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Instrumentación Industrial

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Instrumentación Industrial
Resumen–Mediante el siguiente informe se
pretende identificar el funcionamiento básico y
técnico de los lazos de control a los que se
refieren los sistemas de llenado de dos tanques.
Introducción.
Con este trabajo se pretende dar una explicación
del funcionamiento general y técnico de
siguientes sistemas.
Sistema de llenado de dos tanques
comunicados internamente formado un sistema
de lazo de control cerrado.
Objetivó
Identificar los diferentes componentes que se
utilizan para llevar a cabo el sistema de lazo de
control cerrado.
Hallar y clasificar los diferentes dispositivos
hallados y mencionados en la visita guiada.
Resultados
Uno de los grandes retos que se producen en
la ingeniería es el transporte de fluidos a
grandes distancias y de subirlos a grandes
distancias y de subir los mismos a grandes
alturas, para poder así tener acceso a los
mismos todo el tiempo.
En la visita que se realizo al laboratorio de
fluidos, se pudo observar el sistema de dos
tanques que requieren controlar el fluido entre
tanques controlando entrada, velocidad, presión,
caudal, entre otras variables. Este control
empieza el momento de control con el PLC
inicia la toma de datos para controlar el
llenado, apertura de válvulas, velocidad de
llenado entre otras.
Mediante el llenado un dispositivo que mide la
presión del tanque con relación a la altura del
agua menda una señal emitida por un
presostato que le da una señal al PLC y este
nos da una señal de nivel constante en que va.
Cuando este llega a su capacidad nominal
entonces permite desplazar el agua para el
tanque numero dos, controlando el nivel, caudal,
fluido y presión para lograr un balance de
llenado entre ellos.
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importante por que en todos los procesos de
producción, experimentan un secuencia
repetitiva y fija de operaciones que evalúan
pasos y decisiones lógicas. Un PLC es usado
para controlar tiempo y regular la secuencia.
Ejemplo: Los procesos de producción que son
controlados usando PLC, entre estos
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Electroválvula: Una electroválvula tiene dos
partes fundamentales, el solenoide y la válvula.
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varios tipos de electroválvulas, en algunas
electroválvulas el solenoide actúa directamente
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neumático, ya que relaciona por una señal
eléctrica dando paso a una señal neumática
comportándose como un conversor de señales,
bien sea para manejar altos estándares donde
se requiera mayor fuerza que la que pueda
ocasionar siempre un solenoide.
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abrir el flujo de aire se toma una posición de la
valvula y luego de producirse una señal, esta
abre el paso del flujo de agua.
DENSÍMETRO
Un densímetro, es un instrumento de
medición que sirve para determinar la densidad
relativa de los líquidos sin necesidad de calcular
antes su masa y volumen. Normalmente, está
hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco
con un bulbo pesado en su extremo para que
pueda flotar en posición vertical. El término
utilizado en inglés es “hydrometer”; sin embargo,
en español, un hidrómetro es un instrumento
muy diferente que sirve para medir el caudal, la
velocidad o la presión de un líquido en
movimiento.
El densímetro se utiliza también en la enología
para saber en qué momento de maceración se
encuentra el vino. En el caso del alcohol el que
se utiliza para medir, es el alcoholimetro de Gay
Lussac, con este se determina los grados Gay
Lussac para determinar estos grados.
BALANZA HIDROSTÁTICA
Una balanza hidrostática es un mecanismo
experimental destinado al estudio de la fuerza de
impulso ejercida por fluidos sobre los cuerpos en
ellos inmersos. Fue inventada por Galileo
Galilei el 17 de diciembre de 1585. Su
funcionamiento se basa en el principio de
Arquímedes y está especialmente concebida
para la determinación de densidades de sólidos
y líquidos.
Una variante de balanza hidrostática es
la Balanza de Mohr-Westphal que la sustituyó
rápidamente tras su invención al ser más precisa
y sencilla de usar.
Hoy en día estas dos balanzas casi no se utilizan
en laboratorios. En su lugar se emplea
el picnómetro o medidores digitales, que son
mucho más precisos.
BALANZA DE MOHR-WESTPHAL.
Balanza de Mohr-Westphal. Es un dispositivo
que se emplea para la medida
de densidades de líquidos. También se puede
utilizar para determinar el Westphal de la
densidad de minerales sólidos. Consiste deforma
general en un cilindro con el líquido del que se
desea determinar la densidad, un vaso de
precipitados, un peso que contiene un
termómetro de mercurio insertado y un leal.
BALANZA.
Palanca de primer género de brazos iguales que
mediante el establecimiento de una situación de
equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite
medir masas. Al igual que una romana, o
una báscula, es un instrumento de medición que
permite medir la masa de un objeto.
La principal utilidad de las balanzas es pesar los
alimentos que se venden a granel, al peso:
carne, pescado, frutas, etc.
Otro uso importante de las balanzas es para
pesar pequeñas cantidades de masa que se
utiliza en los laboratorios para hacer pruebas o
análisis de determinados materiales. Estas
balanzas destacan por su gran precisión.
En los hogares también hay, a menudo,
pequeñas balanzas para pesar los alimentos que
se van a cocinar según las indicaciones de las
recetas culinarias.
PROBETA
Una Probeta Graduada es un instrumento de
laboratorio que se utiliza, sobre todo en análisis
químico, para contener o medir volúmenes de
líquidos de una forma aproximada. Es un
recipiente cilíndrico de vidrio con una base
ancha, que generalmente lleva en la parte
superior un pico para verter el líquido con mayor
facilidad. Las probetas suelen ser graduadas, es
decir, llevan grabada una escala (por la parte
exterior) que permite medir un determinado
volumen, aunque sin mucha exactitud. Cuando
se requiere una mayor precisión se recurre a
otros instrumentos, por ejemplo las pipetas.
Utilización
Se emplean para medir determinados volúmenes
de líquidos o soluciones en los casos en que no
se necesite mucha exactitud.
Se añade líquido hasta que el menisco coincida
con un determinado nivel. Las dos formas
conveniente de graduar una probeta son:
Cuando está marcada con un solo número, cada
línea indica el volumen del líquido que
contendría la probeta si el fondo del menisco
coincidiera con dicha línea.
En las probetas que tienen dos números en cada
línea de graduación, el segundo número indica
el volumen del líquido que tendría que añadirse
al líquido de la probeta para obtener un volumen
igual a su capacidad total de aforo
PICNÓMETRO
El Picnómetro es un instrumento de medición
muy usado en el laboratorio de Química. Es un
pequeño envase de vidrio que tiene una tapa
biselada en el cual se encuentra un capilar. El
Picnómetro se le utiliza para medir las
densidades de los líquidos y de sólidos.
Utilización
Se emplean para medir densidad de un fluido.
Normalmente para la determinación de la
densidad de algunos productos especiales como
las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos. Si
el frasco se pesa vacío, luego lleno de agua, y
luego lleno del líquido problema, la densidad de
éste puede calcularse sencillamente.
Para llenar el picnómetro se quita el tapón
esmerilado, que está hueco o perforado, se
añade la muestra con una probeta pequeña, se
rellena el picnómetro con agua destilada y se
tapa. El líquido subirá por el interior del tapón
hasta el capilar. Puede ocurrir que incluso
rebose, en cuyo caso se secaría
cuidadosamente por fuera procurando que el
líquido llene totalmente el tapón o que el exceso
se pueda medir con el capilar. Así se determina
el volumen de la muestra contenido en el
recipiente.
Algunos picnómetros, menos precisos, no tienen
tapón, sino un cuello largo aforado; en este caso,
el picnómetro se llenaría hasta el enrase
marcado en el cuello y de esta forma se
conocería el volumen del líquido. La masa del
líquido se determina por diferencia entre
la masa del picnómetro lleno y vacío, y la
densidad del líquido será el cociente entre su
masa y el volumen que ocupa.
Para el caso de la densidad de un sólido cuyo
tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones
del picnómetro pesando el picnómetro con el
sólido y rellenando con agua destilada podemos
obtener el volumen del sólido si además hemos
calculado el volumen del picnómetro. Por otra
parte, una vez obtenida la masa del sólido
podemos calcular su densidad. En este último
caso el tamaño del sólido ha de ser adecuado a
las dimensiones del picnómetro y el sólido no ha
de reaccionar con el agua.
CONCLUSIONES
 En la visita al laboratorio, se observaron
diferentes dispositivos que controlan
otros equipos por medio de señales
eléctricas o mecánicas, con el fin de
reconocer y registrar datos en los
equipos, para ser visualizados por los
operarios. Todos estos equipos
conectados forman un sistema de control
de lazo cerrado, emitiendo cada uno
señales para así poder completar la
serie de control.
 La ejecución del informe de laboratorio
nos permite verificar medir variedad de
procesos y ser controlados. Y por medio
de estos encontrar graficas, ecuaciones
y otras variables que nos dan exactitud
del proceso realizado y del control del
mismo en todas sus fases.
 En esta visita se vieron cantidad de
equipos desconocidos y no se tienen en
cuenta en la redacción de este informe
por su complejidad y falta de
información.
CALCULOS
1.
2. Tomando como valor real de densidad del
agua se
determinó la incertidumbre de la medidición:
Las causas probables son:
 Error o des calibración de los
instrumentos de medición.
 Error en la lectura de las mediciones
realizadas.
 Baja precisión en los instrumentos
utilizados.
3. Al realizar la gráfica de Presión Vs Altura del
líquido y posteriormente se realiza una regresión
lineal (Ver Anexo 1), se calculo la pendiente de
la recta:
La pendiente de la recta dividido la aceleración
de la gravedad es:
𝑦 =
10663 𝑥−270
9.81
4. ℎ = 𝑃+270
10663
ℎ =
6570.45+270
10663
ℎ = 0.64𝑚
5. La expresión matematica que relaciona la
presión como una función de salida del
transmisor es:
. 𝑃 = 𝐼−3.826
10663
. 𝑃 = 9.6−3.826
10663
𝑃 = 5774
ℎ =
5774+270
10663
ℎ = 0.56 𝑚
Resumen Primer Laboratorio
Se visualizan dos tanques cilíndricos
interconectados, a los cuales se les controla
el nivel. Para ello se hace uso de diferentes
dispositivos tales como: Medidores de nivel,
bombas (monofásica y trifásica), válvulas,
electroválvulas, medidores de caudal.
En uno de los tanques el medidor de caudal
funciona debido al empuje que ejerce el
fluido sobre una masa suspendida en el
interior de un vaso cónico graduado en lpm
y gpm. En la tubería existente entre los dos
tanques se mide el caudal con una placa
perforada con sus respectivos medidores de
presión, se controla el flujo de agua con una
válvula tipo mariposa de 90° de giro, con
actuador neumático de doble efecto.
El nivel se visualiza en uno de los tanques
debido a un indicador de imanes que rotan
en un escala graduada a medida que el
imagen que se desplaza en función del nivel,
los hace rotar y debido a que en una de sus
caras el color es diferente se visualizan todos
los imanes del mismo color hasta donde se
ubica el nivel máximo. En el otro tanque
cuando el nivel llega a su punto máximo
empuja un flotador que cierra el circuito y
debido a esto se cierra la electroválvula que
permite el llenado.
Existe tambiénundispositivomedidorde
presióndiferencialconsalidade 4-20mA,que
permite conocerel nivel delfluido,laseñal es
interpretadaporunPLC y se puede visualizaren
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Papper final instrumentacion 2

  • 1. Instrumentación Industrial Resumen–Mediante el siguiente informe se pretende identificar el funcionamiento básico y técnico de los lazos de control a los que se refieren los sistemas de llenado de dos tanques. Introducción. Con este trabajo se pretende dar una explicación del funcionamiento general y técnico de siguientes sistemas. Sistema de llenado de dos tanques comunicados internamente formado un sistema de lazo de control cerrado. Objetivó Identificar los diferentes componentes que se utilizan para llevar a cabo el sistema de lazo de control cerrado. Hallar y clasificar los diferentes dispositivos hallados y mencionados en la visita guiada. Resultados Uno de los grandes retos que se producen en la ingeniería es el transporte de fluidos a grandes distancias y de subirlos a grandes distancias y de subir los mismos a grandes alturas, para poder así tener acceso a los mismos todo el tiempo. En la visita que se realizo al laboratorio de fluidos, se pudo observar el sistema de dos tanques que requieren controlar el fluido entre tanques controlando entrada, velocidad, presión, caudal, entre otras variables. Este control empieza el momento de control con el PLC inicia la toma de datos para controlar el llenado, apertura de válvulas, velocidad de llenado entre otras. Mediante el llenado un dispositivo que mide la presión del tanque con relación a la altura del agua menda una señal emitida por un presostato que le da una señal al PLC y este nos da una señal de nivel constante en que va. Cuando este llega a su capacidad nominal entonces permite desplazar el agua para el tanque numero dos, controlando el nivel, caudal, fluido y presión para lograr un balance de llenado entre ellos. El control lógico programable (PLC), es importante por que en todos los procesos de producción, experimentan un secuencia repetitiva y fija de operaciones que evalúan pasos y decisiones lógicas. Un PLC es usado para controlar tiempo y regular la secuencia. Ejemplo: Los procesos de producción que son controlados usando PLC, entre estos encontramos secuencias manipuladoras de metal, líneas de ensamblado de producción, productos de procesos químicos, control de trenes, control de llenado de tanques, entre muchos otros. Electroválvula: Una electroválvula tiene dos partes fundamentales, el solenoide y la válvula. El solenoide convierte energía eléctrica en energía mecánica para actuar la válvula. Existen varios tipos de electroválvulas, en algunas electroválvulas el solenoide actúa directamente sobre la válvula, proporcionando toda la energía necesaria para su movimiento. Es corriente que la válvula se mantenga cerrada por la acción de un muelle, y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle, esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y consumiendo energía mientras la válvula esta abierta. Válvula mariposa: Es un dispositivo electro neumático, ya que relaciona por una señal eléctrica dando paso a una señal neumática comportándose como un conversor de señales, bien sea para manejar altos estándares donde se requiera mayor fuerza que la que pueda ocasionar siempre un solenoide. En el proceso visto en la visita se observo que al abrir el flujo de aire se toma una posición de la valvula y luego de producirse una señal, esta abre el paso del flujo de agua. DENSÍMETRO
  • 2. Un densímetro, es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical. El término utilizado en inglés es “hydrometer”; sin embargo, en español, un hidrómetro es un instrumento muy diferente que sirve para medir el caudal, la velocidad o la presión de un líquido en movimiento. El densímetro se utiliza también en la enología para saber en qué momento de maceración se encuentra el vino. En el caso del alcohol el que se utiliza para medir, es el alcoholimetro de Gay Lussac, con este se determina los grados Gay Lussac para determinar estos grados. BALANZA HIDROSTÁTICA Una balanza hidrostática es un mecanismo experimental destinado al estudio de la fuerza de impulso ejercida por fluidos sobre los cuerpos en ellos inmersos. Fue inventada por Galileo Galilei el 17 de diciembre de 1585. Su funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes y está especialmente concebida para la determinación de densidades de sólidos y líquidos. Una variante de balanza hidrostática es la Balanza de Mohr-Westphal que la sustituyó rápidamente tras su invención al ser más precisa y sencilla de usar. Hoy en día estas dos balanzas casi no se utilizan en laboratorios. En su lugar se emplea el picnómetro o medidores digitales, que son mucho más precisos. BALANZA DE MOHR-WESTPHAL. Balanza de Mohr-Westphal. Es un dispositivo que se emplea para la medida de densidades de líquidos. También se puede utilizar para determinar el Westphal de la densidad de minerales sólidos. Consiste deforma general en un cilindro con el líquido del que se desea determinar la densidad, un vaso de precipitados, un peso que contiene un termómetro de mercurio insertado y un leal. BALANZA. Palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas. Al igual que una romana, o una báscula, es un instrumento de medición que permite medir la masa de un objeto. La principal utilidad de las balanzas es pesar los alimentos que se venden a granel, al peso: carne, pescado, frutas, etc. Otro uso importante de las balanzas es para pesar pequeñas cantidades de masa que se utiliza en los laboratorios para hacer pruebas o análisis de determinados materiales. Estas balanzas destacan por su gran precisión. En los hogares también hay, a menudo, pequeñas balanzas para pesar los alimentos que se van a cocinar según las indicaciones de las recetas culinarias. PROBETA Una Probeta Graduada es un instrumento de laboratorio que se utiliza, sobre todo en análisis químico, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma aproximada. Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que generalmente lleva en la parte superior un pico para verter el líquido con mayor facilidad. Las probetas suelen ser graduadas, es
  • 3. decir, llevan grabada una escala (por la parte exterior) que permite medir un determinado volumen, aunque sin mucha exactitud. Cuando se requiere una mayor precisión se recurre a otros instrumentos, por ejemplo las pipetas. Utilización Se emplean para medir determinados volúmenes de líquidos o soluciones en los casos en que no se necesite mucha exactitud. Se añade líquido hasta que el menisco coincida con un determinado nivel. Las dos formas conveniente de graduar una probeta son: Cuando está marcada con un solo número, cada línea indica el volumen del líquido que contendría la probeta si el fondo del menisco coincidiera con dicha línea. En las probetas que tienen dos números en cada línea de graduación, el segundo número indica el volumen del líquido que tendría que añadirse al líquido de la probeta para obtener un volumen igual a su capacidad total de aforo PICNÓMETRO El Picnómetro es un instrumento de medición muy usado en el laboratorio de Química. Es un pequeño envase de vidrio que tiene una tapa biselada en el cual se encuentra un capilar. El Picnómetro se le utiliza para medir las densidades de los líquidos y de sólidos. Utilización Se emplean para medir densidad de un fluido. Normalmente para la determinación de la densidad de algunos productos especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos. Si el frasco se pesa vacío, luego lleno de agua, y luego lleno del líquido problema, la densidad de éste puede calcularse sencillamente. Para llenar el picnómetro se quita el tapón esmerilado, que está hueco o perforado, se añade la muestra con una probeta pequeña, se rellena el picnómetro con agua destilada y se tapa. El líquido subirá por el interior del tapón hasta el capilar. Puede ocurrir que incluso rebose, en cuyo caso se secaría cuidadosamente por fuera procurando que el líquido llene totalmente el tapón o que el exceso se pueda medir con el capilar. Así se determina el volumen de la muestra contenido en el recipiente. Algunos picnómetros, menos precisos, no tienen tapón, sino un cuello largo aforado; en este caso, el picnómetro se llenaría hasta el enrase marcado en el cuello y de esta forma se conocería el volumen del líquido. La masa del líquido se determina por diferencia entre la masa del picnómetro lleno y vacío, y la densidad del líquido será el cociente entre su masa y el volumen que ocupa. Para el caso de la densidad de un sólido cuyo tamaño ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro pesando el picnómetro con el sólido y rellenando con agua destilada podemos obtener el volumen del sólido si además hemos calculado el volumen del picnómetro. Por otra parte, una vez obtenida la masa del sólido podemos calcular su densidad. En este último caso el tamaño del sólido ha de ser adecuado a las dimensiones del picnómetro y el sólido no ha de reaccionar con el agua. CONCLUSIONES  En la visita al laboratorio, se observaron diferentes dispositivos que controlan otros equipos por medio de señales eléctricas o mecánicas, con el fin de reconocer y registrar datos en los equipos, para ser visualizados por los operarios. Todos estos equipos conectados forman un sistema de control de lazo cerrado, emitiendo cada uno
  • 4. señales para así poder completar la serie de control.  La ejecución del informe de laboratorio nos permite verificar medir variedad de procesos y ser controlados. Y por medio de estos encontrar graficas, ecuaciones y otras variables que nos dan exactitud del proceso realizado y del control del mismo en todas sus fases.  En esta visita se vieron cantidad de equipos desconocidos y no se tienen en cuenta en la redacción de este informe por su complejidad y falta de información. CALCULOS 1. 2. Tomando como valor real de densidad del agua se determinó la incertidumbre de la medidición: Las causas probables son:
  • 5.  Error o des calibración de los instrumentos de medición.  Error en la lectura de las mediciones realizadas.  Baja precisión en los instrumentos utilizados. 3. Al realizar la gráfica de Presión Vs Altura del líquido y posteriormente se realiza una regresión lineal (Ver Anexo 1), se calculo la pendiente de la recta: La pendiente de la recta dividido la aceleración de la gravedad es: 𝑦 = 10663 𝑥−270 9.81 4. ℎ = 𝑃+270 10663 ℎ = 6570.45+270 10663 ℎ = 0.64𝑚 5. La expresión matematica que relaciona la presión como una función de salida del transmisor es: . 𝑃 = 𝐼−3.826 10663 . 𝑃 = 9.6−3.826 10663 𝑃 = 5774 ℎ = 5774+270 10663 ℎ = 0.56 𝑚
  • 6. Resumen Primer Laboratorio Se visualizan dos tanques cilíndricos interconectados, a los cuales se les controla el nivel. Para ello se hace uso de diferentes dispositivos tales como: Medidores de nivel, bombas (monofásica y trifásica), válvulas, electroválvulas, medidores de caudal. En uno de los tanques el medidor de caudal funciona debido al empuje que ejerce el fluido sobre una masa suspendida en el interior de un vaso cónico graduado en lpm y gpm. En la tubería existente entre los dos tanques se mide el caudal con una placa perforada con sus respectivos medidores de presión, se controla el flujo de agua con una válvula tipo mariposa de 90° de giro, con actuador neumático de doble efecto. El nivel se visualiza en uno de los tanques debido a un indicador de imanes que rotan en un escala graduada a medida que el imagen que se desplaza en función del nivel, los hace rotar y debido a que en una de sus caras el color es diferente se visualizan todos los imanes del mismo color hasta donde se ubica el nivel máximo. En el otro tanque cuando el nivel llega a su punto máximo empuja un flotador que cierra el circuito y debido a esto se cierra la electroválvula que permite el llenado. Existe tambiénundispositivomedidorde presióndiferencialconsalidade 4-20mA,que permite conocerel nivel delfluido,laseñal es interpretadaporunPLC y se puede visualizaren un monitor.