instrumentación industrial miguel pantoja
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INSTRUMENTACIÓN
INDUSTRIAL
Ing. José Miguel Pantoja Solano
DIFERENCIA ENTRE
CONTROL MANUAL Y
CONTROL AUTOMATICO
Es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o condición, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y utilizando la diferencia para proceder a reducirla El elemento más importante de cualquier sistema de control automático es el LAZO DE CONTROL REALIMENTADO
Automatización: Acción por la cual se ejecuta un proceso de producción
sin la intervención del operador de forma permanente.
Control Avanzado: Técnicas que se apartan del control convencional
PID y que se aplican en procesos muy complejos, no lineales, con retardos
importantes y acoplamiento entre las variables.
Control Manual: El operador mantiene la variable controlada en su valor de
referencia modificando directamente el valor de la variable manipulada.
Control Todo-Nada: La salida del controlador se conmuta de abierta a
cerrada cuando la señal de error pasa por cero. Es la forma más simple de
control, donde el elemento final de control sólo puede ocupar una de las dos
posiciones posibles.
Controlador: Instrumento o función de software que compara la
variable controlada con un valor deseado y ejerce automáticamente
una acción de corrección de acuerdo con la desviación.
Elemento Final de Control: Recibe la señal del controlador y
modifica el caudal del fluido o agente de control. La válvula de
control es el elemento final típico.
Proceso: Desde el punto de vista de operación es un lugar donde
materia, y muy a menudo energía, son tratados para dar como
resultado un producto deseado o establecido
Punto de Consigna: Variable de entrada en el controlador que fija
el valor deseado de la variable controlada. Puede fijarse manual o
automáticamente, o bien programarse.
Rango o campo de medida: Conjunto de valores de la variable
medida comprendidos dentro de los límites superior e inferior del
campo de medición de un instrumento. Siempre viene establecido
con los dos valores extremos, como por ejemplo, 0-50 ºC, 0-220
bar(g)nual o automáticamente, o bien programarse.
Sensor: Convierte una variable física
(presión, temperatura, caudal, etc.), en otra señal compatible con el
sistema de medida o control.
Señal de Salida: Señal producida por un instrumento que es
función de la variable medida.
Transmisor: Capta la variable de proceso a través del elemento
primario y la convierte a una señal de transmisión estándar.
Variable Controlada: Dentro del bucle de control es la variable que
se capta a través del transmisor y que origina una señal de
realimentación.
Variable Manipulada: Cantidad o condición del proceso variada por
el elemento o elementos finales de control.
PROCESO
ELEMENTO FINAL
DE CONTROL
TRANSDUCTOR TRANSMISOR
ALARMAS
INDICADOR
REGISTRADOR
CONTROLADOR
SENSOR
ESQUEMA DE UN SISTEMA DE CONTROL
VARIABLE
CONTROLADA
VARIABLE MEDIDA
SET
POINT
SALIDA DE CONTROL
VARIABLE
MANIPULADA
DISTURBIO
S
El sistema de control actúa independientemente del sistema
de medida que indica al usuario el valor del parámetro a
controlar en el proceso.
La salida no tiene efecto sobre la acción de control.
En otras palabras, en un sistema de control de lazo abierto la
salida ni se mide ni se retroalimenta para compararla con la
entrada.
Un ejemplo de bucle abierto es el calentamiento de agua
en un tanque mediante una resistencia eléctrica
sumergida.
En estos sistemas existe un elemento, denominado captador
o sensor, que es capaz de detectar los cambios que se
producen en la salida y llevar esa información al dispositivo de
control, que podrá actuar en consonancia con la información
recibida para conseguir la señal de salida deseada.
Un bucle cerrado representativo lo constituye la
regulación de temperatura en un
intercambiador de calor.
INSTRUMENTACIÓN Y
CONTROL
NEUMÁTICA ELECTRONEUMÁTICA HIDRÁULICA
ELECTRÓNIA
ANALÓGICAELECTRÓNICA
DIGITAL
ELECTROMECANICAPLC
ELECTRO
HIDRÁULICA
Fuentes de alimentación
AS : Suministro de aire
ES : suministro eléctrico
GS : Suministro de Gas
HS : Suministro hidráulico
NS : Suministro de
Nitrógeno
SS : Suministro de vapor
WS : Suministro de agua
EN FUNCION DEL INSTRUMENTO
Instrumentos ciegos .-son aquellos que no tienen indicación visible de la variableEjemplo:Presostatos y termostatos, que poseen una escala exterior con un índice de selección de la variable, ya que sólo ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al cruzar la variable el valor seleccionado.
Los instrumentos indicadores
Son aquellos instrumentos que captan
la variable de proceso y la muestran en
una escala visible localmente.
Los indicadores locales más utilizados
son los manómetros (presión),
termómetros (temperatura), rotámetros
(caudal), etc.
TERMOMETRO
ROTÁMETROS MANÓMETROS
Instrumentos registradores
Los instrumentos registradores trazan continuamente ó por puntos la variable de instrumentación.
Las gráficas que producen suelen ser circulares, rectangulares ó en forma de rollo según se acoplen al proceso que registran.
Registran gráficamente la evolución de la variable
Elementos primarios:
Son aquellos instrumentos que están en contacto con el fluido o variable, utilizando energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada.
Ejemplo: las placas de orificio y los elementos de temperatura (termopares otermo resistencias).
Los instrumentos compactos comomanómetros, termómetros, transmisores de presión, etc. ya se supone que el elemento primario está incluido dentro del propio instrumento.
RTD - PT100
Transmisores.Captan la variable del proceso
a través del elemento primario
y la transmiten a distancia en
forma de señal neumática
( 3 a15 psi), o señal eléctrica
de corriente continua ( 4 a 20
mA) o de tensión ( 0 a 5V.)
EL ELEMENTO PRIMARIO
PUEDE FORMAR PARTE
DEL TRANSMISOR.
Los controladores
comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura con un valor deseado (SET POINT) y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación.
La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un transmisor.
El elemento final de
control
Son aquellos instrumentos que
reciben un tipo de señal
procedente de un controlador y
modifica el caudal del fluido o
agente de control.
Los más habituales son las
válvulas de control, servomotor o
variador de frecuencia.
VALVULA CON
POSICIONADOR
NEUMATICO
VARIADOR DE
VELOCIDAD
TEMPERATURA
Indicadores de Temperatura
(termómetros).Los más utilizados en la industria son
los termómetros bimetálicos. Estos
se basan en el diferente coeficiente de
dilatación existente entre dos metales
diferentes y unidos
Otro tipo de termómetro utilizado es el
llamado termómetro de Bulbo. Estos
consisten esencialmente en un bulbo
conectado por un tubo capilar a una
espiral.
Termómetros bimetálicos Termómetro de bulbo y capilar
TermoparesUna termocupla se hace con dos alambres de distinto material unidos
en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar temperatura en la
unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto
Seebeck) del orden de los mili volts el cual aumenta con la
temperatura.
TERMOCUPLA TIPO J (FE.CO.) C/MALLA X1MT. BULBO 8MM
TERMOCUPLA TIPO K EN ANILLO #10 Termocuplas tipo J
Termo resistenciasEs un dispositivo que varía su resistencia con la temperatura. Suele denominarse RTDLos materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el platino y el níquel. El platino es el elemento mas adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero también es el mas caro. La sonda mas utilizada es la Pt-100 (resistencia de 100 ohmios a 0
ºC).
donde:
R0 es la resistencia a la temperatura de referencia T0
ΔT es la desviación de temperatura respecto a T0
(ΔT = T − T0)
α es el coeficiente de temperatura del conductor
especificado a 0 C, interesa que sea de gran valor y
constante con la temperatura
0.00
E
N
VOLVER A NODO
DE OPERACION
E
N
E
N
N
ESCOJA TIPO DE
SENSOR
GRAD CESCOJA UNIDAD
ESCOJA TIPO DE
SENSOR
PTDIN
3C
Fijar valor de
Cero
N
EE
aumentar 0.000
DISPLAYValor Rango
Máximo?
Ajustar 4 mA.
Activar reporte
de fallas sensor
Ajustar 20 mA.
Ajustar
indicador
Select lenguajeVolver a modo
operación
Aumentar 0.000
N
N
N
N
E
EEDESACTIVADO
Enter/
Yes
PRESIÓN
0.00
N
Calibración
EX ZERO
Configuración
S2 FAIL
EXZ-
DIS
DISPLAY
N
N
N
N
E
N
POLLAD
R00
E
EXZ-ENA
E
E
E
S2NOFTLS2FATA
L
E
NE
E
E
OUT DIR OUT FWDOUT
REV
E
E
E
E
EN
N
N
N
OUT FAIL FAIL HIFAIL LO
E
OFFL MAUSER
MA4.000
N E
E E
DAMPING NO DAMPE
EN
NOTA:
OUTFAIL .-Especifica
la salida de mA. para
que tome valor alto o
bajo en
Determinadas
condiciones de fallo,
como por ejemplo un
fallo del sensor.
4-20 mA. 20-4 mA.
M1 MODE
M1 EGU
M1 LINE
E
E
E
E
M1 DISP
N
N
N
M1_EGU PSI
E
E
NOTA : Se puede cambiar de
Unidades (bar, Kpa, mmH2O.etc),
utilizando la tecla NEXT
M1 EOFF 0000
N
No se recomienda
M1EOFF para
aplicaciones
normales
M1 URV 15.00
M1 LRV 2.00
NOTA : Se puede
cambiar de
valores, utilizando la
tecla NEXT
M2 MODE
CALL DATE
ENA PWD
SET GRAB
CANCELAR
SAVE
M2 MODE, se utiliza cuando existen una medida
secundaria, solo presionar la tecla NEXT
para continuar
N
N
N
N
N
N
N
N
E
E
E
E
E
FLUJO
0.000 LPM
0.000 LPM
< HELP
1.TOP LEVEL
MEASUREMENTS
^ RESET
1. TOP LEVEL
SETUP
> CHANGE
2.SETUP
SYSTEM
3.SYSTEM
DEFAULT
SCREEN
3.SYSTEM
RATE DISPLAY
>
CHANGE
RATE EGU?
(GPM………)
ѵ ACK
> CHANGE
SHIFT + CHANGE
(PRESIONAR
AMBOS)GO OFF_LINE
NO YES
RATE EGU?
[ LPM........ ]
RATE EGU?
(LPM………)
> CHANGE
^ RESET
V ACK
> CHANGE
LUEGO
PRESIONAR LA
TECLA HELP
PARA
RETROCEDER
PARÁMETROS
PANTALLA
PRINCIPAL
1
OK
08/07/2013INSTRUCTOR: RONY JOEL BENITES
CASTAÑEDA 54
2.SETUP
SYSTEM
2.SETUP
OUTPUTS
3.OUTPUT
OUTPUT
MODE
ANALOGE
MODE?
(UNIDIR…)
ѵ ACK
> CHANGE
> CHANGE
SHIFT + CHANGE
(PRESIONAR
AMBOS)
GO OFF_LINE
NO YES
ANALOGE
MODE?
[BIDIR DUAL…]
> CHANGE
> CHANGE
V ACK
ANALOGE
MODE?
(BIDIR DUAL…)
> CHANGE LUEGO
PRESIONAR LA
TECLA HELP
PARA
RETROCEDER
PARÁMETROS
OK
2
08/07/2013INSTRUCTOR: RONY JOEL BENITES
CASTAÑEDA 55
2.SETUP
OUTPUTS
3.OUTPUTS
OUTPUT
MODE
ѵ ACK
> CHANGE
> CHANGE
SHIFT + CHANGE
(PRESIONAR
AMBOS)
GO OFF_LINE
NO YES
> CHANGE
> CHANGE
V ACK
> CHANGE LUEGO
PRESIONAR LA
TECLA HELP
PARA
RETROCEDER
PARÁMETROS
^ RESET
3.OUTPUTS
RANGE INFO
FORWARD
URV?
(30.000…..LPM)
FORWARD
URV?
[30.000…..LPM]
FORWARD
URV?
(25.000…..LPM)
PARPADEA NUMEROS
PARA CAMBIOS
3
08/07/2013 INSTRUCTOR: RONY JOEL BENITES CASTAÑEDA56
FIT
FIR
+
+
-
-
08/07/2013 INSTRUCTOR: RONY JOEL BENITES
CASTAÑEDA57
FE
FITFIR
mv4-20 mA
Salida de Flujo
AS=25 Psi
Válvula Manual
Sensor de
flujo magnético