guia de estudio corte i instrumentacion y control

7/25/2019 Guia de Estudio Corte I Instrumentacion y Control

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

COMPLEJO ACADEMICO EL SABINO

DEPARTAMENTO DE MECANICA Y TECNOLOGIA DE LA PRODUCCION

CATEDRA: INSTRUMENTACION Y CONTROL

GUIA DE ESTUDIO OBJETIVO I - II

INSTRUMENTACION Y CONTROL

GUIA DE ESTUDIO PREPERADA POR:

Ing.: Nor! M. C"rno #$ V$%&'(o

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OBJETIVO I

GENERALIDADES

Un proceso Industrial se inicia con la medicin de una variable, los procesos

industriales son actividades que se llevan a cabo para transformar materias primas

y convertirlas en diferentes clases de producto. En todo proceso existen variables

que afectan la entrada o salida de los procesos, la ms comunes son:

Temperatura, resin, !ivel, caudal o "u#o. $os procesos Industriales exi%en el

control en la fabricacin de los diversos productos, los procesos son muy variados

y abarcan muc&os tipos de productos tales como: 'limenticios, (erivados de

petrleo Industria de )ermica, $a sider*r%ica Tratamientos T+rmicos Industria

apelera, Industria textil iner-a etc.

1.1. )!*or& #$ %o! In!*r+,$n*o!$a utiliacin de los Instrumentos se ori%ina por la necesidad que tuvo el

&ombre de medir ciertos parmetros, que requieren para acotar sus actividadescotidianas entre ellos: eso, tiempo, temperatura caudal.

'ntes de los a/os 0 en los inicios de la era industrial los sistemas decontrol eran completamente manuales y no exist-a transmisin el operador era elencar%ado de controlar utiliando para ello instrumentos simples tales como:vlvulas manuales, termmetros, manmetros etc. $as mediciones se efectuaban

localmente, los sistemas de control era de lao abierto y de dos posiciones.

0


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E. PROCESO DE CALENTAMIENTO DE AGUA !n *r&n!,!/n2

Po#$,o! $!*&0%$($r 1+$ %o! n(o! #$ %o! &2o! 34 , se dio el desarrolloformal de la instrumentacin por los requerimientos de los nuevos procesosindustriales, tales como: 3e4nacin de petrleo, pasteuriacin de lcteos

%eneracin de electricidad. El primer intento de reemplaar el &ombre en lastareas de control se reali a trav+s de elementos mecnicos E#. 5lvulas decontrol de nivel de "otador

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' medidas que las plantas crec-an fue sur%i+ndola necesidad de tener msinformacin en forma ordenada y accesible.

'parecieron los primeros tableros de control, muc&as veces ubicados cerca de losequipos de proceso y con frecuencia transportando la variable a medir &asta elindicador instalado en panel

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Estos elementos estaban a presin implicaba ries%os, necesitaba cuidadosespeciales.

D$ 5674 & 5684: 8e desarrollaron distintas tecnolo%-as con el ob#eto de dar

me#or informacin a los operadores de plantas, as- como a los In%enieros deprocesos, mantenimiento, niveles %erenciales entre otras estas fueron:

9In!*r+,$n*&(/n 9 Con*ro% #$ N$+,*(& )#r+%(&

8e inicia la primera transmisin neumtica con los si%uientes dispositivos

a. 'naliadores

b. )ontroladores Industriales

c. los primeros controladores l%icos pro%ramablesS$ (o%o(&ron %o! ;r,$ro! (+&r*o! #$ (on*ro% #on#$ !$ ($n*r&%'&0&n %&!

o;$r&(on$!.


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En este periodo se inici la transmisin neumtica, que permit-a transmitir alocaciones remotas se/ales representando la variable del proceso, en los cuartosde control se centraliaban la operacin de los procesos mediantes tableros decontrol. El operador no necesitaba traba#ar #untos a los procesos reduciendo susries%os que esto implicaban. Estos a*n se si%uen utiliando.

D$ 5684 & 56


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SALA DE CONTROL

A ;&r*r #$ %o! &2o! =4 !$ n(or;or/ %& T$(no%og>& Dg*&%: 8ur%e laInstrumentacin y control con tecnolo%-a di%ital, aparecieron los controladoresl%icos pro%ramables


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distancias, los soft>are de control para computador personalareInterface ?umano@aquina, la instrumentacin di%ital de campo incluyendo losmodernos buses de campo


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8on utiliados para controlar monitorear y mantener constante al%unasma%nitudes por E#. resin, nivelD temperatura, caudal, conductividad, velocidad,&umedad entre otras.

8on las &erramientas indispensables que sirven para conse%uir conservar la

calidad con que se identi4ca el producto que se est manufacturando.

5.7. M$#(/n

edir es comparar una cosa con otra que se &a tomado como patrn el cualpuede recibir el nombre de instrumento de medicin. Un instrumento de medicines un dispositivo para determinar el valor de una cantidad o condicin.

5.7.5. I,;or*&n(&

$a medicin es importante en los procesos industriales ya que nos permiteconocer yo me#orar la calidad de los productos o la e4ciencia de los procesos.

5.7.3 Un#$! #$ ,$#(/n

ara &acer una medicin es necesario conocer las unidades utiliadas paramedir las diferentes ma%nitudes. $os resultados de las mediciones no tendr-annin%*n si%ni4cado, si no estn acompa/adas de su respectiva unidad.

5.7.5.5. S!*$,&! #$ +n#$!

Inicialmente &ab-an dos sistemas bsicos de unidades, como lo eran elsistema absoluto y el sistema de in%enier-a, dentro de esos sistemas &ay dos tiposde unidades ellas son el sistema britnico de unidades y el sistema m+trico.

S!*$,& 0r*n(o #$ ,$#(/n

El sistema de medicin usado por la industria y para propsito comerciales en muc&ospa-ses de &abla in%lesa es com*nmente llamado sistema britnico o sistema in%les de

medicin


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S!*$,& C.G.S: )ent-metro@%ramo@se%undo S!*$,& [email protected]: etro@Gilo%ramo@se%undo

Estos dos sistemas estn estrec&amente relacionados, ya que el metro y el Gilo%ramo sonsimples m*ltiplos del cent-metro y %ramo respectivamente.

TABLA DE RELACIONES ENTRE LOS SISTEMAS

SISTEMA

MAGNITUG

METRICO INGLES RELACIONES ENTRELOS SISTEMASM..S C.G.S

LONGITUG

METRO

,*

CENTIMET

RO(,

PIE

F* 5 ,* 7.3 *

MASAILOGRA

MOg

GRAMOGr

L0r&L0 5 g 3.34 %0

PRESION

g,*3 gr(,3 L0;+%g3

P.S.I 5 g (,3 58.33 %0;+%g3

g(,3

VOLUMEN ,*7 C,7 F*7 5 ,*77


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5.8. D$n(/n #$ In!*r+,$n*&(/n In#+!*r&%

Es una rama de la ciencia que se encar%a de la medicin, control, supervisin, detodas las variables f-sicas y qu-micas que se presentan en los procesos industriales.

Hu+ son las variables de procesos 8on las variables f-sicas y qu-micas que se dan en unproceso industrial tales como: temperatura, nivel, presin, viscosidad, velocidad, masa,volumen, p?, etc.

Es el campo de elementos que sirve para medir, controlar y re%istrarlas variables deun proceso, con el 4n de optimiar los recursos utiliados en este, para lo%rar lo quedeseamos y de no ser as-, se utilian los instrumentos para actuar sobre el sistema yproceder en forma correctiva.

5.


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Es una combinacin de dos o ms Instrumentos o funciones de control,conectados de tal manera que las se/ales pasan de una a otra con el 4n de controlar omedir las variables del proceso.

Un lao de control requiere la ocurrencia de tres tareas: edida, )omparacin y '#uste

&.- T;o! #$ L&'o! #$ (on*ro%:

$ao de control abierto

$ao de control cerrado

&.5. S!*$,& #$ (on*ro% #$ %&'o &0$r*o

8e llama lao abierto porque no tiene lao de realimentacin, la entrada no tieneinformacin de la salida. $a variable de proceso no es comparada y se %enera una accinIndependientemente de las condiciones de la misma.

C&r&(*$r>!*(&!:

(epende de la experiencia del operador.

!o corri%e el efecto de las perturbaciones ni los cambios de car%a.

!o tiene precisin ni exactitud.

Ja#o costo. Acil instalacin y mantenimiento

ESKUEMA DE UN LAO DE CONTROL ABIERTO

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Ejemplos de sistema de control abierto

E$,;%o 5

E$,;%o 3

&.3. S!*$,& #$ (on*ro% #$ %&'o ($rro

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Escuando la variable de proceso es medida, comparada con el set@ point y8e %enera una accin tendiente a corre%ir cualquier desviacin respecto del mismo osea ladesviacin de la salida es ocupada para la correccin de la entrada en este tipo de laoexiste retroalimentacin

C&r&(*$r>!*(&!:

)orri%e el efecto de las perturbaciones.

Es ms preciso y exacto que el lao abierto.

Todo lao realimentado presenta tiempo muerto

Es ms costoso y su instalacin es ms comple#a que la del sistema de lao

abierto. Tiene lao de realimentacin, es decir la entrada tiene informacin de la salida

ESKUEMA DE UN LAO DE CONTROL CERRADO

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Ejemplos de sistema de control cerrado

Ejemplo 1

E$,;%o 3

E$,;%o 7

1


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5.=. E%$,$n*o! 0!(o! #$ +n !!*$,& #$ ,$#(/n

5.=.5. E%$,$n*o ;r,&ro #$ ,$##&

Estn en contacto con la variable utilian o absorben ener%-a del medio controladopara dar al sistema de medicin una indicacin en respuesta a la variacin de la variablecontrolada o sea mide la variable del proceso.

5.=.3. E%$,$n*o #$ *r&n!,!/n

)apta la variable del proceso a trav+s del elemento primario y la transmite adistancia en forma de se/al normaliada.

En forma de se/al neumtica de 6 a 1 8I

En forma de se/al el+ctrica de 7 a 0 ' de cd

5.=.7. In#(or$!

8e/alan con un -ndice en una escala %raduada el valor de la variable y si es di%italen forma de d-%itos.

5.=.8. R$g!*ror$!

1;


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Estos re%istran con trao continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares ode %r4co rectan%ular o alar%ado se%*n sea la forma del %r4co. $os re%istradores de%r4co circular suelen tener el %r4co de 1 revolucin en 07 &oras mientras que en los de%r4co rectan%ular la velocidad normal del %r4co es de unos 0 mm&ora.

5.=.


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5.. C&r&(*$r>!*(&! #$ %o! In!*r+,$n*o! #$ M$#(/n

ermite determinar la calidad de la medicin

5..5. C&r&(*$r>!*(&! $!**(&! #$ %o! n!*r+,$n*o!

5..5.5 C&r&(*$r>!*(&! $!**(&! #$!$&0%$!

&. E&(**+#9 ;r$(!/n

8e deben diferenciar bien estos 0 t+rminos, ya que son diferentes.

Pr$(!/n: Es la tolerancia m-nima que se debe permitir en la medicin, re%istro ovalor a controlar se%*n sea el instrumento, es decir, es la m-nima divisin de escalade un instrumento indicador, se expresa en porcenta#e


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5..5.5 C&r&(*$r>!*(&! $!**(&! n#$!$&0%$!

&. D$!&(/n. Existen varias formas de desviacin

D$!&(/n +nor,$ $rror #$ ($ro8e presenta en forma %radual en toda la escala, se corri%e desplaando

fcilmente en forma permanente el puntero del equipo o a#ustando el a#uste decero de instrumento.

1F


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D$!&(/n #$ &,;%*+#

)omiena en cero y aumenta en forma %radual o proporcional a lo lar%o delran%o del instrumento.

0


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Error #$ &ng+%&r#

!ormalmente resenta lectura correcta en cero y spans y una desviacin en elM de la medicin. Est relacionado con los otros errores, pero requiere a#ustepor separado.

%

0. Error $!**(o

Es la diferencia entre el valor real de la cantidad medida y el valor indicado por elinstrumento

Error esttico L Ind del inst@valor real de la medida

(. on& ,+$r*& o 0&n#& ,+$r*&

Es el mximo ran%o de variacin de la variable en el proceso real, en los puntosdonde el instrumento no re%istra nin%una variacin en su indicacin, re%istr.

5..3. C&r&(*$r>!*(&! #n,(&! #$ %o! n!*r+,$n*o!

5..5.5 C&r&(*$r>!*(&! #n,(&! #$!$&0%$!

&. V$%o(# #$ r$!;+$!*&

Es la rapide con que un instrumento da la respuesta a cualquier cambio de lavariable del proceso donde est instalado.

0. Con&0%#

Es la probabilidad de que un instrumento contin*e comportndose dentro de losl-mites especi4cados de error a lo lar%o de un tiempo determinado y ba#ocondiciones espec-4cas.

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5..5.5 C&r&(*$r>!*(&! #n,(&! n#$!$&0%$!

&. R$*&r#o

Es el tiempo empleado por el instrumento en dar respuesta a cambios en lavariable medida.

0. $rror #n,(o

El error dinmico de un instrumento se de4ne como la diferencia entre la cantidadindicada en un instante de tiempo dado y el verdadero valor del parmetro que seest midiendo

5.6. Error$! n"$r$n*$! &% !!*$,& #$ ,$#(/n

&. E$(*o! &,0$n*&%$!

3epresenta una fuente de error principalmente en los instrumentos donde laatmosfera es usada como referencia. E#. )ambios de temperatura

0. D$!g&!*$

(eterioro que puede ocasionar debilidad en los equipos. E#. (ebilidad en los camposma%n+ticos, falta de electricidad, partes mecnicas etc.

(. Fr((/n

Todos los equipos que tienen partes mviles son automticamente propensos aerrores de friccin

#. R+#o

8e ori%ina por el mismo proceso, por elementos de medicin , por la transmisin opor los aparatos de lecturas

$. ;&r&%&$

Es la limitacin de la &abilidad del observador para detectar lectura precisa

. Tr&n!,!/n

$a se/al transmitida puede sufrir en el camino una series de accidentes, talescomo: perdidas de presin, fu%as entre otras

00


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1.1 Tipos de antenimiento Industrial

odemos clasi4car los diferentes tipos de mantenimiento como:

&. M&n*$n,$n*o Corr$(*o.

)onsiste en reparar la aver-a una ve se &a producido. or lo %eneral, cuando serealia este mantenimiento el proceso de fabricacin est parado, por tanto laproduccin disminuye y los costes aumentan. Es muy impredecible conocer el tiempode reparacin as- como el %asto que deriva de la aver-a ya que se presenta de formaimprevista ori%inando trastornos en la l-nea.

0. M&n*$n,$n*o Pr$$n*o.

Este mantenimiento est plani4cado en el tiempo y su ob#etivo es evitar que seproduca la aver-a. ' diferencia del anterior, no es necesario realiarlo en tiempo deproduccin y por tanto es plani4cado en tiempos libres de fbrica.

$o que se pretende con este tipo de mantenimiento es reducir el n*mero deintervenciones

)orrectivas, realiando tareas de revisin peridicas y sustitucin de componentes%astados.'dems, al estar formado por tareas rutinarias, puede provocar falta de motivacin enel personal encar%ado y, si no se realia correctamente, lle%ar a suponer un sobrecostesin me#oras notables en productividad.

(. M&n*$n,$n*o Pr$#(*o.

'l i%ual que el preventivo, este mantenimiento consiste en anteponerse a la aver-a.$a diferencia es que se basa en la aplicacin de &erramientas t+cnicas de deteccinde los diferentes elementos medibles de anticipacin al fallo, como por e#emplo eldes%aste. 8u ob#etivo es realiar el mantenimiento #usto en el momento preciso.

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ara poder realiarlo es necesario disponer de tecnolo%-a basada en indicadores quesean capaces de medirnos las variables que marquen la intervencin a la mquina, as-como personal preparado en la interpretacin de los datos.

#. M&n*$n,$n*o ;ro#+(*o *o*&%

' partir de los mantenimientos anteriores citados, sur%i el concepto de OTPantenimiento roductivo Total, ori%inario en los a/os sesenta en Qapn con el *nico 4nde conse%uir una produccin Qust in Time


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3.5.5 T;o!

&. Tr&n!,!or$! n$+,*(o!:

8on aquellos utiliados como ener%-a el aire comprimido o el %as. $os componentes

bsicos de un transmisor neumticos son: Elemento primario de medicin 8istemaTobera@Rbturador. 'mpli4cador !eumtico. 8istema de 3etroalimentacin. 8ealimentan con 0 8I %eneran una se/al de 6@1 8I, para un campo de medida de@1M.

0. Tr&n!,!or$! $%$(*r/n(o!:

8on aquellos que se alimentan con 07 voltios y %eneran una se/al 7@0 m'.

C. Tr&n!,!or$! n*$%g$n*$!

?asta &ace poco, los transductores y transmisores &ab-a sido de tipo anal%ico,convirtiendo movimientos mecnicos y cambios en propiedades el+ctricas en

se/ales normaliadas de 6@1 8I. R 7@0 m' (). Un nuevo tipo de transmisores,basado en microprocesadores, ofrece una mayor capacidad y con4abilidad que susantecesores.

El microprocesador incorporado en el transmisor me#ora la precisin y la capacidadde comunicacin. $a exactitud total es me#orada eliminando las fuentes principalesde error en transductorD como lo son aquellas debido a los

0


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)ambios de temperatura y presin esttica. )on el poder del microprocesador esposible a&ora medir los efectos de la temperatura y la presin esttica sobre cadasensor, individualmente.

3.7. D$n(/n #$ %+%& #$ (on*ro%

Elementos 4nal de control es un dispositivos encar%ados de transformar una se/alde control en un "u#o de masa o ener%-a


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Estos elementos los podemos considerar constituidos por dos partes:

Actuador: recibe la se/al de controlador y la transforma en un desplaamiento


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5lvulas de desa&o%o o alivio 5lvulas de %lobo

'dicionalmente existe la vlvula solenoides, solo se utilia en control de 0 posicionesabierto o cerrado

3.7. D$n(on #$ 0o,0&!

$a bomba es una mquina que absorbe ener%-a mecnica que puede provenir de

un motor el+ctrico, t+rmico, etc., y la transforma en ener%-a que la trans4ere a un "uido

como ener%-a &idrulica la cual permite que el "uido pueda ser transportado de un lu%ar a

otro, a un mismo nivel yo a diferentes niveles yo a diferentes velocidades.

CLASIFICACION

8e pueden considerar dos %randes %rupos: (inmicas


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e#e para proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un %eneradorel+ctricoo una &+lice.

$as turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator,siendo la primera la que, impulsada por el "uido, arrastra el e#e en el que se obtiene elmovimiento de rotacin.

?asta el momento, la turbina es uno de los motores ms e4cientes que existen


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