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DOCTORADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

Instrumentacin Industrial

Dr. Ing. J. Javier Sotomayor M.

Piura, Agosto del 2014

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Contenido

1. INTRODUCCIN 1.1 Antecedentes

1.2 Usos

1.3 Conceptos Fundamentales 2. SENSORES

2.1 Sensores Discretos

2.2 Sensores Continuos 3. ACTUADORES

3.1 Introduccin

3.2 Tipos 4. SIMBOLOGA Y DIAGRAMAS DE PROCESO E INSTRUMENTACIN

4.1 Introduccin

4.2 Simbologa

4.3 Diagramas de Procesos

4.4 Diagramas de Tuberas e Instrumentacin

5. DIAGRAMAS DE BLOQUES DE SISTEMAS

5.1 Diagrama de bloques.

5.2 Sistemas de control de lazo abierto

5.3 Sistemas de control de lazo cerrado

6. SISTEMAS DE CONTROL

6.1 Introduccin

6.2 Respuesta en el tiempo

6.3 Estabilidad

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Contenido (cont.)

7. CONTROLADORES DE LAZO 7.1 Introduccin

7.2 Controlador de Lazo

7.3 Estrategias de Control

8. CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES

8.1 Introduccin

8.2 Arquitectura 9. COMPUTADORAS

9.1 Introduccin

9.2 Funciones 10. REDES DE COMUNICACIONES INDUSTRIALES

10.1 Introduccin

10.2 Comunicaciones Industriales

10.3 Tipos de Buses de Campo 11. SISTEMAS SCADA

11.1 Introduccin

11.2 Funciones

11.3 Software SCADA

12. SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL 12.1 Introduccin

12.2 Caractersticas

12.3 Aplicaciones

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1. INTRODUCCION

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1.1 Antecedentes

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Historia

1800 - Empleo de la medicin y control como

soporte para producir productos

1920 - Desarrollo de dispositivos de control

-los cuales estn ligados a los eventos

tecnolgicos y sociales de cada poca

1930- Difusin del control de procesos

1940- Aparicin del controlador PID

1947- Inicio de la era electrnica

1960- Inicio de la era espacial.

Uso de computadoras para control.

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Historia (cont.)

1970- Era del Hardware. Control Secuencial con PLCs

1975- Sistemas de Control Distribuido (DCS)

1980- Era del Software

1985- Dispositivos basados en microprocesadores

1990- Integracin de Sistemas

1995- Sistemas de Posicionamiento

2000- Internet Industrial

2005- Tecnologa Wireless en la industria

Uso extensivo de robots en monitoreo.

2010- Dispositivos binicos

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Tecnologas de Instrumentacin

Sensores

Actuadores

Controladores de Lazo

Controladores Lgicos Programables

Computadoras

Robots

Software de IC&A

Redes de Comunicacin

Sistemas SCADA

Equipos de Localizacin

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1.2 Usos

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Sensores

Ejemplo: Medicin de los variables del agua.

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Controladores de Lazo

Ejemplo: Control automtico de calderas

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Controladores Lgicos Programables

Ejemplo: Control de calidad con visin artificial.

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Sistemas SCADA

Ejemplo: Despacho de carga

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Redes de Comunicacin

Ejemplo: Sistema de monitoreo remoto

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Robots

Ejemplo: monitoreo de campos de cultivo.

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Usos en Ciencias Ambientales

La instrumentacin se emplea en:

Monitoreo de Medio Ambiente

Gestin de Recursos Hdricos

Gestin de la Contaminacin Ambiental

Anlisis y Evaluacin del Medio Ambiente

Gestin de la Ecologa

etc.

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Posibles Dificultades en el uso de las tecnologas.

No es posible la medicin en tiempo real de algunas

importantes propiedades fsicas y qumicas de las

variables del medio ambiente.

No se cuenta con modelos que describan con

precisin las caractersticas del medio ambiente.

Espacios de trabajo adversos para uso de nuevas

tecnologas.

Limitacin de las comunicaciones para algunos

equipos.

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1.3 Conceptos Fundamentales

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Planta

En general, una planta consiste de un conjunto de

equipos y materiales que estn relacionados a una

operacin o secuencia de elaboracin.

Es el objeto en el cul son necesarias y permisibles

acciones especialmente organizadas con el fin de

lograr los resultados de funcionamiento deseados.

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Ejemplo.- Caldero Industrial

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Proceso

Es la sucesin de cambios graduales de materia,

energa e informacin que se producen en la

planta.

PERTURBACIONES

VARIABLES

MANIPULADAS

VARIABLES DEL

PROCESOPROCESO

PLANTA

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Elemento de Medicin

Este elemento produce una seal relacionada con

la condicin/magnitud de las variables de un

proceso/planta.

En adicin, este presenta la informacin deseada

de la condicin de la planta en forma de indicacin

visual/ registro/ dato almacenado/ monitoreo o

para trasmisin, de acuerdo a las necesidades y

requerimientos de la proceso/ planta.

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Ejemplo: Sensor de humedad

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Actuador

Conocido tambin como elemento final de

control, este componente es el que permite

realizar la actuacin directa sobre los dispositivos

de la planta.

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Ejemplo: Control de temperatura en un horno

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Funcin de Control.- Operador

En muchos procesos tecnolgicos la funcin de

control la realiza o la realizaba un operador,

este resuelve como y cuando actuar sobre el

proceso, para obtener el efecto deseado en las

variables de este.

En este caso el operador es quien elabora la

variable de control (variable manipulada).

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Funcin de Control.- Sistema de Control

El aumento de la potencia y la velocidad de los

equipos, as como la necesidad de mayor precisin

de las variables en los procesos y la aparicin de

nuevos y ms complejos procesos, plantea el

requerimiento que la funcin de control sea

realizada por un sistema de control.

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Ejemplo.- Sistema de Control de un Molino

- Desarrollo de estrategias de control.

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Sistema de Control

Es una combinacin (interconexin) de

componentes que actan conjuntamente con el fin

de lograr el funcionamiento deseado de la planta.

Los sistemas de control pueden ser simples o

sofisticados, dependiendo de la complejidad de la

planta y la funcin de control que realiza.

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Automatizacin

El reemplazo del operador en la funcin de control

se denomina automatizacin. En este caso el

operador es reemplazado por un sistema de

control.

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Niveles de aplicacin de Instrumentacin

Motor

M

TCP/IP

TCP/IP

TCP/IP

TCP/IP

IHM IHM

DCU SLC PLCControlador

de lazo

VlvulaVlvula

Sensor

Variadores de Velocidad

Administracin

Integracin Informaciones

Planta- Redes

Administrativas

Supervisin

Control

Sensores,

Actuadores,

etc.

NIVEL 0

NIVEL 1

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

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Aplicacin.- SCADA de una Planta Industrial con

estaciones remotas.