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SECCIN 4

Instrumentacin

Instrumentacin en una planta de procesamiento de gases generalmente- dores de un sistema de neumticos ydispositivos electrnicos para- chas y el control de todaslas variables de proceso (presin, caudal, temperatura,etc. ) que son pertinentes a la operacin de la planta. Enalgunos casos, los equipos se incluye en el sistemastrumentation para manejar unciones tales como losdatos de transmisin y enmarcados, almacenamiento dedatos, visuali!acin, alarmas, registro, clculos, y elcontrol. "esde la aparicin del circuito integradoselectrnica, espec#icamente el microprocesador, muchostipos de instrumentos se estn convirtiendo en msinteligente o $inormtico$.

%os propsitos undamentales de esta seccin son para proporcio'na reerencia lista de deiniciones y s#mbolos asociados cinstrumentacin planta de gas.

"irectrices e inormacin de diseo para una buemedicin del proceso, transmisin de la seal, seal respuesta y el control.

'na reerencia de la terminolog#a que se reiere a instrumentos de las plantas de gas y servicios coneos.

FIG. 4-1

Nomenclatura*ontrolador "escripcin Epresin de +alida

I

"

roporcional

Integral (eset)

derivado (asa)

*/ 0 1p ( 2 - +) 3 4/

*/ 1 i 2 + dt

*/ 0 1 d5d(2 - +) 6dt7

* v 0 coeiciente de caudal*/ 0 salida del controlador

" 0 dimetro de entrada de la vlvula de" 0 dimetro interno del tubo

8d 0 estilo de vlvula modiicador88 0 l#quido presin cr#tica actor

adimensional,8 9 0 relacin de resistencias concretas actor adimensional,8% 0 actor de recuperacin de presin de l#quido de una

vlvula sin accesorios, adimensional8p 0 actor de tuber#as geometr#a, dimensiones8 0 n:mero de eynolds, actor adimensional; 0 l#quido gravedad espec#ica en las condiciones iniciales,

la relacin de la densidad de lujo de l#quido atemperatura densidad del agua a 8, adimensional

;g 0 gravedad espec#ica de gas (la relacin entre la densidadde lujo de gas a densidad del aire tanto en condicio- nesestndar, que es igual a la relacin entre el pesomolecular del gas que el peso molecular del aire), di-mensionless

1 0 coeiciente de resistencias concretas, adimensional1 0 ganancia

1c 0 la cavitacin #ndice adimensional1 d 0 constante ganancia derivada1 i 0 constante de ganancia modo integral1 n 0 constante normali!acin1p 0 modo proporcional constante de ganancia1u 0 mayor sensibilidad4 0 peso molecular, unidades de masa atmica

4/ 0 manual modo de salida del controlador

? @ ,? A... ? 0 constantes numBricas para las unidades de medidautili!adas

c 0 presin cr#tica termodinmicas absolutasu 0 :ltimo per#odo de tiempo v 0 presin de vapor del l#quido a travBs de la vlvula de

admisin tempera- tura, psia

@ 0 absoluto anterior presin esttica nominal medido dosveces el dimetro del tubo corriente arriba de lavlvula de conjunto del montaje, los anlisis

A 0 presin esttica absoluta posterior, medido seis dimetrosnominal de tuber#a aguas abajo de la vlvula de conjuntdel montaje, los anlisis

0 presin dierencial, @ AC 0 ajuste de la banda proporcional

Cu 0 :ltimo ajuste de banda proporcional2 0 variable de proceso medicin

2 (+) 0 seal de errorD 0 caudal

Dg 0 gas o vapor caudal, lb6hr o cu t6hr

D% 0 #ndice de lujo de l#quido, gpm+ 0 punto de ajuste 0 temperatura absoluta del gas en la entrada, >

c 0 constante de tiempod 0 constante de tiempo modo derivadoi 0 tiempo de modo integral constantet 0 temperatura absoluta anterior (en grados ) 0 peso o tasa de lujo de masaF 0 coeiciente de ca#da de presin de presin absoluta de ent

( 6@ ),adimensionalF c 0 coeiciente de ca#da de presin el tema la vlvula de luj

cr#tico, con 89 0 @.= , adimensional

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FIG. 4-1 (Cont.)

Nomenclatura

G 0 actor de epansin, la relacin del coeiciente de lujo degas a la de un l#quido al mismo n:mero de eynolds,adimensional

A/D :de analgico a digital.Actuador:un dispositivo que acepta la salida de un sistema

de control y se mueve un elemento de control inal(normalmente una vlvula) para cambiar el estado del

proceso. 2Base tambiBn $*ontrol 8inal Ele-.$

Control Adaptativo& 4Btodo de control de ainacin (re-duccin) del sistema de control es muy variada con el

proceso con- diciones, a dierencia de otros donde se ajustemanual y permanece constante.

Algoritmo& representacin matemtica de la accin por uncontrolador proporcional, como parte integral, rela- tivos,o una combinacin de esos modos.

Alfanumrico& un conjunto de caracteres que contieneletras y d#gitos y, qui!s, de otros personajes como lossignos de puntuacin.

Ordenador Analgico& un dispositivo inormticocompuesto de unc- mdulos, tales como ampliicadores,

multiplicadores, divisores, etc. , estn interconectados detal manera que se acilite la solucion de un conjunto deepresiones matemticas o a implementar algunasestrategias de control. %a entrada y la salida de unordenador analgico son continuamente las seales encontraste con una computadora digital que actuali!a unasalida cada escaneado.

Atenuacin& lo que se traduce en un incremento o disminucin de laseal magnitud entre dos puntos o entre dos recuencias.

Velocidad en baudios& El n:mero de bits o elementosdiscretos de inormacin transmitidos por segundo.

Bit& Hbreviatura de binary digit (d#gito binario.$ un solocarcter en un n:mero binario, representado por cero (=) ouno (@).

Byte:El n:mero de d#gitos binarios adyacentes operadoscomo una unidad.

Control en cascada& *ontroladores dispuesta de tal maneraque la salida de un controlador manipula la entrada dereerencia de un segundo controlador en lugar de manipularuna variable de proceso di.

Accin de control, derivado !asa"& accin de control en elque la salida del controlador es proporcional a la tasa devariacin de la entrada.

Accin de Control, #ntegral $eset"& accin de control en elque la salida del controlador es proporcional al tiempointegral de la seal de error.

Accin de control proporcional& accin de control en el que lasalida del controlador tiene una relacin lineal de la seal de

error. Controlador& un dispositivo que recibe una medicinde la variable de proceso, se compara la medicin con un

punto representa el punto de control deseado y ajusta susalida basndose en el algoritmo de control para minimi!ar

El error entre la medicin y la consigna. +i un aumento en la variablede proceso por encima de la temperatura provoca un aumento en lamagnitud de la salida del controlador, el controlador se dice que es$accin directa.$ +i un proceso vari- por encima del punto de ajuste

provoca una disminucin en la magnitud de la salida del controlador,el controlador es $inversa$.

Base de Datos& una coleccin de valores para las variablesde proceso, conjunto de puntos, actores de escala,parmetros de control, los l#mites, las constantes,identiicadores, etc. para el acceso de los programas deaplicacin del equipo de sistema de control.

0 actor de compresibilidad, adimensional

@ 0 eso espec#ico, las condiciones iniciales0 8actor de amortiguacin

Autopistas de datos& una serie de alta velocidad ruta dedatos o paralelo que conecta a varias unidades de control

distribuido o sistema de recopilacin de datos.DDC& Control Digital Directo. 'na tBcnica de control enel que una computadora digital es utili!ado como el:nico controlador y su salida de se utili!a para deinir elelemento de control inal. Esto es en contraste a control.

Banda de punto muerto:%a gama de entrada a travBs delos cuales puede variar sin cambiar la salida. En uninstrumento mecnico, como un movimiento del medidory registrador de banda, la banda muerta es causado por lariccin y la dBbil o $play$ en la lectura. En uncontrolador, banda muerta es una !ona alrededor de laconsigna de que la medicin puede variar sin comen!ar#auna compensacin de respuesta del controlador.

!iempo muerto& El intervalo de tiempo que transcurreentre el inicio de un est#mulo o salida del controlador y elinicio del resultado- respuesta observable.

Control dedicado& $usando un controlador para controlarun proc- ess variable.

Control derivados& un modo de control mediante unalgoritmo que anticipa cuando una variable de procesoalcan!ar su manten- punto de control mediante ladeteccin su tasa de cambio. Esto permite un cambio decontrol que tendr lugar antes de que la variable delproceso sobrepasa el punto de control. 2Base tambiBn$*ontrol Hc- cin, derivado (asa) .$

!iempo Derivativo& %a dierencia de tiempo en que lasalida de un proporcional-derivativo (") controlador elcontrolador de entrada cuando la entrada cambialinealmente con el tiempo.

Computadora Digital& una mquina electrnica parareali!ar cal- sobre modelos aumentarn en cantidades

discretas de datos. or lo general incluye dispositivos dealmacenamiento masivo como los discos, unidades decinta, etc. , adems de memoria interna. ambiBn incluyedispositivos de impresin y6o mostrar datos de salida.

%istema de Control Distribuido& El sistema de control enel cual la degradacin o el racaso de cualquier elemento:nico slo le aectar a el la!o de control, o relacionadocon los bucles, en los que opera.

&A '($O) memoria de slo lectura programable yborrable elctricamente": un dispositivo de memoria con lainormacin colocada en Bl durante la abricacin que no pueden sermodiicados por el ordenador. +lo puede ser borrada yreprogramada con equipo especial.

%e*al de 'rror& %a seal resultante de la dierencia entre laconsigna y la seal de reerencia variable del procesoseal de retroalimentacin en un controlador.

Control de retroalimentacin& un tipo de control que elcontrolador recibe una seal de retroalimentacin querepresenta el estado del proceso de control variable, lacompara con la consigna, y ajusta la salida delcontrolador en consecuencia.

+eedforard Control& un tipo de control que se gra-basado en disturbios antes de la variable de proceso estalterado.

'lemento de control +inal& El componente de un sistema decontrol (como una vlvula) que cambia directamente lavariable manipulada.

-anancia:%a relacin del cambio en produccin dividida porel cambio en el nivel de entrada que la caus. anto de

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entrada como de salida debe estar en las mismas unidadesJpor lo tanto es un n:mero adimensional.

.eraru0a& %a jerarqu#a o prioridad de los elementos de unsistema de control. or ejemplo, un rango ineriorelemento

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FIG. 4-1 (Cont.)

Nomenclatura

*omo un controlador local slo aecta a una variable y unajerarqu#a superior elemento, como por ejemplo un ordenador podr#aaectar a muchas variables.

&a 1istresis& "ierencia entre epansin y salida de respuesta eninstrumento al ser sometido a la misma entrada se acerc en sentidosopuestos.

#ntegral $eset" de Control& un algoritmo de control quetienta a- para eliminar el despla!amiento proporcional(por ejemplo a causa de con- trol) entre la medicin y elvalor de la*ontrol variable de proceso. 2Base tambiBn $Hccin de*ontrol, inte- gral (eset) .$

#ntegral $eset" 2ora :%a proporcionalidad constante en laecuacin de la salida del controlador al error de inte- gralcontrol */ 0 1 i ( 2 - +) dt.

"onde& 1 i 0 1p 6i .1p es la ganancia integral del controlador. i esel tiempo necesario para producir un cambio en el controlador de

poner el mismo con el cambio en el error.'stadal #ntegral/2acia aba3o& ambiBn llamado

$controlador estadal6hacia abajo$ o $reset estadal.$+aturacin de el contralor de salida en su mimo valor

positivo o negativo debido a una seal de error para unper#odo de tiempo ecesivo. uede ser causada por elcontrolador en $automtico$ cuando la medicintransmisor est uera de servicio.

#ntr0nsecamente seguro& +e reiere a los equipos o elcableado que es incapa! de liberar suiciente energ#aelBctrica o tBrmicaEn condiciones normales o anormales para provocar laignicin"e una me!cla atmosBrica peligrosos espec#icos en su mayor#a deeasHia encendi concentracin.

#/( !ransductor& (actual de neumticos). 'n dispositivo que-verdes una corriente elBctrica y una seal neumtica

proporcional+eal con el propsito de implementar una intera!

electrnica y neumtica- matic partes de un sistema decontrol. 'n t#pico I6 transductor podr#a convertir unaseal de K-A= mH de un controlador electrnicoH una seal L-@M psig para accionar una vlvulaneumtica.

Dispositivos de '/%& dispositivos de entrada6salida se usa paraintroducir datos en y

ecibir datos de un ordenador o sistema de control.Ejemplos de ello son entrada y salida analgica y digitaldispositivos para el manejo y mediciones de los procesos,as# como las condiciones $negocios$ tipo dispositivoscomo, por ejemplo, terminales, impresoras, plotters, etc.

$uido : 'ninstrumentacin de procesos, un componente no deseadode una seal o variable. uido que puede ser epresada en unidadesde

%a salida o en por ciento de laproduccin.

Despla4amiento& el estado estable de desviacin de lavariable controlada

"esde el punto de ajuste, por lo general causada por una alteracin oun cambio de carga en un sistema con un controlador proporcional-slo como un controlador de nivel. "espla!amiento se reduce a cero

por la accin integral en un I o controlador I".( Controller :'? controlador proporcional que produce con-

trol solamente.Datos (aralelos& transmisin de datos que los bits de datos

de una palabra de datos se procesan a la ve!.Controlador (D& '? controlador proporcional que produce

ms derivado (tasa) accin de control.

Controlador (#& un controlador que produce proporcional integral (reset) accin de control.

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Controlador (#D& una unidad de control, que produce msproporcional integral (reset) y derivados (tasa) accin decontrol. )')O$#A ($O) memoria programable de

slo lectura":un dispositivo*on la inormacin colocada en Bl durante la abricacin que

can-?o se ve alterada por el ordenador. +in embargo, puede ser

repro-Nan sido programadas con un equipamiento especial.

Banda (roporcional& El cambio en el error del controladorsig- nal necesaria para producir una gama completacambio en la produccin debido a acciones de controlproporcional. Es el rec#proco de ganancia- como unporcentaje& C (O) 0 @==69.

Control proporcional& un modo de control utili!ando unalgoritmo que hace que la salida de un controlador paracambiar en una orma lineal como la seal de error(variable de proceso - consigna di conerencia) loscambios. 2Base tambiBn $Hccin de controlproporcional$.

)')O$#A $A) $andom Access )emory, memoria de accesoaleatorio"& memoria que no contiene la inormacinprogramada pero se carga y6o modiicadas por el sistemainormtico. Es de un $voltiles$ que todos los contenidosse pierden cuando la energ#a elBctrica es eliminado.

4emorias H4 se suministran normalmente con sistemasde alimentacin de bater#a de reserva, por lo que es $novoltil$.

$ampa& lo que se traduce en un incremento o disminucin deuna variable a una tasa constante de cambio con respecto altiempo.

!asa Cero& %a inversa de tiempo integralJ generalmente seepresa como $repeticiones por minuto.$

$O) )emoria de slo lectura"& 4emoria de la inormacincolocada en Bl durante la abricacin que no pueden ser

alterados.

Comunicaciones serie& Env#o de bits de inormacin cesin a lo largo de un solo circuito (par de cables).

Consigna& el valor deseado en el que una variable de proceso sea controlar.

%oftare:un conjunto de programas y tablas de daasociadas que causa los componentes de hardPare de sistema inormtico para reali!ar las tareas deseadas.

%plit5$anging& Hccin en la que dos o ms control inele- mentos son accionados por una sola salida d

controlador. or ejem-le, en un circuito de caleaccin, =-M= O de la salida del controlad/pera una de las principales uente de calor y el M=-@==

de%a salida del controlador secundario opera una uente

de calor.

'n estado estable& El estado cuando todas las propiedadde proceso son constantes en el tiempo, respuesta

transitoria por haber muerto. Control& 'n mBtodo decontrol de la computadora

ara que un equipo o estacin maestra proporciona puntos reerencia con

%os controladores individuales que realiceindependientemente del ac- tual algoritmos de control.

!elemetr0a& una tBcnica que permite que una cantidad medide ser transmitida y se interpreta a una distancia desdelugar de medicin. 8orma, o tipos de telemetr#a incluyana- log, digital, recuencia, y el pulso.

!ransmisor& un dispositivo que convierte la medicin dproceso (presin, caudal, nivel, temperatura, etc. ) en useal elBctrica o neumtica adecuado para el uso de uindicacin o sistema de control.

(alabra, 'uipo& un grupo de bits tratados como una unidala capa- ble de ser almacenado en una ubicacin ordenador. 'na palabra com:n longitudes son Q bits,

bits y LA bits.

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FIG. 4-2

Instrumentacin Smbolos

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FIG. 4-2 (Cont.)

Instrumentacin

Smbolos

CO6%#D'$AC#O6'%-'6'$A&'%

#6%!$7)'6!AC#86

%eleccin de tipoH menudo, la seleccin del tipo de instrumento

es pre-determinada por lo que se encuentradisponible, o lo que ser compatible con el restode un sistema. +in embargo, hay casos en que laopcin de instalar neumticos o instrumentacinelectrnica se har una comparacin de los rasgosde cada tipo. 8ig. K-L Enumera algunos de losatributos de cada tipo de ayuda en estacomparacin.

FIG

.4-

!i"o #einstrumento

6eum9tico 'lectrnica

Venta3as

@. Intr#nsecamente seguro, no loscircuitos elBctricos.

A. *ompatible con las vlvulas.

L. 8iable durante el corte de corrientepor un corto periodo de tiempo,depende del tamao del vasorebose del aire.

@. 'na mayor precisin.

A. 4s compatibles con losordenadores.

L. iempo de trnsito rpido de seal.

K. ?o hay seal pBrdida de integridad sise utili!a el la!o y la seal se separade H. *. actual.

Desventa3as

@. especto al sistema deaire contaminantes.

A. +ujeto a las ugas de aire.

L. %as pie!as mecnicas puede allardebido a la suciedad, arena, agua,etc.

K. Elevadores de seal necesaria amenudo a las l#neas de transmisinde ms de L== pies.

M. ema de la congelacin de lahumedad presente.

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*apacidad de mantener este ritmodurante unos cinco minutos o el tiempoque sea considerado adecuado parareali!ar una emergencia de parada de la

planta, o cambiar a un sistema de aire deseguridad. ambiBn el depsito de airedebe ser lo suicientemente grande como

para evitar una ecesiva ciclismo delcompresor.

A. 8iltrado y regulacin, aire de instrumentos sistemasson normalmente diseados para presiones de hasta@AM psig y deben ser protegidas por las vlvulas dealivio. Instrumento de aire deben estar libres de todacontaminacin, tales como el petrleo, el agua, ycualquier peligro o gases corrosivos. ?o lu- bricatedcompresores debe ser utili!ado si es posible. *uandose utili!an compresores lubricados, etraccin deaceite sepa- eistencia. %a presencia de aceite puedecausar contaminacin instru- mento y posiblementecrear una me!cla combustible. "espuBs de habersido comprimido, aire de instrumentos debe serenriado para eliminar la mayor parte del agua. 'nsistema de secado inal debe ser utili!ado parareducir el agua de roc#o por lo menos @= >8 pordebajo de la temperatura ambiente en la l#nea de

presin. 'n postiltro puede ser nece- sario paraquitar las part#culas remanentes de la deshidratacin-drators.

L. "istribucin& El sistema de distribucin de aire debeestar libre de cualquier tipo de $bolsillos$ donde

podr#a acumularse l#quido. +i esto no es posible, lasvlvulas de vaciado debe estar instalado. odas lasl#neas de alimentacin deben conectarse a la partesuperior del aire mani de plegado o $cabe!al.$Instrumento iltro de aire de los reguladores debenser proporcionados en cada dispositivo de tiempoaire para reducir la presin de la l#nea de la presinde alimentacin recomendada por el abricante delinstrumento. Esto tambiBn proporciona un mayornivel de proteccin de la contaminacin.Instrumento +oci- ety de HmBrica normas I+H-+R.L

y I+H-+R.K son reerencias bibliogricas paraobtener inormacin adicional.

K. +istemas no equipados con renos neumticos& el gasnatural se ha utili!ado en lugar de aire deinstrumentos en algunas instalaciones remotas dondecom- aire comprimido no est disponible. Esta

prctica debe evitarse en lo posible debido a laseguridad y la contaminacin pro- blemas y eliltrado y la limpie!a del gas que debe hacerse para

proteger los instrumentos. El usuario debe serconsciente de todos los reglamentos aplicablescuando estudia el uso de cualquier gas combustible

en los instrumenta- servicio. Hlgunos pequeossistemas han utili!ado botellas de gas nitrgeno parainstrumentos. Esto es bastante aceptable, pero sinsangrado de tipo deben ser los instrumentos paramantener el consumo al m#nimo.

M. "ispositivos hidrulicos& los actuadores hidrulicosse utili!an a veces en las vlvulas o pistones ejesdonde muy alta (hasta M=.=== libras de uer!a) sonnecesarias para op- eration. "ebido a los problemasde transmitir seales de presin muy alta, una

bomba accionada por un motor elBctrico es amenudo utili!ado para ormar lo que se conocecom:nmente como $electro-actuador hidrulico.$

+7'6!'% D' A)'6!AC#86'&'C!$86#CA

Instalacin y cableado de interconeinrequisitos se encuentran regulados por el*digo ElBctrico ?acional (?E*), el art#culoM== ('bicaciones peligrosas) y en el art#culoRAM (mando a distancia y +ig- nal loscircuitos). "ebe prestarse especial atencin alart#culo RAM. %os requisitos relativos a laproteccin #sica del cableado, el aislamiento yla separacin de los conductores en uncin declase, y m#nimo tamao de cable son a menudose pasa por alto en los instrumenta- unainstalacin.

&as ca0das de tensin ylas interrupciones

Es por lo general la responsabilidad delconsumidor, y no la elec- tric empresa deservicios, para brindar proteccin aconectado elec- tronic equipo contratrastornos como picos de voltaje causada

por un rayo, alta o baja las subidas detensin, etc. %a recuencia de lasinterrupciones en el suministro elBctrico yel promedio de tiempo de servicio para serrestaurado debe ser determinado paraayudar en el diseo de uente dealimentacin electrnica proteccin ysistemas de bater#as de reserva. %acompa#a de energ#a elBctrica debe estar encondiciones de proporcionar datos sobre susre- de cierre (equipo que intenta restaurar elservicio a- ter un impulso de corriente hadisparado la subestacin o martillossectionali!ing). Hdems, un registro de lasinterrupciones en el suministro elBctrico enel local- substa !ona y recuencia de lastormentas los gricos sern muy :tiles. 'nt#pico antiisla descripcin de la operacin semuestra en la 8ig. K-K .

FIG.4-4

$"eracin t"ica #e Estas bolsitas "ara cortes #eelectrici#a#%tili#a#esComercial

es

'stas bolsitas !iempo ; D'

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entonces, de acuerdo a la 8ig. K-K, QKO de lasinterrupciones se restaurar en el primer intento estas

bolsitas, y el restante @?5@ "- dos presiones

distintas aplicadas a dos aberturas en un recipiente

transparente contiene un l#quido. %a dierencia en lasalturas del l#quido se utili!a como una medida de lapresin dierencial. Esta dierencia debe ser corregido dela temperatura y gravedad del l#quido en el manmetro(normalmente agua o mercurio). res- das se epresa amenudo en unidades como $pulgadas de agua$ o$mil#metros de mercurio$.

!ubos Bourdon +ig>?5 "- un tubo deCourdon es un metal de bobina lic. construido a partir deun tubo de metal de la ela- tic calidad y resistencia a lacorrosin. %a tendencia del tubo a endere!ar a presin

provoca un varillaje mecnico para mover un puntero oneumtica o electrnica iniciar alimen- de la presinmedida. 4id 4ount debe utili!arse en los casos en que

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las variaciones son un problema. *olectores decondensado debe utili!arse antes del dispositivo enservicio steam. %a presin indicada es $medir$ la presinque es relativa a la de los alrededores. %os manmetrosCourdon tambiBn estn disponibles como $compuesto$que a los tipos que indican vac#o as# como presin

positiva.

+uelle +ig>?5 "- 'n dispositivo tubular conpliegues sec- algo como un acorden. Es leible a lo

largo de su eje y alarga o acorta seg:n la presinaplicada. %os uelles se suele utili!ar en baja presin ovac#o sino tipos de servicios estn disponibles para su usocon altas presiones (hasta gra- ves mil psi). "imetrost#picos de @6A$ a @A $. H menudo se emplean en uer!a detransmisores tipo equilibrio y otras aplicaciones dondelos pequeos despla!amientos. Hl igual que el tuboCourdon, indica las presiones como $termmetro$ o enrelacin con su entorno.

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FIG. 4-

!i"os #e manmetros

Tubo Bourdon

Pin

Sector

Puntero

Movimiento

FIG. 4-

!i"os #e !ubos *our#on

ProcesoPresin

Socket

Link ProcesoPresin

MoverArriba

(A) "C" tubo(B) espira (C) !eicoida

Diafragma +ig>?5 "- junta plana o curva con un enlace aun indicador o dispositivo de transmisin. El diaragma puede tener su

propia deormacin, tales como propiedades metlicas con un tipo opuede ser conectado a un muelle elstico o de otro tipo, comomiembros con diaragmas metlicos.

&os transductores de presin elctrico

El principal elemento de deteccin de los transductores de presin

elBctrica muchos por lo general tiene la orma de un tubo de Courdon,uelles, o el diaragma para generar un movimiento que se transmite aun indicador de presin. 'n indicador de presin es un dispositivo conresistencia cable conectado en un puente de heatstone coniguracina- turales una seal elBctrica proporcional al movimiento y, por ende,

proporcional a la variable de proceso que se va a medir. /tros tipos detransductores de presin elBctrica utili!ar propiedades de inductancia,capacitancia o acoplamiento magnBtico para convertir un dispositivode medicin de presin en una seal elBctrica.

%ensores de nivel

#ndicador de vidrio +ig>?5" 5 'sta es la que ms seusa visual proceso dispositivo de nivel. ;aas Indicador se clasiicangeneralmente como sea transparente o tipo rBle. Indicador de vidriotransparente consta de un tubo de vidrio o placas de vidrio plano enalg:n tipo de soporte. "ado que el proceso nivel de l#quido se observadirectamente, el indicador de vidrio transparente se utili!a

normalmente con l#quidos opacos. El tipo rele ha releionar- ayudaprismas para l#quidos transparentes en la visuali!acin. +e debe tenercuidado en la manipulacin e instalacin de estas y6o cualquier vidriotemplado instrumento. %os araa!os o chips puede reducir la uer!adel cristal y causar problemas de seguridad.

Cadena de flotacin y medidores de cinta +ig>?5EF" 5 'sado en grandes tanques de almacenamiento sin

presin, donde el completo rango de vac#o debe ser medido.

&a palanca y el e3e flotante medidores +ig>?5EE" 5 'sado en buques sin presin o presin donde slo una pequeagama de nivel debe ser medido. El rango de medida

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FIG. 4-+

!i"os #e ,uelles

ProcesoPresin

"vacuados#e$erencia$uees

Presin

() sino"osicin

(*) #e resorte (C) Euilibrio /a0 #el Sensor

FIG. 4-

Elementos #e "resin ia,ra3ma

%ponerse a&uer'a

Presin #estrin(irPrimav

era

Barra &uer'a

&e)in*unta

Cartn onduado+ia$ra(ma

,oura dia$rama

Ata-Ba.a

Presin

Ca.a AtaPresin

() /ol3ura #ia,ra3ma (*) Force-*alanceresin #i,erencial

- +e determina en uncin de la longitud del bra!o de

lotacin, pero por lo general es entre unos cent#metros y

unos pocos metros.

Dispositivo de medicin nivel 'sfera +ig>?5EG"5 'no de los ms utili!ados de dispositivos de medicin es el tubo de

par esera. +e ha conectado al etremo libre de un tubo de par quetiene propiedades elsticas que le permiten girar la esera trata de

lotacin. Este ligero cambio de etremo libre del tubo de par estconectado a un indicador o transmisor. 4anmetros tubo ardespla!amiento normalmente estn limitados a nivel abarca de die!

pies.

.efe de los indicadores de nivel de presin +ig>?5EH" 5 el verdadero nivel de un l#quido se puede determinar dividiendola cabe!a hidrosttica medida por la densidad del l#quido. Este mBtodorequiere un conocimiento de las densidades de todas las ases dell#quido. Hlgunos de estos mBtodos son& indicador de presin, tubo

burbuja, y comprobar la presin dierencial. El borboteador ( 8ig.K-@L)+e utili!a en el vac#o y a bajas presiones y es especialmente bueno

para los servicios tales como a!ure undido y sucio los l#quidos. En

$ebullicin de l#quidos$ (8ig. K-@LC ),un colector de condensaddebe utili!ar en el vapor pierna. El nivel de condensado atrapado e

Presin

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2apor pierna usualmente ser dierente de la embarcacin nivel

del l#quido, eigen una compensacin del transmisor.

#ndicadores de nivel tipo 'lctrico ymodificadores +ig>

?5E?" 5 "os tipos comunes de los indicadores de nivel de lotacinson las de sen- sor de coniguracin y de las conductoras se muestraen la 8ig. K-@K. 'na ligera tensin en la cinta carrete permite elseguidor imn para reali!ar un seguimiento de la lotacin en

el nivel del l#quido en el dispositivo de la 8ig.K-@KH. %aposicin del carrete representa el nivel y est bien conectado a un

dispositivo indicador o un transmisor. El dispositivo que se muestrala 8ig. K-@KC muestra el uso de un l#quido conductor de ay bajo nivel indicacin de alarma.

%ondas capacitivas no se muestra" - enmarcmBtodo de medicin de nivel basado en elBctrica. Este mBtodo utilun electrodo colocado dentro de un vaso (o en un capara!n protecdentro del vaso). %a capacitancia entre el electrodo y la pared vaso o shell var#a a medida que var#a la constante dielBctrica.

dielBctrico en este caso es el l#quido, de ah# la capacitancia var#aproporcin a el nivel del liquido. %a capacitancia se mide yconvierte a un nivel de medicin que se han de indicar o transmitid

FIG. 4-5

Ga,as #e cristal "lanoFIG. 4-11

E&e 6 "alanca In#ica#or #e,lotacin

Perno en /

Crista

LasC0maras

Cubiertas

Crista

Crista

&otacin

() ,lotacininterna

Co.inete eno

&otacin

Incu1e e.e

Indicador re$e.o Indicador

transparente

(*) Flotacin e7ter

FIG. 4-18

Ca#ena 6 cinta #e ,lotacin

FIG. 4-12

is"ositi9o #e me#icin Ni9el

Es,era

2u3aLoscabes

&otacin

Cinta

Laspoeas

IndicadorCabe'a

Barra s$era

"s$era

Tubo de torsin

.e iratorio

*untareuadora

() In#ica#or Gau3e-*oar#

Indicador Marca(*) In#ica#or Groun#-:ea#in3

4ive de 35uido

Otros mtodos , algunos de los otros mBtodos de deteccin deprincipios para el uso de&

@. Hbsorcin de la radiacin nuclear como indicador de gamma.

A. Hbsorcin de las ondas ultrasnicas.

L. %a viscosidad del l#quido.

K. *onductividad tBrmica y epansin.

&os sensores de temperatura

!ermopares - 'n termopar consiste de dos tipos dierentecables (metales) se juntaron en uno de los etremos para ormmedicin o conein $caliente$. En los etremos libres conectados al instrumento de medicin, una reerencia o $r#o$ seormado. %os acuerdos multilaterales sobre las lecturas de mv la

por el instrumento representan la dierencia de las temperaturas ddos cruces y se puede convertir a la temperatura por diversos mBtcon los datos de conversin tablas de termopar. %as temperaturareerencia utili!ado normalmente para generar termopar las tablade LA >8 y R= >8. 8ig. K-@M 4uestra algunos de los tipo

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termopar, sus rangos de temperatura utili!able, y los materialesde construccin.

ermopares utili!ados para mediciones de los procesos porlo general estn protegidas por un thermoPell. %a masa delthermoPell deben mantenerse al m#nimo en el interBs derespuesta ms rpida. El termopar deben estar en contactotBrmico con el thermoPell. Esto se consigue mediante el usode una conductividad tBrmica lu-

Cricant o contacto #sico entre el termopar y el po!o. Emuchas aplicaciones de medicin y control, electri- ctierra del termopar en el punto de medicin debe evitada.

En aplicaciones distintas de un entorno de laboratorio, contenienuna reerencia temperatura de unin no es prctico. or lo tanto,unin de reerencia es generalmente de una parte o la totalidad de instrumentos de medicin donde la temperatura de reerencia

puede medir y para compensar por la los circuitos de medici

2arias series de termopares para obtener temperaturas dierencialepromedios de temperatura.

ersonal cualiicado puede indicar o grabacin temperatura de termopar medicin dispositivos potenciautili!ando equipo porttil compatible con el termoparcircuitos compensadores con idBntico al dispositivo principEl uso de equipos incompatibles podr#a dar lugar a resultaderrneos, especialmente en aplicaciones de baja temperatuH bajas temperaturas, se debe tener etremo cuidado eliminar las uentes de termopar humedad en las instalacionropiedades comunes de los distintos tipos de termopares muestran en la 8ig. K-@M. ablas de conversin para convemilivoltios a tem- peratura se puede encontrar en los *ircular SM

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FIG. 4-14

;e#i#ores #e ni9elel=ctrico>S?itc@es

Cinta" moinete

Cinta

4oman7ticosTubo u3a

&otacin

CaraContacto

Para

aarma deAto4ive

#e7

Loseectrodos

L35uido conductor

Para

aarma deniveba.o

CaraContacto

#e7

Se(uidorIm0n

A8 C8

Aimentacin

Trans$ormador

A8 C8 Aimentacin

Trans$ormador

() In#ica#or ;a3n=tico (*) Ni9el #e con#ucti9i#a#

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16/35

FIG. 4-1

ro"ie#a#es #e lostermo"ares

Los !ios de ostermopares

L3mites de rror est0ndar para termopares de tamaos decabes

!ipo!emperatura

-ama, I+&0mites de 'rror

'st9ndar 'special

*romel6alumel (1) LA H 3 ML=3 ML= 3 AL==

K >8L KO

A >8L Q O

Nierro6*onstantan (T) LA H 3ML=H 3ML= @K==

K >8L KO

A >8L Q O

*obre-*onstantan () -L== H -RM-@M= H -RM

-RM H 3 A==3A== H 3 R==

-AO

@ @A OL KO

@O@OL KOL Q O

latino6latinum - @=O odio (+)platino6latinum - @LO odio ()

LA 3@===3@=== H 3AR==

M >8@ AO

--

Hlumel6*onstantan (E) LA H 3

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17/35

!$A6%)#%O$'% D' %'JA&'%

!ransmisores 6eum9ticos

'? transmisor neumtico es un dispositivo que detecta algunos proc- essvariable, lo que se traduce el valor medido en la presin del aire, que se transmitea los distintos dispositivos receptores de indicacin, grabacin, alarma y control.%a seal deL-@M sig es el estndar de la industriaJ sin embargo, otros grupos pueden serencontradas. Esta seal es proporcional a la gama de medicin de la variable de

proceso. or ejemplo,L-@M sig puede representar =-@== psi, M==-@=== gpm, -M= a 3M= >8,Etc.

%a uncin primordial de un transmisor es reproducir la baja de seal medicinde energ#a con la energ#a suiciente que puede ser transmitida a travBs de unadistancia apreciable o como una uente de alimentacin para un dispositivo decontrol. %a baja energ#a de seal de medicin es esa posicin o movimientoasociado con la accin de la variable de proceso sobre el elemento sensor (uelle,diaragma, tubo Courdon, etc. ). ransmisores neumticos uncionan en una ormasimilar a los controladores proporcional.

!ransmisores 'lectrnicos

ransmisores Electrnicos reali!an la misma uncin como pneu-matic transmisores& una baja de energ#a relacionados con el proceso deseal es ijarse en una energ#a superior seal adecuada para conectar aotros instrumentos en el sistema. %a seal de salida de la mayor#a elec-tronic transmisores es de K-A= mH, @=-M= mH, o @-M 2cc seal. /trosgrupos se encuentran a menudo son los siguientes& = a @= 2dc, A-@= 2dcy=,AM -@,AM 2cc. ransmisores Electrnicos se clasiican tambiBn enequilibrio de uer!a o movimiento equilibrio tipos.

)todos de cone=in , de gran interBs para el instru- mento ingenieroes el mBtodo por el cual los transmisores electrnicos estn conectados en elsistema de instrumentacin. El $de dos$, $tres hilos$, y de $cable$ clasiicacionesse utili!an a menudo para describir el mBtodo de conein.

Dos cables transmisores +ig>?5E"- Estas son las ms sencillas yeconmicas, que conviene utili!ar siempre que las condiciones de carga lo

permiten. En un sistema de dos cables la :nica uente de energ#a para eltransmisor de la seal de bucle. e- erring a la 8ig. K-@QH, los K mH $cero-inal$ actual es suiciente para conducir la circuiter#a interna deltransmisor y la corriente de K a A= mHs representa la gama demedicin de la variable de proceso. %a uente de alimentacin y losinstrumentos generalmente se montan en la sala de control.

!res cables transmisores +ig>?5EB" 5 Hlgunos transmisoresrequieren ms energ#a de la que la seal de bucle (K-A= 4a, etc. ) puede suministrar en apoyo de sus circuitos internos. '? "* cablecom:n se ejecuta desde el instrumento a la transmisin- ter. Esto permite que eltransmisor para poder dibujar lo que%as necesidades de la uente de alimentacin y las que producen lacorriente de la seal deseada a la salida del transmisor.

Cuatro cables transmisores +ig>?5EC" 5Hlgunos radiobali!as

locali!adoras tienen su propia uente de alimentacin interna y no requierenconein a la uente de alimentacin de **. "E @A= 2ca es uente de las clemasdirectamente al transmisor y su seal de salida bucle slo est conectado alinstrumento receptor. H menudo se utili!an cuando un instrumento es $aadido$ aun instrumentos eistentes- instalacin para evitar agregar a la carga de la "*. %adesventaja es la necesidad de alimentacin de *H en el instrumento.

FIG. 4-1+

;=to#os #e cone7in

Convertidores dese*al

*onvertidores de seal se utili!an para lograr lacompatibilidad entre los distintos tipos de instrumentos o deaislamiento pur- poses. Hlgunas ormas comunes deconvertidores de seal son&

6eum9tico de electrnica (/#" 5 Estos son lostransmisores de presin electrnico diseado para L-@M psig rango deentrada y la salida deseada (K-A= ma, etc. ).

'lectrnica de neum9tico #/(" 5 I6 convertidorestransmisores neumticos con un electro-magnBtico dispositivoconectado a una boquilla de delector acuerdo que genera una seal desalida neumtica que es proporcional a la seal de entrada.

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&os aisladores - Estos son generalmente electrnica de lacorriente de cur- alquiler o tensin a convertidores de tensin que

proporcionan aislamiento elBctrico para eliminar los bucles a tierra lascorrientes o com- mon modo tensiones.

Convertidores de se*al elctrica , colocar la mismacategor#a como I6s y 6es en el sentido de que cambie la seal de ungrupo a otro. Hlgunos ejemplos son K-A= mH a =-@= v cc, @-M 2dc a@=-M= mH, etc.

Convertidores de frecuencia - 8recuencia deconvertidores "* suelen recibir entradas de impulso de turbinas o dis-

positivos los caudal#metros colocacin y proporcionar un K-A= maproporcional, @=-M= 4a o voltaje de salida. +alida de tensin convertidores a menudose conocen como 862 (recuencia de tensin) de convertidores otrans-adiobali!as locali!adoras. 268 (tensin a convertidoresde recuencia) se utili!an a menudo para la intera!estndar de $corriente de la!o$, instrumentacin de tipo alos dispositivos de control de recuencia que requieren otren de pulsos en consigna- pone. Estos se usancom:nmente en los indicadores de alta velocidad*entriugadora de velocidad.

-$ABADO$A% -rabadoras '

#6D#CADO$'%'n registrador es un dispositivo que se usa para representar el valor

de una o ms variables medidas, generalmente contra el tiempo, peroen algunos casos contra otro asociado variable o variables. ;rabadoresson a menudo clasiicados de la siguiente manera&

@. En uncin del uso, es decir, si la grabadora es una parte integralde la medicin y sistema de control o tipo de propsito general,que se utili!a en un laboratorio o con un cromatgrao.

A. +eg:n el mBtodo utili!ado para accionar el pen(s). Esto se reierea si la pluma est directamente conectado con el elemento dedeteccin o a alg:n tipo de mecanismo de posicionamiento

pluma activada por la seal de medicin.

L. +eg:n tipo de grico. rincipalmente, esto se reiere a si lagrabadora es de circular o tipo de grico y si el tiempo detransmisin de los ejes es alimentado por un resorte mecnico, elmotor elBctrico o neumtico.

K. Hnalgico o digital. ;rabadores analgicos son los msamiliari!ados tira de gricos y tipo circular. ;rabadoresdigitales incluyen cosas tales como impresoras banda,registradores de datos, electrnica de tali!ers, y relacionados conla inormtica, tales como dispositivos de terminales eimpresoras.

#ndicadores

'n indicador es cualquier dispositivo que presenta una pantalla de

visuali!acin de una cantidad determinada, tales como temperatura,presin, humedad, tensin, etc. se incluyen indicadores deinstrumentacin

+istema, ya sea como dispositivos independientes (que sedenota como I, I, 8I, etc. ) o como parte de undispositivo de control (I*, I*, etc. ). Indi- cadores

pueden ser clasiicados en los siguientes grupos&

!ipo mec9nico - En estos indicadores la cantidad medidaprovoca el movimiento de un puntero a lo largo de una escalagraduada. Este movimiento se debe a la accin de la cantidad medidaen el diaragma, uelles, bobina electromagnBtica, o de otros

dispositivos de deteccin que est conectado mecnicamente con elpuntero. Esto incluye los indicadores de presin, tubo lleno thermomemarcado- ros, medidores de tensin y corriente, medidores de nivel,etc.

'lectrnica analgica tipo - Estos son analgicosindicadores debido a la ausencia de pie!as mviles. 'na seal deldispositivo de deteccin activa una pantalla ptica de escala graduada.'n tipo com:n utili!a un banco de A== pequeos tubos llenos de gasque estn iluminadas aditivamente en proporcin a la magnitud de laseal de proceso. Esto se traduce en la resolucin de =,M O del valormimo de la escala.

!ipo Digital - indicadores digitales incluyen una sealanalgica a digital converter que cambia el proceso elBctrico seal aormato binario que se muestra a continuacin en orma numBrica.#pica muestra compuesta de diodos emisores de lu! (%E"Us ),

pantallas de cristal l#quido (%*"Us ), tubos llenos de gas, etc.

CO6C'(!O% D'

CO6!$O& de bucles'n circuito de control se reiere com:nmente como un $bucle$. '?

con- trol bucle se puede clasiicar como $abierto$ o $cerrado$dependiendo de si los ajustes de control son ajustes manuales (bucleabierto) o determinado de orma automtica por alg:n tipo derealimentacin controller (circuito cerrado).

Bucle abierto +ig>?5E"- En un control de bucle abiertosys- tem, un operador hace un ajuste manual a un dispositivo (vlvula)que controla el lujo de un variable manipulada (vapor de agua) paratratar de conseguir alg:n punto de ajuste deseado (tempera- tura) valor

de una variable de control (agua caliente). +in embargo, este ajusteslo es vlido para las condiciones en las que el operador hi!o elajuste. *ualquier perturbacin como un cambio de temperatura deagua de entrada, temperatura del vapor y pBrdida de calor en elambiente, ni la produccin har que la temperatura de salida paracambiar.

Circuito cerrado +ig>?5EB" 5 +i es necesario medir ycontrolar los elementos se aaden al sistema, el bucle est cerrado conla inclusin de un controlador automtico de monitori!acin. Elcontrolador detecta alguna dierencia entre el punto de ajuste ymedicin seales (seal de error) y produce una salida de seal a lavlvula en la direccin correcta para ajustar la entrada de calor a causade la medicin el valor de ajuste.

Control de retroalimentacin +ig>?5EC" 5 %a

compo- nentes de un bucle de control de realimentacin se muestranen orma de diagrama de bloques la igura. %a $comparacin$ enrealidad representa todo el controlador asociado y los convertidores deseal. El $elemento de control$ es la vlvula, el $eedbac9$ es eltransmisor, y el $proceso$ es la me!cla de vapor y agua r#a dentro delcalentador de agua.

+eedforard control +ig>?5E"- Hlimentacin controlde avance (a menudo llamado $*ontrol redictivo$) en realidad es unaorma de control de bucle abierto. 'na variable de entrada(temperatura de agua r#a) es la variable manipulada (lujo de vapor)es ad- adecuarse en consecuencia para compensar los cambios en lavariable de entrada. (8eedorPard control casi siempre se utili!a enconjuncin

FIG. 4-1

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Conce"tos #eControl

*on control de retroalimentacin para superar los eectos dealgunos de los disturbios.

)ODO% D' CO6!$O& K CO6!$O&ADO$'%

9apor

+eseadoTemperatura : To

9apor

TemperaturaIndicador

AuaCaiente

A(uaCaentador

8ormas bsicas de las medidas de control o $modos$ que se utili!an enla mayor#a de control son& de dos posiciones o $on-o$ de control

proporcional, con- trol, integral o $reset$ y derivados o $tasa$ control.

%as :ltimas tres modos se utili!an a menudo en diversas combinacionescon los otros.

De dos posiciones on5off" &os controladores

%a orma ms simple de las medidas de control es $on-o$ de control,en donde la salida del controlador activa o desactiva algunos de dosdispositivos de estado como un relB o un cierre de tipo

Aua $r3a Lav0vua

%a vlvula. El controlador de posicin es ampliamente utili!ado en casa+istemas de caleaccin y rerigeracin, rerigeradores,depsitos de agua caliente, compresores de aire, y otrasaplicaciones donde el costo de ms

() ;anual Control #e retroalimentacin(bucle abierto)

Punto de a.uste(Temperatura deseada To )Temperatura

*ontrol preciso no est justiicada. 4s de dos controladores deposicin inversa, es decir, cuando la variable medida est porencima del punto de ajuste, el controlador activa la variable

manipuladaG, cuando la variable medida es inerior a la de consigna, el controladoractiva la variable manipulada. '? $muerto-

Controadordetemperaturaindica

9apor

Aua $r3a

ControLav0vua

Transmisor

A(uaCaentador

TemperaturaSensor

AuaCaiente

Canda$ o brecha dierencial cero eiste en los alrededores dela condicin de errorara reducir al m#nimo el ciclismo. Esto a menudo se implementa comoun par de puntos de control& uno donde el controlador $9ic9-on$ y otraen la que el controlador $9ic9-o$ como opuesto a un :nico punto decontrol.

(roporcional, integral y derivativo)odos decontrol

*uando el ciclo de $on-o$ no se puede tolerar de control,

un controlador con una combinacin de los proporcional,integral y derivativo modos se utili!a normalmente.?ormalmente

(*) #e Control #e retroalimentacin (circuitocerra#o) 'tili!a combinaciones de estos modos son& () slo

proporcionalJ (I) proporcional ms integral, (")

proporcional ms rela- tivosJ y (I") proporcional integralplus plus derivado. En-

+eseado9aor

Perturbacin"ntradas 4odo parte integrante rara ve! se utili!a de manera aislada

ya que aade lag en el sistema sin los beneicios de modoproporcional. 4odo derivado nunca se utili!a solo pues suproduccin es cero ecepto cuando el error

rror ComparacinSea

Contro"emento

Comentarios"emento

Manipuado

9ariabe

ControadoProceso

9ariabe+eal (2 - +) est cambiando. 8ig. K-@V 4uestra la respuestade*ada modo de muestra seal de error.

Directa e inversa Controladores

%a seal de error (2 - +) indica $marcha atrs$ apare- accin (lasalida del controlador disminuye cuando la medicin

(C)

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9aporLa v0vua

A(uaCaentador

TemperaturaIndicador

elacin entre la seal de error (2 - +) y la con-roller salida.

El controlador proporcional es sencillo, barato, y no introducirnuevos retrasos en el sistema de control. +u principal desventaja es suincapacidad para hacer rente a los cambios de carga.

() Conce"to #e Control(Fee#,or?ar# En la epresin&

*/ 1p 2 + 4/ ' ?5E

FIG. 4-15

:es"uestas #e "ro"orcional' inte3ral 6 #eri9ati9o con-trol #e mo#os #i,erentes entra#as #el "roceso 6 #e los

!rastornos

El tBrmino 4/ representa la salida del controlador mientras que en $elhombre con- tra$ (justo antes de que el controlador est en modo$automtico$ ). or lo tanto, 4/ es la salida del controlador necesario

para mantener la variable de proceso en el valor de consigna con laactual carga en el sistema. %os tBrminos 2 y + en la ecuacin sonsiempre en las mismas unidades, pero no en las mismas unidades que*/ y 4/. %a constante 1p puede incluir un actor de conversin parahacer que las unidades compatibles.

;anancia proporcional es usualmente epresada en

tBrminos de proporcinCanda,donde&

rohibicin proporcionald C O @==;anancia ' ?5G

%a banda proporcional representa el porcentaje de cambio de rangocompleto de la seal de error (2 - +) que har que toda la gamacambio en la salida del controlador.

Despla4amiento

$/set$ es la desviacin de la variable controlada desde el punto deajuste epresado en unidades de proceso. "espla!amiento se producircada ve! que carga de procesos las condiciones han cambiado o uncambio en un ajuste ha sido tal que el manual original de salida, 4/,del controlador no es suiciente para mantener la variable controlada enel proceso de ajuste (+). "espla!amiento puede ser minimi!adomediante ganancias alto de controlador (estrecha banda proporcional)J

sin embargo, alta ganancia puede ser poco prctico o puede causar

inestabilidad en algunos procesos. Hlgunos controladores estnequipados con un restablecimiento manual control que pueda serutili!ado para $cero$ el oset en el modo automtico. %oscontroladores no lo tiene a menudo se vuelve a $manual$, ajustada pordespla!amiento cero, vuelve al modo $automtico$, ya que este rearmemanual ser#a necesario llevar a cabo despuBs de cada malestar, modointegral se agrega a menudo dar reset automtico.

)odo proporcional m9s #ntegral (#"El $controlador I$ es el ms utili!ado de los distintos tipos de

controladores (R=-V=O de los controladores en una planta t#pica).

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*ombinando las epresiones para proporcional integral y

modos le orece la epresin para el controlador I&

*/ 1p 2 + 1 i 2 + dt 4/ ' ?5H

"ebido a la relacin entre el controlador y el proceso, laganancia del modo integral 1 i puede ser epresado como 1p 6i ,dondei es la integral tiempo de modo constante. Esto le da la orma msamiliar del controlador I ecuacin&

*/ 1p 5 2 + @ i 2 + d t7 4/ ' ?5?

El tBrmino integral har que la vlvula de retencin (u otro elementode control inal) para mover a una velocidad proporcional a la cantidadde la compensacin hasta que todos los valores de compensacin seretira. %a constante de tiempo i tambiBn se conoce como tiempo dereinicio, y puesto que representa el momento de la accin integral de$repetir$ el importe de la ges- accin, el rec#proco de i ( llamado$tasa cero$) a menudo se presentan en unidades de$repeticiones por minuto.$

)odo proporcional m9s Derivativo (D"

*ontrol de retroalimentacin tiene una deiciencia en elsentido de que no se toman medidas correctivas hasta que eistaalguna seal de error. %os problemas son a menudo- replic en

el control de los procesos con las grandes constantes de tiempoy6o tiempos muertos. ara controlar estos procesos lentos, gra-es necesario tomar medidas tan pronto como sea posible o eltiempo de recuperacin ser demasiado largo. "erivado de laaccin se agrega control apare- salida sobre la base de la tasa decambio de la seal de error (2 - +). Esto tambiBn se conocecomo $tasa$ o $preact$ accin de control, y el control mediantederivados (tasa) se conoce con el nombre de $pro- con unaperspectiva participativa$. *ombinando el proporcional ytBrminos derivados da la epresin de " medidas de control&

*/ 1p 2 + 1d 5 d7 2 + dt 4/ ' ?5@

%a ganancia derivada constante 1d puede ser epresado como 1 d01pd .%a constante de tiempo derivadosd representael tiemponecesario para la participacin de los derivados a pla!oigual al total de la contribucin del tBrmino proporcional auna constante evolucin o $rampa$ seal de error."erivado, por su naturale!a, no es sensible al ruido de laseal y puede causar el desgaste ecesivo de la vlvula decontrol. 8iltrado de la seal suiciente para dis- minuir elruido derivado cuando se utili!a en el controlador.

(lus (lus proporcional #ntegral Derivativo)odo (#D"

4uchos controladores incluyen circuitos de proporcional,integral y derivativo modos que permite al usuarioseleccionar el manten- medida de control. *ombinartBrminos como antes da el encarcelamien- accin de controlI"&

*/ 1p 2 + 1 i 2 + dt ' ?5

1d 5 d7 2 + dt 4/

Hl igual que con el controlador I, la ganancia integral puede serepresado como 1p 6(i ) yla ganancia derivada puede epresarsecomo 1p 6( d). Esto le da la orma ms amiliar&

*/ 1p 5 2 + @ i 2 + dt ' ?5B

d 5d 2 + dt77 4/

'na orma alternativa digital usado en muchos sistemasinormticos utili!a una normali!acin constante que $protuberancias$las unidades cohe- actores en 1 n&

*/ 1n 51p 2 + @ i 2 + dt ' ?5

d 5d 2 + dt 7 4/

8ig. K-A= *ompara las ventajas y desventajas de los distintosmodos de control de control ms conveniente.

FIG. 4-28;o#o #e Control

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22/35

%as tBcnicas de optimi!acin los controladores generalmente se dividen en dosclases. En primer lugar, hay algunos mBtodos basados en- cativas determinada delcircuito cerrado respuesta del sistema. En segundo lugar, algunos de los mBtodos sebasan en los parmetros determinados de la curva de respuesta del buclecom:nmente conocido como la curva de reaccin. El popular iegler-?icholsmBtodo entra en la segunda categor#a.

Liegler56ic1ols )todoE

Este mBtodo se registr por primera ve! en iegler y ?ichols en@VKA G tambiBn es conocida como la $ultimate$ mBtodo. El mBtododetermina la ganancia o el mimo controlador (ges- slo accin)

para que el sistema es estable. El :ltimo per#odo y la mimaganancia (tiempo de un ciclo de ganancia inal) se pueden utili!ar

para calcular ajustes de controlador para inicial- cionables respuestade caries. %os pasos siguientes se pueden utili!ar para determinarmejor ganancia y per#odo&

@. Encender el controlador en modo automtico.

A. +intonice todos integral (reset) y derivados (tasa) accin. ( i 0m., d 0 cero)

L. Hjustar la ganancia proporcional 1p en alg:n valorarbitrario, im- representan un malestar en el

proceso, y observar la respuesta. (4ovimiento de

la consigna de volver brevemente y se crear unmalestar.)

+i la respuesta es estable (curva * de la 8ig. K-AA ), incrementarla ganancia y repita el malestar.

M. +i la respuesta es inestable (una curva de la 8ig. K-AA ), disminuirla ganancia y repita el malestar.

4

/

FIG. 4-24

!"ica Con,i3uracin #elcontrola#or

)odo Mp

=,M

=,KM 1 1uu

u

(B;" ! i dG(B

u )A.A(C

u )@,

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23/35

(roceso -anancia

(B ;"#ntegral Derivado

!i s" )in/repetici !d seg"

8lujo

resin

emp.

=,< -=,Q

M.=

@.= -A.=

@8) 0 =.AK psi6 >8

Integral constante de tiempo i &

i 0

u 6

A, i 0

A6A 0 @,= minutos

"erivado constante de tiempo d &

d 0 u6Q, d 0 A6Q 0 =,AM minutos

Consideraciones )odo de ControlEl control del proceso tBcnico tiene la responsabilidad de controlar

que el n:mero y caracter#sticas variables del proceso que se controlacon el hardPare de control ms eica! disponible. < en la 8 ig. K-AM/rece directrices para la eleccin del modo de control paradistintos tipos de aplicaciones basadas en el proc- essvelocidad de reaccin y el tamao y la velocidad de loscambios de carga.

&A% V&V7&A% D' CO6!$O&

+eleccin de la vlvula de control apropiada para cadaaplicacin involucre muchos actores. "iseo del cuerpo de lavlvula, el actuador estilo caracter#stico, y el tapn sonelementos cr#ticos para la seleccin. El tamao correcto de lavlvula es necesaria para un eiciente, econmico proceso decontrol. En las !onas en las que el personal se vernaectados, prediccin de ruidos y control se convierte en unactor importante.

%as directrices de aplicacin Ingenier#a, nomogramas yequa- presentan en las pginas siguientes se pueden usar paradeter- minar la correcta coniguracin de la vlvula de control,el tamao y caracter#sticas del lujo, y para predecir los nivelesde ruido para la mayor#a de aplicaciones. El materialpresentado aqu# tambiBn se puede utili!ar para evaluarlos eldesempeo de las vlvulas montadas en las plantas eistentes.

%as ecuaciones dadas en esta seccin se utili!an para calcular elcaudal coeiciente (*v o * g )necesarios para una vlvula para pasar el

nece- sario. %a mayor#a de abricantes de vlvulas publicar puede lle-cada una de las vlvulas para clientes estilo y tamao.

'na breve descripcin de los dos componentes principales de unavlvula de control, el cuerpo de la vlvula y el actuador, se presenta enla 8ig. K-A

7/17/2019 E04 (1)

24/35

FIG. 4-2

;o#o #e Control ,rente a"licacin

)odo de ControlVelocida

d dereaccin

&os cambios deAplicaciones

!ama* Velocida

/n-o& "os posiciones

con espacio deldierencial

%ento *ualq

uier

*ualq

uier

;ran capacidad de las instalaciones de temperatura y

de nivel. anques de almacenamiento de agua,abastecimiento de agua caliente tanques, caleaccin

8lotante, una solavelocidad ajustable con!ona de punto muerto

pido *ualquier

equea %os procesos con un pequeo tiempo muerto.Nornos Industriales y aire acondicionado.

roporcional %ento para4oderado

equea 4oderado resin, temperatura y nivel en despla!amiento noes objetable. etera reboiler nivel, la desecacinde temperatura de horno, estaciones reductoras

roporcional 3derivativo (tasa)

4oderado equea *ualquier

"onde mayor estabilidad con desviacin m#nima y laalta de viento cero es necesaria. resin dedescarga del compresor.

roporcional 3integral (reset)

*ual

quier

;ran %ento para4oderado

%a mayor#a de las aplicaciones, incluyendo lujo. ?oes adecuado para reali!ar operaciones por lotes a

roporcional 3 integral-plus-derivado

*ualquier

;ran pido *ontrol de los lotesJ procesos de repente molestaJtemperatura de control.

Estilo globo, pero otras coniguraciones como bola y se dispone de losestilos de mariposa. +eleccin inal depende de las re- vista de laaplicacin de ingenier#a.

FIG. 4-2

:elacin #e los com"onentes"rinci"ales

Control5Valve Actuadores

Hccionamiento neumtico de vlvulas de conactuadores son el tipo ms popular en uso, pero elBctrihidrulica, actuadores manuales y tambiBn se utiliampliamente. %a primavera y diaragma actuador neumt(vBase la 8ig. K-AQ) Es com:nmente especiicado, debido aconiabilidad y su simplicidad de diseo. istn accionneumticamente actuadores posicionador integral ur- y tallo altosalida de la uer!a para eigir servicio condi- ciones, como la a

presin dierencial o de larga distancia del recorrido de la aguja.

FIG. 4-2+Con#iciones us@-o?n D %na -a-Cierre

Con&unto #e cuer"o #e 9Al9ula

Presin de caraCone)in

FIG. 4-2

!"ico #e resorte 6 #ia,ra3ma #e sambleas #el actua#or

9entiacin

+ia$ra(maCarcasa

s

+ia$ra(maPaca dia$rama

ActuadorTao

Asiento demuee

TaoConector

9ia.esIndicador

Indicador

"scaa

La

v0vua90staode

ActuadorPrimavera

PrimaveraA.uste

La !or5ui

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25/35

+ia$rama Caso

Presin de caraCone)in

Cas5uio seado

#esorte deaccionador

Asientodemuee

Conector dev0stao

Indicado

r dedespa'amiento

+ia$ra(ma

+ia$ra(ma

*untas

Tricas

90stao deactuador

A.uste #esorte

Indicador dedespa'amiento"scaa

La !or5uia

Accin+irecta

Accin inversa

An9lisis de caracter0sticas de flu3o y%eleccin de la v9lvula

El lujo caracter#stico de una vlvula de control es la relacin entre lavelocidad del lujo a travBs de la vlvula y el despla!amiento de lavlvula, el viaje var#a de = a @== O. $8lujo inherente caracter#stica

adccuada$ se reiere a la caracter#stica observada en lujo con una ca#dade presin constante a travBs de la vlvula. $8lujo instalado char,calculada conorme al n:mero$ se reiere a las caracter#sticas obtenidasen el servicio cuando la ca#da de presin var#a con el caudal y otroscambios en el sistema.

8ig. K-AV 4uestra lujo t#pico de curvas caracter#sticas. Ellujo de apertura rpida caracter#stica proporciona elmimo nivel de cambio de velocidad de lujo a baja de lavlvula con un viaje bastante relacin lineal. Incrementosadicionales de carrera de la vlvula que reducendrsticamente los cambios en la velocidad del caudal.*uando el enchue de la vlvula se aproima a la posicintotalmente abierta, el cambio de velocidad de lujo tiende acero. En la vlvula de control, vlvula de apertura rpida seusa undamentalmente para el servicioJ sin embargo,tambiBn es adecuado para muchas aplicaciones en las que un

tapn de la vlvula de lineal normalmente se especiica.

El lujo lineal de curva caracter#stica muestra que la velocidad dellujo es directamente proporcional a la carrera de la vlvula. Estarelacin proporcional produce una caracter#stica con una pendienteconstante para que con la constante ca#da de presin (), la ganancia dela vlvula es la misma en todos los lujos. (;anancia de la vlvula es larelacin de un cambio en la velocidad del caudal a un cambio de

posicin de la vlvula. ;anar es una uncin del tamao de vlvula y laconiguracin, condiciones de uncionamiento del sistema, y tapn dela vlvula caracter#stica.) El lineal y enchue de la vlvula esnormalmente se especiican para control de niveles de l#quido y controlde lujo de ciertas aplicaciones que requieren pro- yecciones.

En el mismo porcentaje de la corriente caracter#stica, igual labo-de producir igual recorrido de la vlvula de cambios porcentuales en

la

8lujo eistente. El cambio en la velocidad del caudal

siempre proporcional al caudal justo antes del cambio

posicin de un tapn de la vlvula, disco, o posicin d

bola. *uando el tapn de la vlvula, disco, o la bola e

cerca de su asiento y el caudal es pequeo, el cambio en

velocidad del caudal ser pequeaJ con un gran caudal

cambio en la velocidad del caudal ser grande. %as vlvucon un porcentaje de la corriente caracter#stica adccu

generalmente se utili!an para el control de presin.

FIG. 4-25

E&em"lo #e Cur9as caractersticas

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26/35

;6

7/17/2019 E04 (1)

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A. *alcular un inicial aproimada requerida, * v basado en unsupuesto descenso de presin nominal 8actor,Fc hiptesis iniciales para el valor de F c pueden estar

basadas en el estilo general de la vlvula. 2Base la 8ig. K-LA.

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FIG. 4-2

!"ica Cv> ? c 1 & L

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FIG. 4-

Coe,icientes #e resin crtica to#os loslui#os' F&

*onsulta, aparecen en el lujo de l#quido. Hguas abajo devena contracta, el lujo de l#quido se somete a un procede deceleracin resultante en una inversin de la energintercambio que eleva la presin sobre el l#quido preside vapor.

El vapor las cavidades o burbujas, no puede eistir en el aumentola presin y se ven obligados a contraer o implosionar. Estos impson la :ltima etapa de la cavitacin. Due proce- dentes producir ruidvibraciones, daos #sicos, y otros problemas de rendimiento. *on

in de evitar la cavitacin por completo, las presiones en todos puntos dentro de la vlvula debe permanecer por encima de la presde vapor del l#quido. %a cavitacin puede producirse como resultadocambios en la presin media a travBs de la vlvula, sino tambiBncambios locali!ados debido al lujo separaciones y otras perturbaciolocales que no estn indicadas mediante el eamen de admisin amedia, de la vena contracta y presiones de salida. "eterminarmomento en que el problema de nivel de la cavitacin est presemBdi- un gran reto. El lector se hace reerencia a I+H RM.AL, $consideraciones 2lvula de control para evaluar el *avi- tes.$ E

prctica recomendada proporciona ms inormacin sobre cavitacin, as# como sugerir una terminolog#a com:n y de metodolog#a para hacer selecciones de aplicaciones de cavitacin.

prctica recomendada- yecto la deinicin de una cavitacin #ndice, de la siguiente manera&

P@ P v

%ervicio&0uido

Kc P@ A' ?5E

El procedimiento utili!ado para ajustar el tamao de las vlvulas decontrol de l#quidos debe considerar la posibilidad de la cavitacin y

parpadeando ya que pueden limitar la capacidad y producir daos#sicos en la vlvula. *on el in de comprender los problemas ms lascosas bien, un breve eamen de la cavitacin y proceso de parpadeo se

presenta a continuacin.

&a cavitacin - En una vlvula de control, la corriente del#quido es accel- tamos como luye a travBs de la !ona restringida deloriicio, llegando a velocidad mima en la vena contracta. "istribu-como la velocidad aumenta, el intercambio de energ#a entre lavelocidad y presin de las uer!as jees una reduccin en la presin.

+i la velocidad aumenta lo suiciente, la presin en la venacontracta se reduce a la presin de vapor del l#quido. En este punto,cavidades o burbujas de vapor, la primera etapa de cavi-

FIG. 4-4

resin crtica #e #i9ersos lui#os

%a evaluacin de 1c en cualquier conjunto dado de condicionesde servicio se pueden comparar para el abricante dela vlvula de l#mite de uncionamiento. *omo seeplica en la prctica recomendada, la seleccin de lcorrespondiente l#mite de uncionamiento de unadeterminada situacin depende de las condiciones deservicio sino que tambiBn debe considerar otrosactores, tales como ciclo de trabajo, ubicacin, vida:til deseada, y de la eperiencia adquirida en el

pasado. odo ello apunta a la necesidad de consultaral abricante de la vlvula al seleccionar una vlvulade control de la cavitacin.

(arpadeante: las primeras etapas de la cavitacinparpadeando son idBnticosJ es decir, ormas de vapores en la vcontracta se reduce la presin a la presin de vapor del l#quido. Ensegunda etapa del proceso de parpadeo, una parte del vapor queorma en la vena contracta permanece en el estado, ya que el vapor

presin posterior es igual o inerior a la presin de vapor del l#quido

"espuBs de los primeros vapores se orman cavidades,aumento en el caudal ya no sern proporcionales a un aumende la ra#! cuadrada de la presin dierencial del cuerpo. *uanse cuenta con suiciente vapor se ha ormado, el lujo se quecompletamente obstruido. +iempre y cuando la presin entrada (@) permanece constante, un aumento de ca#da de pres() no causa aumento de lujo.

#nformacin sobre el tama*o , la siguiente seccin

basa en I+H +RM.=@, $Ecuaciones de 8lujo %as vlvulas de controltamao.$ se remite al lector a dicho estndar ms completo de esca-estas ecuaciones y mBtodos. Due dicha norma seala, estas ecuaciono se pretende en las situaciones de me!cla de l#quidos, densos lecslidos, o no-?ePton de iones l#quidos. En estos casos, el abricade la vlvula debe ser consultado para el dimensionamiento.

%a I+H metodolog#a reconoce el impacto del servicio con- dicioque har que el l#quido se evapore en alg:n momento entre la entradla salida de la vlvula. Esta vapori!acin resultados en la cavitaciintermitente, lo que provoca una ruptura de la relacin normal entry y v - mularon un l#mite en el lujo a travBs de la vlvindependientemente de una mayor ca#da de presin ocasionada por disminucin A .El reco-

(sia

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30/35

;6@

FIG. 4-

7/17/2019 E04 (1)

31/35

tanto, a menudo es necesario hacer observaciones durante un per#odode tiempo ms teniendo paralelo

7/17/2019 E04 (1)

32/35

FIG. 4-+

roblemas comunes #e me#icin

Variable %0ntoma Origen del problema %olucin

,r

esin

*ambio a cero, las ugasde aire en las l#neas deseal.

Energ#a 2ariable

consumo bajotemperatura decontrol.

Impredecible trans-

2ibracin ecesiva del troldespla!amiento equipo.

*ambios en la presin

atmosBrica.

Instrumento de aire

ransmisor independiente mtg., leible pro- ceso lasl#neas de conein. 'tilice l#quido indicador.

'so transmisor de presin absoluta.

4ontaje secador local, utilice regulador consumidero, pendiente de l#nea de aire desde el

transmisor.

?ivel(di.prensa.)

ransmisor no estde acuerdo con elnivel.

*ambio a cero, alto nivelindicado.

*ambio a cero, bajonivel indicado.

uido, alto nivel

%#quido gravedad cambio.

Hgua en proceso absorbida

por glicol sello l#quido.

;ases *ondensables l#quido porencima.

%#quido hierve a

4edicin ;ravedad compensar o recali-brate.

'so transmisor remoto integral con las juntas.

*alor de vapor de pierna. ransmisor de4ontaje coneiones anteriores l#nea devapores y pendiente de transmisor.

Hislar l#quido pierna.

8lujo

8lujo de masabaja.

Error de lujo de masas.

ransmisor cambio a

cero. 4edicin es alta.

Error en la medicin.

%as gotas de l#quido en gas.

*ambio en la presin esttica

del gas. Hgua libre en el

l#quido.

%as variaciones en el lujo.

Instalacin anterior del demistorJ calor gasaguas arriba del sensor.

Hadir presin grabacin indeleble.

ransmisor de montaje sobre los

grios. Hgregar proceso amortiguador

de pulsaciones.

mperatura

4edicin de cambio.

4edicin norepresentante de proceso.

%ectura del indicador2ar#a segundo a segundo.

*ambio de la temperatura

ambiente.

'n rpido proceso de cambiotempera- tura.

Energ#a elBctrica los cables de

Humentar longitud de inmersin. Hislar

supericie.

'tilice una rpida respuesta tBrmica baja o tiempopro- yecciones dispositivo.

'tilice par tren!ado, blindado termopar concep- cable,

%as mediciones de documentar el problema y seale lauente del problema.

%istemas mal 'ncargado

Hlgunos sistemas de control podr#a no haber sido debidamentecomision o no ueron diseados adecuadamente. En este caso, esnece- sarios para determinar la manera en que el sistema est destinadoa uncionar antes control adecuado puede ser aplicado.

El primer paso, despuBs de determinar que el la!o de control seentiende para que uncione, es la de poner el control inal ele-(vlvula, normalmente) de control manual y ajustar para larespuesta deseada de la variable controlada. +i ajuste manual dela variable manipulada no causa alg:n tipo de respuesta o accinde control, la variable de control, a continuacin, la estrategia de

control no es adecuado y un rediseo es en orden. +in embargo,alg:n tipo de control in situ- aciones del compresor, tales comocontrol de bombeo son demasiado rpidas para los tiempos dereaccin y debe ser veriicado por otros medios. 4uchos

problemas bucles de control son errneamente declara que esdeectuoso porque no siempre se tiene en cuenta que hay untrade-o entre velocidad de respuesta y estabilidad bucle.ambiBn, hay una inherente interaccin entre ciertos la!os decontrol. 'n ejemplo es la interaccin entre temperatura y presinde bucles de control columna de destilacin.

+i la variable de proceso es controlable con el la!o en el momanual, nota que la medicin debe ser ob- sirve para tomardecisin de abrir o cerrar la vlvulaJ a continuacin, determisi el sistema de control automtico reali!a ajustes en uncinlas mismas variables. or ejemplo, es posible determinar quna sola variable controladora es insuiciente, si la variacontrolada devi- demasiado debido a las perturbacioncambios en la composicin de alimentacin, etc. En este ces posible que sea necesario cambiar el esquema de cont

para incluir control de anulacin- o dos o ms dispositivoscascada para alcan!ar el deseado control automtico.

+alta de rendimiento"os de las principales uentes de mal desempeo en los bucles de control son

siguientes& (@) retardo ecesivo entre la actuacin del elemento de control (vlvula)

cambio resultante en la medicin de la variable de control, y (A) una variacinganancia de bucle debido a un cambio de las condiciones del proceso.

etardo ecesivo puede ser el resultado de proceso y tiempo muerto y de instrumento tiempo muerto (comotiempo de ciclo de un cromatgrao) y debe ser saciarnos en el sistema de control. H in de lograrestabilidad en un sistema con retardo ecesivo, controlador debe ser baja ganancia y reiniciar (integrdeben ser a largo pla!o. El descubrimiento de problemde procesos ser lento. *uando tiempo muerto

Est presente, rendimiento de bucle se deteriorar proporcin-aliado a la pla!a del tiempo muerto.

2ariable ganancia de bucle es un problema com:n en cascada con- trol losbucles, en los que el controlador secundario es un lujo contralor sin

etraccin de ra#! cuadrada en la medida de seal. "esde una plaoriicio de seal dierencial de presin es proporcional al cuadradocorriente, el punto en el controlador secundario es tambiBn un squared$ seal. Esta seal de valor de consigna es proporcionado

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33/35

salida del controlador primario en una coniguracin en cascada. or tanto, laganancia del circuito primario crece rpidamente a medida que se reduce elcaudalJ en caso de que ese controlador ue ainado en alta pasa que no serestable en lujos bajos.

Calibracin

%a calibracin de los transductores de medida es una partevital de mantenimiento de instrumentos y se debe reali!arde utili- lar.

!ransmisores de presin - moderada a alta presin por logeneral se calibra con un $peso muerto probador.$ Este es undispositivo hidrulico en la que los pesos se aaden a un lado de uncircuito hidrulico para generar una presin conocida que aplicadas ala entrada del transductor de calibracin. +i el transductor se debe sercalibrada en unidades de presin absoluta, una especie de barmetro

para medir la presin atmosBrica y un ajuste de los pesos aadidos. Elpeso muerto tester es normalmente un banco de prueba. %as unidadesson Caja presin calibrado con un calibrador neumtico que coopera-una presin de aire de precisin. Ga que son cilmente ajustables,L-@M sig dispositivos normalmente son calibrados por este mBtodo.neu- matic calibradores son dispositivos tambiBn banco de pruebas.*ampo o rea de proceso controles a menudo se hacen con una mano

bombilla bomba y un manmetro de precisin.

&os transmisores de presin diferencial - presindierencial transmisores nivel suelen ser calibrado con un manmetrode mercurio o el bajo nivel de neumtico. +i el mando a distancia seutili!an juntas, el sello paleta elevacin relativa debe ser el mismodurante la calibracin como cuando el transmisor est instalado. *eroelevacin y la represin se puede hacer con un banco cali- brator, perosi el transmisor tiene un cambio a cero con los cambios de presinesttica, este cambio debe ser retirado despuBs de que el transmitir- terest instalado.

*alibracin de transmisores de presin dierencial para lasmediciones de lujo se reali!a utili!ando el mismo equipoque para los niveles. 'na consideracin adicional debe serreali!ado para los transmisores electrnicos que tienen unara#! cuadrada etractor como parte integrante del transmisor.En este caso, la salida del transmisor es la ra#! cuadrada de la

presin dierencial de entrada. 8ig. K-LQ 4uestra la ra#!

cuadrada de entrada-salida.

&os transmisores de temperatura - temperatura transmitir- sonla ms di#cil de calibrar debido a la diicultad de generar precisatemperatura controlada. *ali- su deerencia de neumticos llenos detemperatura tipo de bombilla transmitir- tros es normalmente un largo

banco de pruebas. *alibradores de temperatura para generartemperaturas del proceso son de tres tipos& (@) dirigir el aire calentadoelBctricamente, (A) bao de aceite caliente, y (L) un gas con un lecholuidi!ado conductividad tBrmica en polvo. odos ellos requieren unacantidad considerable de tiempo (A=-K= minutos prom.) para alcan!arun estado estable. Electrnica transmisores temperatura de resistenciaque utili!an dispositivos de temperatura (") tienen la ventaja deque el elemento de deteccin necesidades calibracin slo un punto yel transmisor puede ser calibrado por medios electrnicos con elconocido intr#nseco

ropiedades del sensor. 2eriicacin sobre el terreno de

estas emisoras es prctico.

*alibracin del transmisor ermopar una precisa uente milivoltios para simular la seal de termopar en los l#misuperior e inerior del rango de temperatura de la trans- mitest calibrando. +in embargo, debido a que todos termotablas muestran las lecturas de mv basado en alguntemperatura de reerencia, generalmente de LA >8, alg:n tipocompensacin de temperatura se debe hacer. Nistricamen

un electrodo de reerencia en un bao de hielo ue utili!apara proporcionar compensacin de punto hielo. ambiBnunin de reerencia a temperatura ambiente se utili!a a menuen conjuncin con un termmetro para leer la temperatura ambiente y proporcionar una reerencia por milivolta"ispositivos modernos temperatura calibracin del transmies mucho ms sencillo, de compensacin de reerencHlgunos dispositivos digitales no requieren la introduccinla temperatura deseada y proporcionan a los correctos pmilivoltaje para simular un thermocou- compensacin reerencia automtica. Hdems, los mdulos electrnicompactos estn disponibles para compensacin de punto hilineali!acin y termopar. *alibradores electrnicos de la sede mv, as# como la alimentacin de dos hilos radiobalilocali!adoras e indicadores. %a uente de milivoltios eestablecida en los valores que corresponden a la parte super

e inerior de los l#mites de temperatura el alcance transmisor y de que el transmisor est ajustada de modo qproduce la deseada sin escala (L psi, K ma, etc. ) y a esccompleta (@M psi, A= ma, etc. ) salidas. *uando el campo de dispositivos electrnicos, todos los cdigos de seguridad debser respetadas. *alibra- que son alimentados por bater#asseguridad intr#nseca se recomien-.

%#%!')A%

#6+O$)!#CO% e/uipos

analgicos

'n control de proceso ordenador analgico est compuesto pmdulos electrnicos, tales como ampliicadores, los veranos, controladores, los multiplicadores, divisores, pla!a y dispositivosra#! cuadrada, plomo y lag conigu-, limitadores, especial y tiemmuerto. Estos mdulos se basa en el circuito integrado ampliicadoperacional y estn interconectados para implementar el control qdesea estrategia empresarial. El control del proceso ordenaanalgico es muy coniable, de bajo costo, y cil de usar, pero sehecho obsoleta en cierto grado por la ms verstil computaddigital.

Ordenadores digitales

%os equipos digitales son atractivos para muchas aplicacioen el mbito del control de procesos debido a su velocid

precisin, leibilidad, y capacidades de registro, y la capaci

para reali!ar clculos complejos y almacenar y transmgrandes cantidades de datos.

FIG. 4-

:a0 cua#ra#a #e Entra#a>Sali#a:elacin

/rdenadores digitales vienen en casi cualquier tamao oorma, que van desde peque`os dispositivos especiales juntaa grandes equipos procesamiento de datos.

Controladores lgicos programables (&C" 5 'naclase especial de microcomputadoras para la aplicacin de una seriede unciones como la escalera diagramas de red. +on los adecuados

para las operaciones tipo de lote o de la mquina con- trol. Hlgejemplos son& botella, carga del compresor control- y el motoarranque, y secuenciadores me!cladores producto. Hlgunos de

para el registro de datos y6o la pantalla de inor- macin sobrterminales *.

De de

7/17/2019 E04 (1)

34/35

)icrocomputadoras microcomputadoras suelen incluir unmayor nivel sistema de sotPare y ms verstil de entrada6salidahardPare de %*Us. 4uchas veces se utili!an como el proceso con-trol equipo en pequeas y medianas instalaciones, tales como las

plantas de gas.

&os miniordenadores - la minicomputadora incorpora unams compleja, de alta velocidad unidad aritmBtica lgica como elsindi- procesador. %os miniordenadores pueden tener grandescantidades de memoria y puede incluir una alta velocidad de disco

para el almacenamiento de programas y datos, as# como puertos deentrada6salida para la intera! con una gran variedad de equiposperiBricos. %os miniordenadores son tie- ne el proceso ordenador decontrol- lacin ms grandes tales como reiner#as, plantas qu#micas,etc.

(roceso de entrada/salida, adems de la matri! de lasimpresoras, * terminales, unidades de disco, etc. , normalmente seencuentra con un sistema de computacin, hay un proceso de entraday salida del sistema. Este es un conjunto de mdulos electrnicos, porlo general una $tarjeta de jaula$ tipo subconjunto, utili!ado comointera! el proceso seales al ordenador. %a mayor#a las seales I6/caer en uno de los siguientes grupos&

Hnalgico (lujos, presiones, niveles, temperaturas, etc. )"igital (en estado de sentido o accionamiento)ulso (tacmetros, contadores, etc.

) +erie (datos codiicados)

'6 ($#)'$ &7-A$ D#-#!A& D'%#%!')A% D'CO6!$O& D' 6#V'&

En primer lugar de controladores de nivel son los que en

realidad manipular las vlvulas de control inal u otros

dispositivos para mantener el proc- ess variable en un puntode control deseado.

&os controladores individuales - *ontroladoressituada en la sala de control tablero de control o en el rea de proceso.Estos uncionan de orma independiente o pueden recibir unaconsigna de otro controlador o sistema inormtico en una cascada.

"e mBtodos, tales como una alta velocidad de dahighPay$ transmisin de datos en serie concepto que puinteractuar con varios equipos distintos. En primer lucualquier digital sistema de control del nivel de debe esrespaldada por un alimentado por bater#a de alimentacininterrumpida (+HI) para evitar la pBrdida de control soel proceso durante interrupciones en la l#nea de *H.

#6%!$7)'6!O% D' A6%#%Anali4adores C0clica

4uchos instrumentos anal#ticos son c#clicos, o datosmuestreo de vicios, como la cromatogra#a. Esautomticamente tomar una muestra de la corriente

proceso, anali!ar y transmitir los resultados al dispositdeseado. "ado que la mayor#a de los anlisis ciclos de unA= minutos para completar, una considerable $tiemmuerto$ es introducido en un bucle de control con este tde medicin. iempo muerto indemni!acin debe incluido en el con- trol de respuesta para un conadecuado. 8lujos de proceso el muestreo es un tema

preocupacin undamental de buena cromatogra#a o cualquier tBcnica de anlisis. Hlgunos puntos a conside

son&

+onda de muestreo& "ebe estar ubicado en un punto el que el material que se debe anali!ar es en la adeseada (vapor o l#quido) con la presin suiciente ylujo.

%as l#neas de muestra& "ebe ser lo ms corto posible tiempo de transporte m#nimo. Es posible que se de$traceadas para mantener muestras de vapores condensacin. 8lujo de la muestra debe ser suicientemente grande como para lavar completamela l#nea entre ciclos anlisis.

%os iltros de toma de muestras& se utili!a para mantenlas part#culas uera del anali!ador. 1noc9-out macetaotros dispositivos pueden ser necesarios para quitarl#quido condensado.

Combas de muestreo& Es necesario para ciertas bpresin pol#ti- cas. Hspiradores vac#o puede utili!apara lujos bajos muestra.

/tro tipo de lote o c#clica instrumentos determinar dichcantidades como presin de vapor, punto de roc#o, puninal, punto de inlamacin, oder *alor#ico, y contenide a!ure.

FIG.Forma

on#a 4-5

roceso t"ico sistema Cromat3ra,o

2as portador9entiacin

Controladores digitales directos DDC" 5 ""*eisten controladores como los algoritmos en el sotPare de unacomputadora digital, y, a travBs de los oportunos los transductores,continuamente muestra las respectivas mediciones de los procesos, loscomparamos con sus correspondientes puntos de ajuste, y manipularla vlvula adecuada o dispositivo de control otro inal. 8iabilidad delequipo es esencial en un sistema ""*.

%istemas de control distribuido DC%" 5 En un "* deinstalacin de los controladores y los circuitos de medicin se modu-lari!ed en pequeos grupos (por ejemplo, ocho unidades por mdulo)

para una mayor seguridad rente a allos. %os controladores eistentesen una combinacin de hardPare y sotPare, y puede ser parte de un

esquema decontrol

programadoen unmaestrosistema decontroldistribuido.%oscontroladores tambiBn

puedenrecibir

puntos de

controlaparte deredesinormticas. +oportede sistemas"*+ unavariedad decomunicacin

MuestraSonda

Caibracin2as

7/17/2019 E04 (1)

35/35

Anai'ador

MuestraAcondicionado

Pro(rama

do

Lectura

#etorno de a muestra

FIG. 4-48

Instrumentos #e nAlisiscontinuo

Anali4ador Detector )todo de

"ensidad del

l#quido %#quido

l#quido de

viscosidad

"ensidad de ;as

+uluro en aceite

h

/#gen

o

ra!a los idos

nitrosos Numedad

*/, */A, +/ A

N A +, "E 4/"/ D'EA

4asa resonante

2iscos#metro

'ltrasonidos, ayos ;amma

4edicin del par de ayos F

electrol#tico Htenuacin

aramagnetic,

quimioluminiscencia

culombimBtricos celda

electrol#tica

"e absorcin

inrarroja 'ltra-

violeta

*romatgrao

Anali4adores continuos/tros instrumentos anal#ticos reali!ar un continuo anlisis

de lujos de proceso de un parmetro espec#ico, comocontenido de o#geno, densidad del gas, etc.

Hlgunos anali!adores continuos de la bomba o una muestra a travBsde una cBlula del detector. *oloque el detector /tros elementodirectamente en la corriente del proceso. %os mBtodos de deteccinvar#an ampliamente y pueden incluir el uso de la radiacin nuclear, la

ptica, vibrando carri!o, celdas de lotacin, catali!ador $quemadores$,y otros mBtodos.

8ig. 8orma onda K-LV muestra un t#pico diagrama de bloques deun proceso chro- matograph instalacin. 8ig. K-K= Identiicavarios tipos de proceso continuo instrumentos de anlisis yun tipo de detec- cin utili!ados por cada uno de ellos.

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@. iegler, T. ;. , y ?ichols, ?. C. , $*oniguracin ptima para Huto- matic*ontroladores$, H+4E, @VKA, p. RMV-R