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la instrumentación industrial es la parte fundamental para tener un control en un proceso. |
| FIG 1 |
INTRODUCCION
Instrumentación.
Es la ciencia o arte de aplicar instrumentos de medición y control a un proceso para determinar la identidad y/o magnitudes de ciertas variables físicas o químicas con el propósito de mantenerlas dentro del límite especifico.
OBJETIVOS.
ü Disminuir la mano de obra.
ü Aumentar la eficiencia del proceso.
ü Aumentar la seguridad del personal de operación.
ü Aumentar la seguridad del equipo involucrado.
VARIABLES FÍSICAS.
En instrumentación las cantidades o características que se miden dentro de un proceso se denominan comúnmente como variables de medición.
Medición de variables.
VARIABLES TÉRMICAS.
ü Temperatura.
ü Calor especifico.
ü Energía térmica.
ü Valor calorífico.
VARIABLES DE RADIACIÓN.
ü Radiación nuclear.
ü Radiación electromagnética.
DEFINICIONES
EXACTITUD.
Es la cualidad de un instrumento de medida por La que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida.
PRECISIÓN.
Es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio durante un periodo de tiempo determinado normalmente (un año).
ERROR.
Es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso con relación a las medidas teóricas o ideales, como resultado de las imperfecciones de los aparatos y las variables parasitas que afectan al proceso.
Error = valor leído en el instrumento – valor ideal de la medida.
ELEMENTOS ELEMENTOS
PRIMARIOS FINALES
Sensor receptor actuadores
Transmiso
SIMBOLOGIA
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| FIG. 2 |
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| FIG. 3 |
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| FIG. 4 |
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| FIG. 5 |
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| FIG. 6 |
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| FIG. 7 |
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| FIG. 8 |
TABLA 1
VARIABLE DESCRIPCION
TIC 103 | IDENTIFICACION DEL INSTRUMENTO |
T 103 | IDENTIFICACION DEL LAZO |
103 | NUM DE LAZO |
TIC | IDENTIFICACION FUNCIONAL |
A | ANÁLISIS |
B | QUEMADOR,COMBUSTIÓN |
E | TENSIÓN |
F | CAUDAL |
I | CORRIENTE |
J | POTENCIA |
K | TIEMPO |
L | NIVEL |
P | PRESIÓN VACIO |
Q | CANTIDAD |
R | RADIACIÓN |
S | VELOCIDAD, FRECUENCIA |
T | TEMPERATURA |
U | MULTIVARIABLE |
V | VIBRACIÓN, ANÁLISIS |
W | PESO,FUERZA |
Y | EVENTO,ESTADO O PRESENCIA |
Z | POSICION, DIMENSIÓN |
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| FIG. 9 SISTEMA DE CONTROL |
LAZO ABIERTO
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| FIG. 10 |
LAZO CERRADO
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| FIG. 11 |
Esquema de un sistema típico
Presión.
es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.
Las líneas pueden indicar diferentes tipos de señales como son neumáticas, eléctricas, ópticas, señales digitales, ondas de radio etc.
Conexión a proceso, enlace mecánico, o alimentación de instrumentos. | |
Señal indefinida | |
ó E.U. Internacional | Señal Eléctrica |
Señal Hidráulica | |
Señal Neumática | |
Señal electromagnética o sónica (guiada) | |
Señal electromagnética o sónica (no guiada) | |
Señal neumática binaria | |
ó | Señal eléctrica binaria |
Tubo capilar | |
Enlace de sistema interno (software o enlace de información) | |
Enlace mecánico |
VÁLVULAS.
Símbolos para válvulas de control
Globo, compuerasdata u otra | Ángulo | Mariposa | Obturador rotativo o válvula de bola |
Tres vías | Cuatro vías | Globo | Diafragma |
ACTUADORES.
Símbolos para actuadores.
Diafragma con muelle | Diafragma con muelle, posicionador y válvula piloto y válvula que presuriza el diafragma al Actuar. Preferido Opcional |
Motor rotativo | Cilindro sin posicionador u otro piloto Simple acción Doble acción |
Un transmisor.
es un equipo que emite una señal, código o mensaje a través de un medio.Para lograr una sesión de comunicación se requiere: un transmisor, un medio y un receptor
Un transductor.
es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.
El convertidor Buck (o reductor).
es un convertidor de potencia que obtiene a su salida un voltaje continuo menor que a su entrada. El diseño es similar a un convertidor elevador o Boost, también es una fuente conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor S y diodo D), un inductor L y opcionalmente un condensador C a la salida.
Un receptor: es una persona o un equipo que recibe una señal, código o mensaje emitido por un transmisor,enunciante o emisor.El receptor es aquella persona a quien va dirigida la comunicación; realiza un proceso inverso al de emisor,ya que descifra e interpreta los signos elegidos por el emisor,es decir descodifica el mensaje.
Un controlador de dispositivo.
es un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica al sistema operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.
Actuadores eléctricos.
Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes:
Motores de corriente continua (DC):
Controlados por inducción
Controlados por excitación
Motores de corriente alterna (AC):
Síncronos
Asíncronos
Motores paso a paso.
ACTUADOR NEUMÁTICO. son mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico por medio de un movimiento lineal de vaivén, o de motores. Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grande grupos: : Motores | ||
ACTUADORES ELÉCTRICOS
Dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz. Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.
SENSORES DE CAUDAL.
Existen varios métodos para medir el caudal, según sea el tipo de caudal volumétrico o másico deseado.
MEDIDORES VOLUMÉTRICOS.
Determinan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento), bien indirectamente por deducción – presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino, etc.
TUBO VENTURI.
· Se utiliza cuando es importante limitar la caída de presión (perdidas mínimas).
· Consiste en un estrechamiento gradual cónico (el cual provoca una caída de presión) y una descarga con salida también suave.
· Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.
TUBO PITOT.
· Mide la velocidad en un punto.
· Consiste en un tubo de pequeño diámetro que se opone al flujo, con lo que la velocidad en su extremo mojado es nula. Midiendo la altura de la columna del líquido tenemos la presión total del punto.
· Sus ventajas son la escasa caída de presión y bajo precio, siendo por ello una buena elección para tuberías de gran diámetro y para gases limpios.
ROTÁMETRO.
· Es un tubo cónico vertical abierto dentro del cual puede moverse libremente un flotador (la posición del flotador es proporcional al caudal que circula).
VERTEDEROS.
· Se aplica para fluidos que fluyen dejando una superficie libre.
· Tiene forma triangular, trapezoidal, rectangular, etc.
· Su desventaja es que no permite la medición del caudal de líquidos con alto contenido de sólidos en suspensión.
· La perdida de carga que ocasiona es relativamente alta.
MEDIDOR DE TURBINA.
· Consiste en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional a la del caudal.
MEDIDORES ULTRASÓNICOS.
· Los transductores de ultrasonido, miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse este en el sentido del flujo del fluido y en sentido contrario.
MEDIDOR TÉRMICO DE CAUDAL.
Se basan comúnmente en dos principios físicos.
· La elevación de temperatura en un fluido, su paso por un cuerpo caliente.
· La perdida de color experimentada por un cuerpo caliente inmerso en el fluido.
ACTUADORES.
Son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final como son las válvulas.
HIDRÁULICOS.
Efecto simple: se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer.
Acción doble: se emplea fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones.
El control de dirección se lleva a cabo mediante un solenoide.
Motor hidráulico: el movimiento rotatorio es generado por la presión.
CONTROL AUTOMÁTICO.
Consiste en mantener un valor dentro de un punto de ajuste, comparándolo con el valor deseado, y utilizando la diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia al control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana.
COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA DE CONTROL.
· EQUIPOS CENTRALES (UMAS, UEA, TE, DX, cajas VAV).
· Sistemas de control (termostatos, controladores, estaciones de trabajo, software).
· Sensores y actuadores (temperatura, humedad, presión, válvulas, actuadores, variadores de frecuencia).
· Secuencia de operación (horarios, estrategias de control, secuencia de operación).
APLICACIONES.
Fan y coil.
Compuerta de zona.
Unidad manejadora de aire.
Control de humedad y temperatura.
Unidades paquete.
LAZO CIRCUITO CERRADO.
Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación.
PUNTO DE CONTROL.
Es cualquier dispositivo o variable de entrada o salida empleada para controlar el equipo.
· Análoga control con una señal especifica de 4-20mA/0-10VDC/2-10VDC/135 Ohms.
· Digital control de dos posiciones (ON-OFF).
LAZO CIRCUITO ABIERTO.
Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción de control es independiente a la entrada.
La habilidad que estos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinada por un control externo, el cual establece, una relación entre la y la salida con el fin de obtener del sistema de exactitud deseada.
MODOS DE CONTROL.
Los sistemas de control utilizan diferentes modos de control para lograr sus propósitos.
TIPOS DE SEÑALES.
· Digitales.
ON/OFF, Etapas.
0 ó 24VDC.
Pulsos.
Flotante.
· Analógicas.
0-5VDC.
0-10, 2- 10VDC.
0-20, 4-20Ma.
0 - 135Ω.
1K Ω, 10 KΩ.
CONTROL EN DOS POSICIONES ON/OFF.
El elemento de control final ocupa una de dos posiciones posibles. Dos valores de la variable controlada (normalmente ON/OFF). Determinan la posición del elemento de control.
CONTROL FLOTANTE.
Es una variante en dos posiciones y a menudo se conoce como “control en tres posiciones”.
El control flotante requiere un actuador de movimiento lento y un censor de respuesta rápida.
PRESENTACION.
