Instrumentación Industrial - Antonio Creus

Instrumentación Industrial
Antonio Creus

Reseña
No es imaginable, en la actualidad, la existencia de una industria moderna sin un completo sistema de instrumentación y control. La medición de los distintos parámetros que intervienen en un proceso de fabricación o transformación industrial es básica para obtener un control directo sobre los productos y poder mejorar su calidad y competitividad. Así pues, el conocimiento del funcionamiento de los instrumentos de medición y de control, y su papel dentro del proceso que intervienen, es básico para quienes desarrollan su actividad profesional dentro de este campo, como por ejemplo el jefe u operador del proceso, el proyectista, el técnico en instrumentos, el estudiante, etc.. 

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Contenido:

Generalidades.Introducción. Definiciones en control. Campo de medida (range). Alcance (span). Error. Incertidumbre de la medida (uncertainty). Exactitud. Precisión (accuracy). Zona muerta (dead zone o dead band). Sensibilidad (sensitivity). Repetibilidad (repeatibility). Histéresis (hysteresis). Otros términos. Clases de instrumentos. En función del instrumento. En función de la variable de proceso. Código de identificación de instrumentos.

Transmisores. Generalidades. Transmisores neumáticos. Bloque amplificador de dos etapas. Transmisor de equilibrio de movimientos. Transmisor de equilibrio de fuerzas. Transmisor de equilibrio de momentos. Transmisores electrónicos. Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas. Detector de posición de inductancia. Transformador diferencial. Transmisores digitales. Comunicaciones. Comparación de transmisores.

Medidas de presión. Unidades y clases de presión. Elementos mecánicos. Elementos neumáticos. Elementos electromecánicos. Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas. Transductores resistivos. Transductores magnéticos. Transductores capacitivos. Galgas extensométricas (strain gage). Transductores piezoeléctricos. Elementos electrónicos de vacío. Transductores mecániéos de fuelle y de diafragma. Medidor McLeod. Transductores térmicos. Transductores de ionización.

Medidas de caudal. Medidores volumétricos. Instrumentos de presión diferencial. Fórmula general. Elementos de presión diferencial. Resumen de las normas ISO -. Tubo Pitot. Tubo Annubar. Transmisores de fuelle y de diafragma. Integradores. Área variable (rotámetros). Velocidad. Vertederos y Venturi. Turbinas. Transductores ultrasónicos. Fuerza (medidor de placa). Tensión inducida (medidor magnético). Medidor magnético de caudaL. Desplazamiento positivo. Medidor de disco oscilante. Medidor de pistón oscilante. Medidor de pistón alternativo. Medidor rotativo. Medidor de paredes deformables. Accesorios. Torbellino y Vórtex. Oscilante. Medidores de caudal masa. Compensación de variaciones de densidad del fluido en medidores volumétricos. Medición directa del caudal-masa. Medidores térmicos de caudal. Medidores de momento angular. Medidor de Coriolis. Comparación de características de los medidores de caudal.

Medición de nivel. Medidores de nivel de líquidos. Instrumentos de medida directa. Instrumentos basados en la presión hidrostática. Medidor manométrico. Membrana. Burbujeo. Presión diferencial. Instrumento basado en el desplazamiento. Instrumentos basados en características eléctricas del líquido. Medidores de nivel de sólidos. Detectores de nivel de punto fijo. Detectores de nivel continuos.

Medida de temperatura. Introducción. Termómetro de vidrio. Termómetro bimetálico. Termómetro de bulbo y capilar. Termómetros de resistencia. Termistores. Termopares. Leyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selección. Circuito galvanométrico. Circuito potenciométrico. Comparación entre circuitos galvanométricos y potenciométricos. Verificación de un instrumento y de un termopar. Pirómetros de radiación. Pirómetros ópticos. Pirómetro de infrarrojos. Pirómetro fotoeléctrico. Pirómetros de radiación total. Velocidad de respuesta de los instrumentos de temperatura. Tabla comparativa de características.

Otras variables. Variables físicas. Peso. Velocidad. Tacómetros mecánicos. Tacómetros eléctricos. Densidad y pesQ específico. Introducción. Areómetros. Métodos de presión diferenciaL. Método de desplazamiento. Refractómetro. Método de radiación. Método de punto de ebullición. Medidor de ultrasonidos. Medidores inerciales. Medidor de Coriolis. Medidores de balanza. Humedad y punto de rocío. Humedad en aire y gases. Humedad en sólidos. Punto de rocío. Viscosidad y consistencia. Introducción. Viscosímetros. Medidores de consistencia. Tabla comparativa. Llama. Detector de calor. Detectores de ionización-rectificación. Detectores de radiación. Tabla comparativa de detectores. Programadores. Oxígeno disuelto. Turbidez. Intensidad de radiación solar. Variables químicas. Conductividad. pH. Redox (potencial de oxidación-reducción). Concentración de gases. Conductividad térmica. Paramagnetismo del oxígeno. Analizador de infrarrojos.

Elementos finales de controL. Válvulas de control. Generalidades. Tipos de válvulas. Válvula de globo. Válvula en ángulo. Válvula de tres vías. Válvula de jaula. Válvula de compuerta. Válvula en y. Válvula de cuerpo partido. Válvula Saunders. Válvula de compresión. Válvula de obturador excéntrico rotativo. Válvula de obturador cilíndrico excéntrico. Válvula de mariposa. Válvula de bola. Válvula de orificio ajustable. Válvula de flujo axiaL. Cuerpo de la válvula. Tapa de la válvula. Partes internas de la válvula. Obturador y asientos. Generalidades. Materiales. Características de caudal inherente. Características de caudal efectivas. Selección de la característica de la válvula. Corrosión y erosión en las válvulas. Materiales. Servomotores. Servomotor neumático. Servomotor eléctrico. Tipos de acciones en las válvulas de control. Accesorios. Camisa de calefacción. Posicionador. Volante de accionamiento manual. Repetidor. Transmisores de posición y microrruptores de final de carrera. Válvula de solenoide de tres vías. Válvula de enclavamiento. Válvula de Kv o Cvo carrera ajustables. Dimensionamiento de la válvula. Coeficientes Kv YCv. Definiciones. Fórmula general. Líquidos. Gases. Vapores. Régimen bifásico. Resumen de cálculo de coeficientes de válvulas. Ruido en las válvulas de controL. Generalidades. Causas del ruido en las válvulas. Reducción del ruido. Elementos finales electrónicos. Amplificador magnético saturable. Rectificadores controlados de silicio. Válvula inteligente. Otros elementos finales de control.

Regulación automática. Introducción. Características del proceso. Sistemas de control neumáticos y eléctricos. Control todo-nada. Control flotante. Control proporcional de tiempo variable. Control proporcional. Control proporcional + integraL. Control Ploporcional + derivado. Control proporcional + integral + derivado. Cambio automático-manual-automático. Tendencias en los instrumentos neumáticos. Sistemas de control electrónicos y digitales. Generalidades. Control todo-nada. Control proporcional de tiempo variable. Control proporcional. Control integral. Control derivativo. Control proporcional + integral + derivativo. Cambio automático-manual-automático. Controladores digitales. Selección del sistema de control. Criterios de estabilidad en el control. Métodos de ajuste de controladores. Otros tipos de control. Generalidades. Control en cascada. Programadores. Control de relación. Control anticipativo. Control de gama partida. Control selectivo. Control de procesos discontinuos. Controladores no lineales. Instrumentos auxiliares. Seguridad intrínseca. Introducción. Nivel de energía de seguridad. Mecanismos de la ignición en circuitos de baja tensión. Clasificaciones de áreas peligrosas. Normas. Barreras Zener. Barreras galvánicas. Factores de seguridad. Control por computador. Generalidades. Control DDC. Control supervisor. Control distribuido. Sistemas de control avanzado. Sistemas expertos. Control por redes neuronales. Control por lógica difusa (fuzzy). Evolución de la instrumentación.

Calibración de los instrumentos. Introducción. Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración. Calibración de instrumentos de presión, nivel y caudaL. Calibración de instrumentos de temperatura. Comprobación de válvulas de control. Aparatos electrónicos de comprobación. Calidad de calibración según Norma ISO .

Aplicaciones en la industria. Esquemas típicos de control. Generalidades. Calderas de vapor. Control de combustión. Control de nivel. Seguridad de llama. Secaderos y evaporadores. Horno túnel. Columnas de destilación. Intercambiadores de calor. Control del reactor en una central nuclear.

Apéndice. Análisis dinámico de los instrumentos. Generalidades. Análisis dinámico de los transmisores. Elementos fundamentales. Diagrama de bloques, diagrama de Bode y función de transferencia de un transmisor. Transmisor neumático. Transmisor electrónico. Transmisor digital. Velocidad de respuesta de los transmisores. Transmisores neumáticos. Transmisores electrónicos o digitales. Análisis dinámico de los controladores. Introducción. Acción proporcional. Acción proporcional + integral. Acción proporcional + derivada. Acción proporcional + integral + derivada. Ensayo de controladores.

Iniciación a la optimización de procesos. Generalidades. Análisis experimental del proceso. Estabilidad. A. Control avanzado. Correctores. Control multivariable. Control óptimo. Control adaptativo. Control predictivo. Control por redes neuronales. Control por lógica difusa. Estructuras del control avanzado .