Instrumentacion Para Operadores De Plantas De Vapor

Teoría de La medición y Proceso Industrial

Introducción En las últimas décadas se ha observado universalmente un notable desarrollo de los Instrumentos de Control; hoy en día es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos ante un mercado que exige productos terminados, con las garantías de calidad exigidas, y en la cantidad suficiente para que el precio obtenido sea competitivo.

En la industria se presenta repetidamente la necesidad de conocer a cabalidad el funcionamiento de los instrumentos y el papel que estos juegan dentro del control del proceso. Así pues se hace necesario adquirir tales conocimientos tanto al operador como al supervisor de operaciones y a cualquier persona que de una u otra manera esté involucrada en dichos procesos, sin mencionar como es lógico al instrumentista o técnico en instrumento para quienes el tema es la esencia de su profesión. Considerando lo antes expuesto nace la necesidad de incluir en este manual, la parte de instrumentación básica. Es la evolución o cambio en el que magnitudes como la presión, el volúmen, temperatura, se modifican con la intervención de la energía y pueden ser isobaricos, isotérmicos.

Teoría de La Medición El control automático de proceso, debido a sus propios méritos, ha asumido rápidamente las características de una nueva técnica. Nuevos principios y leyes fundamentales son aceptados días por días y análisis científicos de los problemas de medición y control sustituyen a los métodos más o menos exactos usados con anterioridad.

En los inicios de la era industrial, el operador era el encargado de controlar los procesos en forma manual, utilizando para ellos instrumentos simples, tales como manómetros, termómetros, válvulas manuales, etc. Este control era suficiente para la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo la gradual complejidad de los mismos en el tiempo ha impuesto la necesidad de su automatización progresiva por medio de instrumentos de medición y control. Dichos instrumentos permiten optimizar la eficacia de los procesos, mejorando su confiabilidad y seguridad.

El uso de estos instrumentos entre otras ventajas ha disminuido significativamente el esfuerzo físico del operador, ha incrementado su tiempo de dedicación a las labores de vigilancia y supervisión y ha permitido toda la concentración de estas funciones desde centros de control llamados salas de control, situadas en el propio proceso o bien en salas aisladas. Conjunto de equipos que efectúan la gestión de los procesos básicos y permiten la normal ejecución del resto de las operaciones.

Proceso Industrial El proceso industrial consiste en una o serie de operaciones en las cuales se agrega o se substrae energía en algunas de sus formas, para mantener un estado de balance o equilibrio.

El los procesos industriales existen cuatro variables que podríamos llamar “básicas”, ya que son las más comúnmente medidas y controladas, no obstante no quiere decir que no existen numerosas variables adicionales aunque de menor importancia en las aplicaciones industriales. Las variables a referirse son las siguientes: Presión, Caudal o Flujo, Nivel y Temperatura.

En general los procesos industriales, aunque parezcan muy diferentes los unos a los otros y muy variados, tienen fundamentos básicos comunes. El control automático se usa generalmente con fines de eficiencia y economía; el eliminar el factor de error humano y provee un medio continuo de balance o equilibrio del proceso. El gobierno o control automático se justifica económicamente por medio de los ahorros en combustibles, procesos de materiales y trabajo manual. Sin embargo el control automático debe ser empleado correctamente para obtener estos resultados económicos deseables.

Clasificación, Características y Simbología de Los Instrumentos

Clasificación Los instrumentos de medición y control son relativamente complejos y su función puede comprenderse mejor si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Las formas más conocida de clasificar a los instrumentos son:

En Función de la Variable del Proceso

Instrumentos de presión

Instrumentos de flujo

Instrumentos de Nivel

Instrumentos de Temperatura

Instrumentos de velocidad

En Función de la Energía Utilizada

Instrumentos neumáticos

Instrumentos eléctricos o electrónicos

Instrumentos hidráulicos.

Según la Función que Realizan:

Indicadores.

Están compuestos por un indicador y una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. La indicación también puede ser hecha en forma digital.

Registradores.

Son aquellos instrumentos que registran con trazos continuos o a punto el valor de la variable. Pueden ser circulares o rectangulares dependiendo de la forma del gráfico.

Transmisores.

Los transmisores miden la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de una señal neumática o eléctrica.

Transductores.

Los transductores son dispositivos que reciben un tipo de energía y la transforman en otro tipo de energía, por ejemplo reciben una señal neumática y la transforman en una señal eléctrica o viceversa.

Controladores.

Los controladores comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura, etc) con un valor deseado y ejercen una acción sobre el elemento final de control.

Elementos Primarios.

Son aquellos que están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado, para dar al sistema de medida una indicación en respuesta al cambio de la medida variable. El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida eléctrica, etc.

Elementos Finales de Control.

Los elementos finales de control, reciben la señal del controlador y modifican el caudal del fluido o agente de control.

Características Las características de los instrumentos podemos organizarlas en dos grandes grupos:

Características Estáticas Las características estáticas son aquellas inherentes a los instrumentos al medir condiciones invariables de tiempo, dichas características se pueden clasificar en:

Exactitud (Deseable).

La exactitud es la tolerancia de medida del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio. Generalmente viene impreso en el instrumento.

Sensibilidad (Deseable).

La sensibilidad es la razón entre el incremento de la lectura e incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo.

Repetibilidad (Deseable):

La repetibilidad es la capacidad de reproducción de las posiciones de la pluma o del índice del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable.

Desviación (Indeseable).

Existen varias formas de desviación. Un instrumento puede tener una desviación uniforme en forma gradual; este efecto se llama desviación de cero y se corrige fácilmente desplazando en forma permanente el puntero, la pluma o la señal de transmisión (neumática o eléctrica). Otro caso es la desviación por amplitud, esta desviación comienza en cero y aumenta o disminuye en forma gradual o proporcional. Normalmente la causa de este tipo de desviación es por fatiga de un resorte o un fuelle. Un tercer caso de desviación es cuando solamente un punto de la calibración varía. Puede ocurrir en la parte alta de la escala del instrumento cuando uno de sus componentes se encuentra bajo una gran tensión. Por ejemplo la desviación en los fluidómetros se debe al desgaste por erosión de la placa de orificio.

Error Estático (Indeseable).

El error estático de un instrumento es la diferencia entre el valor real de la cantidad medida, (el cual no cambia con el tiempo), y el valor indicado por el instrumento.

Error Estático = Indicación del Instrumento – Valor Real de Medición

Zona Muerta (Indeseable).

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce respuesta.

Características Dinámicas Las características dinámicas influyen grandemente en la exactitud de la medición, y más aún en las características de respuesta del control automático.

Los instrumentos del tipo mecánico o neumáticos rara vez responden instantáneamente a los cambios de la variable, mientras que los instrumentos electrónicos indican cambios prácticamente instantáneos.

No de debe creer sin embargo, que una gran velocidad de respuesta a un cambio de la variable es, en todo los casos, una característica deseable.

Velocidad de Respuesta (Deseable).

Es la rapidez con que un instrumento da respuesta a cualquier cambio en la variable del proceso donde está instalado.

Fiabilidad (Deseable).

Es la medida de la probabilidad de que un instrumento continúe comportándose dentro de los límites especificados de error a lo largo de un tiempo determinado y bajo condiciones especificadas.

Retardo (Indeseable).

Es el tiempo empleado por el instrumento en dar respuesta a cualquier perturbación desde el instante en que es sensada por él, sobre la variable del proceso donde esté prestando servicios.

Error Dinámico.

Siempre que las condiciones sean dinámicas existirá mayor o menor grado de

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