Instrumentación.pptx área ingeniería en maquinaria
1. Docente : Gabriel Quiroga Olea
Asignatura: Automatización
Instrumentación
2. CRITERIOS DE EVALUACIÓN
1.1.1.- Identifica la simbología asociada a la instrumentación, de acuerdo
a la normativa vigente
1.1.2.- Relaciona las variables de procesos con sus unidades de medida,
en función de los elementos de medición
1.2.1.- Identifica los tipos de sensores en un sistema de procesos
automatizado de aplicación automotriz, a partir de las señales definidas
1.2.2.- Relaciona las variables de procesos con las señales emitidas, a
partir de los instrumentos instalados en un sistema de aplicación
automotriz
3. NORMAS
ISA (Instrument Society of America)
• ANSI/ISA-S5.1 (Identificación y símbolos de instrumentación)
• ANSI/ISA-S5.2 (Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos)
• ISA-S5.3 (Símbolos gráficos para control distribuido, sistemas lógicos y computarizados)
• ANSI/ISA-S5.4 (Diagramas de lazo de instrumentación)
• ANSI/ISA-S5.5(Símbolos gráficos para visualización de procesos)
DIN (alemana)
• DIN 19227 Parte 1 (código de identificación de instrumentos y controles)
• DIN 19227 Parte 2 (Símbolos y gráficos)
• DIN 72552 Es un estándar DIN para el etiquetado de los terminales eléctricos en el cableado de
automóviles.
5. Sistema de Control Convencional
Se dice que un Sistema usa un control convencional cuando los componentes
que integran el control (lógica) están constituidos por dispositivos que cumplen cada uno
su función y por lo general están cableados, datan muchos años.
6. Sistemas de Control Programable
Sistema de control programable, los componentes de su lógica están construidos
por equipos digitales, diseñados en base a microprocesadores, como una ECU o PLC.
7.
8. Introducción
Un Motor de gasolina necesita tres Ingredientes
para que funcione
• Aire
• Gasolina
• Chispa
La entrada de aire se realiza a través de la válvula
de mariposa. La gasolina se añade al aire con la
ayuda de un inyector; se forma una mezcla
combustible.
La bobina y la bujía encienden la mezcla en el
momento adecuado.
9. Gestión del motor
Los sensores Proporcionan
información a la unidad de
control. La unidad de control
utiliza esta información para
controlar los actuadores.
10. Control
Para que un motor de gasolina funcione correctamente, los siguientes puntos son importantes
• La relación entre aire y gasolina
• El momento en que la gasolina se añade al aire
• El Momento en que la mezcla se enciende.
No se puede observar todo al mismo tiempo; están sucediendo demasiadas cosas. Una unidad
de control utiliza sensores y actuadores para controlar y ajustar durante la inyección y el
avance de encendido
11. Relación de la Mezcla
Si la relación entre el aire de admisión y la gasolina
inyectada es optima, la mezcla se quema
completamente
El caudalímetro de mase de aire indica a la unidad
de control cuanto gramos de aire aspira el motor
por segundo. Mientras tanto, el sensor de cigüeñal
indica la velocidad de giro del cigüeñal. La unidad
de control procesa la información de los sensores y
controla la inyección.
12. Avance de inyección
El inyector debe inyectar gasolina en el momento adecuado. El sensor de cigüeñal
controla la posición y la velocidad de rotación del cigüeñal, mientras que el sensor del árbol
de levas comprueba la posición del árbol de levas.
Utilizando las señales del sensor de cigüeñal y de levas, la unidad de control calcula cuando
debe controlar el inyector
13. Avance de encendido
La mezcla de aire y combustible deben de encenderse en el momento
adecuado. La posición del cigüeñal es importante para controlar la bobina de encendido.
La unidad de control utiliza la señal del sensor de cigüeñal para calcular cuando
controlar la bobina. Si la bobina se controla a tiempo, la bujía enciende la mezcla en el
momento adecuado.
16. ELEMENTOS SENSITIVOS PARA LA MEDICIÓN DE VARIABLES BÁSICAS
Temperatura.
Nivel.
Presión.
Flujo.
17. Caudalímetro
El sensor que mide la cantidad de aire que aspira el motor es el caudalímetro de masa de
aire. La gestión del motor calculara la masa de aire admisión utilizado utilizando el
caudalímetro.
18. Posición de la Mariposa
El sensor de posición de mariposa. Es un sensor que mide la rotación y por lo
tanto la posición de la válvula de mariposa.
La unidad de control utiliza la medición del sensor de posición de mariposa para
comprobar si la válvula se encuentra en la posición deseada.
Cuando la válvula de mariposa
gira, se mide una resistencia
19. Posición del cigüeñal
Un sensor inductivo del cigüeñal es un sensor de captación.
Con este sensor la unidad de control mide la posición del cigüeñal y el régimen del motor.
21. Posición del Árbol de Levas
Un sensor efecto Hall.
Con este sensor la unidad de control determina la posición del árbol de levas, la
unidad de control sabe que parte del ciclo de trabajo esta en curso.
22. Posición del Árbol de Levas
Un sensor inductivo es un sensor de efecto hall. Si el sensor del cigüeñal indican
que o los cilindros 1 y 4 están en 90°antes del PMS, la unidad de control mide el voltaje de
salida del sensor del leva. Si este voltaje es alto, entonces el cilindro 1 hace una carrera de
expansión y si el voltaje es bajo, entonces el cilindro 4 esta a punto de hace la carrera de
expansión.
23.
24. Ejemplo Diagrama P&ID
P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) se
representan con símbolos las tuberías y
componentes, equipos, instrumentación y control,
Contienen como mínimo:
Equipos, Válvulas, misceláneos de tuberías y su
identificación
Líneas de tuberías (identificación, tipo de
variable física, calificación de riesgo, material,
aislamiento térmico, etc)
Instrumento y su identificación
25.
26.
27.
28. ISA-S5.1 (IDENTIFICACIÓN Y SÍMBOLOS DE INSTRUMENTACIÓN)
Cada instrumento o función a ser identificado es designado por un código
alfanumérico o un número de etiqueta TAG NUMBER:
33. .- El lazo de corriente de 4-20 mA ha sido el estándar para la transmisión de señales y el control
electrónico de los procesos industriales desde la década de 1950. En un lazo o bucle de corriente,
la señal eléctrica se extrae de una fuente de alimentación de CC (24 VDC normalmente), fluye a
través del transmisor, al controlador y luego vuelve a la fuente de alimentación en un circuito en
serie.
.- La ventaja es que el valor de la corriente no se degrada en largas distancias, por lo que la señal
electrónica permanece constante a través de todos los componentes en el circuito. Como
resultado, la precisión de la señal no se ve afectada por una caída de voltaje en el cableado de
interconexión. Por el contrario, las señales de voltaje enviadas a larga distancia degradarán su
precisión y desarrollarán una caída de voltaje (usando la Ley de Ohm) proporcional a la longitud
del cable. La pérdida de precisión de la señal de voltaje sería igual al valor de la señal de mA por
la resistencia del cable.
.- El uso de 4 mA como "cero" mejora la relación señal / ruido en niveles bajos. Este “cero” también
hace que una falla de bucle sea más evidente. Un circuito de corriente que no funciona con una
terminación o conexión abierta tiene un flujo de corriente cero que está fuera del rango válido de
señal de 4 mA a 20 mA.
.- Los calibradores de lazo 4-20mA se usan, generalmente, para probar lazos de control que miden
el pH, la presión, la temperatura, el nivel y el flujo. Verificar el ciclo de 4-20 mA es un paso crucial
en la calibración de cualquier instrumento. La prueba de lazo completa incluye la verificación de la
salida del transmisor, el cableado, la entrada al sistema de control, así como la tarjeta de entrada
del sistema de control y el cableado de retorno al transmisor.
35. Ecuación lineal
Donde:
y = Salida del instrumento
x = Entrada del Instrumento
m = Pendiente de la recta
b = punto de intercepto respecto a y (por ejemplo el «live zero» cero
del rango del instrumento)
Para calcular el intercepto (b), todo lo que necesitamos hacer el resolver la ecuación en un punto determinado (x – y).
En este caso probamos el punto (0,4) es decir a 0% tenemos 4 miliamperios y calculamos:
Ejemplos e imágenes correspondiente a https://instrumentacionycontrol.net/
Determinar el valor de la pendiente (m) dividiendo el «rise» entre el «run» es decir los rangos en miliamperios (4-20mA)
y rango de apertura (0 -100 %).
36. Ecuación lineal
Donde:
y = Salida del instrumento
x = Entrada del Instrumento
m = Pendiente de la recta
b = punto de intercepto respecto a y (por ejemplo el «live
zero» cero del rango del instrumento)
Ahora que tenemos nuestra ecuación completa podemos describir la relación entre la señal 4-20mA y un señal
de apertura 0-100%, podemos usarla para determinar cuantos miliamperios representan cualquier porcentaje de
señal.
Ejemplo, supongamos que necesitamos convertir un porcentaje de 34.7% a su correspondiente señal de
corriente de 4-20mA, como se representa en la siguiente grafica
Ejemplos e imágenes adquirido desde a https://instrumentacionycontrol.net/
38. Ahora que tenemos nuestra ecuación completa podemos describir la relación entre la
señal 4-20mA y un señal de apertura 0-100%, podemos usarla para determinar
cuantos miliamperios representan cualquier porcentaje de señal.
Ejemplo, supongamos que necesitamos convertir un porcentaje de 34.7% a su
correspondiente señal de corriente de 4-20mA, como se representa en la siguiente
grafica
Desarrollar:
1. 20,8 %
2. 35,5 %
3. 40,3 %
4. 50 %
5. 60,9 %
6. 80,7 %
7. 90,5 %
41. Se sugieren las siguientes abreviaturas para representar el tipo de
alimentación (o bien de purga de fluidos):
• AS Alimentación de aire.
• ES Alimentación eléctrica.
• GS Alimentación de gas.
• HS Alimentación hidráulica.
• NS Alimentación de nitrógeno.
• SS Alimentación de vapor.
• WS Alimentación de agua.
