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Fundamentos de Instrumentacin IndustrialProf.: Jos NavasEstudiantes:Angel AlvaradoCarlos GallardoAngel Torrealba

CRONOLOGAAntes de 1920: Las mediciones se efectuaban localmente. Los Sistemas de Instrumentacin y Control eran dispositivos manuales mecnicos y no exista la transmisin. Todo se realizaba con el operador trabajando junto al proceso. No existan mtodos formales ni modelos mate- mticos para poder controlar las variables. Los nicos modos de control utilizados eran los de lazo abierto y el de dos posiciones.

RESEA HISTORICA

De 1930 a 1940: Continu la evolucin de sistemas ms confiables. Se construyeron los primeros servomecanismos, se utilizaron los primeros dispositivos neumticos y se desarrollaron los primeros analizadores. As mismo, se desarrollaron los primeros Controladores Lgicos Programables.

Comenz la utilizacin de la transmisin neumtica que permita transmitir a locaciones seales representando variables de los procesos, lo que permita la instalacin de cuartos de control. RESEA HISTRICAEntre 1940 y 1950: Se desarrollaron los primeros instrumentos electrnicos, basados principalmente en potencimetros. Se construyeron los primeros transmisores y las primeras celdas de presin diferencial. Los ingenieros Ziegler y Nichols propusieron las primeras tcnicas de entonamiento basados en el mtodo de la ltima Sensibilidad, antes de estos desarrollos el ajuste y estabilizacin de los circuitos de control se efectuaba por mtodos heursticos.

RESEA HISTRICAEn 1945: Se fund la Instrument Society of Amrica en la Ciudad de Pittsburgh, cuya finalidad fue fomentar el desarrollo profesional de los especialistas del ramo, as como normar los distintos aspectos relacionados con las artes y ciencias para la aplicacin de los Sistemas de Instrumentacin y Control para el beneficio de la Humanidad. RESEA HISTRICA

En la dcada de los 50: Se introdujo la cromatografa de gases y se desarrollaron nuevos principios de medicin, tales como los electromagnticos, los ultrasnicos y el coriolis. A travs del comit SP50 de la ISA se estandariz la transmisin elctrica en el rango de 4 a 20mA, inicindose con estos la migracin de la telemetra neumtica a la elctrica.RESEA HISTRICAEn la dcada de los 60: Se desarrollaron nuevos controladores electrnicos analgicos con el concepto alta densidad, ms capaces, nuevos tipos de vlvulas de control.

Tambin se desarrollaron los primeros Sistemas de Tele medicin, utilizndose en patios de tanques de almacenamiento ubicados en reas remotas.RESEA HISTRICA

De 1970 a 1980: Surge un avance tecnolgico que revolucionaria muchos campos del quehacer humano: el microprocesador.

En 1975 se funda la ISA-Mxico, como la Sociedad de Instrumentistas de Amrica seccin Mxico A.C. con la misma misin y objetivos que la ISA. As mismo, se dieron los primeros desarrollos de la instrumentacin inteligente. Los Controladores Lgicos Programables (PLC`s) se digitalizaron aumentando su capacidad y confiabilidad a precios reducidos y las comunicaciones mejoraron con la introduccin de la fibra ptica. RESEA HISTRICAEn la dcada de los aos 90: Se ha observado principalmente la continuacin de las tendencias iniciadas en las dcadas anteriores. As por ejemplo la instrumentacin es cada vez ms precisa y confiable, con funcionalidad multivariable, con precios reducidos. Se ha dado mayor importancia a los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS), para la proteccin de las instalaciones industriales y de su personal, desarrollndose normas cada vez ms estrictas por las presiones ejercidas por la opinin pblica y por las compaas aseguradoras.RESEA HISTRICAMedicin: Es un proceso bsico de la ciencia que consiste en comparar un patrn seleccionado con el objeto o fenmeno cuya magnitud fsica se desea medir para ver cuntas veces el patrn est contenido en esa magnitud.

Patrn: Un patrn puede ser un instrumento de medida, una medida materializada, un material de referencia o un sistema de medida destinado a definir, realizar o reproducir valores de magnitud, para que sirvan de referencia.Instrumentacin Industrial

10Calibrar: Registrar y procesar y contrastar la informacin de salida de un medio que informa sobre la calidad, en varios puntos a lo largo de su escala, con el valor de confianza de un patrn ( combinaciones de patrones) que tiene(n) la trazabilidad certificada.

Ajustar: Se realiza cuando se minimiza el error, siempre y cuando el instrumento sea ajustable.

Instrumentacin Industrial11Errores: en todo proceso de medicin se encontraran errores los cuales no podran desaparecer pero si se podran minimizar, existen varios tipos explicaremos los errores que se presentan en la calibracin:Error de CeroError de MultiplicacinError de AngularidadInstrumentacin Industrial

12Error de cero:Todas las lecturas estn desplazadas un mismo valor con relacin a la recta representativa del instrumento.Se observar que el desplazamiento puede ser positivo o negativo.El punto de partida o de base de la recta representativa cambia sin que vare la inclinacin o la forma de la curva.

Error de multiplicacin:Todas las lecturas aumentan o disminuyen progresivamente con relacin a la recta representativa, segn puede verse en lafiguraen la que se observar que el punto base no cambia y que la desviacin progresiva puede ser positiva o negativa.

Error de Angularidad:Lacurva real coincide con los puntos 0 y 100 % de la recta representativa, pero se aparta de la misma en los restantes.En lafigurapuede verse un error de este tipo.El mximo de la desviacin suele estar hacia la mitad de la escala.

Definicin:

Es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos en este.

Instrumentacin Industrial

Se puede decir que los instrumentos de control empleados en las industrias de procesos tiene su propia terminologa, los trminos utilizados definen la caractersticas propias de medida y de control y las estticas y dinmicas de los diversos instrumentos utilizados:IndicadoresRegistradoresControladoresTransmisoresVlvulas de controlDefiniciones de ControlCampo de Medida (Rango): Es el conjunto de valores de la variable medida y que esta comprendido entre un limite superior e inferior de la capacidad medida o de transmisin del instrumento.Alcance (Span): Es la diferencia algebraica entre los limites superior e inferior del Rango

Definiciones de Control

Error: Es la diferencia entre el valor ledo o el valor transmitido por el instrumento y el valor real o verdadera magnitud de la variable medida. Existen distintos tipos de errores pero nos enfocaremos en:Error EstticoError DinmicoError MedioDefiniciones de Control

Incertidumbre de la Medida (Uncertainty): Es la dispersin de los valores que pueden ser atribuidos razonablemente a la verdadera magnitud. Definiciones de Control

Definiciones de ControlExactitud: Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas prximas al verdadero valor.Precisin (Accuracy):La precisin es la tolerancia de medida o de transmisin del instrumento y define los lmites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.

PrecisinHay varias formas para expresar :Directamente.

Zona Muerta (Dead Zone o Dead Band): Es el campo de valores de la variable que no se hace variar la indicacin o la seal de salida del instrumento, es decir que no produce su respuesta.

%lectura efectuada.valor mximo del campo de medida.longitud de la escala. alcance.

Definiciones de ControlSensibilidad (Sensitivity).Repetibilidad (Repeatibility). Histerisis (Hysteresis).Otros TrminosCampo de medida con elevacin de cero: Aqu el valor cero es mayor que el valor inferior del campo.

Campo de medida con supresin de cero: Aqu el valor cero es menor que el valor inferior del campo.

Elevacin de cero: Es la cantidad con que el valor cero de la variable supera el valor inferior del campo.

Supresin de cero: Es la cantidad con la que el valor inferior del campo supera el valor cero de la variable

Deriva: Es una variacin en la seal de salida que se presenta en un periodo de tiempo determinado mientras se mantienen constantes la variable medida y todas las condiciones ambientalesOtros TrminosFiabilidad: Medida de la Probabilidad de que un instrumento contine comportndose dentro de los limites especificados de error a lo largo de un tiempo determinado bajo condiciones especificadas.

Resolucin: Magnitud de los cambios en escaln de la seal al ir variando continuamente la medida en todo el campo.

Resolucin infinitita: Capacidad de proporcionar una seal de salida progresiva y continua en todo el campo de trabajo del instrumento.Otros TrminosTrazabilidad: Propiedad del resultado de una medicin el valor de un patrn, por el cual puede ser relacionado con los patrones de referencia a travs de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo establecidas las incertidumbres.

Ruido: cualquier perturbacin o seal accidental no deseadas que modifican la transmisin, indicacin o registro de los datos deseados.

Otros TrminosLinealidad: Es la aproximacin de una curva de calibracin a una lnea recta especificada

Linealidad Basada en Puntos: Falta de linealidad expresada en forma de desviacin mxima con relacin a una lnea recta que pasa a travs de los puntos dados correspondientes al cero y al 100% de la variable medida.

Estabilidad: capacidad de un instrumento para mantener su comportamiento durante su vida til.Otros TrminosTemperatura de Servicio: Campo de temperaturas en la cual se espera que trabaje el instrumento dentro de limites de error especificados.

Vida til de Servicio: Tiempo mnimo especificado durante el cual se aplican las caractersticas de servicio continuo.

Reproducibilidad: Concordancia entre los resultados de las mediciones de la misma magnitud, variando alguna de las condiciones de medicin (observacin, instrumento, mtodo, etc.); ayuda a determinar la mejor manera de realizar una medicin.

Otros TrminosRespuesta Frecuencial: Variacin con la frecuencia de la relacin de amplitudes seal de salida/variable medida (y de la diferencia de fases entre la salida y la variable medida) para una medida de variacin senoidal aplicada a un instrumento dentro de un campo establecido de frecuencia de la variable medida.Clases de InstrumentosLos instrumentos de control son relativamente complejos y existen infinidades de ellos pero la clasificacin mas comn es:

Segn la funcin del Instrumento.

Segn la variable del proceso.30Clases de InstrumentosSegn la Funcin del Instrumento

Instrumentos ciegos: son los que cumplen una funcin reguladora en el proceso, pero no muestran nada directa-mente. Ejemplos termostatos, presostatos, etc.

Clases de InstrumentosInstrumentos indicadores: Son aquellos que muestran directamente el valor de la variable de proceso. Ejemplos: manmetros, termmetros, etc.

Clases de InstrumentosInstrumentos registradores: Registran a trazo continuo o a puntos la variable y pueden ser circulares o de grafico rectangular o alargado segn sea la forma del grafico.

Clases de InstrumentosElementos primarios:

Algunos elementos entran en contacto directo con el fluido o variable de proceso que se desea medir, con el fin de recibir algn efecto de este (absorben energa del proceso), y por este medio pueden evaluar la variable en cuestin.

Clases de InstrumentosTransmisores: Estos elementos reciben la variable de proceso a travs del elemento primario, y la transmiten a algn lugar remoto. En forma de seal neumtica de 3 PSI a 15 PSI o en forma de corriente de 4 mA a 20 mA.

Clases de InstrumentosTransductores: Untransductores un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestacin deenergade entrada, en otra diferente a la salida.

Clases de InstrumentosConvertidores: Son instrumentos que reciben una seal de entrada procedente de un instrumento y despus de modificarla envan la resultante en forma de salida estndar.

Clases de InstrumentosSon los instrumentos que generalmente estn instalados en el panel de control, como interface entre el proceso y el hombre. Estos reciben las seal de los transmisores o de un convertidor.

ReceptoresClases de InstrumentosControladoresEste es uno de los elementos ms importante, ya que ser el encargado de ejercer la funcin de comparar lo que esta sucediendo en el proceso, con lo que realmente se desea que suceda en l, para posteriormente, en base a la diferencia, envi una seal al proceso que tienda a corregir las desviaciones.

Clases de InstrumentosElemento Final de ControlEste ser el elemento que recibir la seal del controlador y quien estando en contacto directo con el proceso en lnea, ejercer un cambio en este, de tal forma que se cambien los parmetros hacia el valor deseado. Ejemplo: vlvulas de control, compuertas, etc.

Clases de InstrumentosSegn la Variable de Proceso

De acuerdo con la variable de proceso los instrumentos se dividen en Instrumentos de:

CaudalPresinNivelTemperaturadensidad y peso especificohumedad y punto de roci

Viscosidad PosicinVelocidad pHConductividad FrecuenciaFuerza turbidezetc.

Clases de InstrumentosPara Medir MasaBalanzaBasculaEspectrmetro de MasaCatetmetroPara Medir TiempoCalendarioRelojCronometroReloj AtmicoDatacin Radiomtrica

Clases de InstrumentosPara Medir LongitudCinta mtricaRegla graduadaCalibreVernierMicrmetroReloj comparadorInterfermetroOdmetro

Para Medir Angulosgonimetrosextantetransportador

Clases de InstrumentosPara Medir Temperaturatermmetrotermoparpirmetro

Para Medir Presinbarmetromanmetrotubo de Pitot

Clases de InstrumentosPara Medir VelocidadesvelocmetroAnemmetro (Para medir la velocidad del viento)Tacmetro (Para medir velocidad de giro de un eje)

Para Medir Propiedades ElctricasElectrmetro (mide la carga)Ampermetro (mide la corriente elctrica)Galvanmetro (mide la corriente)hmetro (mide la resistencia)Voltmetro (mide la tensin)Vatmetro (mide la potencia elctrica)Multmetro (mide todos los valores anteriores)

Clases de InstrumentosPara Medir VolumenesPipetaProbetaBuretaMatraz aforado

Para Medir MagnitudesCaudalmetro Colormetro Espectroscopio Microscopio EspectrmetroContador geiger

Clases de InstrumentosPara Medir Otras MagnitudesRadimetro de NicholsSismgrafopHmetro (mide el pH)Pirhelimetro (mide radiacin solar)Luxmetro (mide el nivel de iluminacin)Sonmetro (mide niveles de presin sonora)Dinammetro (mide la fuerza)

GRACIAS