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Curso:
CONTROL DE PROCESOS
Elementos Primarios de Control
Ing Fredy Molina R.
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MUNDO
REAL
Dependiendo de cul es el sistema, lamedicin puede ser ndice de precios al
consumidor, temperatura, fraccin deaprobados en un curso de posgrado, etc.
Si se quiere tener
una percepcin(conocimiento) delmundo real, sedeben conocer el
valor que adoptanalgunas variables.
El mecanismo por el cual conocemos el valor de
las variables es lo que llamamos MEDICINIng Fredy Molina R.
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Qu variables son importantes en
el proceso de esterilizacin?
TemperaturaT PresinPCaudalF L Nivel
A VariablesAnalticas OtrasIng Fredy Molina R.
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Qu partes se pueden identificar
en un elemento de medicin?
ELEMENTO
PRIMARIO ELEMENTO
SECUNDARIO
Variablea medir Seal
Dispositivo fsico encontacto con lo que se va
a medir. La variable amedir produce un cambioen alguna propiedad
mecnica, elctrica, etc.
Dispositivo que capta loscambios de la propiedad
mecnica, elctrica, etc.y lo transforma en unaseal que se usar en unindicador, registrador,alarma, etc.
Ing Fredy Molina R.
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ELEMENTOPRIMARIO ELEMENTOSECUNDARIO
Variablea medir:Caudal
Elemento Primario:
Tubo de Pitot
Sealprimaria:Diferencia
de presin
Elemento Secundario:
Transmisor diferencial
Seal desalida:
corriente
o tensin
Ing Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?
INDICADOR
REGISTRADOR
ALARMA
CONMUTADOR(SWITCH)
ADQUISIDORTRANSMISOR
Ing Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?INDICADOR
La seal se expresavisualmente con un punteromarcando sobre una escala,un visor de nmeros leds, etc.
Ing Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?La seal queda marcada enun papel. Lo que se registraes una serie temporal. Aveces la curva se registra enuna pantalla.
REGISTRADORIng Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?La seal queda marcada enun papel. Lo que se registraes una serie temporal. Aveces la curva se registra enuna pantalla.
REGISTRADORIng Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?ADQUISIDOR
Los datos son
digitalizados y procesadospor un microprocesadorque permite diversos usosposteriores.
Ing Fredy Molina R.
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Cmo se usa la seal de salida?
TRANSMISOR
La seal se la enva (a travs de cables,fibra ptica, etc.) a otro instrumentoremoto que har uso de ella
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse en
cuenta con los instrumentos de medicin?
RANGO OALCANCE SPAN Y CERO
PRECISIN OEXACTITUD REPETIBILIDAD
LINEALIDAD SENSIBILIDAD YRESOLUCIN
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse en
cuenta con los instrumentos de medicin?
RANGO OALCANCE
SPAN Y CERO
Conjunto de valores de la variable de medidaque estn comprendidas dentro de los limitessuperior e inferior de la capacidad de medida
del instrumento. Se expresa por los dosvalores extremos (Mnimo y mximo valor)Spanes la diferencia entre el mximo y elmnimo valor del rango. El menor valore del
rango se denomina cerodel instrumento.
EjemploUna termoresistencia Pt-100 mide temperaturas entre 100 y 200 C.
Rango = 100 - 200 C ; Span = 200 - 100 = 100 C ;
Cero = 100 C Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse en
cuenta con los instrumentos de medicin?
(accuracy) Esto es realmente indica lafalta de exactitud de un sensor. Es lamxima desviacin del valor medido respecto
del valor ideal. Siempre se expresa como
de la unidad de medida o % del span o deplena escala
EjemploUna termoresistencia Pt-100 mide temperaturas entre 100 y 200 Cy su precisin puede ser de 0.5 C; 0.4 % span ; 0.25 % FS
PRECISIN OEXACTITUD
REPETIBILIDADEs la capacidad de reproduccin de laslecturas del instrumento al medirrepetidamente valores idnticos de la
variable, bajo las mismas condiciones.
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse encuenta con los instrumentos de medicin?
La repetibilidadest incluida
en la precisin.
PRECISIN OEXACTITUD
REPETIBILIDAD
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse encuenta con los instrumentos de medicin?PRECISIN OEXACTITUD
REPETIBILIDAD
La repetibilidadest incluida
en la precisin.
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse encuenta con los instrumentos de medicin?PRECISIN OEXACTITUD
REPETIBILIDAD
La repetibilidadest incluida
en la precisin.
Ing Fredy Molina R.
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Qu caractersticas deben tenerse en
cuenta con los instrumentos de medicin?
Los instrumentos ideales sonlineales. De hecho, la mayora delos sistemas instrumentales
comerciales tienen respuestalineal. Puede ocurrir, sin embargo,que la respuesta no seaestrictamente lineal y, por ende,que ocurra un error por no
linealidad de la respuesta delinstrumento. La linealidad mideprecisamente la no linealidad, esel mximo apartamiento respetode un comportamiento lineal
LINEALIDAD
Ing Fredy Molina R.
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ELCTRICOS
Termocuplas Termoresistencias Termistores
MECNICOS
Sistemas de dilatacin
Termmetros de vidrio conlquidos Bimetlicos
RADIACINTRMICA
Pirmetro ptico Pirmetro de radiacin total Pirmetro de relacin
VISUALES
Indicadores de colorIng Fredy Molina R.
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Medicin deTemperatura TermocuplaCable 1
Cable 2
T1
T2
fem = f(T1-T2)La f.e.m. que seinduce es funcinde la diferenciade temperaturas.Una de las juntasse introduce en ellugar donde sequiere hacer lamedicin y la otra
en una referencia. Ing Fredy Molina R.
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Medicin deTemperatura
Termocupla
Como el elementosensible es un cable,
necesita proteccinmecnica y qumica.Por eso se empleantermovainas.
Ing Fredy Molina R.
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Medicin deTemperaturaTermoresistenciasConsisten en un cable metlico,generalmente platino, cuya resistencia
vara en forma directa con latemperatura
R = Ro (1 + aT)
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Medicin deTemperaturaTermistores
Son semiconductores
cuya resistencia vara con latemperatura, en forma inversay muy pronunciada.
)b/Texp(RoR
Ing Fredy Molina R.
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Medicin deTemperatura
Consiste en dos placas
con materiales de muy distintocoeficiente de dilatacintrmica. La deformacin esfuncin del cambio detemperatura
Bimetlicos
Ing Fredy Molina R.
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Medicin deTemperatura Pirmetros
Captan la intensidad de la radiacinemitida por los cuerpos debido a sutemperatura. No tiene contacto directocon el material al que se mide latemperatura
Ing Fredy Molina R.
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Medicin deTemperatura Medios Visuales
Se puede recurrir a pinturas, autoadhesivos, etc.que poseen pigmentos cuyo color cambia con latemperatura.
Ing Fredy Molina R.
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Medicin de PresinQu presiones se miden?:
PresinManomtrica
PresinAbsoluta
Presin
Diferencial
Vaco
PresinAtmosfrica
0
PRESIN
fluctuacinpres. atm 5 %
Banda de
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Medicin de PresinLos elementos primarios que se emplean en estos
ambientes son fundamentalmente de dos tipos:Elementos de columna de lquido:Usados para indicacin. A este grupo pertenecen losdiversos manmetros de tubo y las campanas con sello
lquido.Elementos elsticos:Sirven tanto para medicin local como para transmisores.Los cuatro elementos que se emplean en sensoresindustriales son: Tubo de Bourdon, diafragma, cpsulas y
fuelles.Existen en el mercado diversas tecnologas para transmisoresque se acoplan con los elementos elsticos, pero las msdifundidas y confiables son los extensomtricos (strain gage),capacitivos y de alambre vibrante.
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Medicinde Presin
Elementos
de columnade lquido
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Elementos elsticos
Medicinde Presin
Tubo BourdnCpsulas
Diafragma
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Elementos elsticosMedicinde Presin
Capacitivo
Strain Gauge
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Elementos diferenciales
Medicin de CaudalSon muchas las posibilidades en en el caso de caudal. Es algomuy importante cuando se trata de un insumo que se compra ocuesta producirlo (agua de calidad, vapor, gas natural, etc.)
Strein Gauge
Se basan en establecer una restriccin enel conducto y medir la diferencia de
presin que se produce entre dos puntos.Existen diversos tipos, algunos clsicoscomo los tubos Venturi y de Pitot y otrosnuevos como los de cua o cono en V.
Ing Fredy Molina R.
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Elementos de desplazamiento positivoMedicin de Caudal
Son dispositivosmecnicos cuyomovimiento(rotacin) estrelacionado en
forma directacon el caudal quecircula.Son ideales paratotalizacin.
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Elementos de desplazamiento positivoMedicin de Caudal
Son dispositivosmecnicos cuyomovimiento(rotacin) estrelacionado en
forma directacon el caudal quecircula.Son ideales paratotalizacin.
Ing Fredy Molina R.
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Caudalmetros
Electrnicos
Medicin de Caudal
Magntico Ultrasnico
Turbina de
insercinIng Fredy Molina R.
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Medicin de NivelEl nivel es una variable muy importante en los procesos ya que
est vinculada a la operacin del equipo, al inventario, etc.Lo ms comn es designar con nivel a la posicin de la interfaselquido-gas o slido-gas. Pero tambin se suele medir ycontrolar la interfase lquido-lquido y lquido-slido.
No existe algo as como un medidor universalque sea aplicable a todos (o la mayora) de loscasos. Cada situacin debe ser cuidadosamente
analizada, ya que existe un sinnmero decondiciones a tener en cuenta como tipo deslidos o fluido, agresividad fsica o qumica,existencia de espuma, ngulos de talud en slidos,etc.
Ing Fredy Molina R.
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Medicin de Nivel
Indicador Visual
UltrasnicoRadar
Presindiferencial