apuntes instrumentacion

05/02/08 13:24 2. Instrumentación Industrial 1

2. Instrumentación Industrial

Gestió de la producció i la qualitat en la IAJavier AránteguiDept. de Tecnologia d’Aliments

Universitat de Lleida

05/02/08 13:24 2. Instrumentación industrial 2

Temario

1. Introducción a la instrumentación industrial

2. Medición de presión

3. Medición de caudal

4. Medición de temperatura

5. Medición y detección de nivel


Bibliografía! Bibliografía básica

– VV.AA. “ Manual de Instrumentación y Control de Procesos” Ed. Alción, 1999

– Douglas M. Considine "Process/industrial Instrumentation and Controls Handbook" McGraw-Hill (USA) 1993.

– Nicholas P. Chopey "Instrumentation and Process Control" McGraw-Hill(New York), 1996

– Antonio Creus Sole "Instrumentación industrial." Ed. Marcombo (España) 1993

– A.C. Pinder y G. Godfrey "Food Process Monitoring Systems" Chapman & Hall, 1993

– Francis S. Tse y Ivan E. Morse "Measurement and Instrumentation in Engineering" Marcel Dekker, 1995

– Stephan D. Murphy "In-Process Measurement and Control" Marcel Dekker, 1995

– Robert H. Perry, Don W. Green, James O. Mahoney "Perry Manual del Ingeniero Químico." McGraw-Hill (México) 1993

– Catalogos de diferentes empresas (Omega, Endress-Hauser, ...)!

! Bibliografía complementaria– Sabrie Soloman "Sensors and Control Systems in Manufacturing" McGraw-Hill (New York), 1994

– C.A. Moore "Automation in the Food Industry." Chapman & Hall, 1991

– I. McFarlane "Automatic Control for Food Manufacturing Processes. 2nd Edition" Chapman & Hall, 1994


Introducción a la Instrumentación de Procesos


Introducción a la Instrumentación Industrial

! Automatización de procesos! Tipos de instrumentos! Diagrama de tuberías e instrumentación! Conceptos básicos! Como comparar el rendimiento de diferentes

instrumentos


Automatización de procesos (i)

Instrumentaciónindustrial

Control deprocesos

Dirección de planta

Redcorporativa

Direcciónde empresa


Automatización de procesos (ii)

! Objetivos:– Seguridad

– Especificaciones de producción

– Regulaciones medioambientales

– Restricciones de proceso

– Economía

! Consecuencias– Aumento de la producción

– Reducción de la mano de obra


Instrumentación de una planta de pasteurización (i)

Diagrama de flujo simplificado


Instrumentación de una planta de pasteurización (ii)


Instrumentación de una planta de pasteurización (iii)


Instrumentación de una planta de pasteurización (iv)


Tipos de instrumentos (i)

! En función del instrumento– I. ciegos

–

Medidor de presión diferencial Medidor de caudal electromagnético


Tipos de instrumentos (ii)

– I. indicadores


Tipos de instrumentos (iii)

– I. registradores


Tipos de instrumentos (iv)

– Elementos primarios

– Elementos secundarios


Tipos de instrumentos (v)

– Transmisores/receptores

– Controladores


Tipos de instrumentos (vi)

– Elementos finales de control


Tipos de instrumentos (vii)

– Presión– Caudal

– Temperatura

– Nivel

– Conductividad

– Frecuencia

– Turbidez

– Humedad

– Color

– ...

– Velocidad– Posición

– Oxígeno

– pH

– Frecuencia

– Densidad

– Índice de refracción

– Composición

– ...

! En función de la variable de proceso


Diagrama de tuberías e instrumentación (i)

! Recomendación ISA-S5.1 (Instrument Society of America)


Diagrama de tuberias e instrumentación (ii)


Diagrama de tuberías e instrumentación (iii)


Conceptos básicos (i)

! Instrumentación analógica– Cambios en el nivel de salida

– Linealidad

! Instrumentación digital– Mayor capacidad de transmisión de datos

– Menor sensibilidad al ruido

– Instrumentos inteligentes


Conceptos básicos (ii)

! Campo de medida (range)!– Un termómetro con un campo de medida de 100 - 300 ºC

! Alcance (span)!– El termómetro anterior tiene un alcance de 200 ºC

! Error– Diferencia entre el calor leído o transmitido por un

instrumento y el valor real de la variable

– Estático

– Dinámico

– Medio


Conceptos básicos (iii)

! Precisión (Accuracy)!– Desviación de la lectura de una entrada conocida

– Temperatura 150 ºC ± 1 ºC

– Calibrado

! Repetibilidad (Repeatibility)!– Es la capacidad de reproducir una cierta lectura en las mismas

condiciones de operación con una precisión dada

– 5 lecturas de 100 volt: 104, 103, 105, 103, 105. Precisión: 5%, repetibilidad: ±1%.


Conceptos básicos (iv)

! Sensibilidad (sensibility)!– Un termómetro con una sensibilidad de 5 mV/ºC

! Histéresis


Conceptos básicos (iv)


Como comparar el rendimiento de diferentes instrumentos

1. Determinar las especificaciones importantes2. Leer las especificaciones

3. Tipos de error a) Error de cero

b) Error de alcance

c) Error sistemático

4. Identificar fuentes de error Vibraciones

Ruido eléctrico

Influencia de la temperatura

…

5. Cálculo del Error Total Probable


¿Qué instrumento es el mejor? (i)1. Lista de especificacionesEspecificaciones Transmisor A Transmisor B

Precisión 0.2% del alcance 0.1% del alcance

Efecto de la T

Cero ±0.3ºC a 100ºF ±(0.004ºF + 0.002%

alcance) por ºF

Alcance ±0.4% alcance ±0.002% alcance por ºF

a 100ºF

Otros ±0.15% de la T base,

ºC, a 100ºF

2. Condiciones de operaciónCampo de medida calibrado De 75 a 150 ºF (alcance de 75ºF)!

Temperatura habitual 100ºF

de operación


¿Qué instrumento es el mejor? (ii)

3. Convertir todos los errores a una base común

Especificaciones Transmisor A Transmisor BPrecisión 0.2%·75=±0.15ºF 0.1%·75=±0.075ºF

Efecto de la T

Cero ±0.3ºC·9/5= ±(0.004+0.002·75)· ±0.54ºF 100=±0.55ºF Alcance ±0.4%·75=±0.30ºF ±0.002%·75·100= ±0.15ºF Otros ±0.15%[(75-32)·5/9] =±0.04ºF

4. Calcular el Error Total ProbableTransmisor A Transmisor B

(0.152+0.542+0.302+0.042)1/2 (0.0752+0.552+0.152) 1/2 =±0.57ºF=±0.64ºFETP = ±0.85% para un alcance ETP = ±0.76% para un alcance de 75ºF de 75ºF

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