INSTRUMENTACIONReguladores IndustrialesControles y Actuadores

¿Qué es la Instrumentación?Instrumentación es el conjunto de ciencias y tecnologías mediante las cuales se miden cantidades físicas ó químicas con el objeto de obtener información para su archivo, evaluación ó actuación sobre los Sistemas de Control Automático.

¿Qué es la Medición?Comparar una cantidad con su respectiva unidad con el fin de averiguar cuantas veces la segunda está contenida en la primera.

Entre las variables mas medidas en los Procesos tenemos: Presión, Nivel, Temperatura, Flujo, Densidad, variables de análisis químico, etc.

Sensor: Elemento primario que se encarga de captar la magnitud Física o Química directamente del proceso.Transductor: Un elemento o dispositivo el cual recibe información en una forma de energía y la convierte en una información de la misma forma de energía o en otra forma de energía.Ejemplo: Termopar ( convierte temperatura en voltaje)Cristal piezoeléctrico (presión en voltaje)Tubo Bourdón (presión en movimiento)Transmisor: Un transductor el cual responde a una variable medida por un elemento sensor y convierte esta a una señal de transmisión estándar la que es función solo de la variable medida.

Estándares de transmisión: 4 – 20 mA. ------- Eléctrico Más Utilizado1 – 5 Volts ------- Eléctrico3 – 15 psig ------ Neumático20 – 100 kPag -- Neumático0,2 – 1 kg/cm2 -- Neumático Más Utilizado

Otros ConceptosRango: La región entre los límites dentro de los cuales una cantidad es medida, recibida o transmitida, expresada por rango de valores inferiores y superiores.Ejemplo: Un transmisor de temperatura es calibrado para un rango de 20°C a 100°CValores máximo y mínimo del rango: Los valores mas altos y más bajos que son ajustados para las medidas. Valor mínimo (LRV), Valor máximo (URV).Estos son ajustados para cumplir los requerimientos de forma tal que el instrumento sea óptimo con respecto a la exactitud, sensitividad y lectura.Rango máximo y mínimo límite: Las cantidades mas altas y más bajas que pueden ser ajustadas para medir.

Tubos BourdonTipos: Forma de C, espiral y helicoidales.Rango: 0 a 5 psig --- 0 a 100,000 psig

Principio de Operación:La presión que actúa dentro del tubo resulta en tratar de estirar el tubo.

Sección transversal

Los reguladores son dispositivos de control independientes que utilizan la energía del sistema controlado para funcionar.Reguladores Reductores de PresiónUn regulador reductor de presión mantiene una presión de salida deseada al tiempo que proporciona el caudal de flujo requerido aguas abajo. La presión que mantiene el regulador es el valor de presión de salida (punto de referencia) del mismo.Existen dos tipos principales de reguladores:1. Acción directa2. Pilotados

Regulador de acción directa

REGULADOR DE PRESION

Los reguladores pilotados están indicados para coeficientes de caudal altos o aplicaciones que requieran un control preciso de la presión.

REGULADOR DE PRESION

A medida que la presión del sistema aumenta y después de pasar el punto de referencia, la válvula de alivio se abre y permite que el fluido escape, protegiendo el sistema.

VALVULA DE SEGURIDADO ALIVIO DE PRESION

Control Automático del Nivel de un tanque

Control Manual del nivel de un Tanque

CONTROL DE NIVEL

CONTROL DE NIVEL

CONTROL DE PRESION

CONTROL DE TEMPERATURA

La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un actuador.

El flujo que pasa a través de la válvula está sujeto a la resistencia por fricción en la propia válvula y en el restode la línea como se muestra esquemáticamente en la Figura.

Cavitación en una válvula de compuerta.La válvula de compuerta noha estado completamentecerrada y en la sección depaso, la velocidad ha sidomuy alta.Después de tres meses de funcionamiento el cuerpo de la válvula muestra los daños de la fotografía.

Daños típicos de la cavitación

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¿Cuando se evapora el agua?

Cuando la presión baja por debajo de la presión de vapor, el aguapuede evaporarse. Entonces se forman burbujas de vapor, ...... Que se deforman al incrementarse la presión...... Y finalmente implotan y desaparecen.

La implosión de las burbujas de vapor sigue ciertas direcciones, dependiendo de las condiciones de presión:

Al cambiar de estado gaseoso a líquido, las burbujas de vapor se colapsan súbitamente (implotan) y golpean las paredes del cuerpo de la válvula o de la tubería a muy alta velocidad (v>1000 m/seg), causando picos de presión de hasta 10000 bares, lo que erosionalos materiales a nivel molecular.

Implosión de las burbujas de vapor

¿Como puede evitarse la cavitación?La cavitación es un efecto físico cuya aparición depende de las condiciones de funcionamiento. Por tanto, cuando se proyecta una instalación debe intentarse que no aparezca la cavitación o que sus efectos sean los menores posibles.Son aplicables los siguientes principios:Recomendaciones: - Utilice las válvulas de compuerta y mariposa solo para trabajar en posición completamente abierta o cerrada y no en posiciones intermedias.- Las válvulas de paso anular son válvulas de control, pero deben ser elegidas en función de las condiciones de trabajo (ej. De corona de aletas o de cilindros ranurados).- Para operar en condiciones extremas donde no podemos controlar la cavitación ni con válvulas especiales, la regulación debe hacerse paso a paso.

INSTRUMENTOS PARA MEDIR FLUJOSPLACAS ORIFICIO EN CAÑERIAS

PLACAS ORIFICIO

FUELLES DE MEDIDOR DE CAUDAL (BELLOWS)

TUBO PITOT

FORMULA PARA CALCULAR EL CAUDAL:

Q = 1,84 ( L- 0,2 H) H m3/s 3/2

ROTAMETRO

CAUDALIMETRO ELECTROMAGNETICO

Flujómetro Electromagnético: Los caudalímetros electromagnéticos están basados en la Ley de Faraday, de la cual se deduce que en un conductor en movimiento enun campo magnético constante se inducirá un voltaje.

MEDIDOR DE FLUJO EN CANDELARIA

MEDIDOR CAUDAL ULTRASONICO* No ocasiona pérdida de carga.* No tiene partes móviles.* No importa el diámetro de la tubería.* Ideal para la medición de materiales tóxicos o peligrosos.* Salida lineal con el caudal.* Su rango de medición es muy amplio.

La medición radiométrica es ideal para controlar el caudal másico del producto, la cantidad se determina sin contacto. la medición radiométrica puede integrarse sin problemas en las cintas transportadoras ya existentes.

Cuando es importante que el método de medición determine la concentración, es decir, la densidad, de una lechada de cal. Las finas partículas presentes en la leche de cal son muy abrasivas, por lo que es necesaria una medición radiométrica de densidad sin contacto.

MEDICION RADIOMETRICADE DENSIDAD SIN CONTACTO