Curso De Instrumentacion Industrial
hcom100030 de Septiembre de 2012
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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL III
Ing. Ricardo Alonso
INTRODUCCION
EVOLUCION HISTORICA
EVOLUCION HISTORICA
LA AUTOMATIZACION EN VENEZUELA
CONCEPTOS BASICOS
SISTEMA DE CONTROL REPRESENTA ENFOQUE SISTEMICO.
COMPONENTES INDEPENDIENTES NO REALIZAN LA FUNCION DEL SISTEMA DEL CONTROL HASTA ESTAR INTEGRADOS.
NO SOLO ES EL FACTOR FISICO, ES LA LOGICA IMPLICITA EN ELLA.
EL SISTEMA MODERNAMENTE COMPARTE CAMPOS CON LA INFORMATICA.
APOYO DE NUEVAS DISCIPLINAS : INVESTIGACION DE OPERACIONES, ETC.
TERMINOLOGIA
VARIABLE CONTROLADA : VARIABLE CUYO VALOR SE DESEA MANTENER ESTABLE (PV)
VARIABLE MANIPULADA : AQUELLA VARIABLE DEL PROCESO QUE MANIPULA EL SISTEMA DE CONTROL A FIN DE MANTENER ESTABLE LA VARIABLE DE CONTROL.
CARGA : AQUELLA VARIABLE DE PROCESO LA CUAL AFECTA EL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA Y NO PUEDE SER MANIPULADA POR EL SISTEMA DE CONTROL.
PERTURBACION : AGENTE FISICO, AJENO AL PROCESO Y ALEATORIA, LA CUAL AFECTA A LA VARIABLE CONTROLADA.
TERMINOLOGIA
PUNTO DE AJUSTE : ES EL VALOR ALREDEDOR DEL CUAL SE DESEA MANTENER LA VARIABLE CONTROLADA (SP)
ERROR : DESVIACION DEL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA CON RESPECTO AL PUNTO DE AJUSTE (E)
ACCION DE CONTROL : SENTIDO EN EL CUAL SE MOVERA LA VARIABLE MANIPULADA A FIN DE CORREGIR CUALQUIER ERROR EN LA VARIABLE CONTROLADA.
ELEMENTO FINAL DE CONTROL : DISPOSITIVO QUE RECIBE DIRECTAMENTE LA SEÑAL DEL CONTROLADOR Y ACTUA DIRECTAMENTE SOBRE EL PROCESO, ALTERANDO EL VALOR DE LA VARIABLE MANIPULADA.
TERMINOLOGIA
CONTROLADOR : DISPOSITIVO EN EL CUAL SE CALCULA UNA ACCION DE CONTROL EN FUNCION DE UN ALGORITMO Y LA SEÑAL DE ERROR.
TRANSMISOR : DISPOSITIVO QUE TRASLADA UNA SEÑAL DE UNA FORMA A OTRA, ESTANDARIZANDOLA SEGÚN UNA ESCALA COMUN. ( SEÑAL ELECTRICA DE UNA TERMOCUPLA A PRESION EN EL RANGO DE 3 A 15 PSIG).
PROCESO : SISTEMA OBJETO DEL SISTEMA DE CONTROL.
SEÑALES
PARADIGMA DEL CONTROL
ESTRATEGIAS DE CONTROL ( Control por retroalimentación)
SOFISTICACION DEL CONTROL POR RETROALIMENTACION
PERTURBACIONES
OTROS ENFOQUES
CONTROL TIPO FEEDFORWARD
CONTROL PREDICTIVO
CONTROL POR LOTES
CONTROL PREDICTIVO
NORMAS ISA
NORMAS ISA
SEÑALES
ALIMENTACION SEÑALES
SIMBOLOS GENERALES
SIMBOLOS DE VALVULAS
SIMBOLOS ESPECIALES VALVULAS DE CONTROL
APLICACIÓN ESTANDAR ISA
SENSORES ESPECIALES
SENSOR ES LA FORMA QUE TIENE UN SISTEMA DE CONTROL DE CAPTAR LO QUE PASA EN SU ENTORNO.
PERMITE VER LAS VARIABLES CONTROLADAS Y PERTURBACIONES.
VISUALIZAR LOS VALORES DE LA VARIABLE MANIPULADA.
DETECCION DE LA POSICION DE LOS CONTROLADORES.
SENSORES ESPECIALES
GENERALMENTE LOS SENSORES SE DIVIDEN EN :
SENSORES DE MEDICION.
VARIABLES FISICOQUIMICAS ( PRESION, TEMPERATURA, FLUJO , ETC).
VARIABLES ELECTRICAS ( VOLTAJE, INTENSIDAD, POTENCIA, ETC).
VARIABLES FISICAS ( PESO, FUERZA, ACELEARACION, ETC.).
VARABLES QUIMICAS ( COMPOSICION, PH, CONDUCTIVIDAD).
SENSORES DE DETECCION
POSICION
FINAL DE CARRERA
ROTACION Y DESPLAZAMIENTO.
SENSORES ESPECIALES
SENSORES CLASICOS :
PRESION
TEMPERATURA
FLUJO
INTENSIDAD, VOLTAJE Y POTENCIA
PESO, FUERZA Y ACELERACION.
SENSORES ESPECIALES
EL MAS COMUN SON LOS ANALIZADORES EN LINEA.
MEDICION CLASICA
PRESION : MANOMETROS, PRESOSTATOS, PIEZOMETROS.
TEMPERATURA : TERMOPARES, TERMOMETROS RELLENOS CON FLUIDO, TERMOMETROS BIMETALICOS.
FLUJO : PLACA DE ORIFICIO, VENTURI, TURBINAS, ROTAMETROS.
VOLTAJE, INTENSIDAD POTENCIA : GALVANOMETRO, PUENTES DE WEAHSTONE, CONTADORES..
ANALIZADORES EN LINEA
PERMITEN MEDIR CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS DE PROCESOS QUIMICOS.
VARIABLES MEDIDAS:
COMPOSICION : CROMATOGRAFOS DE GASES, ANALIZADORES I/R.
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA : CONDUCTIMETRO.
ACIDEZ / BASICIDAD : PH-METRO.
VISCOSIDAD : VISCOSIMETROS EN LINEA.
GRAVEDAD ESPECIFICA : DENSIMETROS / GRAVIMETROS.
CROMATOGRAFO DE GASES
CROMATOGRAFO DE GASES
CROMATOGRAFO DE GASES
ANALIZADOR INFRAROJO
UBICACIÓN EN EL PROCESO
PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO
EL ANALIZADOR IR OPERA BAJO EL PRINCIPIO DE QUE LOS PRODUCTOS QUIMICOS ABSORBEN RADIACION INFRAROJA.
DICHA ABSORCION DEPENDE DE LA COMPOSICION DEL FLUIDO.
SE ANALIZA LA INTENSIDAD IR DEL RAYO EN LA FUENTE CON LA INTENSIDAD IR DEL RAYO EN EL DETECTOR.
LA DIFEFERENCIA ES PROPORCIONAL A LA CONCENTRACION DEL COMPUESTO EN LA MUESTRA.
LA MUESTRA ES INYECTADA EN LA CAMARA DE MUESTRA POR MEDIO DE UN SISTEMA DE VALVULAS CONECTADAS A UN TEMPORIZADOR.
MEDICION DE CONDUCTIVIDAD
TODA SOLUCION QUIMICA EN AGUA PERMITE LA CONDUCCION DE LA ELECTRCIDAD.
DICHOS SÓLIDOS, AL DISOLVERSE, FORMAN CATIONES Y ANIONES, CONDUCTORES DE ELECTRICIDAD.
UNA MAYOR CONCENTRACION DE SÓLIDOS IMPLICA MAYOR CAPACIDAD DE CONDUCIR LA ELECTRICIDAD, LO QUE SE OBSERVA COMO UN INCREMENTO DE LA CONDUCTIVIDAD.
MEDICION DE pH
SE DEFINE COMO pH A LA ACIDEZ DE UNA SOLUCION ACUOSA.
ES CALCULADA COMO –LOG( [H+])
EN EL AGUA NEUTRA ( NI ACIDA NI BASICA) LA CONCENTRACION DE H+ ES 1X10-7.
EN EL AGUA BASICA, ESTA CONCENTRACION ESTA POR DEBAJO DE ESTO ( < 1X10-7 ).
EN EL AGUA ACIDA ESTA POR ENCIMA DE ESTA CONCENTRACION.
EL pH ACIDO ESTA EN EL RANGO DE 0 A 7 Y EL BASICO EN EL RANGO DE 7 A 14.
MEDICION DEL pH
EL pH SE MIDE USANDO EL MISMO PRINCIPIO DE LA CONDUCTIVIDAD.
LA DIFERENCIA ES EL USO DE UN ELECTRODO DE PLATA/HIDROGENO EL CUAL HACE SENSIBLE AL CONDUCTIMETRO A LA CONCENTRACION DE H+.
EL pH SE USA EN LAS INDUSTRIAS DE ALIMENTO, TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y TRATAMIENTO DE AGUAS DE CONSUMO.
ASIMISMO ES IMPORTANTE PARA EL CONTROL DE CORROSION EN LA INDUSTRIA QUIMICA Y LOS SISTEMAS DE GENERACION DE VAPOR.
ANALIZADORES VIRTUALES
FORMA DE OBVIAR LOS PROBLEMAS INHERENTES A LOS ANALIZADORES EN LINEA.
CORRELACIONA LAS CONDICIONES OPERACIONALES CON DETERMINADA CALIDAD DEL PROCESO.
EVITA EL TIEMPO DE DEMORA EXISTENTE CON LOS ANALIZADORES EN LINEA.
LAZO DE CONTROL CON ANALIZADOR EN LINEA
LAZO DE CONTROL CON ANALIZADOR EN LINEA
EN ESTE CASO, EL CONTROL DEL VAPOR DE DESPOJAMIENTO VIENE CONTROLADO POR LA COMPOSICION DE COMPONENTE PESADO EN EL TOPE DE LA COLUMNA.
SIN EMBARGO, ESTA TORRE TIENE 100 MTS DE ALTO Y 3 DE DIAMETRO. EL TIEMPO QUE MEDIA ENTRE UN CAMBIO EN EL VAPOR DE DESPOJAMIENTO Y LA OBSERVACION DE UN INICIO DE CAMBIO EN LA COMPOSICION DEL TOPE ES DE CASI 8 HORAS.
DICHO CONTROL ES BASICAMENTE IMPOSIBLE DADO EL TIEMPO MUERTO
TRANSDUCTORES
ESTE TIPO DE DISPOSITIVO CAMBIA UNA SEÑAL EN UN TIPO DE ENERGIA A OTRA SEÑAL, EN OTRO TIPO DE ENERGIA, LA CUAL ES MAS ACCESIBLE AL SISTEMA DE CONTROL.
POR EJEMPLO, LOS PIEZOMETROS CAMBIAN LA SEÑAL DE PRESION ( ENERGIA PIEZOMETRICA ) A UNA SEÑAL ELECTRICA.
OTRO CASO SON LOS TERMOPARES, CAMBIAN UNA SEÑAL
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