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INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
Neftalí Rojas Torres
INDUSTRIAS DEL MAIZ S.A.
Junio 05 de 2002
PROCESO
• PROCESO ES:
• Operación o secuencia de operaciones que involucre cambios en una sustancia o materia prima.– Cambio de energía– Cambio de composición– Cambio de dimensión.
PROCESO
TORRE DE ENFRIAMIENTO
EL AGUA INGRESA A UNA TEMPERATURA ALTA Y SALE A TEMPERATURA
MENOR.
CAMBIO EN LA ENERGÍATÉRMICA DEL AGUA.
Ejemplos de procesos
CONTROL DE PROCESOS
¿ Como cuales variables?
Presión, flujo, temperatura, nivelDensidad, PH, conductividad, consistencia.Peso, turbidez, viscosidad.
¿Como se mantiene un proceso controlado?
Manteniendo constantes las magnitudes de las variables que lo afectan.
CONTROL DE PROCESOS
Variable controlada:Es la variable que se mide para mantenerla dentro de un valor deseado, a través de una acción correctora.
Variable manipulada:Es la variable que se modifica para alcanzar el valor de la variable controlada.
CONTROL DE PROCESOS
• LAZO DE CONTROL
SENSORTRANSMISOR
CONTROLADORELEMENTO
DE CONTROL
PROCESO
CONTROL DE PROCESOS
Sensor de Temperatura
Transmisor denivel
SENSOR:CONVIERTE LA VARIABLE
FÍSICA EN UNA SEÑALMEDIBLE.
TRANSMISOR:RECIBE LA MEDIDA DELSENSOR, LA AMPLIFICA
Y LA ENVIA ESTANDARI-ZADA AL CONTROLADOR
CONTROL DE PROCESOS
SENSOR DE FLUJO
TRANSMISOR DE FLUJO
CONTROL DE PROCESOS
ELEMENTOS DE CONTROL FINAL
VÁLVULA AUTOMÁTICA
VÁLVULA ON-OFF
CONTROL DE PROCESOS
VÁLVULA DE CONTROL:
ACTUADOR
CUERPO
POSICIONADOR
1- APERTURA RÁPIDA
2- LINEAL
3- IGUAL %
Ensamble de una válvula de control
Actuador
Cuerpo
Válvula de control
Bonete
Tipo Mariposa
Controla caudal
Cuerpo brida simpleCuerpo WaferDisco Estándar: 60% máx..Disco Balanceado (FishTail): 90% max.
Tipo Bola
Acción directa y reversa
Acción DirectaAcción Reversa
AireEmpujaAbajo
Cargadel resorte
Carga delaire
ResorteEmpujaAbajo
Tuerca Estopero
Bonete
Empaques
Cuerpo
Vástago
Brida EstoperoTuerca Yugo
Empaques
Caja de empaques
Tapón
Caja
Anillo AsientoEmpaque
Componentes
CONTROL DE PROCESOS
VÁLVULAS DE CONTROL:
CONTROL DE PROCESOS
ELEMENTOS DE CONTROL FINAL
INSTRUMENTOS DE PROCESO
SON DISPOSITIVOS USADOS DIRECTA O INDIRECTAMENTE PARA REALIZAR UNA DE LAS
SIGUIENTES FUNCIONES:
1- MEDIR: DETERMINAR LA EXISTENCIA O MAGNITUD DE UNA VARIABLE.
2- CONTROLAR: MANTENER DENTRO DE LÍMITES ESPECIFICADOS UNA VARIABLE.
3- MANIPULAR: CAUSAR UN CAMBIO EN UN ELEMENTO DE CONTROL FINAL.
MEDICIÓN DE PRESIÓN:
P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.
1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M2
OTRAS UNIDADES SON:
1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.
1 Bar = 100.000 Pascales.
PRESIÓN:
P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.
1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M ²
OTRAS UNIDADES SON:
1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.
1 Bar = 100.000 Pascales.
PRESIÓN
CLASES DE PRESIÓN:
1- ABSOLUTA: SE MIDE CON RELACIÓN AL CERO ABSOLUTO DE PRESIÓN.
2- ATMOSFÉRICA: EJERCIDA POR LA ATMÓSFERA TERRESTRE. A NIVEL DEL MAR = 760 mm DE Hg.
3- RELATIVA: DIFERENCIA ENTRE LA PRESIÓN ABSOLUTA Y LA ATMOSFÉRICA.
4- DIFERENCIAL: DIFERENCIA ENTRE DOS PRESIONES DADAS.
PRESIÓN
ABSOLUTA(VARÓMETRO)
MANOMÉTRICA(MANÓMETRO)
VACIO(VACUÓMETRO)
Cero Abs.0 PSI
Presión Atmosférica
14.7 PSI0 PSI
- 14.7 PSI
PRESIÓN
ELEMENTOS MECÁNICOS DE PRESIÓN
1- TUBO BURDON
2- ELEMENTO EN ESPIRAL
3- DIAFRAGMA
4- FUELLE.
PRESIÓN
ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS DE PRESIÓN:
1- RESISTIVOS
2- MAGNÉTICOS
3- CAPACITIVOS
5- EXTENSIOMÉTRICOS ( Variación de resistencia eléctrica)
6- PIEZOELÈCTRICOS ( Cuarzo, generan una señal eléctrica)
PRESIÓN
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
PRESIÓN EJERCIDA POR UNA COLUMNA DE UN LÍQUIDO CONTENIDO EN UN RECIPIENTE
hd P = d x g x h
P = Ge x h
FLUJO O CAUDAL
ES LA CANTIDAD DE MASA O VOLUMEN POR UNIDAD DE TIEMPO
1- MEDIDORES VOLUMÉTRICOS
•PRESION DIFERENCIAL:
PLACA DE ORIFICIOVENTURIANNUBAR
Q = K x D x P
FLUJO O CAUDAL•AREA VARIABLE: ROTÁMETRO
•VELOCIDAD: TURBINA, ULTRASÓNICOS
•TENSIÓN INDUCIDA: Ley de Faraday.
E = K x B x L x V.
FLUJO O CAUDAL
• VORTEX:
Determinar la frecuencia del remolino (vortex) producido por una hélice estática situada dentro de la tuberia.
La frecuencia se puede medir determinando la presión con materiales piezoelèctricos.
FLUJO O CAUDAL
2- MEDIDORES MÁSICOS:
EL FLUJO MÁSICO SE PUEDE CONOCER A PARTIR DE UNA MEDIDA VOLUMÉTRICA, COMPENSANDOLA SEGÚN LAS VARIACIONES DE DENSIDAD.
NIVEL
EL NIVEL SE PUEDE MEDIR DE DIVERSAS MANERAS:
1- DE MANERA DIRECTA: CINTAS, REGLAS GRADUADAS.
2- PRESIÓN HIFROSTÁTICA.* MEDICION DIRECTA* POR BURBUJEO.
3- MEDIDOR DE CAPACITANCIA, CIRCUITO DE ALTAFRECUENCIA,
NIVEL
4- MEDIDORES ULTRASÓNICOS: FRECUENCIAS DE 20 KHz.
5- MEDIDORES DE RAYOS GAMMA: COBALTO 60, CESIO 137.
TEMPERATURA
ES LA MAGNITUD FÍSICA QUE CARACTERIZA DE MANERA OBJETIVA LA SENSACION DE CALOR O
FRIO PRODUCIDA POR EL CONTACTO DE UN CUERPO
ES LA MEDIDA DEL GRADO DE CALOR QUE POSEE UN CUERPO
TEMPERATURA
ºC ºF ºK
0 32 273.15
-273.15 -459 0
373212100
EBULLICIÓNH2O
CONGELACIÓNH2O
CEROABSOLUTO
TEMPERATURA
• ºC = ºK - 273
• ºF = 1.8 x ºC + 32
TEMPERATUIRA
• CLASES DE MEDIDORES:
1- TERMÓMETROS DE VIDRIO
2- BIMETÀLICOS
3- BULBO Y CAPILAR
4- DE RESISTENCIA: ( PLATINO, NIQUEL, COBRE)PT100 = 100 OHMS A 0ºC,
TEMPERATURA
5- TERMISTORES: SEMICONDUCTORES MAYOR SENSI-BILIDAD QUE LA RTD.
6- TERMOPARES: EFECTO SEEBECK, PELTIER.•TIPO J. HIERRO – CONSTANTÁN•TIPO K: CROMEL – ALUMEN•TIPO E: CROMEL – CONSTANTÁN•TIPO T: COBRE – CONTANTÁN.