INSTRUMENTACIÓN Y INSTRUMENTACIÓN Y

CONTROL DE PROCESOSCONTROL DE PROCESOS

(Clase 2)(Clase 2)

•CARACTERISTICAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS DE LOS INSTRUMENTOS:

CARACTERISTICAS ESTÁTICAS:

Son aquellas que exhiben un instrumento bajo condiciones de estado estacionario. Ellas permiten determinar la calidad de la medición bajo condiciones de estado estacionario

A.- EXACTITUDB.- ERROR ESTÁTICOC.- REPETIBILIDADD.- DESVIACIÓNE.- SENSIBILIDADF.- BANDA MUERTAG.- HISTERESISH.- CORRIMIENTO (DRIFT)

CARACTERISTICAS DINÁMICAS:

Son aquellas que exhibe un instrumento bajo condiciones de estado estacionario. Ellas permiten conocer por ejemplo, si un instrumento es rápido estable, y las características de esa rapidez y estabilidad.

A.- VELOCIDAD DE RESPUESTAB.- RETRAZO DE MEDICIÓN (MEASURIN LAG)C.- FIDELIDADD.- ERROR DINÁMICOE.- AMORTIGUAMIENTO (DAMPING)F.- TIEMPO DE RESPUESTA

MEDICIÓN DE PRESIÓN

La presión se define como fuerza, dividida por el área sobre la

cual se aplica. De esta manera, la presión (P) producida por una

fuerza (F) distribuida sobre un área (A) se define como:

P = F/A

En procesos industriales existen variadas aplicaciones de

medición de presión: entre estas aplicaciones se tienen:

1.- Calidad del producto, las cuales dependen de ciertas

presiones que se deben mantener en un proceso.

2.- Por seguridad, como por ejemplo; en recipiente presurizados

donde la presión no debe exceder un valor máximo dado por las

especificaciones del diseño.

MEDICIÓN DE PRESIÓN

3.- En aplicaciones de medición de nivel

4.- En aplicaciones de medición de flujo donde la diferencial de

presión a través de una restricción es proporcional al cuadrado

del flujo.

EXISTEN VARIOS TÉRMINOS QUE SE UTILIZAN PARA EXPRESAR

LA MEDICIÓN DE NIVEL:

• PRESIÓN ABSOLUTA:

Es la suma de la presión manométrica mas la presión

atmosférica.

• PRESIÓN MANOMÉTRICA:

se define como la presión relativa a la presión atmosférica.

• PRESIÓN DE VACIO:

Es la presión medida por debajo de la presión atmosférica.

• PRESIÓN DIFERENCIAL:

Es la diferencia en magnitud entre el valor de una presión y el

valor de otra tomada como referencia.

• PRESIÓN HIDROSTÁTICA:

Es la presión ejercida por una columna de liquido. Se calcula

multiplicando la altura de la columna de liquido por la densidad o

por la gravedad específica del liquido.

UNIDADES DE MEDICIÓN:

En el sistema internacional de unidades la unidad de

medida de presión es el pascal (Pa).

Pa = N / m2

• SENSORES PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN:

-Manómetro de presión absoluta

- Manómetro de tubo en U

- Manómetro de pozo

- Manómetro de tubo Inclinado

- Manómetro tipo campana

- Tubos Bourdon

El mas común entre los de medición de altura de líquidos

es el tubo en forma de U

Aparatos medidores de presión provistos de elementos elásticos

sensibles.

Su funcionamiento está basado en la utilización de la

deformación o el momento de flexión de elementos elásticos

sensibles que perciben la presión de un medio y la transforman

en desplazamiento o esfuerzo.

La medición de nivel puede definirse como la determinación

de la posición de una interfase que existe entre dos medios separados

por la gravedad, con respecto a una línea de referencia.

Existen muchas situaciones en la industria donde estas

interfases deben ser establecidas dentro de los limites específicos,

bien sea, por razones de control de procesos o de la calidad del

producto.

Existe una gran variedad de técnicas por medio de las cuales

se puede medir el nivel de líquidos o sólidos en equipos de procesos.

La selección de la instrumentación adecuada depende de la

naturaleza del proceso.

INSTRUMENTOS PARA LA MEDICIÓN DE NIVEL:

-Flotadores

El termómetro se le atribuye a Galileo en el año 1.592, a

medida que han pasado los años se han introducido mejoras de los

mismos. No fue sino hasta 1700 cuando Gabriel Fahrenheit produjo

termómetros repetitivos y exactos, utilizo una mezcla de agua y sal.

Esa fue la temperatura mas baja que pudo producir y la llamo “Cero

Grados”, y para la temperatura mas alta utilizo la del cuerpo humano y

la llamo “96 grados”. En 1742 Anders Celsius propuso que el punto de

fusión del hielo y el punto de ebullición del agua fuesen utilizados

como puntos iníciales y finales de la escala de temperatura. No fue

sino hasta 1948 que se le dio el nombre de Celsius a esa escala.

SENSORES PARA MEDIR TEMPERATURA

-Termómetro de bulbo (liquido, gas, vapor)

- Termómetro bimetálico

- Termopares

- Termómetro de resistencia

- Termistores

- Pirómetros de radiación

Consiste en dos alambres de diferentes metales o aleaciones (platino-

rodio, níquel y níquel-cromo, hierro-constantán), un galvanómetro que

mide las tensiones eléctricas (milivoltios) creadas por el calentamiento

del punto de soldadura (extremos soldados)

Es un instrumento que consta principalmente de un hilo metálico

arrollado en un elemento de soporte, dotado de los medios

necesarios para determinar las variaciones de su resistencia

eléctrica. Se basa en el efecto Joule-Thompson.

Los materiales más usados son el níquel, el platino, el cobre, el

plomo y algunos semiconductores.

Los pirómetros determinan la temperatura

estudiando el color, la cantidad y el brillo de la

radiación emitida por un cuerpo incandescente.

Dependiendo de la característica de la radiación

que guíe la medición los pirómetros pueden ser:

› Ópticos : si se basan en el brillo de la

radiación.

› De Radiación: si se basan en la cantidad o

intensidad de la radiación.

› De color.

La medición de flujo es uno de los aspectos mas importante

en el control de procesos; de hecho, puede ser la variable mas

medida. Existen muchos métodos confiables y precisos para medir

flujo, algunos son aplicables solamente a líquidos, otros solamente a

gases y vapores o a ambos. El fluido puede ser limpio, o sucio, seco o

húmedo, erosivo o corrosivo. Las condiciones del proceso tales como

presión, temperatura, densidad, viscosidad, etc. Pueden variar Todos

estos factores afectan la medición y deben ser tomados en cuenta en

el momento de seleccionar un medidor de flujo.

SENSORES DE FLUJO

Rotámetros:

Es el medidor de área más importante, en él, la caída de presión

es prácticamente constante, mientras que el área por la que

circula el fluido varía con la velocidad de flujo. A partir de un

calibrado, se relaciona el área con la velocidad de flujo.

SENSORES DE FLUJO

Venturi

Es un medidor de carga o presión variable, el principio general

de funcionamiento es la reducción de presión asociada al

aumento de velocidad o energía cinética que sufre un fluido

cuando se coloca una constricción

Tubo Pitot:

Mide la velocidad local a lo largo de una línea de corriente por la

diferencia de presión del impacto y la presión estática

Cromatografía: Designa procesos basados en la diferencia de

velocidades a que los componentes individuales de una mezcla

emigran por un medio estacionario bajo la influencia de una fase móvil.

SENSORES DE CONCENTRACIÓN

Espectrofotómetro:

La interacción de la radiación con la materia. Cuando la

radiación pasa de un medio vacío a través de una

porción de materia, ésta actúa con los átomos y

moléculas con que se cruza. La naturaleza específica

de la materia hace variar esta interacción y como

consecuencia, la radiación puede ser transmitida,

absorbida, reflejada o dispersada en diversos grados

SENSORES DE CONCENTRACIÓN

Ph metro: