instrumentación industrial1

8/3/2019 Instrumentacin Industrial1

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InstrumentacinInstrumentacinIndustrialIndustrial


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DefinicinDefinicin

SistemaSistema

Planta + Proceso = Sistema


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EjemplosEjemplos

PlantaPlanta: Horno

Auto Reactor

Nuclear

Fbrica ...

ProcesoProceso: Fsico

Qumico Mecnico

Elctrico

Biolgico

Econmico

...


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Sistema DinmicoSistema Dinmico

SistemaSistemaEntrada(s) Salida(s)

Perturbaciones InternasExternas


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Control ManualControl Manual

Salida

de Vapor

Entrada

de Vapor

Agua

Caliente

Agua

Fria.

Temp.

Operador

Sensor

Indicador

Control Bueno o ErrticoDificultad de toma de datos

Limitacin de nm. de variables

Pero....


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Control AutomticoControl Automtico

S.V. E.V.A.C.

A.F.

T

Operador

Controlador

IndicadorSensor

Velocidad Nmero de variables

Almacenamiento

Ahora..


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Proceso fsico / Planta

Impresin sensorial

(sentidos)

Raciocinio

(cerebro)

Accin

(manos, voz)

Manual

Manual vs. AutomticoManual vs. Automtico

Informacin

(sensor)

Anlisis y decisin

(Unidad de Control)

Accin de control

(Actuador)

Automtico


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Control RealimentadoControl Realimentado

ProcesoProceso

Perturbaciones

Sensor/

Transductor

Acondicionador/Transmisor

Mando dePotencia

Actuador

ControladorControladorInterfase

de

Entrada

Interfase

de

Salida


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Control Lazo AbiertoControl Lazo Abierto

ProcesoProceso

Perturbaciones

Sensor/

Transductor

Acondicionador/Transmisor

Mando dePotencia

Actuador

ControladorControladorInterfase

de

Entrada

Interfase

de

Salida


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Sensores/TransductoresSensores/Transductores

ProcesoProceso

TemperaturaPresinCaudal

NivelpHCp

RadiacinPeso

...

Variable:

Sensor/Sensor/TransductorTransductor


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Tipos de SealesTipos de Seales

DISCRETADISCRETA No lleva informacin

en su valor. Representa dos

estados posibles: Abierto/Cerrado Si/No O/1 Positivo/Negativo

Presente/Ausente ...

0: 0-2.5 Voltios 1: 3 - 5 Voltios

ANALOGICAANALOGICA Si lleva informacin

de la variable medidaen su valor.

Representa infinitosestados posibles:

Temperaturas: 0-100 C

Presin: 1 a 10 psi.

Peso: 50 a 150 Kg. Apertura: 0-100%

...


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Seales DiscretaSeales Discreta

t

Voltios

0-

5-

Seal

Elctrica

Informacin

0 1 0 1 0 1 0 0

0-

1-


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Seales AnalgicasSeales Analgicas

t

Voltios

0-

5-

Seal

Elctrica

Informacin

V: 0.0 2.6 4.0 2.2 4.1 5.8 3.5 3.0 2.2

C: 0 52 80 44 81 116 70 60 44

1-

2-

3-

4-


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EjemploEjemplo

Seal

Respuesta

Apagado Apagado

Prendido


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EjemploEjemplo

Motor

Temp.


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Clasificacin de SensoresClasificacin de Sensores

Activos: No requieren de

alimentacin

externa (Ej.Termocupla)

Pasivos: Requieren de una

fuente de energaexterna (Ej.Termoresistencia)


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CaractersticasCaractersticas

Caractersticasdinmicas Velocidad de

respuesta (tiempoentre la medida y laseal de salida)

Estabilidad (medioambiente)

Caractersticasestticas Rango de entrada

Resolucin Exactitud

Precisin

Linealidad

Sensibilidad Ruido


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Medicin de TemperaturaMedicin de Temperatura


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TermocuplaTermocupla

I

Efecto Seebeck: f.e.m. ==> f( T )

VV 10mV- 50mV Rangos:

-200 a 4000 C

Sensibilidad: 10 a 50 V/C

Baja Sensibilidad


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Medicin IndustrialMedicin Industrial

INDICADORCONVERTIDOR

mV Tol.+-

SISTEMADE MEDIDA

UNION DEREFERENCIATERMINAL

DECABEZAL

Cables decompensacion

Metal A

Metal B

E (Tm-Tr)p

Tm Tr

4z20 mA

Indication

C / F


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TT

TaTaMetalMetal aa

MetalMetal bb

CuCu

CuCu

V=V(T)V=V(T)--V(Ta)V(Ta)

V= V(cu,a)(Ta) + V(a,b)(T) +V(b,cu)(Ta)V= V(cu,a)(Ta) + V(a,b)(T) +V(b,cu)(Ta)V= [V(b,cu)(Ta) + V(cu,a)(Ta)] +V(a,b)(T)V= [V(b,cu)(Ta) + V(cu,a)(Ta)] +V(a,b)(T)

V= V(b,a)(Ta) +V(a,b)(T)V= V(b,a)(Ta) +V(a,b)(T)

V= V(a,b)(T)V= V(a,b)(T) V(a,b)(Ta)V(a,b)(Ta)

V(a,b)(T) = V + V(a,b)(Ta)V(a,b)(T) = V + V(a,b)(Ta)


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Tipos de TermocuplaTipos de Termocupla

J : Fe-Constantan (Fe-C) K : Cr-Aluml (Cr-Al)

T: Cu-Constantan (Cu-C)

Otros: W, Rh, Pt

Exactitud : 1 - 3%

Respuesta : Lenta (seg.) Linealidad :No muy buena


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Thermocouple Type Names of Materials Useful Application Range

BPlatinum30%Rhodium (+)

Platinum 6%Rhodium (-)

2500-3100F

1370-1700C

CW5ReTungsten5%Rhenium (+)

W26ReTungsten26%Rhenium (-)

3000-4200F

1650-2315C

EChromel (+)

Constantan (-)

200-1650F

95-900C

JIron (+)

Constantan (-)

200-1400F

95-760C

KChromel (+)

Alumel (-)

200-2300F

95-1260C

NNicrosil (+)

Nisil (-)

1200-2300F

650-1260C

RPlatinum13%Rhodium (+)

Platinum (-)

1600-2640F

870-1450C

SPlatinum10%Rhodium (+)

Platinum (-)

1800-2640F

980-1450C

TCopper (+)

Constantan (-)

-330-660F

-200-350C


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Curvas de CalibracinCurvas de Calibracin

-500 0 500 1K 1.5K 2K

80

70

60

50

40

30

20

10

V/C

T (C)

E

TJ

K

N

R

S B

RangosRangosRecomendadoRecomendado:: B: 1290 F a 3310 F

E: -285 1830

J: -300 2190

K: -285 2502 N: 32 2370

R: 255 3214

S: 300 3214

T: -275 750


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Termoresistencia (RTD)Termoresistencia (RTD)

Principio:

R = f(T)

Materiales: Pt (ms usada) W (T altas) Otros: Ni, Cu

Pediente: + (siempre) Linealidad:

Buena

Formas: Alambre enrollado Film metlico

Film: Respuesta rpida

Bajo costo

Alta resistencia Alambre:

Masivo

Mas estable en eltiempo

Autocalentamiento Bajo

Valores tpicos 100, 200 ohms


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RTDRTD

Aislante

Cu Pt

0,0005diam.

0.010espesor

Ag


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PIROMETROS INFRAROJOSPIROMETROS INFRAROJOS

Todos los cuerpos emiten ondaselectromagnticas o radiacin dependiendode la temperatura a la que se encuentran

La energa radiada y su longitud de ondaestn de acuerdo a la temperatura

Por lo que se puede medir la temperatura

del cuerpo sin contacto con l Basan su funcionamiento en la emisividad delos cuerpos


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RADIACIN DE INFRARROJOS

Todo cuerpo sobre el cero absoluto de temperatura (-273C), irradiaunaenerga conunalongituddeonda queseencuentraenelinfrarrojo (0,76 1.000

),delespectroelectromagntico.Elespectro visibleesde0,4

paralaluzultravioleta hastaalrededorde0,75 ,paralaluzroja.

Paralospropsitosprcticos demedicindetemperaturael

espectroinfrarrojo seextiendede0,75 a 20 .


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EMISIVIDADDE LOS MATERIALESEMISIVIDADDE LOS MATERIALES

Material Emisividad Material Emisividad

Aluminio* 0,03-0,30 Plomo* 0,50

Asbesto 0,95 Piedracaliza 0,98

Asfalto 0,95 Aceite 0,97

Basalto 0,70 Pintura 0,93

Latn* 0,50 Papel 0,95

Ladrillo 0,90 Plstico** 0,95

Carbono 0,85 Caucho 0,95

Cermica 0,95 Arena 0,90

Concreto 0,95 Piel 0,98

Cobre** 0,95 Nieve 0,90

Polvo 0,94 Acero** 0,80

AlimentoCongelado 0,96 Textiles 0,94

Hielo 0,98 Agua 0,95-0,99

Hierro* 0,70 Madera*** 0,94

*oxidado**opaco***natural


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APLICACIONESAPLICACIONES

Detector de metalDetector de metalCalienteCaliente


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Medicin de PresinMedicin de Presin


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Fuerza

Celdas de cargaCeldas de carga

R= l/A

Strain Gauges

Tensin mecnica --> R = f(F)


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C

apacitivoC

apacitivo

C = A/d

Capacidad ----- f(P)


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PiezoelctricoPiezoelctrico

V = kP

Cristales ----- f(P)


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EjemplosEjemplos

Presin manomtrica y absoluta


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EjemplosEjemplos

Presin en proceso


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Presin diferencial

EjemplosEjemplos


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Level


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Medicin de NivelMedicin de Nivel


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Sensores de NivelSensores de Nivel

Directos Mirilla

Flotador Desplazamient

o

Sonda

Indirectos Presin

Hidrosttica

Balanza

Elctricos Conductivo

Capacitivo

Vibracin

Ultrasonido Micro- Ondas

Radiactivo


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FlotadorFlotador

Acoplamiento: mecnico.

Magntico.

Mantenimientofrecuente


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DesplazamientoDesplazamiento

Fuerza de empuje

Rango limitado

Interruptores/salida continua.


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SondaSonda

Pluma baja y sube

constantemente Slidos y lquidos


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Presin HidrostticaPresin Hidrosttica

Necesidad de vaciartanques para instalacin ycalibracin.

Supresin o elevacin decero.

Diferencia de presiones entanque cerrado.

Columna de compensacinhmeda.

h3

h

4

h

2

L H

100 %

0 %


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Presin HidrostticaPresin Hidrosttica

h3

h2

100 %

0 %

h4

L H

h3

h1

h2

100 %

0 %

h4

L H

MEDICION DE NIVEL


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MEDICION DE NIVEL

METODOHIDROSTTICO


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BalanzaBalanza

Celdas de Carga.

Distribucin

uniforme en losapoyos


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ConductivoConductivo

Deteccin

Control


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VibradoresVibradores

Deteccin

Lquidos: frecuencia

Slidos: amplitud


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CapacitivoCapacitivo

Constantedielctrica

Lquidosconductores yno conductores


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UltrasonidoUltrasonido

Tiempo de trnsito.

Velocidad del sonido = 343

m/s Angulo de emisin.

No para temperaturas o

presiones altas. Vapores, espuma excesiva,turbulencia o polvointerfieren


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RadarRadar

Frecuencia: GHz Velocidad de la luz. Inmune a:

presin temperatura vapores turbulencia

agitacin Caro


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RadiactivoRadiactivo

Rayos gamma.

Fuera del depsito

Medios Peligrosos. Atenuacin depende

de depende de

densidad del medio. Caro.


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Presin diferencial

EjemplosEjemplos


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Flow


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flow measurement with orifice plate or pitot tube

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