instrument ac i on y control de proceso s
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INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
Neftalí Rojas Torres
INDUSTRIAS DEL MAIZ S.A.
Junio 05 de 2002
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PROCESO
• PROCESO ES:
• Operación o secuencia de operaciones que involucre cambios en una sustancia o materia prima.– Cambio de energía– Cambio de composición– Cambio de dimensión.
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PROCESO
TORRE DE ENFRIAMIENTO
EL AGUA INGRESA A UNA TEMPERATURA ALTA Y SALE A TEMPERATURA
MENOR.
CAMBIO EN LA ENERGÍATÉRMICA DEL AGUA.
Ejemplos de procesos
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CONTROL DE PROCESOS
¿ Como cuales variables?
Presión, flujo, temperatura, nivelDensidad, PH, conductividad, consistencia.Peso, turbidez, viscosidad.
¿Como se mantiene un proceso controlado?
Manteniendo constantes las magnitudes de las variables que lo afectan.
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CONTROL DE PROCESOS
Variable controlada:Es la variable que se mide para mantenerla dentro de un valor deseado, a través de una acción correctora.
Variable manipulada:Es la variable que se modifica para alcanzar el valor de la variable controlada.
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CONTROL DE PROCESOS
• LAZO DE CONTROL
SENSORTRANSMISOR
CONTROLADORELEMENTO
DE CONTROL
PROCESO
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CONTROL DE PROCESOS
Sensor de Temperatura
Transmisor denivel
SENSOR:CONVIERTE LA VARIABLE
FÍSICA EN UNA SEÑALMEDIBLE.
TRANSMISOR:RECIBE LA MEDIDA DELSENSOR, LA AMPLIFICA
Y LA ENVIA ESTANDARI-ZADA AL CONTROLADOR
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CONTROL DE PROCESOS
SENSOR DE FLUJO
TRANSMISOR DE FLUJO
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CONTROL DE PROCESOS
ELEMENTOS DE CONTROL FINAL
VÁLVULA AUTOMÁTICA
VÁLVULA ON-OFF
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CONTROL DE PROCESOS
VÁLVULA DE CONTROL:
ACTUADOR
CUERPO
POSICIONADOR
1- APERTURA RÁPIDA
2- LINEAL
3- IGUAL %
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Ensamble de una válvula de control
Actuador
Cuerpo
Válvula de control
Bonete
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Tipo Mariposa
Controla caudal
Cuerpo brida simpleCuerpo WaferDisco Estándar: 60% máx..Disco Balanceado (FishTail): 90% max.
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Tipo Bola
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Acción directa y reversa
Acción DirectaAcción Reversa
AireEmpujaAbajo
Cargadel resorte
Carga delaire
ResorteEmpujaAbajo
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Tuerca Estopero
Bonete
Empaques
Cuerpo
Vástago
Brida EstoperoTuerca Yugo
Empaques
Caja de empaques
Tapón
Caja
Anillo AsientoEmpaque
Componentes
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CONTROL DE PROCESOS
VÁLVULAS DE CONTROL:
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CONTROL DE PROCESOS
ELEMENTOS DE CONTROL FINAL
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INSTRUMENTOS DE PROCESO
SON DISPOSITIVOS USADOS DIRECTA O INDIRECTAMENTE PARA REALIZAR UNA DE LAS
SIGUIENTES FUNCIONES:
1- MEDIR: DETERMINAR LA EXISTENCIA O MAGNITUD DE UNA VARIABLE.
2- CONTROLAR: MANTENER DENTRO DE LÍMITES ESPECIFICADOS UNA VARIABLE.
3- MANIPULAR: CAUSAR UN CAMBIO EN UN ELEMENTO DE CONTROL FINAL.
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MEDICIÓN DE PRESIÓN:
P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.
1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M2
OTRAS UNIDADES SON:
1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.
1 Bar = 100.000 Pascales.
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PRESIÓN:
P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.
1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M ²
OTRAS UNIDADES SON:
1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.
1 Bar = 100.000 Pascales.
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PRESIÓN
CLASES DE PRESIÓN:
1- ABSOLUTA: SE MIDE CON RELACIÓN AL CERO ABSOLUTO DE PRESIÓN.
2- ATMOSFÉRICA: EJERCIDA POR LA ATMÓSFERA TERRESTRE. A NIVEL DEL MAR = 760 mm DE Hg.
3- RELATIVA: DIFERENCIA ENTRE LA PRESIÓN ABSOLUTA Y LA ATMOSFÉRICA.
4- DIFERENCIAL: DIFERENCIA ENTRE DOS PRESIONES DADAS.
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PRESIÓN
ABSOLUTA(VARÓMETRO)
MANOMÉTRICA(MANÓMETRO)
VACIO(VACUÓMETRO)
Cero Abs.0 PSI
Presión Atmosférica
14.7 PSI0 PSI
- 14.7 PSI
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PRESIÓN
ELEMENTOS MECÁNICOS DE PRESIÓN
1- TUBO BURDON
2- ELEMENTO EN ESPIRAL
3- DIAFRAGMA
4- FUELLE.
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PRESIÓN
ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS DE PRESIÓN:
1- RESISTIVOS
2- MAGNÉTICOS
3- CAPACITIVOS
5- EXTENSIOMÉTRICOS ( Variación de resistencia eléctrica)
6- PIEZOELÈCTRICOS ( Cuarzo, generan una señal eléctrica)
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PRESIÓN
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
PRESIÓN EJERCIDA POR UNA COLUMNA DE UN LÍQUIDO CONTENIDO EN UN RECIPIENTE
hd P = d x g x h
P = Ge x h
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FLUJO O CAUDAL
ES LA CANTIDAD DE MASA O VOLUMEN POR UNIDAD DE TIEMPO
1- MEDIDORES VOLUMÉTRICOS
•PRESION DIFERENCIAL:
PLACA DE ORIFICIOVENTURIANNUBAR
Q = K x D x P
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FLUJO O CAUDAL•AREA VARIABLE: ROTÁMETRO
•VELOCIDAD: TURBINA, ULTRASÓNICOS
•TENSIÓN INDUCIDA: Ley de Faraday.
E = K x B x L x V.
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FLUJO O CAUDAL
• VORTEX:
Determinar la frecuencia del remolino (vortex) producido por una hélice estática situada dentro de la tuberia.
La frecuencia se puede medir determinando la presión con materiales piezoelèctricos.
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FLUJO O CAUDAL
2- MEDIDORES MÁSICOS:
EL FLUJO MÁSICO SE PUEDE CONOCER A PARTIR DE UNA MEDIDA VOLUMÉTRICA, COMPENSANDOLA SEGÚN LAS VARIACIONES DE DENSIDAD.
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NIVEL
EL NIVEL SE PUEDE MEDIR DE DIVERSAS MANERAS:
1- DE MANERA DIRECTA: CINTAS, REGLAS GRADUADAS.
2- PRESIÓN HIFROSTÁTICA.* MEDICION DIRECTA* POR BURBUJEO.
3- MEDIDOR DE CAPACITANCIA, CIRCUITO DE ALTAFRECUENCIA,
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NIVEL
4- MEDIDORES ULTRASÓNICOS: FRECUENCIAS DE 20 KHz.
5- MEDIDORES DE RAYOS GAMMA: COBALTO 60, CESIO 137.
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TEMPERATURA
ES LA MAGNITUD FÍSICA QUE CARACTERIZA DE MANERA OBJETIVA LA SENSACION DE CALOR O
FRIO PRODUCIDA POR EL CONTACTO DE UN CUERPO
ES LA MEDIDA DEL GRADO DE CALOR QUE POSEE UN CUERPO
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TEMPERATURA
ºC ºF ºK
0 32 273.15
-273.15 -459 0
373212100
EBULLICIÓNH2O
CONGELACIÓNH2O
CEROABSOLUTO
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TEMPERATURA
• ºC = ºK - 273
• ºF = 1.8 x ºC + 32
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TEMPERATUIRA
• CLASES DE MEDIDORES:
1- TERMÓMETROS DE VIDRIO
2- BIMETÀLICOS
3- BULBO Y CAPILAR
4- DE RESISTENCIA: ( PLATINO, NIQUEL, COBRE)PT100 = 100 OHMS A 0ºC,
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TEMPERATURA
5- TERMISTORES: SEMICONDUCTORES MAYOR SENSI-BILIDAD QUE LA RTD.
6- TERMOPARES: EFECTO SEEBECK, PELTIER.•TIPO J. HIERRO – CONSTANTÁN•TIPO K: CROMEL – ALUMEN•TIPO E: CROMEL – CONSTANTÁN•TIPO T: COBRE – CONTANTÁN.