Instrumentacion Industrial

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

INTRODUCCION A LA INSTRUMENTACION INDUSTRIAL.

Un sistema de medición, es aquel conjunto de elementos que forma un instrumento, capaz de

convertir una variable física en una señal o indicación a ser interpretada por el hombre con mayor

facilidad. Se puede decir que un sistema instrumentado es una extensión de la habilidad del ser

humano para medir y controlar su entorno

OBS.: Los sistemas de mediciones componen el elemento fundamental de los sistemas de control.

Tipo de señales

Se denomina señal a toda aquella muestra física que puede ser medida, ya sea variable o constante

en el tiempo. La principal distinción hace entre dinámica ó estática .

1

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

2

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

3

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

MODELO MAS REALISTA.

4

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

OBJETIVOS DE LA RETROALIMENTACION

Luego de un cambio en la carga o el SP, el sistema de control debería:

1. Minimzar el valor màximo del error.

2. Minimizar el tiempo de asentamiento.

3. Minimizar el error residual o error de offset (hay técnicas que permiten eliminarlo).

5

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

TIPOS DE ENTRADAS Y SALIDAS EN UN PROCESO.

6

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

TIPOS DE RESPUESTAS ANTE UN ESTIMULO TIPO ESCALON

La Carga de un sistema de control, es medida por medio del valor de la variable manipulada

requerido por el proceso en cada instante, para mantener una condición balanceada.

Escalón en la entrada

Respuesta sobreamortiguada

Amortiguamiento critico

Dependen de:

-

-

Respuesta subamortiguada

constante de amortiguamiento. Controla la velocidad de crecimiento o decaimiento de la

respuesta al escalón unitario.

constante de tiempo de la planta ( tiempo que le lleva a la respuesta en alcanzar un 63,2%

del valor final, luego de un cambio en escalón a la entrada)

7

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

Respuesta con amplitud cte. (inestable)

Inestabilidad creciente

Def.: 

Entonces:

FactorDeAmotiguamiento Re al



n FactorDeAmortiguamientoCrítico

La respuesta es:

-

-

-

Subamortiguada si < 1.

Críticamente amortiguada si = 1.

Sobreamortiguada si > 1

8

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

CLASES DE INSTRUMENTOS.

Def.: Instrumentos ciegos: son aquellos que no tienen indicación visible de la variable.

p.e.: presostatos, termostatos, transmisores de caudal, presión y temperatura que

no tengan indicación, etc.

INDICADORES.

Disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable.

Tipos:

- digitales.

- Analógicos.

9

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

REGISTRADORES.

Registran con trazo continuo o a punto la variable, y pueden ser circulares o de gráfico rectangular.

Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 revolución en 24 horas, mientras

que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico es de unos 20 mm/h.

CARTA CIRCULAR:

10

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

CARTA RECTANGULAR:

11

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

ELEMENTOS PRIMARIOS (SENSORES)

adelante.

- Capitulo que se analizarà en detalle màs

Son los instrumentos que están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio

controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable

controlada.

TRANSMISORES.

Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de

señal neumática (3 a 15 psi.) o eléctrica de corriente continua (4 a 20 mA) o de tensión (0 a 5 V).

Siendo las señales entre paréntesis, las más comunes, con la salvedad de que hay otras.

Obs.: el elemento primario puede formar parte del transmisor.

TRANSDUCTORES.

Reciben una señal de entrada en función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada

o no a una señal de salida.

p.e.:

-

-

pproceso →I (4 a 20 mA)

pproceso →p (3 a 15 psi)

12

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

CONVERTIDORES.

Son aparatos que reciben una señal de entrada neumática o electrónica, procedente de un

instrumento y después de modificarla envían la resultante en forma de señal de salida estándar.

CONTROLADORES.

Comparan la variable controlada con un Set Point y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la

desviación.

La variable controlada, la pueden recibir directamente como controladores locales o bien

indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un transmisor.

13

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

ELEMENTOS FINAL DE CONTROL.

Reciben la señal del controlador y modifican el agente de control.

14

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

CONTADORES.

15

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

TEMPORIZADORES.

16

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIÓN DE SENSORES.

Definición:

Un sensor es un dispositivo que, a partir de la energía del medio en el

que se mide, proporciona una señal de salida transducible que es

función de la magnitud que se pretende medir.

CARACTERÍSTICAS ESTATICAS - Describen la actuación de un sensor en REGIMEN

PERMANENTE o con cambios muy lentos de la variable a medir.

EXACTITUD

RANGO DE MEDIDA

PRESICION (ACCURACY)

ALCANCE (SPAN)

ERROR

LINEALIDAD

ERROR de NO LINEALIDAD

INCERTIDUMBRE DE UNA MEDIDA (UNCERTAINTY)

REPETIBILIDAD (REPEATIBILITY)

REPRODUCIBILIDAD

SENSIBILIDAD

RESOLUCION

RANGEABILITY

RANGO de TRABAJO o de OPERACIÓN

BANDA MUERTA O ZONA MUERTA(DEAD ZONE)

CAMPO DE MEDIDA CON ELEVACIÓN DEL CERO

CAMPO DE MEDIDA CON SUPRESIÓN DE CERO

ELEVACIÓN DE CERO

SUPRESIÓN DE CERO

DERIVA

FIABILIDAD

RUIDO

CURVA DE CALIBRACION

HISTÉRESIS

17

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

Especificación de sensores.

Todos los instrumentos deben ser especificados a un punto tal que aseguren la operación del proceso

y que permita la estimación de sus costos. Estas especificaciones se pueden sistematizar,

aplicándolas tanto a sistemas sensores como a sistemas actuadores, sin que todas y cada una de las

definiciones que siguen a continuación sean aplicables a todo sensor o actuador. Sin embargo, las

definiciones conforman parte del léxico básico de cualquier proyecto de instrumentación.

EXACTITUD

Grado de conformidad de la salida de un instrumento de medida con el valor ideal de la variable

medida. Define los límites de errores que se cometen cuando un instrumento se utiliza bajo

condiciones de referencia. Como una especificación de funcionamiento, la exactitud debe asumirse

como “exactitud de referencia”

RANGO DE MEDIDA (RANGE)

Es el campo de medidas de la magnitud de entrada comprendido entre el máximo y el mínimo

detectables por un sensor, con una tolerancia de error aceptable.

18

wojeda@fing.edu.uy

Departamento de Diseño Mecánico

Instrumentacion Industrial

PRESICION (ACCURACY)

La precisión es la tolerancia

...