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James Robles Departamento de Instrumentación Huertas College
Principios de Instrumentación Conceptos Básicos de Instrumentación
Principios de Instrumentación Conceptos Básicos de Instrumentación
James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
En esta presentación:
Definición de Instrumentación ¿Que es una variable física? ¿Que es un instrumento de indicación, medición y transmisión? ¿Que es un recorder? ¿Que es un sistema de control? ¿Que es un elemento final de control?
Definición de Proceso Industrial Parámetros Operacionales de Instrumentación
Rango de Proceso Variable de Proceso Rango de Instrumentación Señal de Instrumentación
¿Cómo funciona un transmisor?
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James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas College
Instrumentación:
Disciplina que se encarga de la medición, indicación, transmisión, registro y control de variables físicas dentro de un proceso industrial; cumpliendo con los parámetros operacionales del proceso y con las regulaciones vigentes.
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Variable Física:
Una variable física es una manifestación palpable de condiciones naturales de la materia. Ejemplos de estas variables son: presión, nivel, flujo y temperatura.
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Medición de Variables Físicas:
Acción por la cual se le asigna un valor numérico (cuantificar) y una unidad de ingeniería a una variable física relacionada con la naturaleza de esa variable. Esta acción se logra a través de instrumentos que tienen una indicación visual numérico y una unidad de ingeniería.
Ejemplo 1: La presión en la tubería es de 100 psi.
Variable Física Unidad de Ingeniería Valor Numérico
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Medición de Variables Físicas:
Ejemplo 2: El nivel del tanque es de 12 Ft. Ejemplo 3: El flujo de gas es de 175 SCFM.
Variable Física Unidad de Ingeniería Valor Numérico
Variable Física Unidad de Ingeniería Valor Numérico
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Medición de Variables Físicas:
Ejemplo 4: La temperatura es de 100 °F. Ejemplo 5: La conductividad de la solución es de 25 µS.
Variable Física Unidad de Ingeniería Valor Numérico
Variable Física Unidad de Ingeniería Valor Numérico
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Indicador de Variables Físicas:
Dispositivo capaz de convertir una variable física a una señal visible, mayormente numérica acompañada de su unidad de ingeniería para ser observada. Ejemplos de Indicadores de variables físicas son: Manómetros (Pressure Gauge), Termómetros, Rotámetros, Mirillas de Cristal, etc.
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Indicador de Variables Físicas:
Pressure Gauge
(Manómetro)
Termómetro Mirilla de Nivel Rotámetro
(Metro de Flujo)
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Transmisor de Variables Físicas:
Dispositivo capaz de convertir una variable física a una señal electrónica, neumática o digital de instrumentación para ser utilizada por un equipo o sistema medición, registro o control. También conocido como transductor.
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Transmisor de Variables Físicas:
La señal más utilizada es la señal electrónica de 4–20 mA.
La señal neumática de 3–15 psi. Las señales digitales (Foundation Fieldbus,
MODBUS y Profibus) utilizan en su mayor parte una señal digital compuesta de una palabra de 16 bits llamado (word). Esta palabra puede
ir desde 0 hasta 65,536 (216)
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Transmisor de Variables Físicas:
Transmisor de Presión
Entrada de Proceso
Señal de Instrumentación
4 – 20 mA
Rosemount 3051
Differential Pressure
Transmitter
Indicador Local
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Transmisor de Variables Físicas:
Transmisor de Nivel Ultrasónico
Sensor de Proceso
Señal de Instrumentación
4 – 20 mA Endress-Hauser
Micropilot M FMR240
Indicador Local
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Transmisor de Variables Físicas:
Transmisor de Flujo Electromagnético
Sensor de Proceso
Señal de Instrumentación
4 – 20 mA Yokogawa
AFX Flowmeter
Indicador Local
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Transmisor de Variables Físicas:
Transmisor de Temperatura
Sensor de Proceso
Señal de Instrumentación
4 – 20 mA
ABB TTF300
Indicador Local
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Registrador de Variables Físicas (Recorder):
Dispositivo capaz de convertir una señal de instrumentación a una data para almacenarse permanentemente con respecto a un momento en el tiempo definido. También puede ser una aplicación (conocido como colección de data histórico) dentro de un sistema de control para lograr el mismo propósito.
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Registrador de Variables Físicas (Recorder):
Yokogawa 10000 Recorder
Papel de Grafico
Plumillas
Leyenda
Señal de Instrumentación
4 – 20 mA Lectura Local
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Registrador de Variables Físicas (Recorder):
Delta V Data Historian Screen
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Controlador:
Dispositivo que se dedica a controlar una variable física. El controlador recibe una señal correspondiente a la variable física (input) de un transmisor y la compara con el valor deseado por el operador. El controlador contiene algoritmos y estrategias encaminadas a mantener la variable física en el valor deseado. Para lograr esto, genera una señal de corrección de la variable (output).
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Controlador Discreto:
Controlador que se utiliza para mantener una variable física en un valor deseado. El controlador discreto puede manejar un solo lazo de control (un input y un output) y no cuenta con conexiones para enviar las señales a otros equipos, ni capacidad para mantener un registro de las señales. Estas capacidades se logran conectando manualmente las señales a registradores u otros equipos.
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Sistema de Control Distribuído (DCS):
Sistema de control capaz de manejar múltiples lazos de control. Contiene un procesador centralizado, tarjetas de inputs, tarjetas de outputs y recorders integrados. Un DCS es capaz de distribuir sus datos a diferentes áreas como estaciones de operación, estaciones de ingeniería y estaciones de mantenimiento.
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Sistema de Control Distribuído (DCS):
Foxboro T2550 DCS
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Sistema de Control:
A-B Micrologix 1200 PLC
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Elemento Final de Control:
Dispositivo o equipo capaz de modificar la variable física hacia el valor deseado. Esto lo hace recibiendo la señal de corrección del controlador. Ejemplos son: Válvulas de Control, Variadores de Velocidad de Motores o Dampers de Posición.
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Elemento Final de Control:
Fisher GX
Control Valve
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Elemento Final de Control:
Variable Frequency Drive (VFD)
And 3 Pumps
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Elemento Final de Control:
Damper Control Drive
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Proceso Industrial:
Un proceso industrial es la conversión de materia prima a productos, bienes o servicios para la utilización de la sociedad.
Industrias que utilizan estos procesos son: Industrias Químicas Industrias de Petróleo y Gases Industrias de Alimentos y Bebidas Industrias Farmacéuticas
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Lazo de Control:
Arreglo de dispositivos (instrumentos)
conectados para lograr el control de una
variable física. Consiste de un transmisor
para llevar la variable al sistema, un
controlador o sistema de control para
computar y generar una señal de control y
un elemento final de control para modificar
físicamente a la variable.
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Lazo de Control (Controlador Discreto):
LT Elemento Final
de Control
Transmisor de Nivel
LCV
Señal de Input
Señal de Output
Controlador
Discreto
A M
M SP O 100%
50%
0%
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Lazo de Control (Controlador Discreto):
LT
Elemento Final
de Control
Transmisor de Nivel
Neumático
LCV
Se
ña
l de
Inp
ut (3
-15
psi)
Señal de Output (3-15 psi)
Controlador
Neumático
A M
M SP O 100%
50%
0%
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Lazo de Control (DCS):
OUT
I
N
Sistema de Control Distribuido (DCS)
LT
Estación de
Operador
Estación de
Ingeniería
Elemento Final
de Control
Transmisor de Nivel
LCV
Señal de Input
Señal de Output
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Parámetros de Medida de Proceso:
Rango de Proceso Variable de Proceso Rango de Instrumentación Señal de Instrumentación Señal de Control
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Rango de Proceso:
El rango de proceso son los valores numéricos desde el mínimo hasta el máximo acompañado de su unidad de ingeniería que representan el mínimo hasta el máximo de la variable física permitida en un proceso.
Ejemplo: La presión del proceso varía desde 0 hasta 200 psi. El Rango de Proceso es 0 – 200 psi.
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Variable de Proceso:
La variable de proceso es el valor numérico acompañado de su unidad de ingeniería que representan la variable física del proceso.
Ejemplo: La presión es de 100 psi. La variable de Proceso es 100 psi.
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Rango de Instrumentación:
El rango de instrumentación es un valor numérico de 4 a 20 mA que representa desde el mínimo hasta el máximo del rango de proceso.
Ejemplo: El rango de proceso es de 0 a 200 psi. El rango de instrumentación es de 4 mA (0 psi) hasta 20 mA (200 psi).
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Señal de Instrumentación:
La señal de instrumentación es el valor numérico desde 4 mA a 20 mA que representa la variable de proceso.
Ejemplo: El rango de proceso es de 0 a 200 psi. El rango de instrumentación es de 4 mA a 20 mA. La variable de proceso es de 100 psi. Por lo tanto, la señal de instrumentación es de 12 mA.
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Señal de Control:
La señal de control es el valor numérico desde 4 mA a 20 mA que alimenta el elemento final de control.
Ejemplo: La señal de control hacia la válvula de control es de 12 mA, por lo tanto la válvula de control está en un 50 % de su recorrido.
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Una Señal de Instrumentación es el valor actual del nivel electrónico o neumático utilizado para representar la variable de proceso de una forma estándar.
Ejemplo:
Rango de Proceso = 0 – 200 psi
Rango de Instrumentación = 4 – 20 mA
Señal de Instrumentación:
24 Vdc
- +
Rango de Proceso = 0 – 200 psi
PT-1
Señal Transmitida
por cablería Transmisor
Receptor
Remoto
4 – 20 mA + - 4.00 mA
+
-
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Señal de Instrumentación:
La razón por la cual la señal de Instrumentación no comienza en cero es para poder distinguir entre un cero real y una avería en la cablería o tubería utilizada Si se avería la cablería, la corriente o la presión bajará a cero mA o a cero psi y el técnico podrá diagnosticar el fallo
24 Vdc
- +
0 mA
Proceso
PT-1
Cable Averiado
Transmisor
Receptor
Remoto
+ - 0.00 mA +
-
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Lazos de Transmisores Electrónicos:
Transmisor de Presión en Serie con Power Supply de 24 Vdc y Miliamperímetro:
Para extraer una señal a un transmisor, se necesita conectarlo en serie
con un Power Supply de 24 Vdc y a su vez en serie con el receptor o
equipo preparado para aceptar una señal de 4 – 20 mA
Este voltaje produce una señal de instrumentación proporcional a la
variable de proceso en relación con el rango de proceso
OFF
ON
24 Vdc Power Supply
- +
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Señal de Instrumentación:
• Presión
•Nivel
• Flujo
• Temperatura
Variable Física
• PT
• LT
• FT
• TT
Transmisor • 0 – 200 psi
• 0 – 30 Ft
• 0 – 500 gpm
• 50 – 550° F
Rango de Proceso
• 4 – 20 mA
• 3 – 15 psi
• Protocolo Digital
Señal de
Instrumentación
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Señal de Instrumentación:
Existen varios tipos de señal de instrumentación: Electrónico Análogo: 4 – 20 mA Neumático: 3 – 15 psi Digital: HART, Foundation Fieldbus, MODBUS,
Profibus, etc.
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http://instrumentacionhuertas.wordpress.com
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