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Fundamentos de medición es un material de mucha utilidad, pues concentra las variables a intervenir en el proceso de electrónica industrial.También encontrarás todo lo relacionado al campo de la instrumentación industrial.
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CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 1Ingeniera de Seguridad
P R O G R A M A1. INTRODUCCIN.
2. FUNDAMENTOS DE INSTRUMENTACIN. 3. ELEMENTOS DE MEDICIN
TEMPERATURA , PRESIN., 15/03NIVEL., FLUJO. 29/034. TRANSMISORES.
5. VLVULAS DE CONTROL. 05/046. ANALIZADORES 12/04
7. PLC.8. VALVULAS DE SEGURIDAD 26/04.
9. SIMBOLOGIA.
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 2Ingeniera de Seguridad
INTRODUCCIN
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 3Ingeniera de Seguridad
WF0, T0
Producto
Y
Vapor Condensado
QV , TVVapor
F1 , T1
Control Manual
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 4Ingeniera de Seguridad
WF0, T0
Producto
Y
Vapor Condensado
QV , TVVapor
F1 , T1
Control Automtico
T T T C
Unidad de Medicin
Unidad de Control
Elemento Final de Control
El Proceso
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 5Ingeniera de Seguridad
La palabra instrumentacin es ampliamente definida como para incluir cualquier herramienta u otro dispositivo que sea til en lograr un objetivo, los instrumentos son frecuentemente definidos ms all del campo en que ellos sirven musical, quirrgico, topogrfico, e instrumentos de navegacin, por mencionar algunos. Para este campo, un instrumento es un dispositivo sensor, medidor, transmisor, o controlador asociado con un proceso o sistema. Por tanto instrumentacin debe significar cualquier arreglo de instrumentos para medir, indicar, registrar o controlar las magnitudes de las variables que pueden existir en un proceso.
DEFINICIN DE INSTRUMENTACIN
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
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Otra definicin puede darse como la rama de la Ingeniera que se encarga de mantener el equilibrio de un proceso a travs de la aplicacin de instrumentos.
DEFINICIN DE INSTRUMENTACIN
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LA NECESIDAD DE MEDICIN Y CONTROL
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LA NECESIDAD DE MEDICIN Y CONTROL
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UNIDADES DE MEDICIN
Magnitud y Smbolo
Dimensin (Relacin con
otras cantidades)
Ingls o convencional
y smbolo
Internacional y smbolo
Longitud (L) Fundamental Pie (ft) Metro (m)Masa (M) Fundamental Libra (lb) KilogramoTiempo (t) Fundamental Segundo (seg) Segundo (seg)Temperatura (T)
Fundamental Fahrenheit (F)
Celsius (C)
Corriente Elctrica (I)
Fundamental Amperio (A) Amperio (A)
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UNIDADES DE MEDICIN
Magnitud y Smbolo
Dimensin (Relacin con
otras cantidades)
Ingls o convencional y
smbolo
Internacional y smbolo
Aceleracin (a) L/t2 Pie por segundo cuadrado (ft/seg2)
Metro por segundo cuadrado (m/seg2)
Area (A) L2 Pie cuadrado (ft2) Metro cuadrado (m2)
Densidad () M/L3 Libra por pie cbico (lb/ft3)
Kilogramo por metro cbico (kg/m3)
Energa (E), Trabajo (W), Calor (Q)
ML2/t2 Pie por libra fuerza (ft-lbf)
Joule (J)
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UNIDADES DE MEDICIN
Magnitud y Smbolo Dimensin (Relacin con
otras cantidades)
Ingls o convencional y
smbolo
Internacional y smbolo
Energa (E), Trabajo (W), Calor (Q)
ML2/t2 Pie por libra fuerza (ft-lbf)
Joule (J)
Fuerza (F) ML/t2 Libra fuerza (lbf) Newton (N)Frecuencia (f) 1/t Hertz (Hz) Hertz (Hz)Potencia (P) ML/t3 Vatios (W), caballos
de potencia (hp)Vatios (W)
Presin (p) M/(Lt2) Libra fuerza por pulgada cuadrada (psi)
Pascal (Pa)
Velocidad (v) L/t Pie por segundo (ft/seg)
Metros por segundo (m/seg)
Volumen (V) L3 Pie cbicos (ft3) Metros cbicos (m3)
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Segn la fuente de energa utilizada.
Instrumentos Neumticos:Instrumentos Elctricos o
Electrnicos:Instrumentos Hidrulicos:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
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Segn la funcin que realizan
Ciegos:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
Interruptor de Dispersin Trmica
Transmisor de Nivel Laser
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CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
Segn la funcin que realizan
Indicadores:
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Segn la funcin que realizan
Registradores:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
Registrador videogrfico sin papel, con pantallatactil
Registrador deGrfica de bandapor inyeccin deTinta
Registrador de flujo, decarta circular de 10", contotalizacin
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Segn la funcin que realizan
Elementos primarios:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
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Segn la funcin que realizan
Transmisores:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
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Segn la funcin que realizan
Convertidores:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
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Segn la funcin que realizan
Controladores:
CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
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CLASIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOS
Segn la funcin que realizan
Elemento final de control:
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Segn la variable de proceso.De acuerdo con la variable de proceso, los
instrumentos se dividen:9 Instrumentos de Presin.
9 Instrumentos de Temperatura.9 Instrumentos de Nivel.9 Instrumentos de Caudal.9 Instrumentos de pH.
9 Instrumentos de Velocidad.9 Instrumentos de Humedad.9 Instrumentos de Posicin, etc.
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El buen funcionamiento de un sistema de control depende del sistema de medicin.
Algunas de las variables utilizadas en control de procesos son: Presin, temperatura, flujo, nivel, pH, densidad, conductividad, fuerza, velocidad, etc.
SEAL Y CAMPO DE MEDIDA
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Variable Medida.Es una cantidad fsica, propiedad o condicin que estsiendo medida.Ej. Temperatura, flujo, presin.
Seal Medida.Variable elctrica, mecnica, neumtica, aplicada a Iaentrada de un equipo. Ej. Voltaje de un termopar, p en una placa de orificio.
Seal de Entrada.Una seal aplicada a un dispositivo o sistema.
Seal de SalidaUna seal entregada por un dispositivo o sistema.
SEAL Y CAMPO DE MEDIDA
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Rango (Campo de Medida).Es el conjunto de valores de la variable medida comprendidos dentro de los lmites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisin de un Instrumento.Ejemplo: Un termmetro calibrado entre 100C y 200C, tiene un Rango de 100C a 200C.
SEAL Y CAMPO DE MEDIDA
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Amplitud (Span)Es la diferencia algebraica entre los valores o lmites superior e inferior del rango de un instrumento. La amplitud para el ejemplo anterior es de 100C.
SEAL Y CAMPO DE MEDIDA
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Rango con Elevacin de CeroEs aquel rango en el cual el valor cero de la variable o seal medida es mayor que el valor Inferior del rango.
I I I-25 0 50
Rango con Supresin de Cero.Es aquel rango en el cual el valor cero de la variable o seal medida es menor que el valor inferior del rango.
I I20 100
SEAL Y CAMPO DE MEDIDA
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Exactitud (Accuracy).La exactitud de un instrumento es indicada por la mxima desviacin de su lectura con respecto a un valor conocido.
CARACTERSTICAS ESTTICAS
Nmero de Mediciones1 52 3 4 6 7 8 9
ValorVerdadero
B
A
|A| < |B|Exactitud = B
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Exactitud (Accuracy).
Puede expresarse en varias formas: Como un tanto por ciento del alcance: 0.1% En unidades de la variable medida: 1F Como un tanto por ciento del valor mximo del
Rango.
CARACTERSTICAS ESTTICAS
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Error Esttico.Es la diferencia algebraica entre el valor indicado por el instrumento y el valor real de la seal medida.
RepetibilidadEs el grado de igualdad con que un valor dado puede ser repetidamente medido.
CARACTERSTICAS ESTTICAS
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DesviacinSeparacin gradual del valor medido con respecto al valor calibrado. Generalmente ocurre despus de un largo intervalo de tiempo.Ejemplo: Termopares (contaminacin do los metales)Placas de Orificio (erosin).
CARACTERSTICAS ESTTICAS
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SensibilidadEs la razn entre el incremento de la
lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, despus de haber alcanzado el estado de reposo. Viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida.
CARACTERSTICAS ESTTICAS
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Banda Muerta.El rango a travs del cual an con cambios en la entrada no se produce un cambio en la salida
Histresis.Es la mxima diferencia en la respuesta de un instrumento frente a una misma entrada cuando el recorrido se hace en ambos sentidos de la escala.
CARACTERSTICAS ESTTICAS
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Velocidad de Respuesta.Es la rapidez con que un instrumento responde a cambios en Ia cantidad medida.
Fidelidad.Es el grado de igualdad con el cual un instrumento indica los cambios de la variable medida sin error dinmico.
Error Dinmico.Es la diferencia algebraica entre el valor indicado por el instrumento y una variable que cambia con el tiempo, si se asume que no existe error esttico.
CARACTERSTICAS DINMICAS
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Amortiguamiento.Reduccin progresiva de las oscilaciones de un sistema.
CARACTERSTICAS DINMICAS
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Tiempo (seg)
A
m
p
l
i
t
u
d
FA
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Seal Analgica.Presenta infinitos valores comprendidos dentro del rango del instrumento.Ejemplo: 4-20 mA, 3-15 psig.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
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Seal Digital.Presenta finitos valores comprendidos dentro del rango del instrumento.Ejemplo: Una seal digital representada en una palabra de 4 bits
Seal Digital Binaria.Tiene nicamente dos valores.Ejemplo: 1-0, abierto-cerrado, ON-OFF, etc.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
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Seal Continua.Se caracteriza por su continuidad en el tiempo.
Seal discreta.Se caracteriza por su discontinuidad en el tiempo
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
Tiempo
V
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r
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b
l
e
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ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
Tiempo
V
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a
b
l
e
A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Leer
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ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
Tiempo
V
a
r
i
a
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A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Leer
FiltrarGraficar
Guardar en Q
Calcular la salida m
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ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
Tiempo
V
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r
i
a
b
l
e
A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Leer
FiltrarGraficar
Guardar en Q
Calcular la salida mSacar m
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ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
Tiempo
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A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Leer
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 42Ingeniera de Seguridad
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Leer
Tiempo
V
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CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 43Ingeniera de Seguridad
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
Tiempo
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CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
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Transmisin Digital de Datos.Forma Paralela. Cada bit se deriva de una salida separada del circuito y se transmite por una lnea separada.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
1 0 1 0 1 1 0 1
1
0
1
0
1
1
0
1
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Transmisin Digital de Datos.Forma Serial. Se utiliza nicamente una lnea para la seal de salida, La lnea de salida transmite varios bits de uno en uno en forma secuencial, comenzando generalmente con el bit menos significativo.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
1 0 1 0 1 1 0 1
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 46Ingeniera de Seguridad
Transmisin Digital de Datos.Forma Serial. Se utiliza nicamente una lnea para la seal de salida, La lnea de salida transmite varios bits de uno en uno en forma secuencial, comenzando generalmente con el bit menos significativo.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
1 0 1 0 1 1 0 1
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 47Ingeniera de Seguridad
Transmisin Digital de Datos.Forma Serial. Se utiliza nicamente una lnea para la seal de salida, La lnea de salida transmite varios bits de uno en uno en forma secuencial, comenzando generalmente con el bit menos significativo.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
1 0 1 0 1 1 0 1
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 48Ingeniera de Seguridad
Transmisin Digital de Datos.Forma Serial. Se utiliza nicamente una lnea para la seal de salida, La lnea de salida transmite varios bits de uno en uno en forma secuencial, comenzando generalmente con el bit menos significativo.
ADQUISICIN Y TRANSMISIN DE DATOS
1 0 1 0 1 1 0 1
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 49Ingeniera de Seguridad
La precisin de la conversin depende de la
cantidad de bits utilizados para representar el valor
analgico en el sistemas digital. Los valores ms
comunes son:
12 bits para la analgico-digital
8 bits para la digital-analgico
CONVERSIN ANALGICA - DIGITAL
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MSc. Javier Bastidas 50Ingeniera de Seguridad
Avance del Control de Proceso Digital
LAS COMPUTADORAS EN LOS SISTEMAS DE CONTROL
EvoluciEvolucin de los Computadoresn de los Computadores
EvoluciEvolucin de la Teorn de la Teora y Ta y Tcnicas de Controlcnicas de Control
EvoluciEvolucin de los Instrumentos del Lazon de los Instrumentos del Lazo
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 51Ingeniera de Seguridad
LAS COMPUTADORAS EN LOS SISTEMAS DE CONTROL
ElectrnicaInstrumen-
tacin
Lgica
ControlInformticode Procesos
Ing. de Procesos
Informtica
Control
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TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Sistemas de control AnalSistemas de control Analgicogico
Sistemas de control DigitalSistemas de control Digital
D.A.QD.A.Q..
C.D.DC.D.D..
D.C.SD.C.S..
P.L.CP.L.C..
Pasivos
Activos
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TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Sistemas de control AnalSistemas de control Analgicogico
INTERCAMBIADOR
TT
TC
CONTROL DE PROCESOS E INSTRUMENTACIN
MSc. Javier Bastidas 54Ingeniera de Seguridad
TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Sistemas de AdquisiciSistemas de Adquisicin de Datosn de Datos
Computador de
Adquisicin de Datos Equipos de Indicacin y/o Almacenamiento
Interfase
Proceso
Presiones,Temperaturas,Flujos, Niveles, etc.
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TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Sistemas de Digital DirectoSistemas de Digital Directo
A/D D/A
Computador para el control
PROCESO
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MSc. Javier Bastidas 56Ingeniera de Seguridad
TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL
Sistemas de Control DistribuidoSistemas de Control Distribuido
Unidad de Adquisicin
de Datos
Red de Comunicacin Data
Highway
Indicacin Local
P r o c e s o
Unidad Central de Indicacin
del Operador
Unidad Central de Indicacin
del Operador
Computador de Propsito
General(Control)
Unidad Local de Control
Unidad de Secuencia
(PLC)
Unidad Local de Control
Indicacin Local
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MSc. Javier Bastidas 57Ingeniera de Seguridad
Software deAutomatizacin
PLC
Serial
Adquisicinde Datos
Proceso
Fieldbus
PC Workstations
Visin
Intranet Internet
Sistemas de Control DistribuidoSistemas de Control Distribuido
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MSc. Javier Bastidas 58Ingeniera de Seguridad
Se entiende por controlador lSe entiende por controlador lgico programable gico programable (PLC) o aut(PLC) o autmata programable, a toda mmata programable, a toda mquina quina electrelectrnica, disenica, diseada para controlar en tiempo real ada para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales. y en medio industrial procesos secuenciales. Su manejo y programaciSu manejo y programacin pueden ser realizada n pueden ser realizada por personal elpor personal elctrico o electrctrico o electrnico sin nico sin conocimientos informconocimientos informticos.ticos.Realiza funciones lRealiza funciones lgicas: serie, paralelos, gicas: serie, paralelos, temporizacionestemporizaciones, , contajescontajes y otras my otras ms potentes s potentes como ccomo clculos, regulaciones, etc.lculos, regulaciones, etc.
Sistemas de Control LSistemas de Control Lgico Programablegico Programable
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Sistemas SCADASistemas SCADA
Las siglas SCADA son el acrLas siglas SCADA son el acrnimo de nimo de SUPERVISORY COTROL AND DATA SUPERVISORY COTROL AND DATA ACQUISITION, que traduce CONTROL ACQUISITION, que traduce CONTROL SUPERVISORIO Y ADQUISICION DE DATOS. SUPERVISORIO Y ADQUISICION DE DATOS. Este es un sistema de control y supervisiEste es un sistema de control y supervisin a n a distancia, que por lo general se aplica a procesos distancia, que por lo general se aplica a procesos distribuidos en un distribuidos en un rea frea fsica extensa y es en la cuales sica extensa y es en la cuales tiene mas significado y aplicacitiene mas significado y aplicacin.n.
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