TOPICOS DE CONTROL ASISTIDO POR COMPUTADORA

El propósito de adquisición de datos es medir un fenómeno eléctrico y físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido.

La adquisición de datos basada en PC utiliza una combinación de hadware modular, software de aplicación y una PC para realizar medidas.

La adquisición de datos o adquisicipon de señales, consiste en la toma de muestras del mundo real (sistema análogico) para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador u otras electrónicas (sistema digital).

Se requiere una etapa de condicionamiento, que adecua la señal a niveles compatibles con el elemento que hace la transformación a señal digital.

El elemento que hace dicha transformación es el módulo de digitalización o tarjeta de adquisición de datos (DAQ).

 

Estructura de un sistema de control.

 

Tenemos 2 tipos de estructura diferente de lazo de control:

• Sistemas de control en LAZO ABIERTO.

Es aquel en el que ni la salida ni otras variables del sistema tienen efecto sobre el control.

 NO TIENE REALIMENTACION.

Control en lazo abierto.

 

• Sistemas de control en LAZO CERRADO.

Es aquel que su salida del sistema y otras variables, afectan el control del sistema.

TIENE REALIMENTACION.

 

Control en lazo cerrado.

 A continuación se presentan 3 tipos de tipos de tópicos:

 

1.- DISTRIBUIDO. Podríamos decir que los sistemas de control distribuidos fueron desarrollados para proporcionar las ventajas del control por ordenador pero con mas seguridad y flexibilidad.

 

 

2.- DIGITAL DIRECTO (DDC). Es el control automático de una condición o proceso por un disposotivo digital o un microprocesador.

Control Digital Directo (DDC).



 

 3.- SUPERVISORIO (SCADA). Es una aplicación o conjunto de aplicaciones software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de producción, con acceso a la planta mediante la comunicación digital con los instrumentos y actuadores, e interfaz gráfica de alto nivel con el usuario.

 

Control Supervisorio (SCADA)

SIMBOLOGIA ISA Y SAMA

Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean normas muy variadas que en ocasiones resultan muy diferentes de industria a industria.

Esta gran variedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industriales indican la necesidad universal de una normalización de ese campo. 

Varias sociedades han dirigido sus esfuerzos en ese sentido, siendo la Sociedad de Instrumentos de Estados Unidos (ISA, por sus siglas en inglés) y la Asociación Estadounidense de Fabricantes de Aparatos Científicos (SAMA, por sus siglas en inglés) de las mas importantes.

Las normas de la ISA tienen por objeto establecer sistemas de designación (código y símbolo) de aplicación a toda la industria en general.

Se muestra a continuación la Nomenclatura ISA (fig. 1)

Fig.1 Nomenclatura ISA

Figuran a continuación los símbolos a emplear en los planos y dibujos de representación de instrumentos en los procesos industriales.

 

Se sugieren las siguientes abreviaturas para representar el tipo de alimentación.

*AS      Alimentación de aire.

*ES      Alimentación eléctrica.

*GS     Alimentación de gas.

*HS     Alimentación hidráulica.

*NS     Alimentación de nitrógeno.

*SS      Alimentación de vapor.

*WS    Alimentación de agua.

TIPOS DE SENSORES

Sensores de temperatura.

En la actualidad hay muchas formas de medir la temperatura con todo tipo de sensores de diverdad naturalezas. La ingeniería de control de procesos ha inventado, perfeccionado e innovado a la hora de disponer de sensores que les ayuden a controlar los cambios de temperatura en procesos industriales. A continuación se muestran algunos ejemplos de sensores:

              

*TERMOPAR                           

E, J, T, K, N, R, S, B.

Funcionamiento:  Se crea cuando 2 metales diferentes se juntan y en el punto de contacto se produce un voltaje pequeño de circuito abierto.

Puesta en marcha: Tensión que se genera en los 2 metales.

En la fig. 2 se muestra ejemplos de termopares.

Fig. 2 Clasificación de termopares.

*RTD (Resistencia temperatura detector)

 Funcionamiento: Esta hecho de bobinas o peliculas de metal (platino). Cuando se calienta la resistencia de metal aumenta y cuando se enfría la resistencia disminuye.

Puesta en marcha: Se hace pasar corriente.

Rango de operación: 0 a 850°C.

*TERMISTOR

 Funcionamiento: Óxido de metal que estan comprimidos en una pieza. Son sometidos a altas temperaturas se pasa corriente a traves del termistor para leer el voltaje y determinar su temperatura.

Puesta en marcha: Se hace pasar corriente.

Rango de operación: 0 a 300°C.

Sensores de presión.

A continuación unos ejemplos de sensores de presión, su principio de funcionamiento. rango de medición y aplicación.

      

GENERALIDADES

Definiciones.
*ERROR.- Es la diferencia algebraica entre el valor leido o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.
*SENSIBILIDAD.- Razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona después de alcanzar el estado de reposo.¨
*REPETIBILIDAD.- Es la capacidad de reproducción de las posiciones de la pluma, del índice o de la señal de salida del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio, al recorrer todo el campo de medida.
*FIABILIDAD.- Probabilidad de un instrumento continué comportándose dentro de límites especificados de error.
*LINEALIDAD.-Aproximación de una curva de calibración a una línea recta especificada.
*ESTABILIDAD.-Capacidad de un instrumento para mantener su comportamiento durante su vida útil y de almacenamiento especificadas.
*RUIDO.- Cualquier perturbación o señal accidental no deseadas que modifican la transmisión, indicación o registro de datos deseados.
*EXACTITUD.- Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida.
*PRECISIÓN.-Es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento.

Clases de instrumentos.
*CIEGOS.- Son aquellos que no tienen indicación visible de la variable. Son ciegos los instrumentos de alarma tales como presostatos y termostatos que poseen una escala exterior como un indice de selcción variable, solo ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al cruzar la variable el valor seleccionado.
*INDICADORES.- Disponen de un indice y de una escala graduada en la que pueden leerse el valor de la varible segun la amplitud de la escala, se dividen en concéntricos y excéntricos.
*REGISTRADORES.- Registran un trazo continuo o a puntos de la variable, pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según la forma del gráfico.
*ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDICION.- Son los que están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicacion en respuesta a la variación de la variable controlada.
*TRANSMISORES.-Son los que captan la variable de proceso a traves del elemento primario de medicion y la transmiten a distancia en forma de señal neumatica de margen 3 a 15 psi o elctronica 4 a 20 mA de corriente continua o una señal digital.
*TRANSDUCTORES.- Reciben una señal de entrada funcion de una o mas cantidades fisicas y la convierten modificada o no a una señal de salida.
*CONVERTIDORES.- Son aparatos que reciben una señal de entrada neumatica o electronica procedente de un instrumento y despues de modificarla envia la resultante en forma de señal de salida estandar.
*RECEPTORES.- Reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o las registran.
*CONTROLADORES.- Comparan la variable controlada con un valor deseado y ejercen una accion correctiva de acuerdo con la deviacion.
*ELEMENTO FINAL DE CONTROL.- Recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fuido o agente de control.

En la figura 1.,se muestra una clasificacion de instrumentos.

Fig. 1 Clasificación de instrumentos.

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

Instrumentación Industrial.
Objetivo: El estudiante estudiará y aplicará los siguientes sistemas de medición y control de variables físicas en procesos industriales.

¿Qué es la instrumentación?

Es la aplicación de técnicas y conocimientos de ingeniería, de dispositivos y mecanismos para detectar, medir, registrar y controlar una variable o un conjunto de ellas o pueden estar asociadas en la elaboración de un producto, en la operación de una máquina o cualquier tipo de proceso.

Objetivos de la instrumentación.
1. Disminuir la mano de obra.
2. Aumentar la eficiencia del proceso.
3. Aumentar la seguridad del personal de operación.
4. Aumentar la seguridad del equipo involucrado

Clasificación de las variables.
*TÉRMICAS.- Temperatura - Energía Térmica - Calor específico - Valor calorífico.
*RADIACIÓN.- Nuclear - Fotométricas - Radiación electromagnética - Acústicas.
*FUERZA.- Fuerza total - Momento - Presión o vacío.
*VELOCIDAD.- Flujo - Rapidez - Aceleración.
*CANTIDAD.- Masa - Peso.
*TIEMPO.- Frecuencia.
*GEOMÉTRICAS.- Posición - Dimensión - Contorno - Nivel.
*PROPIEDADES FISICAS.- Densidad - Humedad - Peso específico - Contenido de humedad - Viscosidad - Características estructurales.
*ELECTRICAS.- Voltaje - Inductancia - Impedancia - Corriente eléctrica - Capacitancia.