SISTEMAS SCADA

Rafael Barreto J. M.Sc.Año 2014. v2.0

2. Instrumentación

Rafael Barreto J. M.Sc.Año 2014. v2.0

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

3

Instrumentación en la Pirámide De Automatización

4

Instrumentación

¿Qué es la instrumentación?

¿Cuál es su finalidad?

¿En qué se relaciona con el proceso?

¿En qué influye una acertada selección del instrumento?

5

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

6

Proceso

7

Tipos de Procesos

8

¿Qué buscamos en un proceso?

Seguridad

9

¿Qué buscamos en un proceso?

Estabilidad

10

Optimización

11

¿Qué buscamos en un proceso?

Protección Ambiental

12

¿Qué buscamos en un proceso?

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

13

Tipos de variables

Analógicas

Digitales

14

Su participación:

¿Qué tipo de variables se miden?

¿Cómo?

Ejemplos:

15

Factores para tomar en cuenta Exactitud Precisión Resolución Repetitibilidad Reproductibilidad Linealidad Histéresis Errores: Span, cero, linealización Incertidumbre 16

Factores para tomar en cuenta

17

Incertidumbre

18

Para qué medimos incertidumbre?

Reto al conocimiento: Principio de Incertidumbre de Heissenberg.

19

TransductorElemento cuyas caracteristicas físicas

cambian de acuerdo al cambio de una Variable externa. Ej. Termistor, tubo Bourdon, tubo vénturi.

SensorDispositivos que transforma el cambio físico

del transductor en el cambio de la variable a medir. Ej. Termómetro, manómetro, flujómetro.

Definiciones

20

TransmisorDispositivo que es capaz de transmitir por

algún medio la medida del sensor que lo compone. Ej. Transmisor de temperatura, de presión, de flujo.

Transceptor (transmisor-receptor)Transmisor que envía y recibe información.

Ej. Transmisores inteligentes

Definiciones

21

Definiciones

Transceptor

Transmisor

Sensor

Transductor

22

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL

TransductorCircuiteria(eléctrica o neumática)

Señalacondicionada

Eléctrica=> 4-20 mA DC, -10 a 10 V DCNeumática=> 3-15 PSIDigital= 1-0 (24 V DC)(Protocolos)

23

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

24

Medición de Temperatura

Termocupla RTD (Resistance Temperature Detector) Termistor Switches de temperatura Termómetro Termopozo Cámaras termográficas

25

Medición de Temperatura

26

Medición de Presión Definiciones.Presión Absoluta (PSIa)Presión Relativa (PSIg Gauge)VacíoPresión diferencialPresión compuesta

27

Medición de Presión Manómetro Tubo de Bourdon Diafragma de presiónCapacitivaGalga ExtensométricaPiezoresistivasLVDT (Linear Variable Differential Transformer)

28

Medición de Nivel Presión diferencialBubblerSupresión de elevación de cero

Peso de contenedor Nuclear Visual Por elementos eléctricos Flotadores/boyas Ultrasónico/radar/laser Misceláneos 29

Medición de Flujo Tipos de medición de flujo Ilativo

Presión diferencial Objetivo Área variable

Velocidad Magnética Oscilatoria Turbina Ultrasónica

Masa Coriolis Térmica

Volumétrica Desplazamiento positivo

Canal abierto30

Medición de Flujo Tipos de medición de flujo

31

Medición de Flujo

32

Guía de selección

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

33

Elementos Finales de Control

34

Elementos Finales de Control

35

3. Válvulas de control

36

Válvulas de control: Ensamblaje

37

Cuerpo

Actuador

Válvulas de control

38

Características inherentes

Características inherentes

Válvulas de control

39

Cuerpo de la Válvula: de Bola

Válvulas de control

40Bola Bola Segmentada

Válvulas de control

41

Cuerpo de la Válvula: de Mariposa

Válvulas de control

42

Cuerpo de la Válvula: de Globo

Cuerpo de la Válvula: OtrosVálvulas de control

43de 3 vías Compuerta

Plug

Cuerpo de la Válvula: OtrosVálvulas de control

44de aguja Pinch

Diafragma

Actuador de la Válvula Acción de control

Válvulas de control

45

Actuador de la Válvula Estado de Falla

Falla Abierta

Falla Cerrada

Falla Ultima posición

Válvulas de control

46

Actuador de la Válvula Tipos accionamiento

Simple acción

Doble acción

Válvulas de control

47

Actuador de la Válvula Reguladores de aire

Válvulas de control

48

Actuador de la Válvula Posicionadores

Válvulas de control

49

Actuador de la Válvula Posicionadores

Válvulas de control

50

Actuador de la Válvula Elementos de alivio de presión:PSV

Válvulas de control

51

Actuador de la Válvula Elementos de alivio de presión:PSV

Válvulas de control

52

Actuador de la Válvula Elementos de alivio de presión: Disco de ruptura

Válvulas de control

53

Variadores de velocidad4. Otros actuadores

54

ServomotoresOtros actuadores

55

Contenido1. Pirámide de la Automatización.2. Breve repaso de Instrumentación.

Tipos de proceso Conceptos y definiciones Medición de Temperatura, presión, nivel, flujo. Elementos finales de control. Documentación: PFD, P&IDs, diagramas

funcionales, diagramas de lazo. Norma ANSI/ISA 5.1

56

Simbología: PFD

PFD: Process Flow Diagram.

Funcionamiento del sistema con su red de tuberías a grandesrasgos, con todos los equipos mayores.

57

Simbología: PFDPFD: Process Flow Diagram.

Funcionamiento del sistema con su red de tuberías a grandes rasgos, Con todos los equipos mayores.

58

Simbología: P&ID

P&ID: Piping and Instruments Diagram:

Diagrama que indica en detalle Instrumentos, alarmas, tags, dimensiones.

59

Simbología: P&IDP&ID: Piping and Instruments Diagram: Diagrama que indica en detalleInstrumentos, alarmas, tags, dimensiones.

60

Simbología: P&IDP&ID: Piping and Instruments Diagram: Diagrama que indica en detalleInstrumentos, alarmas, tags, dimensiones.

61

Para aclarar las diferencias:PFD

P&ID

62

Normativas:

63

Normativas:

64

Contenido de ANSI/ISA5.1-2009

65

Propósito

66

Alcance

67

Definiciones

68

Identificación

69

Identificación

70

Combinación de letras

71

Ejercicio 1

72

Ejercicio 2

73

Tips para sus proyectos:

74

Tips para sus proyectos:

75

Tips para sus proyectos:

76

Simbolos

77

Bloques funcionales

78

Líneas

79

Actuadores

80

Acción de actuador ante falla

81

Diagramas Funcionales

82

Diagramas de lazo

83

Diagramas de lazo. Así se conecta un instrumento en campo:

84

Diagramas de lazo. Así se conecta un instrumento en campo:

85

Preguntas?

86

Bibliografía Cornell, Chuck. Control Systems Engineer technical

reference handbook. International Society of automation. 2012.

Shaw, William. Introduction to Level Measurement. ISA seminar. 2010.

Shaw, William. Introduction to Flow Measurement. ISA seminar. 2010.

Thomson, Larry. Introduction to Pressure Measurement. ISA seminar. 2010.

Thomson, Larry. Introduction to Temperature Measurement. ISA seminar. 2010.

Morales, Armando. Instrumentación básica de procesos industriales. Seminario ISA. 2007.

87