introducción a instrumentación y control

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  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Temario

    - Introduccin a la Instrumentacin

    - Calibracin de instrumentos

    - Medidas de presin

    - Medidas de temperatura

    - Medidas de nivel

    - Medidas de caudal

    - Transductores LVDT

    - Posicionadores inteligentes

    - Vlvulas de control

    - Control PID

    - Modos de control

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Objetivos

    - Familiarizarse con la terminologa y simbologa usada eninstrumentacin

    - Conocer los principios de funcionamiento de sensores y transmisores

    - Realizar el conexionado y montaje de instrumentos

    - Estudiar la calibracin general de los instrumentos. Ajustes deinstrumentos especficos

    - Estudiar el comportamiento de un lazo de control.

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Introduccin

    INSTRUMENTACIN: abarca

    Medir

    Transmitir (4-20 mA) Indicar y registrar

    Controlar o regular

    variables de proceso

    CONTROL

    Objetivo: Mantener una variable en un valor deseado (cte o variable)

    - Comparar con valor deseado (Consigna) desviacin- Corregir

    Componentes:

    - Unidad de medida

    - Unidad de control

    - Elemento final de control

    - Proceso

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Ejemplo de control

    Proceso

    Elemento final de control

    Unidad de controlUnidad de medida

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Elementos que intervienen en un lazo de control

    Elementos (terminologa)

    Sensor, detector, transductor: elemento que capta la medida (p.ej Pt-100)

    Medidores locales: medida inmediata y local (p.ej manmetro)

    Transmisores: transforman en seal elctrica o neumtica para transmitirla

    Receptores: indicadores, registradores (PLCs SCADA) Convertidores: convierten entre tipos distintos de seales

    Reguladores o controladores

    Elementos finales de control: vlvulas de control

    Operacionales: sumadores, restadores, extractores de raz cuadrada, etc (hoyen da son parte del control distribuido)

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Lazo de control abierto

    Ejemplo regulacin temperatura habitacin con programador

    No vale para nada, ya que no reacciona ante perturbaciones

    Controlador Proceso Medidor Transmisor

    IndicadorRegistrador

    ValorDeseado

    Lazo abierto de control

    perturbaciones

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    Lazo de control cerrado

    El regulador recibe informacin de la variable (V. controlada)

    Compara valor deseado con valor medidoGenera seal correctora a elemento final en funcin de la desviacin

    Elemento final acta sobre agente regulador (v. manipulada) y ste sobre proceso

    Lazo cerrado de control

    VARIABLE

    MANIPULADA

    Transmisor

    Proceso

    Regulador

    VARIABLE A

    CONTROLAR

    MEDIDA

    SALIDA

    ELEMENTO FINAL

    DE CONTROL

    ACCI NCORRECTORA

    SE ALINFORMACIN

    PUNTO DECONSIGNA

    controles manuales y

    controles automticos

    cambios de carga y perturbaciones

    Lazo cerrado: funciona con ladiferencia entre lo deseado y lomedido (error)

    ERROR= MEDIDA CONSIGNA

    Tenemos FEEDBACK = realimentacin

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Instrumentos segn su funcin

    DETECTORES

    Seal todo/nada

    Presostatos, termostatos, interruptores de nivel, etc

    SENSORES ELEMENTOS PRIMARIOS

    termopares, Pt100, placas de orificio, etc

    INDICADORES Y REGISTRADORESreciben seal elctrica (I V) o neumtica (P)

    TRANSMISORES

    integran sensor, transductor y transmisor

    generan seal de salida normalizada (I P)

    seal apta para enviar a distancia

    electrnicos: 4-20 mA, alimentacin 24 V

    neumticos: 3-15 psi, alimentacin 20 psi

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Instrumentos segn su funcin

    ELEMENTOS FINALES DE CONTROLVlvulas de control, variadores de velocidad, etc

    Actuadores neumticos (servomotores)

    reciben seal neumtica (de posicionador)

    diafragma y muelle

    aire para cerrar/ aire para abrir

    Posicionadores

    reciben seal neumtica 3-15 psi (o elctrica) + aire alimentacin (20 psi)

    reciben posicin de vlvula (realimentacin mecnica)

    dan salida neumtica al actuador para regular su posicin

    Vlvula de control

    obturador unido a vstago, unido a servomotor

    Convertidores I/P

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Instrumentos segn su funcin

    CONTROLADORES Y ESTACIONES

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa

    Identificacin de instrumento (variable y funcin) + identificacin del lazo

    1 letra = Variable de proceso

    posible modificador (PD, FQ)

    P: presin D: densidad I: corrienteF: caudal (flow) V: viscosidad A: anlisis

    L: nivel (level) S: velocidad(speed) X: sin clasificar

    T: temperatura W: Peso (weight) Z: posicin

    I: indicador G: vidrio cristal (glass)

    L: luz piloto E: elemento primario

    R: registrador O: orificio

    2 letra: tipo de lectura

    En instrumentacin se utilizan mucho los P&ID (Piping & Instrumentation Diagrams:

    Diagramas de Instrumentacin y tuberas).

    Se usa la Norma ISA (Sociedad Americana de Instrumentacin) aceptada a nivel mundial

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa

    3 letra: funcin adicionalC: controlador S: interruptor T: transmisor

    Y: rel computador V: vlvula K: estacin

    4 letra: modificadores

    H: alto L: bajo (low)

    Ejemplos

    TRC - 2A : controlador de temperatura con registrador, del lazo 2, el elemento A.

    LIT - 23B: transmisor con indicador de nivel del lazo 23, elemento B.

    PCV - 4A : vlvula controladora de presin, del lazo 4, elemento A.

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa: lneas y alimentaciones

    ALIMENTACIONES

    AS: alimentacin aire (Air Supply)

    ES: alimentacin elctrica (Electric Supply)

    HS : alimentacin hidrulica (Hydraulic Supply)

    SS: alimentacin vapor (Steam supply)

    WS: alimentacin agua (Water supply)

    CONEXIN A PROCESOS, ALIMENTACIN

    SEAL NEUMTICA

    SEAL HIDRULICA

    SEAL ELCTRICA

    SEAL ELECTROMAGNTICA

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa: generales y vlvulas

    GENERALES

    VLVULAS

    Instrumentos para una variable

    Instrumentos para varias variables

    Local

    Local Tras panel

    Tras panelEn panel

    En panel

    Globo o compuertaEn ngulo

    Mariposa

    De bola Tres Vas Cuatro Vas

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa: actuadores

    ACTUACIN EN CASO DE FALLO

    ACTUADORES

    S

    Diafragmacon muelle

    Diafragma con muelleposicionador yvlvula piloto

    Diafragma

    con muelle y

    posicionador

    Motor rotativoManual

    Electrohidrulico

    Para vlvula de alivio

    o seguridad

    Por pistn

    M

    EH

    FO FC

    FI

    FL

    FO

    A

    C

    B

    Abre en fallo Cierra en fallo Bloquea en fallo

    Abre en fallo

    Va A-C

    Posicin intermedia

    en fallo

    i b l l i i

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa: elementos primarios

    ACTUACIN EN CASO DE FALLO

    ELEMENTOS PRIMARIOS

    FE FE

    FI

    FE

    FC

    FE

    FQI29

    69

    24

    24

    27

    72

    214

    Placas de orificio

    Con tomas en brida Con tomas en tubera

    Tubo Pitot

    Rotmetro

    Sensor conectado acontrolador de caudal

    Totalizador indicadorde caudal

    PIPI

    143142

    Manmetro con selloManmetro

    LG396

    LI247

    Nivel de cristalIndicador de nivel

    de flotador

    TI142

    Termmetro

    TI142

    Termoparbimetlicoo de vidrio

    TE

    Si b l l i i

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Simbologa: elementos primarios

    EJEMPLOS (CONTROL CAUDAL)

    PI

    FRC

    339

    PR-339339 340

    340

    PR

    FT

    FV-340

    FRC-340

    HE FV

    340

    PT

    Ej l d di

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Ejemplo de diagrama

    FT 101: transmisor de caudal

    conectado con seales elctricas alcontrolador indicador de caudal FIC101, tambin realiza la raz cuadradaa la seal de entrada. La salida deFIC 101 es una seal elctrica hacia

    TY 101 ubicado detrs de panel. Lasalida de TY 101 es una sealneumtica, lo que convierte a TY 101en un I/P.TT 101 y TIC 101 son similares a FT101 y FIC 101 pero en lugar decaudal, ellos miden, indican ycontrolan temperatura.La salida de TIC 101 est conectadaal SP (consigna) de FIC 101 parahacer un control en cascada.

    Ej l d di

  • 7/28/2019 Introduccin a instrumentacin y control

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    Ejemplo de diagrama

    YIC TPICO:Una vlvula todo/nada controlada poruna vlvula solenoide y equipada confinales de carrera que indican posicinabierta (ZSH) y cerrada (ZSL).

    Todas las entradas y salida estncableadas a un PLC que es accesiblepara el operador (rombo dentro de uncuadrado con lnea horizontal slida).

    La letra 'Y' indica computador.