INSTRUMENTACION

OBJETIVO GENERAL:

Adquirir los conocimientos para solucionar operar, instalar y mantener las

instalaciones empleadas en procesos industriales.

UNIDAD 1

CONCEPTOS BÁSICOS DE LA INSTRUMENTACIÓN

NECESIDADES E IMPORTANCIA DE LA INSTRUMENTACION

En todos los procesos es necesario controlar y mantener constante algunas

magnitudes físicas o eléctricas por esa razón, los instrumentos de control

permiten el mantenimiento y regulación de estas variables de forma más

óptima.

Lo anterior a ocasionado que la función de un operador sea prácticamente la

de un supervisor y vigilante del proceso, desde centro de controles situados en

el propio proceso o bien en salas de control exclusivas.

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES

Continuos y discontinuos.-En ambos tipos en general deben mantenerse las

variables en un valor deseado fijo o bien, en un valor variable con el tiempo

con base a una relación predeterminada.

Un sistema de control que permite el mantenimiento de variables se puede

definir como el que:

Compara el valor de la variable o condición a controlar con el valor deseado

con el fin de que se pueda tomar una acción de acuerdo a la desviación o error

existente sin la intervención del operario (sistema de control automático o de

malla cerrada)

Funciones o etapas básicas para la descripción de cualquier

instrumento

NOTA:

Canal de comunicación

Medio en que se mide

Elemento sensor primario

Elemento de conversión de

variable

Elemento variable manipulable

Elemento transmisor de dato

Elemento de presentación de datos

Observador

Cantidad medida

UTR UTM

UTR= Unidad Térmica Remota

UTM= Unidad Térmica Maestra

Elemento sensor primario:

Es el elemento principal que recibe energía del medio medido y da una salida

que depende de la cantidad y tipo de energía recibida.

Elemento de conversión de variable:

Es un elemento necesario para convertir la señal de salida del elemento sensor

primario en una variable más adecuada a las características de diseño del

instrumento. Esta etapa puede no ser necesaria o bien puede ser más de una.

Elemento variable manipulable:

Sirve par lograr un cambio en el valor numérico de acuerdo a una condición

con relación preestablecida. Esta etapa puede ser antes o después del

elemento de conversión variable.

Elemento transmisor de datos:

Esta etapa es necesaria para los casos en que el elemento de presentación de

datos se encuentra retirado del elemento sensor primario.

Elemento de presentación de datos:

Es necesario para que la información de la cantidad medida sea interpretada

por el observador y tome las acciones necesarias para el control.

Definiciones en instrumentación

Campo de medida.-Intervalo de la variable medida existente entre el valor inferior y superiorAlcance.-Diferencia algebraica del campo de medidaEXACTITUD Limites de errores aceptados cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio es importante saber que la exactitud varia para cada punto dentro del campo de medida por tal razón, cuando se desea máxima para un valor de trabajo; se calibra para este valor como referencia y se verifica para el resto de la escala.Precisión.-cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas cercanas entre si es decir, es el grado de dispersión de la variable medida para un mismo valor aceptable. Este concepto es sinónimo de Repetibilidad.Zona Muerta:Es el campo de valores de la variable que no hacen variar la indicación del instrumento.Sensibilidad.-es la relación entre el incremento de la lectura con respecto al aumento de del valor de la

Forma de expresar la exactitud

% del alcance

% maximo de campo

% de la lectura

% de la longitud de la escala

% unidades directas

variable medida, después de haberse alcanzado el estado de reposo.Repetibilidad:Es la capacidad de medir repetidamente valores idénticos da la variable en las mismas condiciones de servicio y sentido de variación recorriendo todo el campo de la escala. Es sinónimo de precisión. Histéresis.-es la diferencia máxima mostrada por el instrumento para el mismo valor, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos (ascendente y descendente)Resolución: En los instrumentos analógicos es la menor diferencia de valor que puede distinguir un operador lo cual es dependiente de un posible error de paralaje.En los instrumentos digitales es el cambio de valor de la variable que ocasiona que el digito menos significativo se modifiqueEjemplo: una lectura en un instrumento digital de 531.01ºc el digito menos significativo es el ultimo 1.Vida útil de servicio.- mínimo tiempo especificado de servicio continuo durante el cual el instrumento se comporta en condiciones normales.

EN FUNCION DEL INSTRUMENTOCiegos.-no tienen indicación visible del valor de la variable.Ejemplo: presostatos y termostatos utilizados como alarma o disparoIndicadores.-son aquellos que tienen que muestran el valor de la variable por medio de una escala graduada o bien de forma digital.Registradores.- son los que registran una variable por medio de una señal continua o discreta.Transductor:Recibe una señal de entrada y la convierte en una de la misma o diferente a la señal de entrada física.

Clases de instrumentos

En funcion del instrumento

Inst. ciego Inst. indicadores Inst. registradores Elementos primarios Elemento transmisor Inst. convertidores Inst receptores Inst. controladores Elemento final de control

Enfuncion de la variable del

proceso

Inst. caudalInst. nivelInst. temperaturaInst. presionInst. densidad

Convertidores.-reciben una señal de entrada estándar neumática (3-15 psi) o electrónica (4-20 mA) la cual después de modificarla la envían también de forma estándar.Controladores:Es el que compara la variable controlada (presión, temperatura, nivel) con un valor deseado ejerciendo una acción correctiva de acuerdo con la “señal error” señal de entrada del controlador. Elemento final de control:Es el que recibe la señal del elemento controlador modificando la entrada del agente de control (flujo de un fluido) con el propósito de tener la señal de salida requerida. CÓDIGO DE IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS:En instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con el objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la información. Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de los sistemas de control.

Un sistema de símbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de América).

A CONTINUACION SE DESCRIBE LA SIMBOLOGIA CONSIDERADA POR LA NORMA ISA-S5.1 84 REVISION 1992)

NORMA ISA-S5.2-76(R-1992)Esta norma contiene todos los símbolos lógicos que representan operaciones con enclavamiento binario y sistemas secuenciales para el arranque, operación, alarma y paro de procesos y equipos en la industria química, petroquímica, centrales de potencia, aire acondicionado.Dichas operaciones binarias pueden ser realizadas por cualquier clase de hardware (eléctrico, electrónico, fluidito, neumático, hidráulico, manual…)La existencia de una señal lógica puede corresponder físicamente a la existencia o no de una señal de instrumentos, dependiendo del tipo particular del sistema de hardware y de la filosofía de diseño del circuito.Ejemplo: diseño de una FAH (alarma de caudal alto) para esta sea accionada por la operación de un relevador eléctrico en la que sus contactos pueden abrir o cerrar cual dicho CAUDAL sea alto por lo que:La condición de caudal alto puede representarse por ausencia o presencia de una señal eléctrica.

En aparatos que tienen posiciones de abierto, cerrado, intermedia se les aplica las siguientes definiciones:Posición abierta: significa 100% abierta Posición no abierta: significa abierta menos del 100%Posición cerrada: significa 0% abiertaPosición no cerrada: significa mayor que 0% abierta.Posición intermedia: ˃0% abierta ˂100% Las siguientes tablas representan y definen los símbolos lógicos en donde se ve que en la “tabla de verdad” , “0” indica la no existencia de la entrada lógica o de las señal de salida. “1” indica la existencia de la señal o estado de la entrada lógica:

A, B.C, se interpretan como entradas lógicas; D como la existencia de la señalo estado de salida lógica.

Transductor:Recibe una señal de entrada y la convierte en una de la misma o diferente a la señal de entrada física.Sensibilidad:Es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable medida después de haber alcanzado el estado de reposo se puede expresar en % del campo de medida. Error.-se le conoce a la diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.

Error estático.- es la diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida cuando el proceso está en estado permanente.