INSTRUMENTACINUNIDAD IINTRODUCCIN A LA INSTRUMENTACIN Y NORMAS

1.2.- DEFINICIONES Y CONCEPTOS.Los procesos industriales exigen el control de la fabricacin de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricacin de los productos derivados del petrleo, de los productos alimenticios, de la industria cermica, de las centrales generadores de energa, de la siderurgia, de los tratamientos trmicos, de la industria papelera, de la industria textil, etc.

En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presin, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de roco, etctera. Los instrumentos de medicin y control permiten el mantenimiento y la regulacin de estas constantes en condiciones ms idneas que las que el propio operador podra realizar.

En los inicios de la era industrial, la operatoria de los procesos se llevaba a cabo con un control manual de estas variables utilizando slo instrumentos simples, manmetros, termmetros, vlvulas manuales, etc., control que era suficiente por la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con que stos se han ido desarrollando, ha exigido su automatizacin progresiva por medio de los instrumentos de medicin y control.

Estos instrumentos han ido liberando al personal de campo de su funcin de actuacin fsica directa en la planta y al mismo tiempo, le han permitido una labor nica de supervisin y de vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso o bien en salas aisladas separadas; asimismo, gracias a los instrumentos ha sido posible fabricar productos complejos en condiciones estables de calidad y de caractersticas, condiciones que al operario le seran imposibles o muy difciles de conseguir, realizando exclusivamente un control manual.

Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos categoras: procesos continuos y procesos discontinuos. En ambos tipos, deben mantenerse en general las variables (presin, caudal, nivel, temperatura, etc.), bien en un valor deseado fijo, bien en un valor variable con el tiempo de acuerdo con una relacin predeterminada, o bien guardando una relacin determinada con otra variable.

El sistema de control que permite este mantenimiento de las variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable o condicin a controlar con un valor deseado y toma una accin de correccin de acuerdo con la desviacin existente sin que el operario intervenga en absoluto.

IMPORTANCIA DE LOS INSTRUMENTOS.- los instrumentos de control estan universalmente aceptados. Hoy en dia es inimaginable la existencia de una industria sin instrumentos. En la industria se presenta repetidamente, la necesidad de conocer y entender el funcionamiento de los instrumentos y el papel que juega dentro del control del proceso.DEFINICION DE INSTRUMENTO.- es un dispositivo, aparato que se utiliza para determiner el valor o la magnitude de una variable (temperatura, presion, caudal, nivel, etc.)

Que es la Instrumentacin Industrial? Es el conocimiento de la correcta aplicacin de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medicin, regulacin, observacin, transformacin, ofrecer seguridad, etc., de una variable dada en un proceso productivo.

CLASIFICACIONDE LOS INSTRUMENTOSINDUSTRIALES

CLASIFICACIONSe consideran dos clasificaciones bsicas:

En funcin del instrumentoEn funcin de la variable del proceso

EN FUNCION DEL INSTRUMENTODe acuerdo al instrumento se tiene:

Instrumentos ciegosInstrumentos indicadoresInstrumentos registradoresElementos primariosTransmisoresTransductoresConvertidoresReceptoresControladoresElementos finales de control

INSTRUMENTOS CIEGOSson aquellos que no tienen indicacin visible de la variable, tales como presostatos y termostatos (interruptores de presin y temperatura respectivamente) que poseen una escala exterior con un ndice de seleccin de la variable.

Son tambin instrumentos ciegos, los transmisores de caudal, presin, nivel y temperatura sin indicacin.

INSTRUMENTOS CIEGOSVlvula de controlPresostato

INSTRUMENTOS INDICADORESDisponen de un ndice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Segn la amplitud de la escala se dividen en indicadores concntricos y excntricos. Existen tambin indicadores digitales que muestran la variable en forma numrica con dgitos.

INSTRUMENTOS INDICADORESVoltmetro Anlogo

INSTRUMENTOS REGISTRADORESRegistran con trazo continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares o de grfico rectangular o alargado segn sea la forma de grfico.

Los registradores de grfico circular suelen tener el grfico de 1 revolucin en 24 horas mientras que en los de grfico rectangular la velocidad normal del grfico es de unos 20 mm/hora.

INSTRUMENTOS REGISTRADORESRegistrador LinealRegistrador Circular

ELEMENTOS PRIMARIOSEstn en contacto con la variable y utilizan o absorben energa del medio controlado para dar al sistema de medicin una indicacin en respuesta a la variacin de la variable controlada.

El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presin, fuerza, posicin, medida elctrica, etc. Por ejemplo: en los elementos primarios de temperatura de bulbo y capilar, el efecto es la variacin de presin del fluido que los llena y en los de termopar se presenta una variacin de fuerza electromotriz.

ELEMENTOS PRIMARIOSTubo BourdonElectrodo pH

TRANSMISORES Captan la variable de proceso a travs del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de seal neumtica de mar gen 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrnica de 4 a 20 mA de corriente continua.

La seal neumtica de 3 a 15 psi equivale a 0,206 - 1,033 bar (0,21 - 1,05 kg/cm por lo cual, tambin se emplea la seal en unidades SI 0,2 a 1 bar Asi mismo, se emplean seales electrnicas de 1 a 5 mA de 10 a 50 mA y de 0 a 20 mA, si bien la seal normalizada es de 4-20 mA.

TRANSDUCTORESReciben una seal de entrada funcin de una o ms cantidades fsicas y la convierten modificada o no a una seal de salida. Son transductores, un rel, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presin de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presin de proceso a seal neumtica), etc.

CONVERTIDORESSon aparatos que reciben una seal de entrada neumtica (3-15 psi) o electrnica (4-20 mA) procedente de un instrumento y despus de modificarla envan la resultante en forma de seal de salida estndar.

RECEPTORESReciben las seales procedentes de los transmisores y las indican o registran. Los receptores controladores envan otra seal de salida normalizada a los valores ya indicados 3 -15 psi en seal neumtica, 4 -20 mA en seal electrnica, que actan sobre el elemento final de control.

CONTROLADORESComparan la variable controlada (presin, nivel, temperatura, flujo) con un valor deseado y ejercen una accin correctiva de acuerdo con la desviacin.

La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de seal neumtica, electrnica o digital procedente de un transmisor.

ELEMENTO FINAL DE CONTROLRecibe la seal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. En el control neumtico, el elemento suele ser una vlvula neumtica o un servomotor neumtico que efectan su carrera completa de 3 a 15 psi (0,2 - 1 bar). En el control electrnico la vlvula o el servomotor anteriores son accionados a travs de un convertidor de corriente a presin (I/P) o seal digital a presin que convierte la seal electrnica de 4 a 20 mA o digital a neumtica 3 -15 psi. En el control elctrico el elemento suele ser una vlvula motorizada que efecta su carrera completa accionada por un servomotor elctrico.

ELEMENTO FINAL DE CONTROLVlvula de control neumtica

EN FUNCION DE LA VARIABLE DE PROCESODe acuerdo con la variable del proceso, los instrumentos se dividen en instrumentos de:

CaudalNivelPresinTemperaturaDensidad y peso especificohumedad y punto de rocoViscosidadPosicinVelocidadpHConductividad Turbidez