INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS

Neftalí Rojas Torres

INDUSTRIAS DEL MAIZ S.A.

Junio 05 de 2002

PROCESO

• PROCESO ES:

• Operación o secuencia de operaciones que involucre cambios en una sustancia o materia prima.– Cambio de energía– Cambio de composición– Cambio de dimensión.

PROCESO

TORRE DE ENFRIAMIENTO

EL AGUA INGRESA A UNA TEMPERATURA ALTA Y SALE A TEMPERATURA

MENOR.

CAMBIO EN LA ENERGÍATÉRMICA DEL AGUA.

Ejemplos de procesos

CONTROL DE PROCESOS

¿ Como cuales variables?

Presión, flujo, temperatura, nivelDensidad, PH, conductividad, consistencia.Peso, turbidez, viscosidad.

¿Como se mantiene un proceso controlado?

Manteniendo constantes las magnitudes de las variables que lo afectan.

CONTROL DE PROCESOS

Variable controlada:Es la variable que se mide para mantenerla dentro de un valor deseado, a través de una acción correctora.

Variable manipulada:Es la variable que se modifica para alcanzar el valor de la variable controlada.

CONTROL DE PROCESOS

• LAZO DE CONTROL

SENSORTRANSMISOR

CONTROLADORELEMENTO

DE CONTROL

PROCESO

CONTROL DE PROCESOS

Sensor de Temperatura

Transmisor denivel

SENSOR:CONVIERTE LA VARIABLE

FÍSICA EN UNA SEÑALMEDIBLE.

TRANSMISOR:RECIBE LA MEDIDA DELSENSOR, LA AMPLIFICA

Y LA ENVIA ESTANDARI-ZADA AL CONTROLADOR

CONTROL DE PROCESOS

SENSOR DE FLUJO

TRANSMISOR DE FLUJO

CONTROL DE PROCESOS

ELEMENTOS DE CONTROL FINAL

VÁLVULA AUTOMÁTICA

VÁLVULA ON-OFF

CONTROL DE PROCESOS

VÁLVULA DE CONTROL:

ACTUADOR

CUERPO

POSICIONADOR

1- APERTURA RÁPIDA

2- LINEAL

3- IGUAL %

Ensamble de una válvula de control

Actuador

Cuerpo

Válvula de control

Bonete

Tipo Mariposa

Controla caudal

Cuerpo brida simpleCuerpo WaferDisco Estándar: 60% máx..Disco Balanceado (FishTail): 90% max.

Tipo Bola

Acción directa y reversa

Acción DirectaAcción Reversa

AireEmpujaAbajo

Cargadel resorte

Carga delaire

ResorteEmpujaAbajo

Tuerca Estopero

Bonete

Empaques

Cuerpo

Vástago

Brida EstoperoTuerca Yugo

Empaques

Caja de empaques

Tapón

Caja

Anillo AsientoEmpaque

Componentes

CONTROL DE PROCESOS

VÁLVULAS DE CONTROL:

CONTROL DE PROCESOS

ELEMENTOS DE CONTROL FINAL

INSTRUMENTOS DE PROCESO

SON DISPOSITIVOS USADOS DIRECTA O INDIRECTAMENTE PARA REALIZAR UNA DE LAS

SIGUIENTES FUNCIONES:

1- MEDIR: DETERMINAR LA EXISTENCIA O MAGNITUD DE UNA VARIABLE.

2- CONTROLAR: MANTENER DENTRO DE LÍMITES ESPECIFICADOS UNA VARIABLE.

3- MANIPULAR: CAUSAR UN CAMBIO EN UN ELEMENTO DE CONTROL FINAL.

MEDICIÓN DE PRESIÓN:

P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.

1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M2

OTRAS UNIDADES SON:

1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.

1 Bar = 100.000 Pascales.

PRESIÓN:

P = F / A : Es la fuerza por unidad de área.

1 PASCAL = 1 NEWTON / 1M ²

OTRAS UNIDADES SON:

1 Atmósfera. = 760 mm Hg.1 Atmósfera. = 14.7 PSI.

1 Bar = 100.000 Pascales.

PRESIÓN

CLASES DE PRESIÓN:

1- ABSOLUTA: SE MIDE CON RELACIÓN AL CERO ABSOLUTO DE PRESIÓN.

2- ATMOSFÉRICA: EJERCIDA POR LA ATMÓSFERA TERRESTRE. A NIVEL DEL MAR = 760 mm DE Hg.

3- RELATIVA: DIFERENCIA ENTRE LA PRESIÓN ABSOLUTA Y LA ATMOSFÉRICA.

4- DIFERENCIAL: DIFERENCIA ENTRE DOS PRESIONES DADAS.

PRESIÓN

ABSOLUTA(VARÓMETRO)

MANOMÉTRICA(MANÓMETRO)

VACIO(VACUÓMETRO)

Cero Abs.0 PSI

Presión Atmosférica

14.7 PSI0 PSI

- 14.7 PSI

PRESIÓN

ELEMENTOS MECÁNICOS DE PRESIÓN

1- TUBO BURDON

2- ELEMENTO EN ESPIRAL

3- DIAFRAGMA

4- FUELLE.

PRESIÓN

ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS DE PRESIÓN:

1- RESISTIVOS

2- MAGNÉTICOS

3- CAPACITIVOS

5- EXTENSIOMÉTRICOS ( Variación de resistencia eléctrica)

6- PIEZOELÈCTRICOS ( Cuarzo, generan una señal eléctrica)

PRESIÓN

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

PRESIÓN EJERCIDA POR UNA COLUMNA DE UN LÍQUIDO CONTENIDO EN UN RECIPIENTE

hd P = d x g x h

P = Ge x h

FLUJO O CAUDAL

ES LA CANTIDAD DE MASA O VOLUMEN POR UNIDAD DE TIEMPO

1- MEDIDORES VOLUMÉTRICOS

•PRESION DIFERENCIAL:

PLACA DE ORIFICIOVENTURIANNUBAR

Q = K x D x P

FLUJO O CAUDAL•AREA VARIABLE: ROTÁMETRO

•VELOCIDAD: TURBINA, ULTRASÓNICOS

•TENSIÓN INDUCIDA: Ley de Faraday.

E = K x B x L x V.

FLUJO O CAUDAL

• VORTEX:

Determinar la frecuencia del remolino (vortex) producido por una hélice estática situada dentro de la tuberia.

La frecuencia se puede medir determinando la presión con materiales piezoelèctricos.

FLUJO O CAUDAL

2- MEDIDORES MÁSICOS:

EL FLUJO MÁSICO SE PUEDE CONOCER A PARTIR DE UNA MEDIDA VOLUMÉTRICA, COMPENSANDOLA SEGÚN LAS VARIACIONES DE DENSIDAD.

NIVEL

EL NIVEL SE PUEDE MEDIR DE DIVERSAS MANERAS:

1- DE MANERA DIRECTA: CINTAS, REGLAS GRADUADAS.

2- PRESIÓN HIFROSTÁTICA.* MEDICION DIRECTA* POR BURBUJEO.

3- MEDIDOR DE CAPACITANCIA, CIRCUITO DE ALTAFRECUENCIA,

NIVEL

4- MEDIDORES ULTRASÓNICOS: FRECUENCIAS DE 20 KHz.

5- MEDIDORES DE RAYOS GAMMA: COBALTO 60, CESIO 137.

TEMPERATURA

ES LA MAGNITUD FÍSICA QUE CARACTERIZA DE MANERA OBJETIVA LA SENSACION DE CALOR O

FRIO PRODUCIDA POR EL CONTACTO DE UN CUERPO

ES LA MEDIDA DEL GRADO DE CALOR QUE POSEE UN CUERPO

TEMPERATURA

ºC ºF ºK

0 32 273.15

-273.15 -459 0

373212100

EBULLICIÓNH2O

CONGELACIÓNH2O

CEROABSOLUTO

TEMPERATURA

• ºC = ºK - 273

• ºF = 1.8 x ºC + 32

TEMPERATUIRA

• CLASES DE MEDIDORES:

1- TERMÓMETROS DE VIDRIO

2- BIMETÀLICOS

3- BULBO Y CAPILAR

4- DE RESISTENCIA: ( PLATINO, NIQUEL, COBRE)PT100 = 100 OHMS A 0ºC,

TEMPERATURA

5- TERMISTORES: SEMICONDUCTORES MAYOR SENSI-BILIDAD QUE LA RTD.

6- TERMOPARES: EFECTO SEEBECK, PELTIER.•TIPO J. HIERRO – CONSTANTÁN•TIPO K: CROMEL – ALUMEN•TIPO E: CROMEL – CONSTANTÁN•TIPO T: COBRE – CONTANTÁN.