Medición Y Control De Procesos Industriales

Medición Y Control De Procesos Industriales Gustavo Villalobos Ordaz Raúl Rico Romero Fernando Eli Ortiz Hernández Marcela Adriana Montúfar Navarro Reseña El mundo de la instrumentación y el control de procesos está entrando en una era de cambio total, en donde los dispositivos de medición se vuelven cada vez más rápidos mediante el manejo de señales digitales, de equipos más sofisticados, y las comunicaciones estándares se mueven al mismo ritmo y por consiguiente los principios de operación de la mayoría de la instrumentación aplicada en el control de procesos ha cambiado significativamente.

Si consideramos que todo elemento primario tiene de alguna manera que interaccionar con la variable de proceso para poder registrar los cambios que en ella se realicen, entonces es necesario conocer primeramente los principios físicos, eléctricos, hidráulicos y neumáticos básicos con los cuales funcionan dichos detectores y la manera que se adecuan las señales para poder ser transmitidas y manipuladas.

INDICE

Definiciones Símbolos Y Diagramas Temperatura Instrumentos De Medición Eléctrica Termómetros Pirometría Clasificación De Las Presiones Sensores De Presión Transductores De Presión Medición De Nivel

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INDICE GENERAL

DEFINICIONES. Interpretación de las especificaciones. Rango (Range). Rango de medición. Alcance (Span). Rango con cero elevado. Rango con cero suprimido. Variabilidad del rango (Rangeability). Exactitud (Accuracy). Exactitud basada en el valor más alejado. Exactitud basada en la desviación promedio. Exactitud basada en la desviación estándar. Error de medición. Error de incertidumbre. Precisión. Repetibilidad. Reproducibilidad. Resolución. Sensitividad (Función de transferencia). Linealidad. Histéresis. Banda muerta (Dead zone or dead band). Corrimiento del cero. Ruido. Términos dinámicos. Tiempo de respuesta. Términos relacionados con la energía. Términos relacionados con la operación. Unidades de medición. Unidades del Sistema Internacional (SI). Prefijos. Unidades inglesas. Masa y peso. Calibración. Estándares. Laboratorio de calibración. Estándares de laboratorio. Certificados y registros de calibración. SÍMBOLOS Y DIAGRAMAS. Simbología. Identificación del lazo. Instrumentos con igual identificación funcional. Símbolos de las señales de la instrumentación. Empleo de los símbolos. Símbolos para diferentes variables. Temperatura. Presión. Nivel. Flujo. Elementos finales de control. Símbolos varios. Diagramas. Diagrama de ubicación. Diagramas de lazos. Diagrama de instalación. Diagrama de alambrado. TEMPERATURA. Temperatura. Dilatación. Por qué se dilatan los sólidos. Dilatación lineal. Coeficiente de dilatación lineal. Dilatación superficial y volumétrica. Comportamiento de los gases. Transformación isotérmica. Transformación isobárica. Dilatación en los gases. Calor. Transmisión de calor. Capacidad térmica. Calor específico. Estado físico cambiante (Calor de absorción). Escalas de temperatura. Escalas de calibración. Estándares primarios y secundarios. Aplicación industrial de mediciones de temperatura. Clasificación por método de detección. Rangos. Detección de temperatura mediante cambios de color y forma. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELÉCTRICA. Termopares. Propiedades de termopares. Materiales de los termopares. Tablas de temperatura-milivoltaje. Relación voltaje-temperatura para diferentes termopares. Respuesta de diferentes termopares. Conversión de temperatura a voltaje. Polaridad. Alambres de extensión. Fabricación. Tipos de uniones. Termopozos. Consideraciones de diseño. Selección del termopar y del tipo de alambre. Tamaño de alambre. Blindaje. Circuitos de medición. Compensación de temperatura ambiente. Compensación con resistencias. Compensación con circuitos electrónicos. Conceptos de transductores resistivos de temperatura. Efectos de la temperatura en los conductores. Coeficiente de temperatura de la resistencia. Bulbo de resistencia RTD. Características de los materiales. Construcción de un RTD. Terminales de conexión. Configuración de alambres de conexión. Fundas y cabezas. El elemento sensor. Características. Termopozos para los RTD. Circuitos puente con RTD. Errores en la medición. Ventajas y desventajas de los RTD´s. Termistores. Tipos de termistores. Características básicas de los termistores. Resistencia fría. Resistencia caliente. Resistencia contra temperatura. Voltaje contra corriente. Corriente contra tiempo. Temperatura estándar de referencia. Rangos de operación. Constante de tiempo. Constante de disipación (d). Sensitividad. Coeficiente de temperatura. Potencia (Máxima Pm). Fabricación. Aplicaciones. Circuitos integrados para medición de temperatura. TERMÓMETROS. Termómetros bimetálicos. Dilatación lineal. Termómetro de vidrio. Termómetros de sistema lleno. Clasificación de los sistemas llenos. Sistemas llenos de líquido. Sistemas de presión de vapor. Sistemas llenos de gas. Clasificación de termómetros clase III. Sistemas llenos de mercurio. Clasificación de termómetros clase V. Bulbos, termopozos y tubos capilares. Tipos de bulbos de los termómetros. Características de respuesta. Transmisores de temperatura para sistema de bulbo. Ventajas y desventajas. PIROMETRÍA. Actividad molecular y radiación electromagnética. Definición de pirometría. Emisividad. Relación energía radiante-temperatura. Intensidad contra longitud de onda. Pirómetros y longitudes de onda. Pirómetros de banda angosta (Pirómetros ópticos). Pirómetro óptico manual. Usos de un pirómetro óptico. Pirómetros ópticos automáticos. Pirómetros de banda amplia (Pirómetros de radiación). Uso de los pirómetros de banda ancha. Pirómetros pasabanda. Correcciones en las lecturas. CLASIFICACIÓN DE LAS PRESIONES. Presión en líquidos. Definición de presión. Unidades de medición de presión. El volumen de un líquido y su relación con la presión. Densidad y densidad relativa. El concepto “head” para la medición de niveles de líquidos. Presión en líquidos. Presión manométrica y presión absoluta. Medición de presión en líquidos. Medición de presión en gases. Modelo de un gas. Volumen y presión de un gas. Relación entre presión y temperatura de un gas. Tipos de presión. Presión en una tubería. SENSORES DE PRESIÓN. Instrumentos sensores de presión húmedos y secos. Manómetros húmedos. Balanza de pesos muertos. Manómetros secos. Sensores de tubo de bourdón. Cuidados del tubo bourdón. Medición de presión con diafragma. Medición de presión con cápsula. Medición de presión con fuelle. TRANSDUCTORES DE PRESIÓN. Transductor de presión neumático. Transductor de presión electrónico. Transductor de presión tipo potenciométrico. Transductor de presión mediante capacitancia variable. Transductor de presión mediante reluctancia. Servotransductores de presión. Transmisor tipo medidor de esfuerzos (Strain gauge). Transductores de presión en base al efecto piezorresistivo. Interruptor de Presión. MEDICIÓN DE NIVEL. Nivel de líquidos en tanques abiertos y cerrados. Indicación visual de nivel con mirillas e indicadores de vidrio. Medición de nivel por burbujeo. Sistema de caja con diafragma. Transmisor de nivel de brida con diafragma. Medición de nivel con instrumentos tipo flotador y desplazador. Flotador y cable. Medidor tipo radiactivo. Transmisor de nivel por ultrasonido. Medidor de nivel tipo capacitivo. Medición de nivel de sólidos. Instrumentos para control de un punto de nivel. Interruptor tipo diafragma. Interruptor de nivel tipo paleta. Interruptor de nivel de cono colgante. Interruptor de nivel tipo celda. Medición continua de nivel de sólidos.