UNIDAD I
INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN Y
NORMAS
1.1.-INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN.
1.2.-DEFINICIONES Y CONCEPTOS
1.3.-SIMBOLOGIA, NORMAS Y SISTEMAS DE
UNIDADES.
1.4.-NORMA SAMA.
1.5.-NORMA ISA.
UNIDAD II
TIPOS DE SENSORES.
2.1.- SENSORES DE PRESIÓN.
2.2.- SENSORES DE FLUJO.
2.3.- SENSORES DE TEMPERATURA.
2.4.- SENSORES DE NIVEL.
2.5.- SENSORES PARA OTRAS VARIABLES
FISICAS:
PESO, VELOCIDAD, CONDUCTIVIDAD, LUZ,
PH, Y OTROS.
2.6.- CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN
SENSOR.
UNIDAD III
ACTUADORES FINALES DE CONTROL.
3.1.-TIPOS DE ACTUADORES: ELÉCTRICOS,
NEUMÁTICOS E HIDRAULICOS.
3.2.-TIPOS DE VÁLVULAS DE CONTROL.
3.3.-TIPOS DE PISTONES.
3.4.- OTRO TIPOS DE ACTUADORES.
3.5.- CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN
ACTUADOR.
UNIDAD IV
CONTROLADORES
4.1.-APLICACIONES DE SISTEMAS DE LAZO
ABIERTO Y LAZO CERRADO.
4.2.-MODOS DE CONTROL APLICADOS EN
INSTRUMENTACIÓN:
4.2.1.- ON-OFF.
4.2.2.- PROPORCIONAL.
4.2.3.-PROPORCIONAL + INTEGRAL.
4.2.4.- PROPORCIONAL + INTEGRAL +
DERIVATIVO.
4.3.-CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE UN
CONTROLADOR.
4.4.-SINTONIZACIÓN DE CONTROLES.
4.5.- APLICACIONES DE CONTROLADORES.
UNIDAD V
TÓPICOS DE CONTROL ASISTIDO POR
COMPUTADORA
5.1.-ADQUISICIÓN DE DATOS.
5.2.-CONTROL SUPERVISORIO REMOTO.
5.3.- CONTROL DIGITAL DIRECTO.
5.4.-INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL.
5.5.- CONTROL DISTRIBUIDO
UNIDAD I
1.1.- INTRODUCCIÓN A LA
INSTRUMENTACIÓN Y NORMAS.
Si analizamos nuestras actividades
cotidianas, desde el momento que suena la alarma
de un despertador y nos preparamos para
desarrollar nuestras actividades diarias, así
como encender un foco o escuchar el
encendido o apagado del motor de la bomba,
etc., nos auxiliaremos de instrumentos
que nos ayudan a desarrollar ciertas actividades
oportunamente con eficiencia, rapidez,
etc.
Igual manera mecánicos, electricistas,
médicos, ingenieros y arquitectos, se auxilian de
instrumentos para llevar a cabo sus
actividades diarias, con el objetivo de lograr un
avance con la mayor eficiencia, calidad
y volumen de producción.
Es lógico pensar que para las
industrias, sin importar el tamaño de estas, es
imprescindible el uso de instrumentos
industriales, para facilitar la manufactura de sus
productos.
Como consecuencia de la globalización
de los mercados internacionales, se ha orillado
a los países del tercer mundo a
competir en el mercado con productos de calidad,
precio y tiempos de entrega oportunos.
Para lograr lo anterior es importante,
que los industriales de nuestro país, implementen
la instrumentación y la automatización
de sus procesos con el avance tecnológico
requerido para mantenerse en el mercado
nacional e internacional si es posible.
¿QUE ES LA INSTRUMENTACION
INDUSTRIAL?
Es el conocimiento de la correcta
aplicación de los equipos encaminados para apoyar
al usuario en la medición, regulación,
observación, transformación, ofrecer seguridad,
etc., de una variable dada en un
proceso productivo.
Los instrumentos industriales pueden
realizar las siguientes funciones:
1.2.- DEFINICIONES Y CONCEPTOS.
Los procesos industriales exigen el
control de la fabricación de los diversos productos
obtenidos. Los procesos son muy
variados y abarcan muchos tipos de productos: la
fabricación de los productos derivados
del petróleo, de los productos alimenticios, de la
industria cerámica, de las centrales
generadores de energía, de la siderurgia, de los
tratamientos térmicos, de la industria
papelera, de la industria textil, etc.
En todos estos procesos es
absolutamente necesario controlar y mantener constantes
algunas magnitudes, tales como la
presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la
conductividad, la velocidad, la
humedad, el punto de rocío, etcétera. Los instrumentos
de medición y control permiten el
mantenimiento y la regulación de estas constantes en
condiciones más idóneas que las que el
propio operador podría realizar.
En los inicios de la era industrial, la
operatoria de los procesos se llevaba a cabo con
un control manual de estas variables
utilizando sólo instrumentos simples,
manómetros, termómetros, válvulas
manuales, etc., control que era suficiente por la
relativa simplicidad de los procesos.
Sin embargo, la gradual complejidad con que
éstos se han ido desarrollando ha
exigido su automatización progresiva por medio de
los instrumentos de medición y control.
Estos instrumentos han ido liberando al
personal de campo de su función de
actuación física directa en la planta y al mismo
tiempo, le han permitido una labor
única de supervisión y de vigilancia del proceso
desde centros de control situados en el
propio proceso o bien en salas aisladas
separadas; asimismo, gracias a los
instrumentos ha sido posible fabricar productos
complejos en condiciones estables de
calidad y de características, condiciones que al
operario le serían imposibles o muy
difíciles de conseguir, realizando exclusivamente
un control manual.
Los procesos industriales a controlar
pueden dividirse ampliamente en dos
categorías: procesos continuos y
procesos discontinuos. En ambos tipos, deben
mantenerse en general las variables
(presión, caudal, nivel, temperatura, etc.), bien en
un valor deseado fijo, bien en un valor
variable con el tiempo de acuerdo con una
relación predeterminada, o bien
guardando una relación determinada con otra variable.
El sistema de control que permite este
mantenimiento de las variables puede definirse
como aquel que compara el valor de la
variable o condición a controlar con un valor
deseado y toma una acción de corrección
de acuerdo con la desviación existente sin
que el operario intervenga en absoluto.
DEFINICIONES EN CONTROL
Los instrumentos de control empleados
en las industrias de proceso tales como química,
petroquímica, alimenticia, metalúrgica,
energética, textil, papel, etc., tienen su propia
terminología; los términos empleados definen
las características propias de medida y de
control y las estáticas y dinámicas de
los diversos instrumentos utilizados:
- Indicadores, registradores,
controladores, transmisores y válvulas de control.
La terminología empleada se ha
unificado con el fin de que los fabricantes, los usuarios y
los organismos o entidades que
intervienen directa o indirectamente en el campo de la
instrumentación industrial empleen el
mismo lenguaje. Las definiciones de los términos
empleados se relacionan con las sugerencias
hechas por ANSI/ISA-S51.1-1979 (R 1993)
aprobadas el 26 de mayo de 1995.
Intervalo de medida (range)
Espectro o conjunto de valores de la
variable medida que están comprendidos dentro de los
límites superior e inferior de la
capacidad de medida, de recepción o de transmisión del
instrumento. Viene expresado
estableciendo los dos valores extremos. Ejemplo: Un
manómetro de intervalo de medida 0-10
bar, un transmisor de presión electrónico de 0-25
bar con señal de salida 4-20 mA ó un
instrumento de temperatura de 100-300 °C.
Alcance (span)
Es la diferencia algebraica entre los
valores superior e inferior del campo de medida del
instrumento. En los ejemplos anteriores
es de 10 bar para el manómetro, de 25 bar
para el transmisor de presión y de 200
°C para el instrumento de temperatura.
Error
El error de la medida es la desviación
que presentan las medidas prácticas de una
variable de proceso con relación a las
medidas teóricas o ideales, como resultado de
las imperfecciones de los aparatos y de
las variables parásitas que afectan al proceso.
Es decir:
Error =
Valor leído en el instrumento - Valor ideal de la variable medida
El error absoluto es:
Error absoluto — Valor leído ~
Valor verdadero
El error relativo representa la calidad
de la medida y es:
Error absoluto
Error relativo=
Valor verdadero
Si el proceso está en condiciones de
régimen permanente existe el llamado error
estático. En
condiciones dinámicas el error varía considerablemente debido a que los
instrumentos tienen características
comunes a los sistemas físicos: absorben energía
del proceso y esta transferencia
requiere cierto tiempo para ser transmitida, lo cual da
lugar a retardos en la lectura del
aparato. Siempre que las condiciones sean dinámicas,
existirá en mayor o menor grado el
llamado error dinámico (diferencia entre el valor
instantáneo y el indicado por el
instrumento): su valor depende del tipo de fluido del
proceso, de su velocidad, del elemento
primario (termopar, bulbo y capilar), de los
medios de protección (vaina), etc. El error
medio del instrumento es la media aritmética
de los errores en cada punto de la
medida determinados para todos los valores
crecientes y decrecientes de la
variable medida.
Cuando una medición se realiza con la
participación de varios instrumentos, colocados
unos a continuación de otros, el valor
final de la medición estará constituido por los
errores inherentes a cada uno de los
instrumentos.
Repetibilidad:
Es la capacidad de reproducción de las
posiciones de la pluma o del indice, o 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, recorriendo
todo el campo. La repetibilidad es
sinónimo de precisión. A mayor repetibilidad menor
dispersión de los valores de salida
para un valor de la señal de entrada del proceso y,
por lo tanto, mayor precisión.
Histéresis (hysteresis)
La histéresis (hysteresis) es la
diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el
índice o la pluma del instrumento o la
señal de salida 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 en tanto por ciento del alcance
de la medida. Por ejemplo: si en un termómetro de 0-100
%, para el valor de la variable de 40
°C, la aguja marca 39,9 al subir la temperatura desde 0, e indica
40,1 al bajar la temperatura desde 100
°C, el valor de la histéresis es de:
40,1-39,9
—--------- . 100 = ± 0,2%
100-0
En la figura 1.3 c pueden verse las
curvas de histéresis que están dibujadas exageradamente para
apreciar bien su forma. Hay que señalar
que el término zona muerta está incluido dentro de la
histéresis.
OTROS TÉRMINOS
Empleados en las especificaciones de
los instrumentos son los siguientes:
Campo de medida con elevación de
cero
Es aquel campo de medida en el que el
valor cero de la variable o señal medida es mayor
que el valor inferior del campo. Por
ejemplo, -10 °C a 30 °C.
Campo de medida con supresión de
cero
Es aquel campo de medida en el que el
valor cero de la variable o señal medida es menor
que el valor inferior del campo. Por
ejemplo, 20 °C a 60 °C.
Elevación de cero
Es la cantidad con que el valor cero de
la variable supera el valor inferior del campo. Puede
expresarse en unidades de la variable
medida o en % del alcance. Por ejemplo, 10 °C en el
campo —10 °C a 30 °C del instrumento, o
sea: (10/40) X 100 = 25 %.
Supresión de cero
Es la cantidad con que el valor inferior
del campo supera el valor cero de la variable.
Puede expresarse en unidades de la
variable medida o en % del alcance. Por ejemplo, 20
°C en el campo 20 °C a 60 °C del
instrumento, o sea (20/40) X 100 = 50 %.
Deriva
Es una variación en la señal de salida
que se presenta en un período de tiempo
determinado mientras se mantienen
constantes la variable medida y todas las condiciones
ambientales. Se suelen considerar la deriva
de cero (variación en la señal de salida para el
valor cero de la medida atribuible a
cualquier causa interna) y la deriva térmica de cero
(variación en la señal de salida a
medida cero, debida a los efectos únicos de la
temperatura). La deriva está expresada
usualmente en porcentaje de la señal de salida
de la escala total a la temperatura
ambiente, por unidad, o por intervalo de variación de la
temperatura. Por ejemplo, la deriva
térmica de cero de un instrumento en condiciones de
temperatura ambiente durante 1 mes fue
de 0,2 % del alcance.
Fiabilidad {Reliability)
Medida de la probabilidad de que un
instrumento continúe comportándose dentro de
límites especificados de error a lo
largo de un tiempo determinado y bajo condiciones
especificadas.
Resolución
Magnitud de los cambios en escalón de
la señal de salida (expresados en tanto por
ciento de la salida de toda la escala)
al ir variando continuamente la medida en todo
el campo. Es también el grado con que
el instrumento puede discriminar valores
equivalentes de una cantidad, o la
menor diferencia de valor que el aparato puede
distinguir.
Resolución infinita
Capacidad de proporcionar una señal de
salida progresiva y continua en todo el campo
de trabajo del instrumento.
Trazabilidad (Traceability)
Propiedad del resultado de las
mediciones efectuadas con un instrumento o con un
patrón, tal que puede relacionarse con
patrones nacionales o internacionales,
mediante una cadena ininterrumpida de
comparaciones, con todas las incertidumbres
determinadas.
Ruido
Cualquier perturbación eléctrica o
señal accidental no deseadas que modifica la
transmisión, indicación o registro de
los datos deseados. Un caso especial es la
interferencia de radiotransmisores RFI
(Radio Frequency Interferente). Puede
expresarse en unidades de la señal de
salida o en tanto por ciento del alcance.
Linealidad
La aproximación de una curva de
calibración a una línea recta especificada.
Linealidad basada en puntos
Falta de linealidad expresada en forma
de desviación máxima con relación a una línea
recta que pasa a través de los puntos
dados correspondientes al cero y al 100 % de la
variable medida.
Temperatura de servicio
Campo de temperaturas en el cual se
espera que trabaje el instrumento dentro de
límites de error especificados.
Vida útil de servicio
Tiempo mínimo especificado durante el
cual se aplican las características de servicio
continuo e intermitente del instrumento
sin que se presenten cambios en su
comportamiento más allá de tolerancias
especificadas.
Reproductibilidad (Reproducibility)
Capacidad de reproducción de un
instrumento de las medidas repetitivas de la lectura o
señal de salida para el mismo valor de
la variable medida alcanzado en ambos
sentidos, en las mismas condiciones de
servicio y a lo largo de un período de tiempo
determinado. Por ejemplo, un valor
representativo sería ± 0,2 % del alcance de la lectura o
señal de salida a lo largo de un
período de 30 días.
Respuesta frecuenciál
Variación con la frecuencia de la
relación de amplitudes señal de salida/variable medida
(y de la diferencia de fases entre la
salida y la variable medida) para una medida de
variación senoidal aplicada a un
instrumento dentro de un campo establecido de
frecuencias de la variable medida. Se
especifica usual-mente corno "dentro de ± ... %
de ... a ... Hz".
Accesible Este
término se aplica a un dispositivo o función que puede
ser usado o visto por un operador con
el propósito de
controlar el desempeño de las acciones
de control; como
ejemplo: cambios en el set-point,
transferencia auto-manual
o acciones de encendido y apagado.
Alarma Es
un dispositivo o función que detecta la presencia de una
condición anormal por medio de una
señal audible o un
cambio visible discreto, o puede
tratarse de ambas señales
al mismo tiempo, las cuales tienen el
fin de atraer la
atención.
Asignable Este
termino se aplica a una característica que permite el
cambio (o dirección) de una señal de un
dispositivo a otro
sin la necesidad de la activación de un
switch o algún otro
elemento.
Estación auto-manual Término
empleado como sinónimo de estación de control.
Balón Se
emplea como sinónimo de burbuja.
Detrás del panel Este
término se refiere a la posición de un instrumento, el
cual ha sido montado en un panel de
control, pero no es
normalmente accesible al operador.
Binario Término
aplicado a una señal o dispositivo que tiene solo
dos posiciones o estados discretos.
Cuando es usado en su
forma más simple, como en “señal
binaria” (lo que es
opuesto a señal analógica), el término
denota un estado de
“encendido-apagado” o de “alto-bajo”.
Board Término
en inglés el cual se interpreta como sinónimo de
panel.
Burbuja Símbolo
circular usado para denotar e identificar el
propósito de un instrumento o función.
Puede contener una
etiqueta con un número. Es también un
sinónimo de balón.
Dispositivo
computable o de
cómputo
Dispositivo o función que emplea uno o
más cálculos u
operaciones lógicas, o ambas, y
transmite uno o más
resultados a las señales de salida.
Configurable Término
aplicado a un dispositivo o sistema cuyas
características funcionales pueden ser
seleccionadas a
través de un programa o de otros
métodos.
Controlador Dispositivo
con una salida que variá para regular una
variable de control de una manera
específica. Un
controlador manual varía su salida
automáticamente en
respuesta a una entrada directa o
indirecta de un proceso
variable. Un controlador manual es una
estación manual de
carga y su salida no depende de una
medida de un proceso
variable pero puede variarse solamente
por medio de un
procedimiento manual.
Estación de control Una
estación de carga manual que también proporciona un
control en el cambio de manual a
automático de los modos
de control dentro de lazo de control, a
ésta también se le
conoce como estación auto-manual.
Válvula de control Es
un dispositivo, el más comúnmente usado, que actúa
manualmente o por sí mismo, que
directamente manipula el
flujo de uno o más procesos.
Convertidor Es
un dispositivo que recibe información en determinada
manera de un instrumento y transmite
una señal de salida
en otra forma.
Un convertidor es también conocido como
transductor, de
cualquier forma, transductor es un
término general, y su
uso para conversión de señales no es
recomendado.
Digital Término
aplicado a una señal o dispositivo que usa dígitos
binarios para representar valores
continuos o estados
discretos.
Sistemas de control
distribuidos
Sistema el cual, mientras es
funcionalmente integrado,
consiste de subsistemas los cuales
pueden ser físicamente
separados y colocarse de una forma
remota unos de otros.
Elemento final de
control
Dispositivo que controla directamente
los valores de la
variable manipulada en un lazo de
control. Generalmente
el elemento final de control es una
válvula de control.
Función Propósito
que debe cumplir un dispositivo de control.
Identificación Secuencia
de letras o dígitos, o ambos, usados para
señalar un instrumento en particular o
un lazo.
Instrumentación Colección
de instrumentos o sus aplicaciones con el fin de
observar mediciones, control, o
cualquier combinación de
estos.
Local Es
la localización de un instrumento que no esta ni dentro
ni sobre un panel o consola, ni esta
montado en un cuarto
de control. Los instrumentos locales
están comúnmente en
el ámbito de un elemento primario o un
elemento de
control, la palabra “campo” es
un sinónimo muy usado con
local.
Panel local Que
no esta en un panel central, los paneles locales están
comúnmente en el ámbito de subsistemas
de plantas o
sub-áreas. El término instrumento local
de panel no puede
ser confundido con instrumento local.
Lazo Combinación
de uno o más instrumentos o funciones de
control que señalan el paso de uno a
otro con el propósito
de medir y/o controlar las variables de
un proceso.
Estación manual de
carga
Dispositivo o función que tiene un
ajuste de salida manual
que es usado con un actuador o como más
dispositivos. La
estación no proporciona un cambio entre
un modo de
control automático o manual de un lazo
de control. La
estación puede tener indicadores
integrados, luces u otras
características. Esto es normalmente conocido
como
estación manual o cargador manual.
Medida Determinación
de la existencia o magnitud de una variable.
Monitor Término
general para un instrumento o sistema de
instrumentos usados para la medición o
conocer la
magnitud de una o más variables con el
propósito de
emplear la información en determinado
momento. El
término monitor no es muy específico,
algunas veces
significa analizador, indicador, o
alarma.
Luz del monitor Sinónimo
de luz piloto.
Panel Estructura
que tiene un grupo de instrumentos montados
sobre ella. El panel puede consistir de
una o varias
secciones, cubículos, consolas o
escritorios.
Montado en panel Término
aplicado a un instrumento que esta montado sobre
un panel o consola y es accesible para
un operador en uso
normal.
Luz piloto Es
una luz que indica cual número o condiciones normales
de un sistema o dispositivo existe. Una
luz piloto es
también conocida como una luz monitor o
de monitor.
Elemento primario Sinónimo
de sensor.
Proceso Es
cualquier operación o secuencia de operaciones que
involucren un cambio de energía,
estado, composición,
dimensión, u otras propiedades que
pueden referirse a un
dato.
Variable de proceso Cualquier
propiedad variable de un proceso. El término
variable de proceso es usado en como un
standard para la
aplicación a todas las variables.
Programa Secuencia
respetable de acciones que definen el nivel de
las salidas como una compostura de las
relaciones al
establecimiento de las entradas.
Controlador lógico
programable
Un controlador, usualmente con entradas
y salidas
múltiples que contiene un programa
alterable, es llamado
de esta manera o comúnmente conocida
como PLC.
Relay Dispositivo
cuya función es pasar información sin alterarla o
solo modificarla en determinada forma.
Relay es
comúnmente usado para referirse a
dispositivos de
cómputo.
Sensor Parte
de un lazo o un instrumento que primero detecta el
valor de una variable de proceso y que
asume una
correspondencia, predeterminación, y
estado inteligible o
salida. El sensor puede ser integrado o
separado de un
elemento funcional o de un lazo. Al
sensor también se le
conoce como detector o elemento
primario.
Set point El
set point o punto de referencia puede ser establecido
manualmente, automáticamente o
programado. Su valor se
expresa en las mismas unidades que la
variable controlada.
Switch Dispositivo
que conecta, desconecta, selecciona, o
transfiere uno o más circuitos y no
esta diseñado como un
controlador, un relay o una válvula de
control.
Punto de prueba Proceso
de una conexión el cual no esta permanentemente
conectado, su conexión es solamente
temporal o
intermitente a un instrumento.
Transductor Término
general para un dispositivo que recibe información
en forma de uno o más cuantificadores
físicos,
modificadores de información y/o su
forma si requiere, y
produce una señal de salida resultante.
Dependiendo de la
aplicación un transductor puede ser un
elemento primario,
un transmisor un relay, un convertidor
u otro dispositivo.
Porque el término transductor no es específico,
su uso para
aplicaciones específicas no es
recomendado.
Transmisor Dispositivo
que detecta la variable de un proceso a través
de un sensor y tiene una salida la cual
varía su valor
solamente como una función
predeterminada de la variable
del proceso.
RESUMEN
INSTRUMENTACION INDUSTRIAL -
DEFINICIÓN DE INSTRUMENTACIÓN
Instrumentación: es el grupo de
elementos que sirven para medir, controlar o registrar
variables de un proceso con el fin de
optimizar los recursos utilizados en éste.
El instrumento más conocido y utilizado
es el reloj, el cuál nos sirve para controlar el
uso eficaz de nuestro tiempo.
En otras palabras, la instrumentación
es la ventana a la realidad de lo que esta
sucediendo en determinado proceso, lo
cual servirá para determinar si el mismo va
encaminado hacia donde deseamos, y de
no ser así, podremos usar la instrumentación
para actuar sobre algunos parámetros
del sistema y proceder de forma correctiva.
La instrumentación es lo que ha
permitido el gran avance tecnológico de la ciencia
actual en casos tales como: los viajes
espaciales, la automatización de los procesos
industriales y mucho otros de los
aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la
automatización es solo posible a través
de elementos que puedan sensar lo que
sucede en el ambiente, para luego tomar
una acción de control pre-programada que
actué sobre el sistema para obtener el
resultado previsto.
CARACTERÍSTICA DE LOS INSTRUMENTOS
De acuerdo con las normas SAMA
(Scientific Apparatus Makers Association), PMC20,
las características de mayor
importancia, para los instrumentos son:
CAMPO DE MEDIDA O RANGO (RANGE)
Es el conjunto de valores dentro de los
límites superior e inferior de medida, en los
cuales el instrumento es capaz de
trabajar en forma confiable. Por ejemplo, un
termómetro de mercurio con rango de 0 a
50 grados celsius
ALCANCE (SPAN)
Es la diferencia entre el valor
superior e inferior del campo de medida. Para el caso del
termómetro del ejemplo, el SPAN será de
50 grados celsius.
ERROR
Es la diferencia que existiría entre el
valor que el instrumento indique que tenga la
variable de proceso y el valor que
realmente tenga esta variable en ese momento.
PRECISIÓN
Esto es la tolerancia mínima de medida
que permitirá indicar, registrar o controlar el
instrumento. En otras palabras, es la
mínima división de escala de un instrumento
indicador. Generalmente esta se expresa
en porcentaje (%) del SPAN.
ZONA MUERTA (DEAD BAND)
Es el máximo campo de variación de la
variable en el proceso real, para el cual el
instrumento no registra ninguna
variación en su indicación, registro o control.
SENSIBILIDAD
Es la relación entre la variación de la
lectura del instrumento y el cambio en el proceso
que causa este efecto.
REPETIBILIDAD
Es la capacidad de un instrumento de
repetir el valor de una medición, de un mismo
valor de la variable real en una única
dirección de medición.
HISTERESIS
Similar a la repetibilidad, pero en
este caso el proceso de medición se efectuara en
ambas direcciones
CAMPO DE MEDIDA CON SUPRESIÓN DE
CERO
Es aquel rango de un instrumento cuyo
valor mínimo se encuentra por encima del cero
real de la variable
CAMPO DE MEDIDA CON ELEVACIÓN DE
CERO
Es aquel rango de un instrumento cuyo
valor mínimo se encuentra por debajo de cero
de las variables
CAMPO DE MEDIDA CON ELEVACIÓN DE
CERO
Es aquel rango de un instrumento cuyo
valor mínimo se encuentra por debajo de cero
de las variables
CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS
Existen dos formas de clasificar los
instrumentos las cuales son:
a.- De acuerdo a su función en el proceso.
b.- De acuerdo a la variable de proceso
que miden.
Este modo de clasificarlos no es
necesariamente el único, pero se considera bastante
completo.
º De acuerdo a su función estos serán:
• Instrumentos indicadores: son
aquellos que como su nombre bien dice, indican
directamente el valor de la variable de
proceso. Ejemplos: manómetros,
termómetros, etc.
• Instrumentos ciegos: son los que
cumplen una función reguladora en el proceso,
pero no muestran nada directamente.
Ejemplos termostatos, presostatos, etc.
• Instrumentos registradores: en
algunos casos podrá ser necesario un registro
histórico de la variable que se estudia
en un determinado proceso. en este caso,
se usaran instrumentos de este tipo. .
• Elementos primarios: algunos
elementos entran en contacto directo con el fluido
o variable de proceso que se desea
medir, con el fin de recibir algún efecto de
este (absorben energía del proceso), y
por este medio pueden evaluar la
variable en cuestión. (placa orificio)
• Transmisores: estos elementos reciben
la variable de proceso a través del
elemento primario, y la transmiten a
algún lugar remoto. Estos transmiten las
variables de proceso en forma de
señales proporcionales a esas variables.
• Transductores: son instrumentos fuera
de línea (no en contacto con el proceso),
que son capaces de realizar operaciones
lógicas y/o matemáticas con señales
de uno o más transmisores.
• Convertidores: en ciertos casos, la
señal de un transmisor para ser compatible
con lo esperado por el receptor de esa
señal, en ese caso se utilizara un
elemento convertidor para lograr la
ante mencionada compatibilidad de señal
• Receptores: son los instrumentos que
generalmente son instalados en el panel
de control, como interfase entre el
proceso y el hombre. Estos reciben las señal
de los transmisores o de un
convertidor.
• Controladores: este es uno de los
elementos más importante, ya que será el
encargado de ejercer la función de
comparar lo que esta sucediendo en el
proceso, con lo que realmente se desea
que suceda en él, para posteriormente,
en base a la diferencia, envié una
señal al proceso que tienda a corregir las
desviaciones.
• Elemento final de control: será este
elemento quien reciba la señal del
controlador y quien estando en contacto
directo con el proceso en línea, ejerza
un cambio en este, de tal forma que se
cambien los parámetros hacia el valor
deseado. Ejemplo: válvulas de control,
compuertas, etc.
• De acuerdo a la variable de proceso
que miden: Esta clasificación, como su
nombre lo indica, se referirá a la variable
de proceso que tratemos de medir. En
la actualidad, se pueden medir, casi
sin excepción, todas las variables de
proceso existentes, sin embargo,
algunas se medirán de forma directa y otras
indirectamente.
1.3.- SIMBOLOGIA, NORMAS Y SISTEMA
DE UNIDADES.
En instrumentación y control, se emplea
un sistema especial de símbolos con
el objeto de transmitir de una forma
más fácil y específica la información. Esto
es indispensable en el diseño,
selección, operación y mantenimiento de los
sistemas de control.
Un sistema de símbolos ha sido
estandarizado por la ISA (Sociedad de
Instrumentistas de América). La
siguiente información es de la norma:
ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992).
Las necesidades de varios usuarios para
sus procesos son diferentes. La
norma reconoce estas necesidades,
proporcionando métodos de simbolismo
alternativos. Se mantienen varios
ejemplos agregando la información o
simplificando el simbolismo, según se
desee.
Los símbolos de equipo en el proceso no
son parte de esta norma, pero se
incluyen para ilustrar aplicaciones de
símbolos de la instrumentación.
APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA.
La norma es conveniente para el uso en
la química, petróleo, generación de
poder, aire acondicionado, refinando
metales, y otros numerosos procesos
industriales.
Ciertos campos, como la astronomía,
navegación, y medicina, usan
instrumentos muy especializados,
diferentes a los instrumentos de procesos
industriales convencionales. Se espera
que la norma sea flexible, lo bastante
para encontrarse muchas de las
necesidades de campos especiales.
APLICACIÓN EN ACTIVIDADES DE
TRABAJO.
La norma es conveniente para usar
siempre cualquier referencia de un
instrumento o de una función de sistema
de control se requiere para los
propósitos de simbolización e
identificación. Pueden requerirse tales
referencias para los usos siguientes,
así como otros:
_ Bocetos del plan
_ Ejemplos instrucción
_ Papeles técnicos, literatura y
discusiones
_ Diagramas de sistemas de
instrumentación, diagramas de vuelta,
diagramas lógicos
_ Descripciones funcionales
_ Diagramas de flujo: Procesos,
Mecánicos, Ingeniería, Sistemas, que
Conduce por tuberías (el Proceso) e
instrumentación
_ Dibujos de construcción
_ Especificaciones, órdenes de compra,
manifiestos, y otras listas
_ Identificación (etiquetando) de
instrumentos y funciones de control
_ Instalación, operación e
instrucciones de mantenimiento, dibujos, y archivos
Se piensa que la norma proporciona la
información suficiente para habilitar a
cualquiera de los documentos del
proceso de medida y control (quién tiene una
cantidad razonable de conocimiento del
proceso) para entender los medios de
medida y mando del proceso. El
conocimiento detallado de un especialista en
la instrumentación no es un requisito
previo a esta comprensión.
APLICACIÓN A CLASES DE
INTRUMENTACIÓN Y FUNCIÓNES DE
INTRUMENTOS.
El simbolismo y métodos de
identificación proporcionados en esta norma son
aplicables a todas las clases de medida
del proceso e instrumentación de
control. Ellos no sólo son aplicables a
la descripción discreta de instrumentos y
sus funciones, pero también para
describir las funciones análogas de sistemas
que son "despliegue
compartido," "control compartido", "control
distribuido" y
"control por computadora".
Símbolos y Números de
Instrumentación
La indicación de los símbolos de varios
instrumentos o funciones han sido
aplicados en las típicas formas. El uso
no implica que la designación o
aplicaciones de los instrumentos o
funciones estén restringidas en ninguna
manera. Donde los símbolos alternativos
son mostrados sin una preferencia, la
secuencia relativa de los números no
implica una preferencia.
La burbuja puede ser usada para
etiquetar símbolos distintivos, tal como
aquellos para válvulas de control. En
estos casos la línea que esta conectando
a la burbuja con el símbolo del
instrumento esta dibujado muy cerca de él, pero
no llega a tocarlo. En otras
situaciones la burbuja sirve para representar las
propiedades del instrumento.
Un símbolo distintivo cuya relación con
el lazo es simplemente aparentar que
un diagrama no necesita ser etiquetado
individualmente. Por ejemplo una
placa con orificio o una válvula de
control que es parte de un sistema más largo
no necesita ser mostrado con un número
de etiqueta en un diagrama.
También, donde hay un elemento primario
conectado a otro instrumento en un
diagrama, hace uso de un símbolo para
representar que el elemento primario
en un diagrama puede ser opcional.
Los tamaños de las etiquetas de las
burbujas y de los símbolos de los
misceláneos son los tamaños
generalmente recomendados. Los tamaños
óptimos pueden variar dependiendo en
donde o no es reducido el diagrama y
dependiendo el número de caracteres
seleccionados apropiadamente
acompañados de otros símbolos de otros
equipos en un diagrama.
Las líneas de señales pueden ser
dibujadas en un diagrama enteramente o
dejando la parte apropiada de un
símbolo en cualquier ángulo. La función de
los designadores de bloque y los
números de las etiquetas podrían ser siempre
mostrados con una orientación
horizontal. Flechas direccionales podrían ser
agregadas a las líneas de las señales
cuando se necesite aclarar la dirección
del flujo para información. La
aplicación de flechas direccionales facilita el
entendimiento de un sistema dado.
Eléctrico, neumático o cualquier otro
suministro de energía para un instrumento
no se espera que sea mostrado, pero es
esencial para el entendimiento de las
operaciones de los instrumentos en un
lazo de control.
En general, una línea de una señal
representara la interconexión entre dos
instrumentos en un diagrama de flujo
siempre a través de ellos. Pueden ser
conectados físicamente por más de una
línea.
La secuencia en cada uno de los
instrumentos o funciones de un lazo están
conectados en un diagrama y pueden
reflejar el funcionamiento lógico o
información acerca del flujo, algunos
de estos arreglos no necesariamente
corresponderán a la secuencia de la
señal de conexión. Un lazo electrónico
usando una señal analógica de voltaje
requiere de un cableado paralelo,
mientras un lazo que usa señales de
corriente analógica requiere de series de
interconexión. El diagrama en ambos
casos podría ser dibujado a través de
todo el cableado, para mostrar la interrelación
funcional claramente mientras se
mantiene la presentación independiente
del tipo de instrumentación finalmente
instalado.
El grado de los detalles para ser
aplicado a cada documento o sección del
mismo esta enteramente en la discreción
del usuario de la conexión. Los
símbolos y designaciones en esta
conexión pueden diseñarse para la
aplicación en un hardware o en una
función en específico. Los sketches y
documentos técnicos usualmente
contienen simbolismo simplificado e
identificación. Los diagramas de flujo
de un proceso usualmente son menos
detallados que un diagrama de flujo de
ingeniería. Los diagramas de
ingeniería pueden mostrar todos los
componentes en línea, pero pueden diferir
de usuario a usuario en relación a los
detalles mostrados. En ningún caso, la
consistencia puede ser establecida para
una aplicación. Los términos
simplificado, conceptual, y detallado
aplicado a los diagramas donde se escoge
la representación a través de la
sección de un uso típico. Cada usuario debe
establecer el grado de detalle de los
propósitos del documento específico o del
documento generado.
Es común en la práctica para los
diagramas de flujo de ingeniería omitir los
símbolos de interconexión y los
componentes de hardware que son realmente
necesarios para un sistema de trabajo,
particularmente cuando la simbolización
eléctrica interconecta sistemas.
Un globo o círculo simboliza a un
instrumento aislado o instrumento discreto,
pare el caso donde el circulo esta
dentro de un cuadrado, simboliza un
instrumento que comparte un display o
un control. Los hexágonos se usan para
designar funciones de computadora. Para
terminar el los controles lógicos
programables PLC's se simbolizan con un
rombo dentro de un cuadrado.
IDENTIFICACIÓN FUNCIONAL.
La identificación funcional de un
instrumento o su equivalente funcional
consiste de letras, las cuales incluyen
una primera letra (designación de la
medida o variable inicial) y una o más
letras sucesivas (identificación de
funciones).
La identificación funcional de un instrumento
esta hecha de acuerdo a su
función y no a su construcción. Un
registrador de diferencia de presión usado
para medir flujo se identifica como FR;
un indicador de presión y un switch
actuado a presión conectado a la salida
de un transmisor de nivel neumático
están identificados por LI y LS,
respectivamente.
En un lazo de instrumentos, la primera
letra de una identificación funcional es
seleccionada de acuerdo a la medida y a
la variable inicial y no de acuerdo a la
variable manipulada. Una válvula de
control varía el flujo de acuerdo a lo
dictaminado por un controlador de
nivel, esto es una LV.
La sucesión de letras en la
identificación funcional designa una o más
funciones pasivas y/o salidas de
función. Una modificación de las letras puede
ser usada, si se requiere, en adición a
una o más letras sucesivas. Por
ejemplo, TDAL contiene dos
modificadores. La variable medida D cambia a
una nueva variable T, como diferencia
de temperatura. La letra L restringe la
lectura de la función A, alarma, para
representar solamente una alarma baja.
La secuencia de identificación de las
letras llega a ser con una primera letra
seleccionada. Las letras de funciones
pasivas o activas siguen cualquier
orden, y las letras de la salida
funcional siguen a ésta en cualquier frecuencia,
excepto que la salida de la letra C
(control) precede la salida de la letra V
(valve), por ejemplo: PCV (válvula
controladora de presión).
Un dispositivo de función múltiple
puede ser simbolizado en un diagrama por
muchas burbujas como haya variables
medidas, salidas y/o funciones. Un
controlador de temperatura con un
switch puede ser identificado por dos
burbujas una con la inscripción TIC-3 y
una con la inscripción TSH-3. El
instrumento podría estar designado como
TIC-3/TSH-3 para todos los usos y
sus referencias.
El número para las letras funcionales
agrupadas en un instrumento pueden
mantenerse con un mínimo de acuerdo al
ajuste del usuario. El número total
de letras contenidas en un grupo no
pueden exceder de cuatro.
IDENTIFICACIÓN DEL LAZO.
La identificación del lazo consiste en
la primera letra y un número. Cada
instrumento en un lazo tiene asignado a
él el mismo número de lazo y, en caso
de una numeración paralela, la misma
primera letra. Cada lazo de
instrumentos tiene un único número de
identificación de lazo. Un instrumento
común a dos o más lazos podría cargar
la identificación del lazo al cual se le
considere predominante.
La numeración de los lazos puede ser
paralela o serial. La numeración
paralela involucra el inicio de una
secuencia numérica para cada primera letra
nueva, por ejemplo: TIC-100, FRC-100,
LIC-100, AL-100, etc. La numeración
serial involucra el uso de secuencias
simples de números para proyectar
amplias secciones. Una secuencia de
numeración de un lazo puede realizarse
con uno o cualquier otro número
conveniente, tal como 001, 301 o 1201. El
número puede incorporarse al código de
operación; de cualquier manera su
uso es recomendado.
