3. MARCO TERICO3.1 GENERALIDADES DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIN Y CONTROL

Actualmente los procesos que se desarrollan en la industria son controlados a partir de instrumentos de todo tipo cuya funcin es optimizar y mantener estable un sistema a partir de mediciones tomadas del mismo y que son comparadas con unos lmites establecidos por el usuario. Las acciones empleadas al sobrepasar dichos lmites dependen de mltiples factores y por lo general buscan prevenir riesgos para la vida humana, riesgos ambientales, riesgos materiales, riesgos en la calidad del producto final, riesgos para la continuidad del mismo proceso etc.Los instrumentos de medicin y control presentan relativa complejidad dependiendo de la variable de medicin y el proceso. Es importante realizar una clasificacin de manera sencilla que pueda abarcar gran parte de los instrumentos, de ah que estos se puedan clasificar por su funcin y por la variable del proceso a medir.3.2 CLASIFICACIONES DE LOS INSTRUMENTOS 3.2.1 Clasificacin por su funcin3.2.1.1 Elementos Primarios

Son aquellos instrumentos que estn en contacto con el fluido o variable, utilizando o absorbiendo energa del medio controlado para dar al sistema de medicin una indicacin en respuesta a la variacin de la variable controlada. Los ejemplos ms tpicos son las placas de orificio y los elementos de temperatura (termopares o termorresistencias). Cabe indicar que a los instrumentos compactos como manmetros, termmetros, transmisores de presin, etc. ya se supone que el elemento primario est incluido dentro del propio instrumento.3.2.1.2 Transmisores

Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso, generalmente puede ser a travs de un elemento primario, y la transmiten a distancia en forma de seal neumtica (3-15 psi), electrnica (4-20 mA), pulsos, protocolarizada (hart) o bus de campo (Fieldbus Foundation, Profibus, etc.). Estos instrumentos dan una seal continua de la variable de proceso.Dentro de los transmisores los hay ciegos (sin indicador local) y con indicador local incorporado.3.2.1.3 Indicadores Locales

Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso y la muestran en una escala visible localmente. Los indicadores locales ms utilizados son los manmetros (presin), termmetros (temperatura), rotmetros (caudal), etc.

Normalmente estos instrumentos no llevan electrnica asociada, aunque tambin se consideran indicadores locales a los indicadores electrnicos conectados a los transmisores. Estos ltimos pueden ser analgicos o digitales.

3.2.1.4 Interruptores

Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso, y para un valor establecido actan sobre un interruptor. Es decir, cambian de estado de reposo a activado cuando el proceso llega a un valor predeterminado. Los instrumentos ms habituales son los presostatos o interruptores de presin, termostatos (temperatura), interruptores de nivel, flujostatos (caudal), etc.3.2.1.5 Convertidores

Son aquellos instrumentos que reciben un tipo de seal de un instrumento y la modifican a otro tipo de seal.Pueden ser convertidores de seal neumtica a electrnica, de mV a mA, de seal continua a tipo contacto, etc. Se usan habitualmente por necesidades de los sistemas de control de homogeneizacin.3.2.1.6 Elementos finales de control

Son aquellos instrumentos que reciben un tipo de seal procedente de un controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control.Los ms habituales son las vlvulas de control, servomotor o variador de frecuencia.3.2.2 Clasificacin por la Variable de Proceso3.2.2.1 Medidas de Presin

La medicin de presin, junto a la de temperatura y nivel, son las variables de proceso ms utilizadas en los procesos industriales. Las medidas de presin comnmente utilizadas en la industria son: Presin relativa o manomtrica. Presin absoluta. Presin diferencial.Las unidades ms utilizadas para las presiones son bar, kg/cm, mm c.a, para la mayora de los proyectos. En proyectos americanos la unidad de presin por excelencia es el psi.3.2.2.3 Indicadores locales de Presin

Los indicadores de presin o manmetros ms utilizados son los basados en el tubo bourdon. El tubo bourdon es un tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presin en el interior del tubo, este tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora. El efecto es similar al producido por un matasuegras. El metal solo se puede deformar dentro de un rango limitado para evitar la deformacin permanente.El material habitualmente utilizado suele ser acero inoxidable o aleaciones especiales tipo hastelloy o monel. Los rangos de utilizacin son desde 0 bar a cientos de bar.Otra tecnologa de medicin local de presin son los manmetros de diafragma. El diafragma consiste en una o varias cpsulas circulares conectadas rgidamente entre s por soldadura, de forma que al aplicar presin, cada cpsula se deforma y la suma de los pequeos desplazamientos es amplificada por un juego de palancas. Al aplicar presin, el movimiento se aproxima a una relacin lineal en un intervalo de medida, lo ms amplio posible con un mnimo de histresis y de desviacin permanente en el cero del instrumento. Se suelen emplear para pequeas presiones.

Por ltimo, otra forma de medicin local es la basada en el principio del fuelle. El principio es parecido al diafragma compuesto, pero basado en una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable. Tienen como ventaja su gran duracin y se suelen emplear para pequeas presiones.3.2.2.4 Interruptores de Presin

Los interruptores de presin o presostatos, utilizan las mismas tecnologas que los manmetros, con la diferencia que se les incluye un contacto elctrico calibrado a un valor de presin, de tal manera que dicho contacto cambia de estado cuando el valor de la presin llega a dicho valor.3.2.2.5 Transmisores de Presin

Este tipo de instrumentos de presin convierten la deformacin producida por la presin en seales elctricas. Una diferencia respecto a los anteriores es la necesidad de incluir una fuente de alimentacin elctrica, mientras que tienen como ventaja las excelentes caractersticas dinmicas, es decir, el menor cambio producido por deformacin debida a la presin, es suficiente para obtener una seal perfectamente detectable por el sensor.3.2.2.6 Transmisores de Presin Capacitivos

Son instrumentos que se basan en la variacin de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicacin de presin. La placa mvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.

De este modo se tienen dos condensadores, uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable. Tienen un tamao reducido, son robustos y adecuados para medidas estticas y dinmicas. La precisin es del orden de 0,2- 0,5% (bastante buena).

3.2.2.7 Transmisores de Presin Resistivos

Son instrumentos que se consisten en un elemento elstico (tubo bourdon o cpsula), que vara la resistencia hmica de un potencimetro en funcin de la presin. Son instrumentos sencillos y la seal de salida es potente, por lo que no requiere de amplificacin. Son insensibles a pequeas variaciones, sensibles a vibraciones y tienen peor estabilidad que otras tecnologas. La precisin es del orden de 1-2% (bastante baja).

3.2.2.8 Transmisores de Presin Piezoelctricos

Los elementos piezoelctricos son materiales cristalinos que, al deformarse fsicamente por la accin de una presin, generan una seal elctrica. Son elementos ligeros, de pequeo tamao y construccin robusta. Son sensibles a los cambios de temperatura y requieren de amplificadores de seal. La estabilidad en el tiempo es bastante pobre.

3.2.2.9 Transmisores de Presin Piezoresistivos o Strain Gage

Estn basados en la variacin de longitud y dimetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensin mecnica por la accin de una presin. El hilo o galga forma parte de un puente de Wheatstone, que cuando est sin tensin tiene una resistencia elctrica determinada. Cualquier variacin de presin que mueva el diafragma del transductor cambia la resistencia de la galga y desequilibra el puente. Una innovacin de esta tecnologa lo constituyen los transductores de presin de silicio difundido, al que se le aaden microprocesadores para aadir inteligencia al instrumento. La precisin es del orden de 0,2%.

3.2.2.10 Transmisores de Presin de Equilibrio de Fuerzas

En estos transmisores el elemento mecnico de medicin (tubo bourdon, espiral, fuelle,etc.) ejerce una fuerza sobre una barra rgida del transmisor. Para cada valor de presin, la barra adopta una posicin determinada excitndose un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia, un transformador diferencial o un detector fotoelctrico. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magntica y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas.

Se caracterizan por tener un movimiento muy pequeo de la barra de equilibrio, poseen realimentacin, buena elasticidad y alto nivel de seal de salida. Son sensibles a las vibraciones, por lo que su estabilidad es pobre. Su precisin es del orden de 0,5-1%.

3.2.2.11 Medidas de Caudal

Las medidas de caudal tienen una gran importancia dentro de los procesos ya que se utilizan habitualmente para control del proceso y para medidas de contabilidad (facturacin, importacin/exportacin de productos, etc.), por lo que la seleccin de la mejor tecnologa tiene una gran implicacin.

As por ejemplo, los caudalmetros se utilizan para contabilizar productos dentro de la propia planta, con el exterior, etc. En cuanto al control de procesos, la medicin de caudal es imprescindible para poder realizar control automtico, as como para optimizar rendimientos en las unidades de produccin aplicando balances de materia.

Hay muchas formas de diferenciar los diferentes tipos de mediciones de caudal, siendo una de ellas la siguiente:

Medidores Deprimgenos Medidores de rea Variable. Medidores de Desplazamiento Positivo. Medidores Msicos.3.2.2.12 Medidores Deprimgenos

El mtodo ms ampliamente utilizado para la medida de caudal en las plantas de proceso es el utilizado por presin diferencial. Para esto se utilizan elementos primarios del tipo:

Tubos Venturi. Toberas. Tubos Pitot. Placas de orificio. Tubos Annubar.

Dentro de los anteriores, el sistema ms barato y utilizado son las placas de orificio.Los elementos deprimgenos estn basados en crear una restriccin en la tubera al paso de un fluido, lo que hace aumentar la velocidad disminuyendo al mismo tiempo la presin, permaneciendo la energa total (cintica, potencial e interna) constante.

Estos elementos requieren de un transmisor de presin diferencial para medir la presin antes y despus del elemento, y as poder sacar el caudal, ya que una presin diferencial es funcin del caudal.

Las principales ventajas de estos elementos se pueden enumerar en:

Sencillez de construccin, no hay partes mviles. Tecnologa sencilla. Baratos para grandes dimensiones de tuberas. Vlidos para casi todas las aplicaciones.

Las principales desventajas de estos elementos se pueden enumerar en:

No vlidos para condiciones de proceso (presin, temperatura, densidad, etc.) cambiantes. Producen cadas de presin no recuperables. Seal de salida no es lineal (hay que extraer su raz cuadrada). Se necesita un flujo laminar, es decir, tramos rectos de tuberas antes y despus del elemento. Menos precisin que otras tecnologas.

3.2.2.13 Tubos Venturi

Los tubos Venturi son unos elementos primarios de caudal del tipo Deprimgenos que se componen de tres partes bien diferenciadas, una seccin de entrada cnica convergente en la que la seccin transversal disminuye, lo que se traduce en un aumento de la velocidad del fluido y una disminucin de la presin, una seccin cilndrica en la que se sita la toma de baja presin, y donde la velocidad del fluido se mantiene prcticamente constante, y por ltimo una tercera seccin de salida cnica divergente en la que la seccin transversal aumenta disminuyendo la velocidad y aumentando la presin. Esta ltima seccin permite la recuperacin de parte de la presin y por lo tanto de energa.

Ilustracin 1. Esquema de tubo venturiLas principales limitaciones de los tubos Venturi son su elevado costo y la longitud necesaria para su instalacin. Como ventaja principal tiene su baja prdida de carga, as como su buena precisin.

3.2.2.14 Toberas

La tobera puede considerarse como una variacin del tubo venturi. Se trata de un dispositivo con una entrada perfilada por una garganta cilndrica. La toma de alta presin se realiza en la pared de la tubera, a una distancia D de la entrada, mientras que la de baja presin suele colocarse a la salida, donde la seccin del flujo es mnima. Esta toma se realiza directamente en la pared de la tubera y suele estar a D de la placa. Por medio de la tobera pueden medirse caudales superiores al 60% en aquellos que se pueden determinar mediante el diafragma o placa orificio, siendo menor la prdida de carga permanente. Su instalacin es simple, montndose entre las bridas de la tubera. La tobera se utiliza principalmente cuando la turbulencia es alta (Re>50000), tal como flujo de vapor a altas temperaturas. La cada de presin que se produce en la tobera es mayor que en el tubo venturi pero menor que en la placa orificio.

Ilustracin 2. Esquema de tobera

3.2.2.15 Tubos Pitot

Los tubos Pitot son una de las formas de medir caudal ms antigua. Los tubos Pitot son instrumentos sencillos, econmicos y disponibles en un amplio margen de tamaos. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse presiones moderadas, y aunque su principal aplicacin sea para medir la velocidad del aire, se usan tambin para medir el caudal en grandes conductos y con cualquier gas. La principal desventaja de esta tcnica es cuando existen bajas velocidades de fluido.

Ilustracin 3. Esquema de tubo pitot

3.2.2.16 Placas de Orificio

Las Placas de Orificio son las ms utilizadas y consiste en una placa perforada que se instala en la tubera. Para captar la presin diferencial es necesario conectar dos tomas, una antes y otra despus de la placa. La posicin de las tomas puede ser en las propias bridas (tamaos hasta 10-12) o en la tubera (tamaos mayores de 10-12). Es quizs la forma ms barata de medir caudal para tamaos desde 6.

Ilustracin 4. Esquema de placas de orificio

3.2.2.17 Tubo Annubar

El tubo Annubar es una innovacin del tubo Pitot. Consta de un tubo exterior situado a lo largo de un dimetro transversal de la tubera, y de dos tubos interiores.

El tubo exterior consta de cuatro orificios en la cara aguas arriba de la corriente, que se utilizan para interpolar los perfiles de velocidad y poder realizar un promedio, y otro orificio en el centro del tubo pero en la cara aguas debajo de la corriente. De los dos tubos que estn en el interior, uno sirve para promediar las presiones obtenidas en los cuatro orificios, midiendo la presin total, mientras que el otro tubo que se encuentra en la parte posterior, mide la presin esttica en el orificio central aguas debajo de la corriente. Tiene mayor precisin que el pitot y baja prdida de carga.

Ilustracin 5. Esquema de tubo annubar

3.2.2.18 Medidores de rea Variable

Los medidores de caudal por rea variable utilizan el mismo principio de medida que los medidores por presin diferencial, es decir, la relacin entre la energa cintica y la energa debida a la presin.

En estos instrumentos el rea de la restriccin cambia al mismo tiempo que el caudal, permaneciendo constante la presin diferencial. El instrumento de rea variable por excelencia es el rotmetro, el cul consta bsicamente de un tubo vertical troncocnico, de cristal o con armadura metlica, en cuyo interior se encuentra un flotador. El fluido entra por la parte inferior del tubo, arrastrando el flotador en direccin ascendente. Al ascender el flotador va dejando libre un rea en forma anular hasta que la fuerza producida por la presin diferencial en las caras superior e inferior del flotador se equilibra. Es por lo tanto un sistema basado en equilibrio de fuerzas. La posicin de equilibrio alcanzada por el flotador dentro del tubo es una indicacin directa del caudal de paso, marcado sobre el propio tubo o armadura. Esta tcnica de medicin se utiliza para bajos caudales y fluidos limpios.

Las precisiones para este tipo de instrumentos vienen a ser del +/- 2%, por lo que no son aconsejables cuando se requieren altas precisiones, tiene alguna limitacin en cuanto a instalacin (montaje vertical), y habitualmente son utilizados para medidas locales. Por otra parte, son instrumentos baratos, simples, aptos para caudales pequeos y la lectura de caudal es lineal.

Ilustracin 6. Esquema de medidor de rea variable3.2.2.19 Medidores de Desplazamiento Positivo

Los medidores de desplazamiento positivo operan atrapando un volumen unitario y conocido de lquido, desplazndolo desde la entrada hasta la salida, y contando el nmero de volmenes desplazados en un tiempo determinado. Tambin se suelen conocer con el nombre de contadores por que cuentan el volumen de lquido independientemente del tiempo transcurrido.

En cada medidor se pueden destacar tres componentes:

1. Cmara, que se encuentra llena de fluido.1. Desplazador, que bajo la accin del fluido circulando, transfiere el fluido desde el final de una cmara a la siguiente.1. mecanismo (indicador o registrador), conectado al desplazador, que cuenta el nmero de veces que la paleta, el engranaje o el pistn se mueve de una parte a otra en la cmara de trabajo.Existen varios tipos de medidores del tipo desplazamiento positivo, siendo los ms utilizados los de ruedas ovales, helicoidales, tipo pistn, paletas deslizantes y tipo turbina.

Este ltimo es el sistema ms utilizado en la industria, y consta de un carrete de tubera en el centro del cual hay un rotor de paletas mltiples, montado sobre cojinetes para que pueda girar con facilidad, y soportado aguas arriba y aguas abajo por un dispositivo de centrado. Tambin suelen incorporar un enderezador de vena fluida. La energa cintica del fluido circulando hace girar el rotor con una velocidad angular que es proporcional a la velocidad media axial del fluido, y por lo tanto al caudal volumtrico. La salida, mediante impulsos elctricos, se produce cuando se detecta el paso de cada paleta alrededor de uno o ms sensores situados en el campo del medidor.

Ilustracin 7. Esquema de medidor de desplazamiento positivo

3.2.2.20 Medidores Msicos

Los medidores de caudal msicos estn diseados para medir directamente el caudal del fluido en unidades de masa, como por ejemplo Kg/h, en lugar de medir el caudal en volumen, como m3/h.

Se suelen utilizar dos tecnologas:

Instrumentos volumtricos compensados por Presin y Temperatura. Medidores msicos directos.

El primer tipo ms sencillo puede ser una placa de orificio, con transmisor de presin diferencial compensado por presin y temperatura incorporados en el mismo conjunto.

Del segundo tipo, el ms utilizado es el medidor por efecto coriolis. Segn este efecto, un objeto que se mueve en un sistema de coordenadas que rota con una velocidad angular experimenta una fuerza coriolis proporcional a la masa y velocidad del fluido, as como a la velocidad del sistema. Los medidores del tipo coriolis pueden ser de tubo en U o tubo recto.

Otro tipo de medidor de caudal msico es el msico trmico, que estn basados en los principios de elevacin de la temperatura del fluido en su paso por un cuerpo caliente y en la prdida de calor experimentada por un cuerpo caliente inmerso en el fluido. El ms utilizado es el primero, se utiliza para medir bajos caudales de gases y la precisin tpica es del +/- 1%.

Ilustracin 8. Esquema de medidor msico tubo en U3.2.2.21 Medidores electromagnticos

Su principio de medida est basado en la ley de Faraday, la cual expresa que al pasar un fluido conductivo a travs de un campo magntico, se produce una fuerza electromagntica (F.E.M.), directamente proporcional a la velocidad del mismo, de donde se puede deducir tambin el caudal. Est formado por un tubo, revestido interiormente con material aislante. Sobre dos puntos diametralmente opuestos de la superficie interna se colocan dos electrodos metlicos, entre los cuales se genera la seal elctrica de medida. En la parte externa se colocan los dispositivos para generar el campo magntico, y todo se recubre de una proteccin externa, con diversos grados de seguridadEl flujo completamente sin obstrucciones es una de las ventajas de este medidor. El fluido debe ser ligeramente conductor debido a que el medidor opera bajo el principio de que cuando un conductor en movimiento corta un campo magntico, se induce un voltaje.

Ilustracin 9. Esquema de medidor electromagntico

3.2.2.22 Medidores Ultrasnicos

Como su nombre indica, este tipo de instrumento mide el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse este en el sentido del fluido y en el sentido contrario. Existen dos tipos: por desviacin del haz de sonido emitido por un transmisor perpendicularmente a la tubera y por efecto Doppler.Al igual que los magnticos, no presentan obstrucciones al flujo, no tienen prdida de carga y no son intrusivos.

Ilustracin 10. Esquema de medidor ultrasnico3.2.2.23 Medidores Vortex

La introduccin de un cuerpo en la corriente de un fluido provoca un fenmeno de la mecnica de fluidos conocido como vrtice o torbellino (efecto de Van Karman). Los vrtices son reas de movimiento circular con alta velocidad local. La frecuencia de aparicin de los vrtices es proporcional a la velocidad del fluido. Los vrtices causan reas de presin fluctuante que se detectan con sensores. Para poder usar este medidor es necesario que el fluido tenga un valor mnimo del nmero de Reynolds.Indicado para gases y lquidos limpios.

Ilustracin 11. Esquema de medidor tipo vortex3.2.2.24 Medidas de Temperatura

Al igual que las medidas de presin y nivel, la medida de temperatura en una de las variables de proceso ms utilizadas en los procesos industriales.Al igual que casi todas las variables de proceso, las limitaciones de las diferentes tecnologas de medicin dependen de la precisin requerida, velocidad de respuesta, condiciones del proceso, etc. A diferencia de otras mediciones, cabe mencionar que las medidas de temperatura, en general, tienen una inercia ms elevada que otras variables de proceso como la presin o caudal (casi instantneas).

Otro factor importante a tener en cuenta en las medidas de temperatura es la necesidad de instalar un elemento de proteccin entre el sensor y el proceso, llamado termopozo, vaina o thermowell. Dicho elemento debe disearse y coordinarse de acuerdo a las especificaciones mecnicas del proyecto.

3.2.2.25 Indicadores locales de Temperatura (termmetros)

Los indicadores de temperatura ms utilizados en la industria son los termmetros bimetlicos. Los termmetros bimetlicos se basan en el diferente coeficiente de dilatacin existente entre dos metales diferentes y unidos. La unin mecnica de una aguja al bimetal, hace que por efecto de cambio de temperatura se desplace. La precisin suele ser del 1% y su campo de actuacin es entre 200 y 500 C.

Otro tipo de termmetro utilizado es el llamado de termmetro de Bulbo. Estos consisten esencialmente en un bulbo conectado por un tubo capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo vara, el volumen del gas del interior vara, enrollndose o desenrollndose la espiral moviendo la aguja en consecuencia. Adems de un gas, tambin es posible que los bulbos contengan lquido, vapor o mercurio. Saber, que se suele compensar la temperatura por efecto de la longitud del capilar (volumen de tubo) y por variaciones de temperatura ambiente. El campo de actuacin suele estar entre 150 y 500 C.

3.2.2.26 Elementos Primarios de Temperatura

En primer lugar cabe indicar que para la transmisin de medidas de temperatura se necesitan dos o tres equipos, que son termopozo, elemento primario y si se quiere llevar una seal de 4-20 mA, convertidor de temperatura.

Existen dos tipos de elementos primarios que son los termopares y las termorresistencias. En ambos casos, la adicin de un convertidor basado en microprocesador, hace que las seales se conviertan a una forma ms estandarizada (4-20 mA, hart, etc.).

3.2.2.27 Termopares

El termopar se basa en el efecto descubierto por Seebeck, de la circulacin de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones se mantienen a distinta temperatura.

Por el efecto Seebeck y una serie de leyes fundamentales, se ha llegado a la conclusin de que en el circuito correspondiente se desarrolla una pequea tensin continua proporcional a la temperatura de la unin de medida, siempre que haya una diferencia de temperaturas con la unin de referencia. Existen diferentes tipos de termopares, siendo su diferencia en el tipo de bimetales utilizados y por lo tanto en las fuerzas electromotrices generadas en funcin de las temperaturas.

Tabla 1. Tipo de termopares3.2.2.28 Termorresistencia

Si se construye una bobina de un hilo metlico y se mide su resistencia a una temperatura conocida, se puede utilizar la medida de la resistencia a otra temperatura para conocer esta temperatura, este es el fenmeno en el que se basan las termorresistencias, es por lo tanto una medida indirecta ya que no se mide directamente. Para ello se requiere un circuito de medida para inferir la temperatura partiendo de la resistencia. El circuito habitualmente utilizado es el puente de Wheatstone. En este caso es necesario compensar la resistencia de los cables que forman la lnea desde la termorresistencia al sistema de medida.

Los materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el platino y el nquel. El platino es el elemento ms adecuado desde el punto de vista de precisin y estabilidad, pero tambin es el ms caro. La sonda ms utilizada es la Pt-100 (resistencia de 100 ohmios a 0 C).

El nquel es ms barato que el platino y posee una resistencia ms elevada con una mayor variacin por grado, sin embargo tiene la desventaja de la falta de linealidad en su relacin resistencia-temperatura. El cobre es barato y estable pero tiene el inconveniente de su baja resistividad. Habitualmente las termorresistencias no se utilizan por encima de los 500 C debido a las desviaciones producidas.

Tabla 2. Materiales de las termoresistencias3.2.2.29 Termopares o Termorresistencias

En cualquier proyecto surge la eterna pregunta a la hora de especificar los elementos primarios de temperatura, Qu instalamos, termopares o termorresistencias?

La respuesta a esta pregunta, habitualmente la contestan las especificaciones del cliente final o unos criterios de diseo de cumplimiento. Medir la temperatura con un termopar, requiere medir adems la temperatura de la junta fra, siendo sta una fuente de posibles errores, adems, se suele instalar el cable de extensin de termopares lo que suele dar un error adicional. Estos errores secundarios suelen ser ms importantes que los del propio sensor.

La exactitud de una termorresistencia es mejor que la de un termopar, ya que no requiere de una compensacin de una junta fra y no requiere de cables de extensin.

Otro factor importante es el concepto de la deriva. Los termopares son propensos a tener deriva, desviacin permanente de una seal que se produce de forma muy lenta a lo largo de un cierto periodo de tiempo, producidos por la propia naturaleza de construccin.

La velocidad de respuesta es similar en ambos casos, siendo el coste del termopar ms barato como equipo, aunque ms caro como instalacin cuando se requiere cable de compensacin. El elemento primario es la punta del iceberg en cuanto al coste conjunto.

3.2.2.30 Convertidores o Transmisores de Temperatura

Estos equipos son instalados cuando se requiere una medida de 4-20 mA a la entrada del sistema receptor. Lo que hacen es convertir la seal del termopar o termorresistencia a una seal de salida del tipo 4-20 mA.

Hoy en da, los convertidores son capaces de admitir cualquier tipo de elemento primario, siendo solo necesaria una pequea configuracin y calibracin. Estos equipos pueden ir instalados en la propia cabeza de conexiones del elemento primario o con una envolvente tipo transmisor.

Ilustracin 12. Transmisor y convertidores de temperatura

3.2.2.31 Interruptores de Temperatura o Termostatos

Las tecnologas son las mismas, con la diferencia que se les incluye un contacto elctrico calibrado a un valor de temperatura, de tal manera que dicho contacto cambia de estado cuando el valor de la temperatura.

Ilustracin 13. Switche de temperatura3.2.2.32 Medidas de Nivel

La medicin de nivel quizs sea la que ms tecnologas disponen para su medicin, y al contrario que el resto de las variables de proceso, existen en el mercado diversos sistemas de medicin para las mismas aplicaciones.Es por ello que tambin la complicacin que tienen los usuarios finales para poder seleccionar un sistema de medicin. La forma de seleccionar la tecnologa casi siempre depende de dos factores como son el precio y la precisin requerida, aparte de la validez de la tecnologa para nuestro proceso.

En el pasado, las tecnologas de medicin estaban basadas principalmente en mtodos mecnicos y neumticos, hasta la llegada de la tecnologa electrnica. A continuacin se da una ligera visin de una seleccin representativa de las tcnicas de medicin de nivel ms comnmente utilizadas.

3.2.2.33 Indicadores de nivel de Vidrio

Era la medicin de nivel ms utilizada en la industria para indicaciones locales, aunque cada vez ms, es sustituido por los indicadores de nivel magnticos. El sistema de medicin est basado en el principio de vasos comunicantes. Se utiliza para lquidos limpios. El depsito requiere de dos conexiones para conectar el nivel, instalando entre las conexiones del nivel y el depsito unas vlvulas de aislamiento para poder separar ambos sistemas.

Ventajas: Sencillo de instalar y barato (depende de presiones y temperaturas).

Inconvenientes: No vlido para fluidos sucios, viscosos, no permite instalar dispositivos para retransmitir las seales.

3.2.2.34 Indicadores de nivel Magnticos

Es la medicin de nivel ms utilizada en la industria para indicaciones locales. Al igual que los niveles de vidrio, el sistema de medicin estn basado en el principio de vasos comunicantes, con la diferencia que se sustituye el vidrio transparente por una serie de lminas magnticas que van cambiando de posicin, y por lo tanto de color, a medida que detectan nivel. Se utiliza para cualquier tipo de lquidos compatibles con los posibles materiales de construccin. El depsito requiere de dos conexiones para conectar el nivel, instalando entre las conexiones del nivel y el depsito unas vlvulas de aislamiento para poder separar ambos sistemas.

Ventajas: Sencillo de instalar y es posible utilizar con altas presiones y temperaturas. Se le pueden acoplar contactos para utilizar como interruptor de nivel.

Inconvenientes: No vlido para fluidos sucios o viscosos.

Ilustracin 14. Indicador de nivel magntico3.2.2.35 Indicadores de nivel con Manmetro

Es una medicin de nivel sencilla, que se puede utilizar en tanques atmosfricos donde no se requiere una alta precisin. El mtodo consiste en instalar un manmetro diferencial en la parte baja del depsito, con una conexin al tanque y la otra a la atmsfera. De esta manera el manmetro medir la columna de agua correspondiente. En caso de que el lquido no sea agua, se debe compensar la medida con la densidad del lquido. El manmetro se debe solicitar con la escala en % o calibrada en mm.c.a., m.c.a., etc. El depsito requiere de una sola conexin para conectar el manmetro.

Ventajas: Sencillo de instalar y muy barato.

Inconvenientes: Poco preciso y sensible a los cambios de densidad.

3.2.2.36 Indicadores de nivel de Cinta, regleta o flotador/cuerda

Es una forma de medir nivel local de manera sencilla y utilizada principalmente en tanques atmosfricos, donde por la dimensin del mismo no sale rentable la instalacin de otra tecnologa de medicin. El sistema de medicin consiste en un flotador, un cable fino, dos apoyos y un contrapeso en la parte exterior del tanque.En la parte exterior del tanque se coloca una varilla graduada, que con la posicin del contrapeso indica el nivel del tanque. Este tipo de medicin no suele utilizarse en mediciones de unidades de proceso, siendo su uso en grandes depsitos de almacenamiento de agua, gasleo, etc.Ventajas: Tecnologa sencilla, adecuado para diversos productos y precisos.Inconvenientes: No vlido para fluidos sucios o viscosos, y requiere de una instalacin mecnica un poco complicada.3.2.2.37 Interruptor de Nivel por Flotador

Es una medicin de nivel sencilla y utilizada cuando se requiere detectar un lmite de nivel (alto, bajo, para realizar un permisivo o enclavamiento, etc.). La seal de salida es un contacto que cambia de estado cuando el lquido llega al punto donde se ha calibrado el flotador y no se tiene indicacin local ni continua. El mtodo consiste en un flotador, boya o cuerpo flotante montado sobre un brazo mvil y acoplado magnticamente a un microinterruptor (externo al proceso). Tambin hay versiones que consisten en un flotador redondo con un pequeo imn que sube a lo largo del tubo. En el tubo hay uno o varios rels de lminas, que harn conmutar el rel a medida que el flotador (imn) pase. En los interruptores de nivel se debe tener especial cuidado en el cableado del contacto en funcin de la deteccin de nivel que queramos hacer (alto, bajo, condicin, etc.) y el estado del proceso en el momento de la calibracin (vaco, lleno, nivel alto, etc.).Ventajas: Sencillo de instalar, adecuado para muchos productos y barato.Inconvenientes: Mal funcionamiento con productos viscosos, adherentes, etc. y requiere de una instalacin directa al tanque, o a travs de una derivacin del mismo.

Ilustracin 15. Interruptor de nivel por flotador3.2.2.38 Interruptor de Nivel por Lminas Vibrantes

Es una medicin de nivel sencilla y, al igual que los anteriores, es utilizada cuando se requiere detectar un lmite de nivel (alto, bajo, para realizar un permisivo o enclavamiento, etc.). La seal de salida es un contacto que cambia de estado cuando el lquido llega al punto donde se ha calibrado. El mtodo consiste en una horquilla oscilante preparada para que oscile en el aire a una resonancia determinada. Si la horquilla se recubre del lquido a detectar, la frecuencia de resonancia se reduce o amortigua completamente, transmitindose como una seal de salida. El tipo de horquilla y la frecuencia de resonancia sern seleccionados en funcin del lquido a detectar. Las aplicaciones ms habituales son en medidas de slidos y lquidos, y su utilizacin suele ser decisin del tcnico competente.

Ventajas: Sistema de aplicacin universal, no requiere ajustes, montaje sencillo y relativamente barato.

Inconvenientes: Mal funcionamiento con slidos de un determinado tamao de grano, ya que los grnulos se pueden quedar atrapados entre las horquillas.

Ilustracin 16. Interruptor de nivel por lminas vibrantes3.2.2.39 Transmisor de Nivel por Desplazador

Es una medicin de nivel sencilla en cuanto a tecnologa, y el mtodo consiste en el desplazamiento de un flotador, boya o cuerpo flotante, y basado en la diferencia entre el peso del flotador y la fuerza de flotacin hacia arriba que el medio ejerce sobre el cuerpo de desplazamiento. La fuerza de flotacin hacia arriba depende del volumen del cuerpo de desplazamiento, la densidad relativa y el nivel del medio, Obviamente para que el cuerpo se desplace, debe ser ms pesado que el medio.La fuerza diferencial se transmite a un medio de transmisin basado en un sistema de barra de torsin, acoplado a un transductor que transforma la fuerza en una seal acondicionada y estndar, siendo esta habitualmente 4-20 mA. Lo ms habitual es montar el desplazador en un tubo portante, y colocarlo externamente al tanque, con el fin de mejorar las condiciones de mantenimiento, calibracin y estabilidad del producto.

Ventajas: Sistema bastante preciso.Inconvenientes: Sistema que depende de la densidad del producto y el mtodo de instalacin requiere equipamiento mecnico.3.2.2.40 Transmisor de Nivel por Servomotor

Es una medicin de transmisin de nivel cuyo sistema consiste en que en la parte superior del depsito o silo, un tambor impulsado por un motor elctrico hace descender un fleje sonda lastrado por un peso en su extremo. Una rueda de medicin e interruptores de proximidad generan pulsos en lo que est descendiendo el fleje. Cuando el peso llega al producto, el fleje se destensa y el invierte el sentido de giro y devuelve al peso a su posicin de reposo. El nmero de pulsos medido durante el descenso se resta de la altura total del depsito mediante un contador previamente puesto a cero. Los pulsos pueden ser enviados directamente al sistema de control o por medio de un convertidor, pasarlos a 4-20 mA.Ventajas: Sistema adecuado para depsitos/silos altos, buena precisin y vlido para diversos productos.Inconvenientes: Requiere bastante mantenimiento y tienen consumo elctrico3.2.2.41 Transmisor de Nivel por Burbujeo

Es una medicin de nivel sencilla en cuanto a tecnologa, y el mtodo consiste en medir la presin hidrosttica en un tanque, insertando un tubo delgado en el lquido y aplicando aire comprimido en el tubo, de modo que se empuja hacia abajo la columna de lquido del tubo hasta que salgan burbujas de aire del lquido. La presin de aire en el tubo es entonces igual a la presin de la columna de lquido y se puede medir con un transmisor de presin, que convierte la presin en 4-20 mA.El aire comprimido se puede sacar de la red de aire de planta o aire de instrumentos, debindose ajustar por medio de un rotmetro. Este mtodo se usa habitualmente cuando es un depsito o foso abierto, con fluidos sucios o corrosivos, etc.Ventajas: Sistema bastante sencillo y apto para todo tipo de lquidos.Inconvenientes: Sistema que requiere de aire comprimido, as como tiene un gasto continuo de aire. No utilizable en depsitos presurizados.3.2.2.42 Transmisor de Nivel por presin Hidrosttica y Diferencial

Es una medicin de nivel sencilla y basada en el mismo sistema que Indicadores de nivel con Manmetro. La presin hidrosttica de la columna de lquido se mide directamente con un transmisor de presin o de presin diferencial. El transmisor se monta en la parte ms baja del depsito. En el caso de depsitos presurizados, es necesaria la instalacin de un transmisor de presin diferencial, de modo que a un lado de la cmara se mida la presin ejercida por la columna del lquido, mas la sobrepresin del proceso, y en el otro slo la sobrepresin. De esta manera la diferencia de presin es el peso de la columna del lquido. Lo ms habitual en estos casos es la utilizacin de un transmisor de presin diferencial, pero tambin se podran utilizar dos transmisores de presin relativa.Ventajas: Sistema bastante sencillo y buena precisin.Inconvenientes: Sistema que depende de la densidad y relativamente costoso por la instalacin requerida.3.2.2.43 Transmisores de Nivel Conductivos

Es una medicin de nivel utilizada para aquellos productos que sean conductivos. Se mide la diferencia de conductividad en un electrodo parcialmente aislado cuando la sonda est cubierta por el producto conductivo, y cuando no lo est. La pared metlica del tanque se puede emplear como segundo electrodo, o si no es posible se debe introducir otro electrodo en el tanque.

Ventajas: Sistema bastante sencillo, buena precisin, no muy caro y se puede utilizar como interruptor de nivel.Inconvenientes: Se debe tener cuidado en aquellos productos que puedan variar su conductividad, as como los que puedan tener la posibilidad de depositarse en la superficie de los electrodos.

3.2.2.44 Transmisores de Nivel Capacitivos

El principio de medicin consiste en que una sonda metlica (aislada) y la propia pared del depsito actan como dos placas de un condensador. La capacidad del condensador depende del medio que haya entre la sonda y la pared. Si slo hay aire, es decir, si el depsito est vaco, la capacidad del conductor es baja. Cuando parte de la sonda est cubierta por el producto, la capacidad se incrementar. El cambio en la capacidad se convertir a una medida estndar, habitualmente siendo esta 4-20 mA. Este es un mtodo de medicin de nivel que se utiliza tanto como transmisor de nivel como interruptor de nivel. En aquellos casos en los que se pueda producir una interfase de productos (agua-lodo, aceite-agua, etc.) es una tecnologa bastante utilizada.Ventajas: Adecuado para productos corrosivos.Inconvenientes: Por el principio de medicin utilizado, est limitado a productos con propiedades elctricas constantes.3.2.2.45 Transmisores de Nivel Ultrasnicos

Es una medicin de nivel utilizada cuando se pretende evitar el contacto entre el instrumento y el producto, por problemas de agresividad del producto, etc.

Consisten en que el mtodo de reflexin del sonido se basa en el principio de retorno de un pulso de sonido emitido por un sensor. El pulso ultrasnico emitido se refleja en la superficie del producto y el mismo sensor vuelve a detectarlo despus de un tiempo. El tiempo de retorno es proporcional a la altura vaca del tanque, y por lo tanto al nivel del mismo. Este tiempo de retorno es convertido a seal estndar de 4-20 mA.

Ventajas: Adecuado para productos que sean problemticos al contacto.Inconvenientes: Da problemas en aquellos productos que puedan formar espuma. No es apto para fluidos a altas presiones y temperaturas, as como para procesos al vaco.

3.2.2.46 Transmisores de Nivel por Radar

Es una medicin de nivel utilizada cuando se pretende evitar el contacto entre el instrumento y el producto, por problemas de agresividad del producto, etc.

Consisten en que el mtodo de reflexin de las microondas y se basa en el principio de retorno de un pulso de microondas emitido por un sensor. Las microondas se reflejan por la diferencia de impedancia entre el aire y el producto y el mismo sensor vuelve a detectarla. El tiempo de retorno es proporcional a la altura vaca del tanque, y por lo tanto al nivel del mismo. Este tiempo de retorno es convertido a seal estndar de 4-20 mA. A diferencia de los ultrasnicos, para las medidas de slidos existe la alternativa de la tecnologa llamada por ondas guiadas, en la que el pulso de radar va guiado por un cable que cuelga del depsito.

Ventajas: Adecuado para productos que sean problemticos al contacto. Fcil instalacin y vlido para altas presiones y temperaturas.Inconvenientes: El producto debe tener una constante dielctrica mnima determinada.

Ilustracin 17. Transmisor de nivel ultrasnico

3.2.2.47 Transmisores de Nivel Radioactivos

Es una medicin de nivel poco utilizada, y slo se usa cuando el producto o las condiciones as lo requieren (tanques de cido sulfrico o fluorhdrico, muy altas presiones, temperaturas, altas viscosidades, etc.). Este mtodo de medicin tiene la particularidad de que no hay contacto con el fluido, ya que utiliza el principio de radiacin gamma. La radiacin gamma no requiere equipo dentro del depsito puesto que penetra fcilmente las paredes del tanque. El mtodo se basa en el hecho de que la radiacin electromagntica que emite una fuente de rayos gamma alcanza el detector sin impedimentos cuando el tanque est vaco, pero es absorbida en mayor grado cuanto ms lleno est el depsito.Ventajas: Adecuado para todos los productos y condiciones, y no requiere de modificaciones en los depsitos.Inconvenientes: Equipo caro y requiere de unas condiciones de seguridad especiales (productos radioactivos) en transporte, instalacin y operacin.3.2.2.48 Elementos finales de Control

En la mayor parte de los procesos industriales aparecen lazos de control formados por tres elementos tpicos: transmisor, regulador y vlvula. Actuando conjuntamente garantizan una operacin controlada y eficiente de la planta junto con otros equipos automticos.

Los avances de la electrnica en la instrumentacin industrial han ido desplazando a la neumtica clsica que fue pionera en la automatizacin. Ms recientemente la incorporacin de la electrnica digital permite usar transmisores inteligentes, sistemas de control distribuido y avanzado optimizando, an ms, los procesos de produccin.

Todas estas novedades, que se desarrollan a alta velocidad, concentran la atencin de los ingenieros de control a la hora de definir y disear los sistemas, dedicando menos tiempo y atencin a las vlvulas de control. Una especificacin superficial de las vlvulas, bien en fase de proyecto en fase de compra, dejara la seleccin a una arriesgada ingeniera de precio donde no se valore adecuadamente la visin global del sistema de control y sus objetivos.

A diferencia de otros instrumentos, la vlvula de control est siempre modulando energa y es pieza clave que puede minimizar la eficacia de un sistema de control sofisticado y caro. Es por esto la necesidad de elevar el nivel de exigencia en los criterios de seleccin de las vlvulas de control para lo que se requiere una mayor formacin y conocimiento de su tecnologa, que tambin ha evolucionado en los ltimos aos como consecuencia de un mayor conocimiento de los fenmenos fsicos que tienen lugar en plantas donde se trabaja a altas presiones y temperaturas, los nuevos materiales disponibles y la mejora en los sistemas de clculo.

El objetivo de este curso no es el entrar con detenimiento en el diseo y clculo de las vlvulas de control, sino el apreciar la importancia que tienen dentro de los procesos industriales y tener una breve idea de los tipos y principales caractersticas.

En cuanto a constitucin mecnica, las vlvulas de control tienen las mismas configuraciones que las vlvulas manuales, es decir, pueden ser del tipo:

Globo o asiento. Mariposa. Bola. Compuerta. Macho. Diafragma.Dentro de las vlvulas de control se podran distinguir dos tipos en funcin del tipo de control: Vlvulas Todo-Nada Vlvulas de Control.La principal diferencia entre una y otra, es que la primera solamente acta en dos posiciones, o abierta o cerrada y se suele utilizar en controles on-off.La segunda se utiliza para el control continuo de procesos y est continuamente modulando y buscando la posicin de equilibrio requerida por el sistema.[footnoteRef:1] [1: Instrumentacin y control de procesos-Idom- Curso de formacin]

Ilustracin 18. Esquema de funcionamiento de los elementos finales de control

3.3 SMBOLOS DE INSTRUMENTACIN Y CONTROL E IDENTIFICACIN - NORMA ISA-5.1-1984 (R1992)

A fin de establecer una estandarizacin para la designacin de los instrumentos y los sistemas de instrumentacin usados para la medicin y control, fue creado un cdigo de identificacin que se encuentra establecido en la Norma ISA-5.1-1984 (R1992).Esta Norma indica de manera clara y da la informacin suficiente para que cualquier plano o diagrama que represente procesos de medicin y control pueda ser interpretado por cualquier persona con conocimientos bsicos del sistema.Los detalles tcnicos de cada instrumento referenciado a partir de la norma, deben ser especificados de manera adicional en una hoja conocida como Data Sheet a fin de contar con la informacin suficiente sobre cada instrumento.A continuacin se presenta en la tabla No 12 las combinaciones de letras tpicas establecidas segn la norma ISA-5.1-1984 (R1992) y en la tabla No 4 se listan algunos ejemplos de los instrumentos comnmente utilizados en la gran mayora de los procesos. Para identificar la funcin que realiza un instrumento a partir de la designacin establecida en un plano o diagrama se debe utilizar la tabla No 12, que incluye una primera letra que designa la medicin o variable inicial y una o ms letras sucesivas que establecen las funciones ejecutadas.

2

Tabla 3. Combinaciones de letras tpicas en diagramas de instrumentacin y control segn norma ISA-5.1-1984 (R1992)ABREVIATURASIGNIGFICADO

FCVVlvulas para el control de flujo

FITTransmisor indicador de flujo

FSHSwitche de flujo de alta

FSLSwitche de flujo de baja

LITTransmisor indicador de nivel

LSSwitche de nivel

LSHSwitche de nivel de alta

LSLSwitche de nivel de baja

TIIndicador de temperatura

TSHSwitche de temperatura de alta

TSLSwitche de temperatura de baja

TITTransmisor indicador de temperatura

ZSSwicthe de posicin

PIIndicador de presin

PITTransmisor indicador de presin

PSHSwitche de presin de alta

PSLSwitche de presin de baja

PSVDispositivo de seguridad para alivio de presin

Tabla 4. Ejemplo de combinaciones tpicas para la designacin de instrumentos de medicin y control

3.4 INFORMACIN COMERCIAL DE EQUIPOS INSTALADOS Y CROQUIS PARA EL MONTAJE3.4.1 Transmisor e indicador de temperatura (TIT)

Ilustracin 19. Transmisor en indicador de temperatura (TIT)Este transmisor e indicador es un aparato de campo para la medicin de temperatura con un sensor (Termorresistencia) Pt100.El sensor se puede conectar instalado directamente en el aparato de campo como por separado con una conexin de cable. Respecto a la radio, el transmisor es compatible con el estndar WirelessHART. Su uso tiene lugar en todas las industrias y aplicaciones en reas sin peligro de explosin. Para el uso en exteriores es recomendable una caja de aluminio robusta El rango de temperatura de servicio se encuentra entre -40 a +80 C (-40 a +176 F). La alimentacin de tensin se realiza a travs de una batera integrada, que generalmente est disponible como accesorio.Las seales de radio se pueden recibir y emitir de modo ptimo ya que posee una antena que dispone de una articulacin giratoria mediante la que se puede ajustar su orientacin.Beneficios Medicin de temperatura flexible Ahorro de costos de cableado en condiciones difciles de instalacin. Permite puntos adicionales de medida, hasta la fecha no rentables, especialmente para monitorizacin. Instalacin sencilla tambin en piezas mviles de la instalacin Permite mediciones temporales rentables, por ejemplo para optimizaciones de procesos. Complemento optimo para la comunicacin con cables y ampliacin de las posibilidades de solucin de sistemas en la automatizacin de procesos.Datos tcnicosSe puede instalar mecnicamente de dos modos: Directamente en el punto de medida con una rosca de M20 x 1,5. La conexin a otra rosca se puede obtener mediante adaptador. Separado del sensor Pt100 que est conectado por cable al transmisor.[footnoteRef:2] [2: Medida de temperatura- Catlogo siemens AG 2012]

35

Ilustracin 20. Croquis acotado TIT Dimensiones en mm (pulgadas)

3.4.2 Indicador de temperatura (TI)

Ilustracin 21. Indicadores de temperatura TIEl convertidor de temperatura es perfectamente idneo para todas las aplicaciones de campo. En comparacin con un TIT su funcin consiste en indicar la temperatura en el punto de medicin pero no la transmite. Son adecuados para el uso en tubera, depsitos, instalaciones y mquinas. La seal del sensor es amplificada y linealizada, bien sea una termorresistencia o un termopar.Beneficios De aplicacin universal

Transmisor para termorresistencia, termopar, seal de o de mV

Indicador de campo para cualquier tipo de seal de 4 a 20 mA.

Registro local del valor de medida mediante indicador digital o con aguja.

Caja en fundicin de aluminio o en acero inoxidable.

Posibilidad de montaje separado, si el punto de medida es difcilmente accesible porque presenta altas temperaturas, est expuesto a vibraciones por la instalacin o para evitar largos cuellos y vainas de proteccin. Esta posibilidad de montaje separado solo aplica para indicadores de temperatura con indicador digital.[footnoteRef:3] [3: Medida de temperatura- Catlogo siemens AG 2012]

Ilustracin 22. Croquis de indicador de temperatura con indicar digital Dimensiones en mm (pulgadas)TI- Indicador de aguja

Ilustracin 23. Croquis de conexin para manmetro3.4.3 Sensores para la medicin de la temperatura3.4.4 termorresistencias

Una termorresistencia es fabricada en diferentes materiales (metal; platino, Pt o nquel, Ni), normalmente encapsuladas en cermica. En caso de extremados requisitos de resistencia a las vibraciones, las resistencias Pt se bobinan de forma bifilar y se encapsulan en vidrio.

Componentes y circuito de una termorresistencia

Ilustracin 24. Componentes de una termorresistenciaPara poder proteger la resistencia de medida durante el servicio y para poder descambiar con mayor facilidad, esta se fija dentro de una unidad de medida (4), la cual se monta a la vez en una vaina de proteccin (5). El inserto se fija de forma elstica con dos tornillos en el cabezal de conexin (1) del elemento de proteccin. El cable interno (10) de la unidad de medida une la resistencia (11) con los bornes que se encuentran en el zcalo de conexin.Segn el rango de medida y los requisitos de precisin, las termorresistencias se conectan a los equipos de salida en circuito a 2, 3 o 4 hilos. A este fin, las unidades de medida pueden suministrarse tambin con 2, 3 o 4 cables internos. Si la resistencia del cable interno es irrelevante, entonces podrn utilizarse tambin las unidades de medida con solamente dos cables internos para la conexin a 3 y 4 hilos.

Tabla 5. Temperaturas aptas para las resistencias de medida segn su materialLas resistencias de medida estn calibradas a la temperatura de 0 C (32 F), a 100 0,12 . Los valores bsicos de las resistencias (es decir, la dependencia del valor hmico de la temperatura), as como las desviaciones permitidas, estn definidos en la norma DIN EN 60751 (IEC 751).[footnoteRef:4] [4: Medida de temperatura- Catlogo siemens AG 2012]

Montaje de vainas de proteccin

Ilustracin 25. Termorresistencia para humos

3.4.4.1 Termorresistencias para humos con cabezal de conexin

Ilustracin 30. Temorresistencia para humosLa termorresistencia para humos con cabezal de conexin es idnea para un rango de temperaturas comprendido entre -50 y +600 C (-58 y +1112 F).[footnoteRef:5] [5: Medida de temperatura- Catlogo siemens AG 2012]

Croquis acotado

Ilustracin 31. Croquis de termorresistencia para humos

3.4.5.4 Termopozos

Los termopozos son piezas metlicas utilizadas en la proteccin de sensores de temperatura, ya sean termopares o termorresistencias, aislando a los sensores de condiciones operativas que podran resultar altamente agresivas. Adems, los termopozos son ampliamente utilizados para facilitar la tarea de reemplazar un sensor ya que permiten hacerlo sin la necesidad de detener un proceso, nicamente se desmonta el termopar y puede ser reemplazado.

Ilustracin 41. Esquema de un termopozo

Tabla 6. Tipos de termopozosDimensiones estandar para la longitud de insersin U[footnoteRef:6] [6: Catlogo thermowells de ASHCROFT]

3.4.6 Transmisor e indicador de presin (PIT)

Ilustracin 42. Transmisor e indicador de presin PITEl transmisor de presin se emplea para las siguientes tareas de medicin: Presin absoluta y sobrepresin de gases, vapores o fluidos en todos los campos de ingeniera de operaciones y procesos y de la tecnologa de medicin de procesos. Mediciones de nivel de llenado, volumen o masa de fluidos elevadas temperaturas de los procesos Elevadas presiones (hasta 700 bar).[footnoteRef:7] [7: Catlogo Rosemount 2088]

Planos dimensionales

Ilustracin 43. Esquema de un transmisor e indicador de presin

Otros tipos de conexiones a proceso

Ilustracin 44. Conexiones a proceso de un PIT rosca ISO

Ilustracin 45. Conexiones a proceso de un PIT rosca ANSI

3.4.7 Indicadores de presin PI

Ilustracin 47. Indicador de presin PIEquipos empleados para cumplir requisitos elevados de proteccin de personas, adems con llenado de lquido para resistir elevadas cargas mecnicas y vibraciones apto para medios gaseosos, lquidos, no agresivos de baja viscosidad y no cristalizantes. Utilizados en la industria de proceso, petroqumica, pantas energticas, minera, maquinaria e ingeniera en general. Muy buena resistencia a cambios de carga e impactos mecnicos, con rangos de medicin ente 0 y 1.000 bar.[footnoteRef:8] [8: Catlogo de manmetros ASHCROFT]

Ilustracin 48. Conexin radial de un PI

Ilustracin 49. Conexin dorsal excntrico de un PI

Otros tipos de conexiones a proceso

Tabla 7. Conexiones a proceso de un PI3.4.8 Switch de presin PSH-PSL

Ilustracin 50. Interruptor de presinSon dispositivos que abren o cierran contactos elctricos segn la presin que exista en la tubera. Estos contactos se utilizan para operar bombas de agua u otros tipos de motores similares. Los switches de presin de son diseados para usarse con bombas de agua en aplicaciones residenciales, comerciales y agrcolas.[footnoteRef:9] [9: Catlogo de interruptores de presin ASHCROFT]

Conexiones a proceso

Tabla 8. Conexiones a proceso para PSL-PSH

Ilustracin 51. Croquis acotado de interruptores de presin.3.4.9 Accesorios para conexin de PIT y PI a tubera3.4.9.1 SockoletsEl "sockolet es una salida para con conexin de enchufe y soldadura; se denomina por el dato del espesor de pared, o schedule de la tubera que conecta en la boca de salida. Se utiliza en tubera de 2 y menores.[footnoteRef:10] [10: Curso de tuberias para plantas de proceso-Maforem]

Ilustracin 52. Esquema de conexin de sockolets

Tabla 9. Seleccin de Sockolets

Ilustracin 53. Montaje a tubera de un sockolet

3.4.9.2 Threadolets

El thredolet es una salida roscada, se utiliza principalmente para instalacin de instrumentacin; se denominan por el ratting (3.000, o 6.000 #). Se utiliza en tubera de 2 y menores.[footnoteRef:11] [11: Curso de tuberias para plantas de proceso-Maforem]

Ilustracin 54. Esquema de conexin de un Threadolets

Tabla 10. Seleccin de Thredolets3.4.9.3 Weldolets

El weldolet es el accesorio que se utiliza con la tubera mayor de 2, en aquellos puntos que tienen condiciones crticas de presin y/o temperatura; la conexin de la tubera se realiza mediante soldadura a tope.[footnoteRef:12] [12: Curso de tuberias para plantas de proceso-Maforem]

Ilustracin 55. Esquema de conexin de un Weldolets

Tabla 11. Seleccin de un Weldolets3.4.10 Transmisor e indicador de nivel (LIT)

Ilustracin 56. Transmisor e indicador de nivel LITEl transmisor ultrasnico de nivel est diseado para la medicin de nivel, volumen y caudal de productos lquidos en canales abiertos y tanques de almacenamiento o de proceso.Apto para zonas con peligro de deflagracin por materiales gaseosos o pulverulentos. SU mtodo de medicin no invasiva minimiza los requisitos de servicio. Su funcionamiento e indicacin a distancia son opcionales (hasta 20 m desde el transmisor). Posee un sensor de temperatura integrado para la correccin automtica del valor de la velocidad del sonido segn la temperatura de trabajo.[footnoteRef:13] [13: sistemas para medida de nivel- Prosonic]

Conexin a proceso

Ilustracin 57. Conexiones a proceso LIT3.4.11 Switch de nivel LSH-LSL

Ilustracin 59. Interruptores de nivelEl interruptor de nivel capacitivo es una solucin compacta para la deteccin de nivel de interfases, materiales slidos a granel, lquidos, lodos y espuma en espacios limitados, de fcil instalacin y bajo mantenimiento para atmsferas potencialmente explosivas, y para uso general.[footnoteRef:14] [14: Gua sistemas para medida de nivel- Siemens]

Ilustracin 60. Instalacin correcta de interruptores de nivelConexiones a procesoR ", 1", 1", 1" [(BSPT), EN 10226/PT (JIS-T), JIS B 0203]", 1", 1", 1" NPT [(cnica), ANSI/ASME B1.20.1]G ", 1", 1" [(BSPP), EN ISO 228-1/PF (JIS-P), JIS B 0202]

3.4.12 Sensores de posicin ZS 3.4.12.1 Sensor de proximidad inductivo para posicin de vlvulas

Ilustracin 61. Sensor de proximidad inductivoLos sensores de proximidad inductiva estn diseados para funcionar mediante la generacin de un campo electromagntico y la deteccin de prdidas de corrientes parasitas generadas cuando los objetos metlicos ferrosos y no ferrosos que se van a detectar ingresan al campo. El sensor consta de una bobina en un ncleo de ferrita, un oscilador, un detector de nivel de disparador de seal y un circuito de salida. Cuando un objeto metlico se introduce en el campo, se inducen corrientes parasitas en el objeto. El resultado es una prdida de energa y una menor amplitud de oscilacin. El circuito detector reconoce entonces un cambio especfico de amplitud y genera una seal que activara o desactivara la salida del dispositivo de semiconductores.[footnoteRef:15] [15: Sensores posicin inductivos-Allen Bradley]

Ilustracin 62. Principio de funcionamiento del sensor inductivo

Ilustracin 63. Ejemplo de aplicacin de sensores inductivos en vlvulas de compuertaConexin a proceso

Ilustracin 64. Adaptador de conexin a proceso de sensores de proximidad inductivo

3.4.12.2 Interruptor de final de carrera mecnico para vlvulas de compuerta (ZS)

Ilustracin 65. Interruptor de nivel mecnico para vlvulas de compuertaEl Interruptor de final de carrera se utiliza para controlar la posicin abierta de una vlvula de compuerta tipo (tornillo externo y horquilla).Se adapta a la mayora de vlvulas de compuerta de husillo ascendente de medidas entre DN50 (2) y DN300 (12). Puede montarse en algunas vlvulas de compuerta de husillo ascendente tan pequeas incluso como DN15 ().[footnoteRef:16] [16: Interruptor de fin de carrera-Viking]

Conexin a proceso

Ilustracin 66. Instalacin de la vlvula pequea - de tamaos 1/2" a 2 1/2" (12,5mm a 63,5 mm)

Ilustracin 67. Instalacin de la vlvula grande - tamaos 3" a 12" (76mm a 300mm)

3.4.12.3 Sensores de paso para PIG (ZS)

Ilustracin 68. Sensor de paso intrusivo para PIGEste tipo de sensor indica la salida o llegada de un PIG o cerdo raspaspador, utilizado para la limpieza y monitoreo de tuberas antes de su puesta en marcha y en los procesos de mantenimiento que buscan remover parafinas y otras sustancias que reducen el dimetro interno. [footnoteRef:17] [17: Catlogo sensor de paso para PIG- Tdwilliamson]

Conexin a procesoSe debe pedir el instrumento con un niple que debe ser soldado a la tubera sobre la cual va a ser instalado. La eleccin del niple adecuado depende del dimetro nominal de la tubera y su espesor.

Tabla 13. Seleccin de niple para conexin a proceso de sensor de paso para PIG

Ilustracin 69. Esquema de niple para conexin a proceso de sensor de paso para PIG