Este documento presenta conceptos básicos sobre sistemas de instrumentación y control de procesos industriales. Explica la terminología relacionada, la estructura de un lazo de control, los elementos que lo componen y sus funciones. También describe parámetros operativos comunes de los instrumentos y diferentes tipos según su función, variable manejada o energía de operación. Finalmente, señala que las hojas de datos de los instrumentos proporcionan información necesaria para su selección, instalación, configuración, calibración, explotación y manten

1. Objetivos: Comprender los conceptos básicos de un sistema de instrumentación y control de procesos industriales Conocer las características principales de los instrumentos Conocer los aspectos que involucra el desarrollo de proyectos de instrumentación Contenido: 1.- Terminología en instrumentación y control de procesos 2.- Estructura de un lazo de control 3.- Elementos del lazo de control 4.- Parámetros operativos de los instrumentos 5.- Tipos de instrumentos 6.- Hojas de datos de Instrumentos

2. 1.- Terminología en instrumentación y control de procesos INSTRUMENTACIÓN: Una colección de instrumentos o su aplicación con el proposito de observar, medir o controlar. INSTRUMENTO: Un dispositivo que toma una variable física de un proceso y realiza una función específica dentro un sistema de control. PROCESO INDUSTRIAL: Es todo sistema de producción en el cual se usa instrumentación. Ejemplos comunes se encuentran en: industria petrolera, alimentici a, c erámica , papelera, textil, química, plástica, c entrales generadores de energía y otras. VARIABLES: Las variables más comunes que se trabajan en procesos industriales son: Presión, Caudal, Nivel, Temperatura, HP, Conductividad, Humedad, Punto de rocío, velocidad, etc…

3. 1.- Terminología en instrumentación y control de procesos EJEMPLO DE UN PROCESO INDUSTRIAL: Proceso de destilación Actividad 1. Identificar lo conceptos vistos

4. 2.- Estructura de un lazo de control SISTEMA DE CONTROL: Un sistema en el cual una guía o manipulación deliberada se usa para alcanzar un valor preestablecido de una variable. Esta sub dividido en SISTEMA CONTROLANDO y SISTEMA CONTROLADO. NOTA: Aunque un sistema de control puede ser manual de aquí en lo adelante solo trataremos los sistemas automáticos. ELEMENTO DE ENTRADA DE REFERENCIA PUNTO DE CONSIGNA ELEMENTO DE RETROALIMENTACION SISTEMA CONTROLADO DIRECTAMENTE ELEMENTO FINAL DE CONTROL SISTEMA IN -DIRECTAMENTE CONTROLADO SISTEMA CONTROLANDO SISTEMA CONTROLADO SEÑAL DE RETROALIMENTACION SEÑAL DE ENTRADA DE REFERENCIA PUNTO DE SUMA SEÑAL DE ERROR + -- ELEMENTOS DE CONTROL DIRECTO VARIABLE MANIPULADA PERTURBACIONES VARIABLE DIRECTAMENTE CONTROLADA VARIABLE INDIRECTAMENTE CONTROLADA

5. 3.- Elementos del lazo de control VARIABLE DIRECTAMENTE CONTROLADA: En un lazo de control, la variable cuyo valor es sensado para originar una señal de retroalimentación. VARIABLE INDIRECTAMENTE CONTROLADA: Una variable que no origina una señal de retroalimentación pero esta relacionada con e influenciada por la variable directamente controlada. VARIABLE MANIPULADA: Una cantidad o condición que se varía como función de la señal de error actuante de tal forma que cambie el valor de la variable directamente controlada. VARIABLE MEDIDA: Una cantidad, propiedad o condición que es medida.

6. 3.- Elementos del lazo de control ELEMENTO PRIMARIO (SENSOR): : El elemento del sistema que cuantitativamente convierte la energía de la variable medida en una forma susceptible para medición. Para los transmisores que no tengan elementos primarios externos, internamente tienen una porción de medición que es un elemento primario. TRANSDUCTOR Un elemento o dispositivo que recibe información en la forma de una cantidad y convierte esta información en la forma de la misma u otra cantidad. TRANSMISOR: Un transductor que responde a la variable medida por un elemento de medición y la convierte en una señal de transmisión estandarizada que una función solamente de la variable medida. ELEMENTO FINAL DE CONTROL: El elemento del control directo que cambia directamente el valor de la variable manipulada.

7. 3.- Elementos del lazo de control PUNTO DE CONSIGNA: Una variable de entrada que establece el valor deseado de la variable controlada, esto se puede hace a través de un elemento de entrada de referencia y puede lograrse manualmente, automaticamente o programadamente. CONTROLADOR: Un dispositivo que opera automáticamente para regular la variable controlada. PERTURBACIÓN: Un cambio indeseado que toma lugar en un proceso y que tiende a afectar adversamente el valor de una variable controlada.

8. 3.- Elementos del lazo de control Tarea 1. Identificar todos los elementos de un lazo de control en el sistema del condensador y acumulador del proceso de destilación. Variable directamente controlada Variable indirectamente controlada Variable manipulada Variable medida Elemento primario Transductor (sensor ) Transmisor Elemento final de control Punto de consigna Controlador Perturbación

9. 4.- Parámetros operativos de los instrumentos RANGO: La región entre los límites dentro de la cual se mide, recibe o transmite una cantidad, expresada por el conjunto valor más bajo y valor más alto. RANGO CERO ELEVADO: Un rango en el que el valor cero de la variable o señal es mayor que el valor más bajo del rango. RANGO DE CERO SUPRIMIDO: Un rango en el que el valor cero de la variable o señal es menor que el valor más bajo del rango. SPAN: La diferencia algebraica entre el valor más alto y más bajo del rango. RANGEABILIDAD: Cociente entre el valor de Medida superior e inferior del instrumento.

10. 4.- Parámetros operativos de los instrumentos ERROR: Diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor ideal de la variable medida. INCERTIDUMBRE: Dispersión de valores que pueden ser atribuidos razonablemente al verdadero valor de la magnitud Medida. EXACTITUD: Cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida. PRECISIÓN: (ACCURACY) Tolerancia de medida o de transmisión del Instrumento. Intervalo donde es admisible que se situe la magnitud de la medida. ZONA MUERTA: Campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce su respuesta. SENSIBILIDAD: El cociente entre el cambio en la magnitud de salida que ocurre en el instrumento y el cambio en la variable de entrada que lo produce una vez que se esta en estado estable.

11. 4.- Parámetros operativos de los instrumentos REPETIBILIDAD: (REPEATIBILITY) Capacidad de reproducción de la señal de salida, del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación. HISTÉRISIS: Diferencia máxima que se observa para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos, ascendente y descendente. Se expresa % del alcance de la medida. RESOLUCIÓN: Es la menor diferencia de valor que el aparato puede distinguir. Se mide por la mínima diferencia entre dos valores próximos que el instrumento es capaz de distinguir.

12. 5.- Tipos de instrumentos Se pueden clasificar los instrumentos de acuerdo a su función dentro del sistema de control, la variable que maneja o la energía para su operación. Tipos de Instrumentos según su función en el sistema de control: Indicadores Registradores Elementos primarios (Sensores) Transmisores Transductores Elementos final de control (Actuadores) Controladores

13. 5.- Tipos de instrumentos Tipos de Instrumentos según la variable que manejan: Caudal Nivel Presión Temperatura Densidad Humedad Viscosidad Posición Velocidad PH Conductividad Turbidez Etc.

14. 5.- Tipos de instrumentos Tipos de Instrumentos según la energía con la que trabajan: Electrónico Neumático Hidráulico Mecánico Óptico

15. 6.- Hojas de datos de Instrumentos Los instrumentos tienen hojas de datos (data sheets) en las cuales se consigue toda la información necesaria para que el instrumentista pueda realizar sus actividades básicas: selección, instalación, configuración, calibración, explotación y mantenimiento del instrumento. Actividad 2. Analizar y discutir la hoja de datos de los instrumentos suministrados por el profesor haciendo especial énfasis en los parámetros operativos de los instrumentos y las actividades básicas del instrumentista.