Tema 1: Introducción a la Instrumentación ?· Tema 1: Introducción a la Instrumentación Industrial…

Download Tema 1: Introducción a la Instrumentación ?· Tema 1: Introducción a la Instrumentación Industrial…

Post on 28-Jul-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

TRANSCRIPT

Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial12Profesor Miguel Ramrez F. 2Instrumentacin IndustrialINTRODUCCION El gran desarrollo tecnolgico actual en donde un gran nmero de productos nuevos impactan continuamente a la gente en los diferentes mbitos sociales y esto en gran manera se debe a que la mayora de los procesos que involucran a stos procesos deben tener un excelente control en el procesomismo.3Profesor Miguel Ramrez F. 3Instrumentacin IndustrialIntroduccin (2) En la industria se utiliza frecuentemente el concepto de Sistemas de Control y esto es debido a que en la industria existen dentro de sus procesos, variables importantes que debern ser controladas o dirigidas de tal manera que el producto final cumpla con los estndares o normas de tal forma que el usuario consumidor se encuentre satisfecho para s mismo o bien que sea un insumo de buena calidad que se integre a otro proceso e inclusive el tratamiento de stas variables debern ser de tal modo que brinde una mayor confiabilidad y seguridad al personal involucrado.4Profesor Miguel Ramrez F. 4Instrumentacin IndustrialCampos de la IndustriaProductor BsicoRecurso Natural Materia PrimaManufactureraPieza no ensambladaProductor BsicoProducto TerminadoTransformacinMateria PrimaPieza no ensambladaIndustriaInsumo (Entrada) Producto (Salida)Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial25Profesor Miguel Ramrez F. 5Instrumentacin IndustrialGiros de la IndustriaManufactureraMetalmecnicaFarmacuticaAutomotrizDel PlsticoCermicaSiderrgica PapeleraEtc.6Profesor Miguel Ramrez F. 6Instrumentacin IndustrialEnfoque de SistemasPROCESOReduccinEra de las MquinasCausa-EfectoMecanicismoENFOQUE DE SISTEMAS7Profesor Miguel Ramrez F. 7Instrumentacin IndustrialEra de las Maquinas:Reduccionismo: Reduccin Descomposicin en elementos simples ltimos, partes indivisibles tal como el tomo en fsica, clulas en biologa, sustancias simples en qumica e individuo en sociologa. Origino el Anlisis y por lo tanto el pensamiento analtico y se manej anlisis como sinnimo de pensamiento.El anlisis consiste en:Descomponer el total en partes independientes e indivisibles dela cual esta compuestoExplicar el comportamiento de las partesAgregar estas explicaciones parciales en una explicacin del todoNacen ideas como Divisin del Trabajo, Estructura organizacionalEl entender el mundo se basaba en la suma o el resultado de sus partes y que eran conceptualizadas tan independientes una de otra como era posible. Y nacieron disciplinas virtualmente independientesTema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial38Profesor Miguel Ramrez F. 8Instrumentacin IndustrialMecanicismo:Causa-Efecto.Todo fenmeno poda ser explicado usando solamente una relacin final simple, causa-efecto. Un evento era tomado como la causa de otro. Por lo cual no se tomaba en cuenta el medio ambiente9Profesor Miguel Ramrez F. 9Instrumentacin IndustrialEra de enfoque de SistemasConjunto de elementos de cualquier clase interrelacionadas, por ejemplo conceptos como el sistema numrico, objetos como en un sistema telefnico o en el cuerpo humano.Se requiere:Al menos una propiedad o comportamiento de cada parte del conjunto tiene un efecto en las propiedades o el comportamiento del conjunto como un todo. Por ejemplo, cada rgano del cuerpo humano afecta el funcionamiento de todo el cuerpo10Profesor Miguel Ramrez F. 10Instrumentacin IndustrialEnfoque de Sistemas: Requerimientos Las propiedades y el comportamiento de cada parte as como la forma en que stas afectan el todo, dependen de las propiedades y del comportamiento de al menos otra parte del conjunto. De aqu que ninguna parte puede tener un efecto independiente en el todo. Por ejemplo, el efecto que el corazn tiene en el cuerpo, depende a su vez del comportamiento de los pulmones. Cada posible subgrupo de elementos en el conjunto tiene las primeras dos propiedades. Cada uno tiene un efecto, y ninguno tiene un efecto independiente en el todo. De aqu que los elementos no puedan ser organizados en subgrupos independientes. Un sistema es ms que la suma de sus partes es un todo indivisible. Nace el pensamiento sinttico, algo a ser explicado es visto como parte de un sistema mayor.Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial411Profesor Miguel Ramrez F. 11Instrumentacin IndustrialEnfoque de Sistemas: DefinicinEl tratamiento de la materia en cuestin se desarrollar tomando fundamentalmente el enfoque de sistemas y haciendo un resumen breve diremos: Un Sistema es un conjunto de elementos interrelacionados entre sque actan como tal y cumple con un objetivo bien determinado.12Profesor Miguel Ramrez F. 12Instrumentacin IndustrialSISTEMA DE CONTROLUn Sistema de Control es un conjunto de elementos interrelacionados entre s que permite comandar, regular o dirigir a otro sistema o a si mismo dinmicamente y pueden ser de lazo o bucle abierto o bien de lazo o bucle cerrado.13Profesor Miguel Ramrez F. 13Instrumentacin IndustrialSistema lazo abierto y lazo cerradoSISTEMAEntradaLazo AbiertoSalidaSISTEMAEntradaLazo CerradoSISTEMADe ControlSalidaTema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial514Profesor Miguel Ramrez F. 14Instrumentacin IndustrialSistema Abierto Al Sistema de lazo abierto tambin se le puede representar de la siguiente manera:Lazo AbiertoSISTEMAProcesoUnidad DinmicaPlantaEntradaConvertidor TransductorSeleccin ReferencialSalida15Profesor Miguel Ramrez F. 15Instrumentacin IndustrialSeales Es importante definir que en cualquier sistema para su actuacin final se requieren de estmulos, es decir de seales que conlleven informacin til al sistema en cuestin por lo que podemos definir que las entradas de un sistema son seales y stas son estmulos que predisponen a actuar al sistema de tal forma que se produzca una respuesta, sta predisposicin de actuacin la conocemos como funcin de transferencia.16Profesor Miguel Ramrez F. 16Instrumentacin IndustrialManipulacin de las Variables de un Sistema de ControlTema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial617Profesor Miguel Ramrez F. 17Instrumentacin IndustrialVariables En cada proceso y dependiendo del tipo de industria se tendrn diferentes variables de inters especfico que debern ser: Medidas, Indicadas, Transmitidas y Controladas Para lo cual se han desarrollado instrumentos especficos que pueden realizar una, varias o todas las actividades antes mencionadas.18Profesor Miguel Ramrez F. 18Instrumentacin IndustrialVariables En un proceso industrial, los instrumentos son empleados para registrar de algn modo una o ms variables importantes y que tienen un conjunto de caractersticas propias de medida y de control, adems de las caractersticas estticas y dinmicas.19Profesor Miguel Ramrez F. 19Instrumentacin IndustrialDefiniciones Medir una variable significa compararla con una unidad de medida para ver cuantas veces estcontenida esta ltima en la primera. Por ejemplo, el metro es la unidad de medida de longitud del Sistema Internacional, que originalmente se estableci como la diezmillonsima parte del cuadrante del meridiano terrestre, y hoy, con ms precisin, se define como la longitud del trayecto recorrido en el vaco por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. Medicin: Proceso de medir, empleo de un instrumento que permite medir una variable. Instrumento: Dispositivo empleado para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variableTema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial720Profesor Miguel Ramrez F. 20Instrumentacin IndustrialDefiniciones Instrumentacin: Tcnica que tiene por objeto el estudio de instrumentos o aparatos de control automtico Rango: Espectro o conjunto de valores de la variable medida que estn comprendidas dentro del lmite superior e inferior de la capacidad media o de transmisin del instrumento. Se expresa estableciendo los dos valores extremos Calibracin: Es la verificacin del instrumento contra un patrn o estndar conocido para reducir los errores de exactitud. Exactitud: Indica la desviacin de una lectura con respecto a una lectura conocida. La exactitud puede mejorarse por medio de la calibracin pero no ms allde la precisin del instrumento.21Profesor Miguel Ramrez F. 21Instrumentacin IndustrialDefiniciones Precisin: Es la tolerancia de medida o transmisin del instrumento y define los lmites de los errores cometidos cuando el instrumento es empleado en condiciones normales de operacin y servicio. Generalmente se da en porcentaje de acuerdo al alcance o rango, de acuerdo a la unidad de la variable, de acuerdo a la lectura o de acuerdo al valor mximo.22Profesor Miguel Ramrez F. 22Instrumentacin IndustrialDefinicionesError: Es la diferencia algebraica entre el valor ledo o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida,Pueden ser: Brutos (errores humanos, mala lectura, mal ajuste o calibracin, mala operacin o de clculo o computo) Sistemticos (desgaste o defecto o efecto del medio ambiente) y al azar (los que no se pueden establecer directamente).Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial823Profesor Miguel Ramrez F. 23Instrumentacin IndustrialInstrumento El diccionario define este termino como: Mquina o herramienta que sirve para producir cierto trabajo. Pero que tambin podemos definir como Dispositivo que se emplea para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable24Profesor Miguel Ramrez F. 24Instrumentacin IndustrialClasificacin de los Instrumentos Los instrumentos pueden clasificarse bajo dos enfoques: Funciones del Instrumento Funciones de la Variable25Profesor Miguel Ramrez F. 25Instrumentacin IndustrialEn funcin del InstrumentoVisual Instrumentos Ciegos: por ejemplo los termostatos , presosttos (interruptores de presin y temperatura respectivamente) y generalmente lo son los instrumentos dedicados a indicar alguna alarma. Tambin lo pueden ser los Transmisores de caudal, presin, temperatura, nivel y que no indican visualmente su medida. Instrumentos Indicadores: Integran algn elemento visible para observar el valor de la variable inclusive de forma digital mediante desplegadores como los de 7 segmentos. Instrumentos Registradores: registran en forma continua y generalmente en papel o almacenamiento las variables, generalmente es en papel ya sea de tipo numrico o en trazos.Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial926Profesor Miguel Ramrez F. 26Instrumentacin IndustrialEn Relacin con la variable de medicin ELEMENTO PRIMARIO: El instrumento puede contener un dispositivo que acta como elemento primario que est en contacto con la variable y utilizan o absorben energa del medio para dar al sistema de medicin una indicacin en respuesta a la variacin de la variable controlable. El efecto del elemento primario puede ser cambio de presin, fuerza, posicin, medida elctrica, etc. Ejemplos: el bulbo y capilar: variacin de presin del fluido que los llena Termopar: Variacin de la fuerza electromotriz. TRANSMISORES. Captan la variable de proceso a travs del elemento primario y la trasmiten a distancia en forma de seal neumtica en margen de 3 a 15 psi (4 a 20 mA, 0.21 a 1 kg /cm2). Se le llaman Transmisores inteligentes si enva una seal digital que es compatible a una computadora. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor: Por ejemplo el transmisor de temperatura de bulbo ycapilar es un transmisor y una placa de orificio es solamente unelemento primario..27Profesor Miguel Ramrez F. 27Instrumentacin IndustrialEn Relacin con la variable de medicin TRANSDUCTOR: Produce una seal de salida en base a una seal de entrada que es funcin de una o ms cantidades fsicas que puede o no ser modificada. Los elementos primarios pueden ser transductores, tambin lo es un transmisor y convertidores como por ejemplo el convertidor de Presin de Proceso a corriente a seal neumtica (PP/I y PP/P respectivamente). Ejemplos de Transductores28Profesor Miguel Ramrez F. 28Instrumentacin IndustrialEn funcin de acoplamientoCONVERTIDORES: Son instrumentos que reciben una seal de entrada procedente de un instrumento y despus de modificarla envan la resultante en forma de seal de salida estndar.(Tambin se le llama selector de referencia, ya que dada un parametro fsico de entrada al convertirse en forma seleccionada se tiene una variable de referencia)Ejemplos: Termopar: Convertidor de Voltaje a corriente: 0-25 mV a un sistema electrnico de 4 a 20 mA P/I: Convertidor de Presin (Seal neumtica 3-15 psi) a seal electrnica: 4 a 20 mA I/P: Convertidor de Seal electrnica ( 4-20 mA) a Salida neumtica.RECEPTORES: Reciben las seales que proceden de los transmisores y las indican o registran. Existen receptores de control que envan una seal adicional de salida normalizada a los valores de seal neumtica o seal electrnica.Tema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial1029Profesor Miguel Ramrez F. 29Instrumentacin IndustrialAcoplamiento o acondicionadorTEMPERATURACORRIENTE10, 520,10 30,1530Profesor Miguel Ramrez F. 30Instrumentacin IndustrialEn funcin del Control Controladores: Compara la variable controlada (Presin, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercer una accin correctiva de acuerdo con la desviacin obtenida de acuerdo a un valor pre-establecido. La variable a controlar (Presin, nivel, temperatura) puede ser tomada en forma directa o indirectamente. Elemento Final de Control: Recibe la seal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. Puede ser una vlvula neumtica, un servomotor y que son comandados por algn controlador.31Profesor Miguel Ramrez F. 31Instrumentacin IndustrialSistema de ControlTema 1: Introduccin a la Instrumentacin Industrial1132Profesor Miguel Ramrez F. 32Instrumentacin Industrial33Profesor Miguel Ramrez F. 33Instrumentacin Industrial

Recommended

View more >