usos de los Equipos de Destilación

Los equipos de destilación se utilizan en diversos sectores industriales. Algunos de estos usos se enumeran a continuación:

1. Refinado de Petróleo

El petróleo crudo está formado por diferentes componentes, que se separan utilizando equipos de destilación. Los componentes con diferentes puntos de ebullición se separan mediante equipos de destilación y se utilizan como diferentes productos.

2. Producción de Alcohol

Los equipos de destilación también desempeñan un papel importante en la producción de alcohol. El líquido obtenido por fermentación se destila para obtener una alta concentración de alcohol.

3. Industria Farmacéutica

En la industria farmacéutica, los equipos de destilación se utilizan para extraer principios activos y eliminar impurezas. De este modo se garantiza la calidad del medicamento.

Principio de los Equipos de Destilación

Los componentes de un equipo de destilación incluyen una columna de destilación, un condensador, un evaporador y una válvula de control de flujo. El líquido a destilar se evapora en el evaporador y se envía a la columna de destilación. En la columna de destilación, la destilación se lleva a cabo de forma continua, el líquido separado se transporta de vuelta al evaporador y el gas separado se transporta al condensador. En el condensador, los gases separados son licuados y separados por agua de refrigeración u otros medios.

Existen dos tipos de estructuras de columnas de destilación: columnas estantes y columnas empaquetadas. En una columna de estantes, el interior está dividido en estantes denominados bandejas, cada una de las cuales pone en contacto los gases y los líquidos, y se lleva a cabo la separación. En las torres empaquetadas, el interior se rellena irregularmente en la parte superior y regularmente en la inferior. El material empaquetado aumenta la superficie del líquido, lo que permite que el gas y el líquido entren en contacto más fácilmente y aumenta la eficiencia del proceso de destilación. Además, la caída de presión es menor que en los sistemas de etapa estante.

¿Cómo Seleccionar un Equipo de Destilación?

A la hora de seleccionar un equipo de destilación, es necesario tener en cuenta su resistencia para garantizar que sea lo suficientemente fuerte como para soportar los puntos de ebullición y de fusión del destilado, su durabilidad frente al destilado, su tamaño y la velocidad de destilación.

A nivel de laboratorio, el equipo de destilación se compone de un matraz, un quemador y tubos de refrigeración, mientras que a nivel industrial, la escala del equipo es mucho mayor. Debido al elevado rendimiento y a la necesidad de purificar el producto hasta alcanzar la pureza deseada, la destilación continua se lleva a cabo en una columna de destilación que se asemeja a una serie de matraces.

Para obtener el producto deseado, la unidad de destilación se diseña determinando los componentes clave entre los componentes de bajo y alto punto de ebullición de la columna de destilación, y el punto de ebullición de estos componentes es la temperatura de control. Dependiendo de la composición del fluido a ser procesado en la unidad de destilación, puede ser necesario seleccionar un material resistente a la corrosión, etc. Si la calidad del material se reduce debido a consideraciones de coste, deberán tomarse medidas, como la inyección de productos químicos anticorrosión.

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1. Formas de Utilizar el Equipo de Destilación

El aparato de destilación puede ser montado con material de vidrio a nivel de laboratorio. El aparato consta de un matraz para la materia prima, un tubo de refrigeración para enfriar el vapor, un termómetro, un calentador (quemador), un aislante térmico y un vaso de precipitados para aceptar los componentes de bajo punto de ebullición. También se instala un agitador si es necesario agitar y mezclar.

Para las operaciones de destilación, la temperatura del calentador se ajusta para calentar la materia prima en el matraz. Si se utiliza un quemador, el ajuste se realiza apagando una llama y comprobando el termómetro.

El agua se introduce en el tubo de refrigeración vertiéndola por la entrada situada en el lado más alejado del matraz. Esto se debe a que el flujo en contracorriente puede enfriar más eficazmente que el flujo paralelo en el mismo tamaño de tubo de refrigeración. En los equipamientos de laboratorio, la temperatura de los tubos por donde pasa el vapor debe ser mantenida caliente, pues son fácilmente afectados por la temperatura del aire exterior.

2. Consideraciones para la Destilación

La posición de medición del termómetro es importante a la hora de proyectar un equipo de destilación. La temperatura varía dependiendo de la parte del gas/líquido de la columna que se esté midiendo, por lo que diferentes posiciones de medición del termómetro conectado al control del calentador afectarán a la separación en la propia columna de destilación.

También debe prestarse atención a la temperatura del agua de refrigeración que fluye hacia el condensador (enfriador). Si se utiliza agua de mar como agua de refrigeración, es posible que en verano no consiga enfriarse a la temperatura deseada. Por ello, lo ideal es utilizar agua de refrigeración cuya temperatura esté controlada por un sistema de refrigeración.

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Refrigeradores Termoeléctricos

¿Qué es un Refrigerador Termoeléctrico?

Los termomódulos, también conocidos como módulos Peltier o refrigeradores termoeléctricos, son dispositivos compuestos por elementos termoeléctricos que pueden enfriar o calentar al aplicarles una corriente eléctrica.

Estos módulos termoeléctricos se emplean en una variedad de dispositivos de refrigeración y calefacción. Al cambiar rápidamente la dirección de la corriente eléctrica, es posible lograr un calentamiento o enfriamiento preciso y eficiente en objetos específicos. Este fenómeno se basa en el efecto Peltier, que se produce cuando fluye una corriente eléctrica a través de los elementos termoeléctricos. Los refrigeradores termoeléctricos no solo encuentran aplicación en la industria, sino también en objetos de uso diario.

El efecto Peltier fue descubierto en 1834 por el físico francés Jean-Charles Peltier. En sus primeros experimentos, se utilizaron dos metales diferentes, pero en la actualidad, los semiconductores eficientes son los componentes clave de estos dispositivos.

Usos de los Refrigeradores Termoeléctricos

Los elementos de los refrigeradores termoeléctricos se utilizan generalmente en una amplia gama de campos como elementos limpios. Por ejemplo, en el campo de la medición y el análisis, se utilizan para la deshumidificación en espectrofotómetros y analizadores de gases, y en el campo de la óptica para la refrigeración de proyectores y cámaras de vigilancia.

También son compactos, ligeros y no contienen CFC, y en el sector del consumo se utilizan para refrigerar CPU de ordenadores, acondicionadores de aire, purificadores de aire, secadores de pelo, neveras portátiles, enfriadores de vino, equipos médicos y otros productos electrónicos de consumo conocidos, ya que se espera que reduzcan los costes de producción y ofrezcan un alto nivel de fiabilidad.

Principio de los Refrigeradores Termoeléctricos

1. El Efecto Peltier

Los refrigeradores termoeléctricos utilizan el fenómeno de transferencia de calor de un metal a otro cuando se aplica una corriente continua a la unión de dos metales diferentes. Es lo que se conoce como “efecto peltier”. Cuando se hace pasar una corriente eléctrica directamente a través del refrigerador termoeléctrico, se crea una diferencia de temperatura entre los dos lados del elemento. El lado de baja temperatura absorbe calor y el lado de alta temperatura lo genera, lo que permite transferir calor del lado de baja temperatura al lado de alta temperatura.

Además, cambiando la polaridad de la corriente, se puede cambiar la dirección del calor de bombeo, y cambiando la magnitud de la corriente, es posible cambiar la magnitud de la cantidad de calor.

Este efecto peltier puede utilizarse para facilitar la refrigeración, el calentamiento y el control de la temperatura.

2. Dispositivos Semiconductores Termoeléctricos

Los elementos semiconductores termoeléctricos más empleados en los últimos años están formados por bloques soldados con propiedades N y P distintas, o aleaciones de esteruros de bismuto convenientemente dopados. Se caracterizan por la naturaleza direccional del material. El principio es entonces que la diferencia entre los electrones adicionales en el material N y los electrones ausentes en el material P da lugar a la transferencia de energía térmica.

Los refrigeradores termoeléctricos consisten en una unidad de elementos semiconductores P y N en un patrón de alternancia PN conectados en serie y emparedados entre sustratos cerámicos.

Más Información sobre los Refrigeradores Termoeléctricos

1. Ventajas de los Refrigeradores Termoeléctricos

Los sistemas de refrigeración suelen utilizar refrigerante y requieren equipos como compresores. Los refrigeradores termoeléctricos, en cambio, no necesitan refrigerantes ni compresores y tienen la ventaja de ser compactos, ligeros y sin vibraciones, lo que los convierte en un dispositivo de refrigeración y calefacción respetuoso con el medio ambiente. Otra ventaja es la capacidad de controlar las temperaturas con gran precisión. Sin embargo, hay margen de mejora en términos de eficiencia.

Los disipadores de calor, que suelen utilizarse para refrigerar dispositivos electrónicos, sólo disipan calor. Los refrigeradores termoeléctricos, en cambio, pueden enfriar por debajo de la temperatura ambiente y proporcionar así una refrigeración eficaz.

2. Expansión de las Aplicaciones de los Refrigeradores Termoeléctricos

Los láseres semiconductores utilizados en las redes de comunicaciones ópticas necesitan mantener constante la longitud de onda del láser para garantizar una transmisión estable de la información de las comunicaciones. La clave para estabilizar la longitud de onda es la temperatura. Los refrigeradores termoeléctricos se utilizan cada vez más para esta aplicación.

Además, se han lanzado productos con generadores de iones en electrodomésticos. Mientras que los sistemas de purificación del agua liberan componentes que pueden causar moho y bacterias, los refrigeradores termoeléctricos enfrían la humedad del aire y la condensan para producir iones limpios sin componentes nocivos, ahorrando así energía.

Además, el método PCR, que comprueba la presencia de agentes patógenos, amplifica las reacciones del ADN. En este caso, se requieren ciclos de temperatura precisos con un control exacto de la temperatura, razón por la cual se utilizan los refrigeradores termoeléctricos; ahora los equipos de pruebas PCR pueden hacerse más pequeños y de sobremesa, y más recientemente, pueden montarse múltiples recipientes de muestras para realizar pruebas paralelas y altamente eficientes.

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Equipos de Tratamiento para Lodos

¿Qué son los Equipos de Tratamiento para Lodos?

Los equipos de tratamiento para lodos desempeñan un papel crucial en el manejo de los lodos producidos durante el tratamiento de aguas residuales y otros procesos industriales.

En las instalaciones de manufactura y plantas de tratamiento de aguas residuales, los lodos son una parte inevitable tanto de la producción como del proceso de purificación de las aguas. Cumplir con las regulaciones establecidas en leyes como la Ley de Alcantarillado y la Ley de Eliminación de Residuos y Limpieza Pública exige que estos lodos sean tratados adecuadamente. Los equipos de tratamiento para lodos son los encargados de realizar esta tarea esencial.

Dada la diversidad de lodos, tanto orgánicos como inorgánicos, existen múltiples tipos de equipos de tratamiento. Estos equipos se eligen en función del método específico de tratamiento necesario. Algunos principios fundamentales incluyen el uso de microorganismos y la deshidratación para lograr los objetivos requeridos. La elección del equipo adecuado depende de la naturaleza particular de los lodos que se deben tratar.

Usos de los Equipos de Tratamiento para Lodos

Una amplia gama de plantas utilizan equipos de tratamiento para lodos directa o indirectamente, incluyendo plantas de procesamiento de alimentos, productos de acero, productos químicos, productos electrónicos, productos farmacéuticos, automoción, fabricación de papel, aguas residuales de la fabricación de papel usado, plantas de tratamiento de aguas residuales, talleres mecánicos y trenes de laminación.

A grandes rasgos, los lodos se dividen en orgánicos e inorgánicos. Hay que tener en cuenta que los lodos de las aguas residuales domésticas y los efluentes de las fábricas de alimentos que contienen materia orgánica son lodos orgánicos.

Principios de los Equipos de Tratamiento para Lodos

Los lodos inorgánicos se generan cuando se tratan aguas residuales contaminadas con sustancias inorgánicas. Existen muchos tipos, por ejemplo, en las plantas de galvanizado se vierten diversos óxidos metálicos.

Los lodos orgánicos, por su parte, se generan cuando se tratan aguas residuales contaminadas con sustancias orgánicas, normalmente en depuradoras donde se realiza un tratamiento biológico.

1. Lodos Inorgánicos

Existen varios tipos de lodos inorgánicos. Lodos como la cal, el yeso y el carbón se encuentran en las aguas residuales procedentes del lavado de minerales y la recogida de polvo. Los lodos de óxidos metálicos en polvo se encuentran en las aguas residuales del acero y de la recogida de polvo; los lodos de hidróxidos de metales pesados como Fe, Al, Cr, Cu y Ni se encuentran en las aguas residuales ácidas y de revestimiento.

Los lodos de coagulación que contienen aceite también aparecen en las aguas residuales de las plantas de maquinaria y en las aguas residuales de los trenes de laminación. Los lodos de floculación, como las bandas de sulfato y las sales de hierro, se encuentran en las aguas residuales del tratamiento de aguas en suspensión en las plantas de tratamiento de agua.

2. Lodos Orgánicos

Existen varios tipos de lodos orgánicos. Los lodos activados de las fábricas de alimentos se encuentran en los efluentes industriales. Los lodos activados químicos orgánicos se encuentran en los efluentes de plantas químicas orgánicas y plantas petroquímicas.

3. Tratamiento de Lodos

El tratamiento de lodos es fácil de transportar y se deshidrata inicialmente utilizando un deshidratador para eliminar el contenido de agua y convertirlo en una torta. El contenido de agua de los lodos puede ser en forma de agua ligada, agua interna, agua adherida a la superficie o agua libre.

La máquina deshidratadora adecuada se selecciona en función del estado del agua en los lodos. El agua libre y el agua adherida a la superficie pueden separarse con relativa facilidad. Los lodos de torta se secan para su recuperación y reutilización, incineración, vertido o descomposición.

Tipos de Equipos de Tratamiento para Lodos

Existen diferentes tipos de equipos de tratamiento para lodos, y puede utilizarse una combinación de equipos. Los siguientes son ejemplos de equipos de tratamiento para lodos.

1. Varias Máquinas Deshidratadoras

El tratamiento de lodos comienza con el uso de deshidratadores para eliminar el agua. El lodo deshidratado y espesado se denomina torta. Existen muchos tipos de máquinas deshidratadoras.

Deshidratador de vacío
El centro del tambor giratorio se despresuriza mientras todo el tambor se sumerge en lodos y aguas residuales, lo que hace que los lodos se adhieran a la tela del exterior del tambor, que se concentra y se convierte en una torta.

Equipo de deshidratación de discos múltiples
Los discos finos y los separadores se combinan para formar un cuerpo filtrante cilíndrico, que se hace girar y se deshidrata combinando varios de ellos. Los lodos se floculan con un floculante y se deshidratan.

Deshidratador de cinta prensadora
Este dispositivo deshidrata los lodos intercalándolos entre dos telas filtrantes. Adecuado para deshidratar lodos orgánicos.

Máquina deshidratadora de filtro prensa
Esta máquina deshidratadora introduce los lodos en una cámara filtrante y los presuriza para deshidratarlos.

Deshidratador centrífugo
Este aparato separa los componentes sólidos de los líquidos mediante la fuerza centrífuga. Es capaz de separar líquidos con distintos pesos específicos, así como mezclas de sólidos y líquidos.

2. Equipo de Flotación a Presión

Este equipo se utiliza para separar del agua sustancias con un peso específico inferior al del agua. Genera burbujas finas en el agua, que adsorben los flóculos coagulados y flotan para separar los lodos.

3. Equipos de Tratamiento para Lodos Activados

Los microorganismos se cultivan en el material de contacto y las bacterias se adhieren directamente al lodo. Las bacterias capturan los lodos y se depositan en ellos, por lo que se trata de un dispositivo compacto con gran capacidad de depuración.

Los costes de funcionamiento pueden reducirse porque hay poco exceso de lodos. Se introduce aire en el sistema para los microorganismos, y también hay disponibles equipos de tratamiento para lodos activados oxigenados, que se activan aún más introduciendo oxígeno en el sistema.

4. Equipos de Tratamiento para Lodos Activados por Separación de Membranas

En el proceso de lodos activados por separación de membranas, una membrana con orificios microscópicos se sumerge en un tanque de aireación para filtrar directamente las aguas residuales y separar los lodos. El tanque de sedimentación necesario para el tratamiento normal de lodos activados no es necesario, lo que ahorra espacio y reduce los costes de tratamiento.

Además, el agua tratada es de buena calidad y se pueden eliminar los microorganismos, por lo que no es necesaria la desinfección.

Plataformas Giratorias

¿Qué es una Plataforma Giratoria?

Las plataformas giratorias tienen diversas aplicaciones, como la fijación de obleas de semiconductores y otros componentes para inspecciones, mediciones precisas y simulaciones de movimiento. También se emplean para asegurar componentes optomecánicos durante mediciones de alta precisión.

Estas plataformas pueden montarse en distintas orientaciones según la necesidad. La elección de la orientación se basa en si es más efectivo girar el objeto a mecanizar o medir, o si es preferible girar las partes mecánicas del dispositivo.

La precisión requerida varía según la aplicación. Por ejemplo, se puede usar una rotación manual más rápida cuando se necesita un ángulo aproximado, mientras que se recurre a una rotación más fina para lograr un ajuste preciso del ángulo en casos donde se exige alta precisión.

Usos de las Plataformas Giratorias

Las plataforma giratoria se utilizan para fijar obleas de semiconductores y otros componentes para inspección, medición de precisión y simuladores de movimiento. También se utilizan para fijar componentes optomecánicos para mediciones de precisión.

La propia plataforma giratoria puede montarse en diversas orientaciones. Se utilizan tras considerar si es más eficaz girar el objeto que se va a mecanizar o medir o las piezas mecánicas del dispositivo.

Dependiendo de la aplicación, se requiere una alta precisión, por ejemplo, rotación manual gruesa cuando se requiere un ángulo aproximado, y rotación fina cuando se requiere un ajuste fino del ángulo.

Principio de las Plataformas Giratorias

La estructura utilizada para soportar el soporte giratorio de una plataforma giratoria incluye cojinetes de rodillos cruzados, de tipo deslizante y angulares.

1. Sistema de Rodamientos de Rodillos Cruzados

Los rodamientos de rodillos cruzados constan de una pista de rodillos con una ranura en V de 90° y un rodillo cilíndrico. Los rodillos cilíndricos están dispuestos ortogonalmente entre sí con un ángulo de contacto de 45°. La estructura de rodamiento posterior en los rodamientos de bolas puede realizarse en una sola hilera, lo que permite recibir cargas desde varias direcciones simultáneamente.

Cuando se acciona la plataforma giratoria, múltiples rodillos cilíndricos ruedan sobre las pistas de rodadura, característica que hace que la fricción prácticamente no varíe de parada a arranque. El rodamiento de rodillos cruzados soporta la carga por contacto lineal y es un sistema más rígido que el mecanismo de guía de bolas. Además, la platina giratoria y el rodamiento de rodillos cruzados pueden conectarse directamente, lo que reduce el número de componentes estructurales.

Como la precisión rotacional de la plataforma giratoria depende de la precisión de los rodillos, se puede conseguir una alta precisión rotacional dependiendo del grado de precisión de los rodillos. Los rodamientos de rodillos cruzados tienen una baja fuerza de fricción y se pueden accionar con una fuerza ligera, por lo que se pueden utilizar cabezales micrométricos y similares en el mecanismo de rotación fina para obtener una alta precisión de posicionamiento.

Conectando un motor paso a paso al mecanismo de rotación, se puede automatizar el ángulo y el sentido de rotación, así como el procedimiento de funcionamiento.

2. Sistema de Deslizamiento

Se trata de un sistema de deslizamiento en el que una superficie de la plataforma giratoria y una superficie del lado fijo entran en contacto entre sí. Esto se denomina deslizamiento de cola de milano. El mecanismo es sencillo y es poco probable que entre suciedad en los huecos. La gran superficie de apoyo le permite soportar cargas de impacto y grandes cargas.

3. Sistema de Rodamientos Angulares

Los rodamientos angulares son rodamientos con un ángulo de contacto, que reciben cargas axiales en una dirección. Cuando se utilizan en plataformas giratorias, se emplean dos rodamientos angulares colocados uno frente al otro. Este método proporciona una mayor rigidez tanto para cargas axiales como radiales.

4. Accionamiento Motorizado

Los motores paso a paso se utilizan a menudo para plataformas giratorias motorizadas. El ángulo de paso básico es de 0,36° y la resolución es de unos 0,004° para pasos completos y de 0,0002° para micropasos de 1/20 de división.

Características de las Plataformas Giratorias

1. Mecanismo de Movimiento Fino

Además del mecanismo de rotación gruesa, que permite una rotación de 360°, la plataforma giratoria también está equipada con un mecanismo de rotación fina que permite una rotación fina en un rango específico. La rotación de movimiento fino se realiza mediante un accionamiento de tornillo sin fin y engranaje que utiliza un micrómetro de precisión.

El rango de rotación fina es generalmente de ±3-5°. La resolución es de unos 5 arc-min en una escala de nonio. 

2. Alta Rigidez

La plataforma giratoria tiene una deformación, un bamboleo, una oscilación y una holgura muy reducidos. El bamboleo axial es generalmente inferior a 500 μrad.

3. Funcionalidad

Algunas plataformas giratorias pueden utilizarse en salas blancas de clase 100. Muchas también cumplen la Directiva europea RoHS. Los mecanismos de rotación gruesa y fina pueden bloquearse mediante tornillos.

Amortiguadores de Presión Positiva

¿Qué son los Amortiguadores de Presión Positiva?

Los amortiguadores de presión positiva son dispositivos esenciales para regular la presión interna en entornos sensibles, como las salas blancas.

También conocidos como amortiguadores de presión diferencial o de alivio, estos componentes desempeñan un papel clave en la gestión de la presión.

La instalación de un amortiguador de presión positiva ajusta la presión diferencial entre la sala blanca y el exterior y mantiene una presión positiva constante dentro de la sala blanca.

Usos de los Amortiguadores de Presión Positiva

Los amortiguadores de presión positiva desempeñan un papel esencial en el mantenimiento de condiciones óptimas en las salas blancas. Estos entornos altamente controlados requieren mantener una presión positiva para prevenir la entrada de partículas y contaminantes desde el exterior.

Por lo tanto, en las salas blancas, la presión del aire en la sala aumenta en comparación con la presión del aire fuera de la sala, creando así un flujo de aire desde el interior hacia el exterior de la sala. Esto impide que el polvo y la suciedad entren en la sala blanca.

Sin embargo, si la presión en la sala es demasiado alta en comparación con el exterior de la sala, pueden producirse efectos adversos, como dificultades para abrir y cerrar las puertas al entrar y salir de la sala. Además, en las salas limpias utilizadas para la fabricación de semiconductores, la carga es tan pesada para los trabajadores que se dice que llevan 2-3 kg a la espalda en todo momento.

Por lo tanto, abriendo y cerrando el amortiguador de presión positiva de vez en cuando en función de la diferencia de presión con el aire del exterior de la sala, es posible mantener una presión positiva constante en el aire del interior de una sala blanca. En función del método de instalación, también puede conseguirse que la sala tenga una presión negativa en sentido contrario.

Principio de los Amortiguadores de Presión Positiva

Un amortiguador de presión positiva consta de un cuerpo, una unidad de control y un actuador. La unidad de control envía señales de control al actuador basadas en la información del sensor de presión. El actuador controla la apertura del amortiguador en función de esta señal de control.

El sensor de presión detecta entonces la diferencia de presión de aire entre el interior y el exterior de la sala blanca y controla la apertura de la válvula en el cuerpo del amortiguador para que la diferencia de presión se mantenga en un cierto grado. En otras palabras, cuando la presión del aire es superior al valor especificado, el amortiguador se abre para descargar aire fuera de la sala, y cuando la presión del aire es inferior, el amortiguador se cierra para mantener constante la presión del aire.

Tipos de Amortiguadores de Presión Positiva

Los principales amortiguadores de presión positiva utilizadas en salas blancas son:

1. Amortiguadores de Persiana

Este tipo de amortiguadores de presión positiva controla el paso del flujo de aire abriéndose y cerrándose. Suelen instalarse horizontalmente y regulan la apertura del amortiguador abriéndola y cerrándola. Los amortiguadores de persiana pueden abrirse y cerrarse a gran velocidad, por lo que pueden hacer frente a cambios bruscos de la presión del aire.

2. Unidad de Amortiguadores

Se trata de unidades de amortiguador especializadas que se instalan en las paredes y techos de las salas limpias. La unidad de amortiguadores tiene aberturas controlables para controlar el suministro de aire y el aire de escape. Las unidades de amortiguadores se utilizan en combinación con cajas de amortiguadores y controles.

3. Amortiguadores para Quirófanos

Este sistema combina varias unidades de amortiguadores. El sistema se utiliza para regular la presión del aire en distintas zonas de la sala blanca. Cada zona puede controlarse de forma independiente y pueden mantenerse diferentes niveles de limpieza.

4. Amortiguadores Reguladores

Además de controlar la presión del aire, estos amortiguadores también pueden controlar la velocidad y el volumen del aire. Esto permite regular con más detalle el movimiento del aire en la sala blanca. Los amortiguadores reguladores son especialmente adecuadas para salas limpias en las que se requiere un alto grado de control.

5. Amortiguadores Cortafuegos

Este tipo de amortiguadores  cierra automáticamente las hojas de apertura cuando salta un fusible térmico por encima de una temperatura determinada. El flujo de aire puede bloquearse, evitando la propagación del fuego y la entrada de gases tóxicos.

Reguladores de Tensión Automáticos

¿Qué es un Regulador de Tensión Automático?

Un regulador de tensión automático es un dispositivo que aprovecha las características de un componente semiconductor llamado tiristor, el cual actúa como rectificador. Este regulador se utiliza cuando es necesario un control específico de un circuito y se requiere un mecanismo de conmutación en respuesta a una señal de entrada.

Los reguladores de tensión automáticos se incorporan generalmente como componentes de relé en el diseño de circuitos, pero los diodos y los triacs tienen un comportamiento similar. Dependiendo del proceso que desee implementar, puede controlar la salida que desea obtener para varias entradas utilizando estos tres tipos de módulos, que proporcionan diferentes salidas para distintas señales de entrada.

Usos de los Reguladores de Tensión Automáticos

Los reguladores de tensión automáticos funcionan como interruptores, lo cual se explica a continuación. Mediante el diseño de circuitos que aprovechan la propiedad de los tiristores de mantener su conducción hasta que la corriente se agota, es posible lograr un control preciso en situaciones como la regulación de la temperatura.

Por ejemplo, en el control de precisión del aire acondicionado, es necesario supervisar la temperatura en ciclos altos y controlar el encendido y apagado de los calentadores en consecuencia. Cuando dicho control debe expresarse como la apertura y cierre de un solo contacto, pueden utilizarse reguladores de tensión automáticos para facilitar su implementación.

Principio de los Reguladores de Tensión Automáticos

Dentro de un regulador de tensión automáticos, se utiliza un tensor con un terminal llamado terminal de puerta añadido al diodo. La estructura interna del diodo está formada por capas alternas de semiconductores de tipo n y p, que sólo conducen cuando se aplica una tensión del lado del ánodo al lado del cátodo. Esta característica puede utilizarse como interruptor de transmisión para circuitos eléctricos en una dirección.

Por otro lado, los tiristores tienen un terminal de puerta conectado a una parte del semiconductor de tipo p en su estructura. Estos tiristores no conducen corriente a menos que se aplique una polarización positiva desde el ánodo hasta el cátodo en el circuito y se genere una corriente en el terminal de puerta. Una vez que esta corriente fluye, el tiristor entra en un estado de conducción similar al de un diodo, y continuará conduciendo hasta que la polarización del ánodo al cátodo se vuelva negativa nuevamente o la corriente en el terminal de puerta regrese a cero.

Debido al principio de conmutación por conducción de corriente, la respuesta es extremadamente alta. Esta propiedad puede aprovecharse para proporcionar un control de realimentación del calentador conectando y desconectando la corriente de puerta a alta frecuencia.

Tipos de Reguladores de Tensión Automáticos

Existen dos tipos de métodos de control de los reguladores de tensión automáticos: el método de control de fase y el método de control del divisor de frecuencia.

1. Método de Control de Fase

El método de control de fase modifica el tiempo de suministro de energía a la carga cambiando el tiempo (fase) durante el cual la corriente fluye al terminal de puerta del tiristor y se pone en ON. Una desventaja del método de control de fase es que se genera ruido cuando el interruptor se conecta a niveles de tensión elevados.

2. Método de Control de División de Frecuencia

El método de control de división de frecuencia controla la relación del tiempo de energización (tiempo ON-OFF) dentro de un ciclo fijo y también se denomina control de paso por cero. Se aplica una tensión de disparo al elemento tiristor cuando la tensión alterna alcanza 0 V para regular la potencia. No hay riesgo de ruido porque tanto el punto en el que el elemento tiristor se pone en ON como el punto en el que se pone en OFF están a una tensión de 0 V.

Más Información sobre los Reguladores de Tensión Automáticos

1. Reguladores de Tensión Monofásico

Los circuitos de CA permiten el flujo de corriente bidireccional positiva y negativa, pero los tiristores sólo permiten el flujo de corriente en una dirección. Por lo tanto, un regulador de tensión automáticos monofásico consta de dos tiristores conectados en paralelo en direcciones opuestas.

2. Control de Temperatura Mediante Reguladores de Tensión 

Como ejemplo de control mediante reguladores de tensión automáticos, se presenta el control de temperatura de un horno de tratamiento térmico de aluminio. Se utiliza un horno eléctrico, que se calienta haciendo pasar electricidad a través de un calentador, y en este método de control se utiliza el regulador de tensión automáticos.

Antiguamente, los hornos eléctricos se controlaban en ON y OFF, y si el ajuste de temperatura en el interior del horno era de 500°C, el calentador se desconectaba cuando alcanzaba los 500°C. Por lo tanto, la temperatura en el interior del horno oscilaba entre 495°C y 505°C, y el registrador de temperatura mostraba registros irregulares debido a los repetidos ciclos de encendido y apagado.

En cambio, el control con el regulador de tensión automáticos permite reducir la potencia del calentador a medida que se acerca a los 500 °C. La potencia se ajusta para que sea de aproximadamente el 50% y no supere los 500 °C. El rango de temperatura de 499~501 °C puede controlarse con un alto grado de precisión.

Husillos

¿Qué es un Husillo?

Un husillo es un componente que tiene la capacidad de girar alrededor de un eje.

Inicialmente, el término “husillo” se asociaba con el eje que enrollaba el hilo en una máquina de hilar. Sin embargo, en el ámbito de la ingeniería, se utiliza principalmente para describir el eje giratorio en una máquina herramienta. En este contexto, las hojas de las herramientas se conectan a este eje para realizar el proceso de mecanizado.

Si la cuchilla está fija y la pieza gira, como en un torno, es el eje sobre el que se monta y gira la pieza. La cuchilla de la herramienta y la pieza de trabajo se montan en el extremo del eje, y a veces se denominan colectivamente husillo, además de eje. El propio objeto giratorio o el propio dispositivo giratorio también se denomina unidad de husillo, o husillo para abreviar.

Otros usos de los husillos son como centro de rotación para las ruedas traseras de los coches de tracción delantera y las ruedas delanteras de los coches de tracción trasera, así como para unidades de disco duro, DVD y otros dispositivos de almacenamiento en ordenadores y otros equipos, y como piezas de grifos de agua.

Usos de los Husillos

Los husillos son dispositivos que hacen girar objetos con gran precisión. Las cuchillas de las herramientas y las piezas de trabajo se acoplan y desacoplan del husillo, lo que provoca una desalineación entre el eje de rotación y el eje central de la pieza de trabajo. Esta desalineación se denomina excentricidad y está directamente relacionada con los errores en la precisión del mecanizado.

Si la precisión rotacional del husillo es deficiente, las propiedades de la superficie tras el mecanizado también se deteriorarán, lo que afectará a la calidad del aspecto. Además del error de rotación del propio husillo, un husillo que gire de forma estable y con una desalineación mínima al acoplar y desacoplar las cuchillas de la herramienta y las piezas de trabajo es indispensable para el mecanizado de precisión.

Los tornos y las fresadoras son ejemplos típicos de máquinas herramienta. Los tornos utilizan un husillo para girar el objeto. Las fresadoras, por su parte, utilizan un husillo para hacer girar la herramienta.

Principio de los Husillos

Como un husillo es un mecanismo o dispositivo que realiza un movimiento giratorio, necesita una fuente de energía para generar el movimiento giratorio. Los motores eléctricos se utilizan principalmente para generar el movimiento giratorio, pero también se utilizan motores neumáticos.

En la mayoría de los casos, la velocidad de rotación y el par se controlan mediante engranajes o poleas, en lugar de mediante la transmisión directa de potencia desde el motor, con el fin de garantizar unas condiciones de mecanizado óptimas. Los husillos también suelen utilizar rodamientos para mantener una precisión de rotación estable y elevada.

Algunos husillos utilizan cojinetes sin contacto, como cojinetes neumáticos o cojinetes hidráulicos, para mejorar aún más la precisión. Como el husillo está estructurado como el eje giratorio de una máquina herramienta, el deterioro es inevitable debido a la vibración y la presión causadas por el mecanizado. Por lo tanto, es necesario mantener una precisión de rotación constante mediante un mantenimiento regular y la sustitución de piezas.

El método de inspección más común consiste en acoplar una herramienta de inspección al husillo, hacer un redondeo de un objeto cilíndrico y comparar la diferencia con la redondez del objeto cilíndrico.

Tipos de Husillos

Los husillos pueden clasificarse en varios tipos según su sistema de accionamiento, estructura y precisión.

1. Husillos de Accionamiento Externo

Este sistema se utiliza en combinación con otras fuentes de energía, como un motor externo, para hacer girar el husillo. También se denomina husillo de polea. Aumenta o reduce la velocidad a una velocidad de rotación específica.

2. Husillo con Motor Integrado

El motor y el husillo están integrados en una sola unidad, también llamada motor husillo. El eje del motor actúa como husillo, lo que lo hace compacto y permite un mecanizado de alta precisión. Se utilizan en diversas máquinas herramienta y también en manos de robots.

3. Husillos de Aire

Los husillos de aire son husillos soportados por cojinetes de aire hidrostáticos o accionados por aire comprimido. Los cojinetes de aire hidrostáticos soportan los husillos sin contacto, lo que se traduce en bajas pérdidas en los cojinetes, funcionamiento silencioso y ausencia de contaminación por aceite. Son adecuados para aplicaciones en las que no se puede utilizar aceite.

Los husillos neumáticos que utilizan aire comprimido presentan las ventajas de una gran precisión de rotación y una baja deformación térmica del husillo. Para el accionamiento se utiliza una turbina de aire o similar. La desventaja es que el par es bajo y la velocidad de rotación puede variar fácilmente en función de la resistencia al corte. También se denomina husillo de turbina de aire.

Los husillos de motor neumático, accionados por un motor neumático, se utilizan para aplicaciones de baja velocidad. Son adecuados para el mecanizado de alto par a velocidades relativamente bajas.

4. Husillos de Alta Frecuencia

Se trata de husillos con un motor de alta frecuencia integrado en el husillo. Se utilizan para aumentar la velocidad de rotación o para controlar la velocidad de rotación y el par.

Husillo con motor de alta frecuencia integrado en el husillo. Se utiliza para aumentar la velocidad de rotación y controlar la velocidad de rotación y el par.