E/M ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ESFOT INSTRUMENTACION RICHARD BUSTAMANTE 06/03/2013 CUESTIONARIO TEMA: MEDICIÓN Y CONTROL DE PRESIÓN. 4.4.1 Explicar que función cumple un transmisor de presión dentro de un proceso industrial. Los transmisores de presión se utilizan para el control de sistemas de presión, c omo por ejemplo, una instalación de presión de aire. Por otro lado, los transmisores de presión también se pueden usar para controlar presiones en calderas y dirigirlas mediante un sistema de regulación y control. La posibilidad de dar como salida una señal normalizada permite conectar los transmisores de presión a cualquier sistema de regulación, lo que ofrece al usuario un sin fin de posibilidades de uso. Los transmisores de presión se usan también para el control de sistemas de filtro. En caso que se genere una presión en una de las dos entradas de un transductor de presión diferencial, se indicará un valor. 4.4.2 Realice un cuadro sinóptico de la clasificación de los instrumentos para medir presión. 4.4.3 Enumere los pasos para la calibración de un manómetro Instrumen tos → INSTRUMENTOS ELECTROMECANIC OS Y ELECTRONICOS → INSTRUMENTOS PARA MEDIR
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALESFOTINSTRUMENTACIONRICHARD BUSTAMANTE06/03/2013CUESTIONARIOTEMA: MEDICIÓN Y CONTROL DE PRESIÓN.
4.4.1 Explicar que función cumple un transmisor de presión dentro de un proceso industrial.Los transmisores de presión se utilizan para el control de sistemas de presión, como por ejemplo, una instalación de presión de aire. Por otro lado, los transmisores de presión también se pueden usar para controlar presiones en calderas y dirigirlas mediante un sistema de regulación y control. La posibilidad de dar como salida una señal normalizada permite conectar los transmisores de presión a cualquier sistema de regulación, lo que ofrece al usuario un sin fin de posibilidades de uso. Los transmisores de presión se usan también para el control de sistemas de filtro. En caso que se genere una presión en una de las dos entradas de un transductor de presión diferencial, se indicará un valor.
4.4.2 Realice un cuadro sinóptico de la clasificación de los instrumentos para medir presión.
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4.4.3 Enumere los pasos para la calibración de un manómetroPara este proceso utilizaremos el calibrador de peso muerto y los pasos son los siguientes:
a) En primer lugar se procede a nivelar todo el instrumento de calibración por medio de el apriete o a desajuste de sus apoyos.
b) En primer lugar procedemos a mover el manubrio para que fluya el aceite y así aflojando la llave purgar todo el aire contenido, una vez extraído todo el aire cerramos la llave y se visualizará en el porta manómetros el aceite a nivel de la rosca.
c) Procedemos a colocar el manómetro en su respectiva rosca con la mano y luego si una vez que este bien enroscado con la llave adecuada ajustamos el manómetro en la rosca NPT.
d) En primer lugar calibramos el cero es decir sin presión de aceite en caso de que el cero este mal calibrado se procede a extraer las agujas con un mini Santiago estos son de fácil construcción y operación hay que evitar la manipulación de las agujas con las manos .
e) Si se extrajo las agujas se debe colocar en su sitio por medio de un tubo de aluminio y golpes muy leves en el mismo.
f) En segundo lugar calibramos el Span presión máxima a la que llega en manómetro.g) Para que la calibración sea lo mas real se debe girar las pesas y elevar la presión del aceite
por medio del volante hasta que estas se separen de su base lo más mínimo posible evitando la fricción.
h) En caso de no conseguir la medida máxima se procede a variar el rango de escala del manómetro por medio de los tornillos y un desarmador adecuado que se encuentran en la parte posterior de este como se indica en la figura.
i) En caso de tener manómetros cuyas escalas empiezan en valores mayores que el cero se debe realizar el análisis ya explicado con una pesa adecuada y así calibrar el principio de escala.
j) El pistón con el embolo mas delgado se usa para manómetros cuyo rango sea demasiado elevado.
4.4.4 Explique detalladamente en que consiste el sistema “Tobera-Obturador”
INSTRUMENTOS ELECTROMECANICOS
Y ELECTRONICOS→
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALESFOTINSTRUMENTACIONRICHARD BUSTAMANTE06/03/2013El sistema tobera-obturador consiste en un tubo neumático que transporta una presión constante P con una reducción en su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lámina llamada obturador cuya posición depende de la presión de salida.o El aire de alimentación de presión normalizada P, pasa por una restricción y llena un volumen
cerrado escapándose a la atmósfera por la tobera. La tobera tiene un diámetro muy pequeño (de 0.25 a 0.5). El consumo de aire de la tobera-obturador es relativamente pequeño.
o El escape de aire a través de la tobera depende de la posición del obturador. Debido a este escape el volumen cerrado se encontrara a una presión P, intermedia entre P y la presión atmosférica.
o Cuando el obturador tapa casi totalmente a la tobera no hay escape de aire a la atmósfera, el aire de la atmosfera y P son iguales a la presión de alimentación.
o Cuando el obturador está bastante separado de la tobera no limita el escape de aire a la atmósfera, siendo la presión P igual a la presión atmosférica.
4.4.5 Enumere y describa brevemente los tipos de transmisores de presión que existen.TRANSMISORES NEUMÁTICOS.Se basan en el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática. A medida que la lámina obturadora aumente o disminuya la distancia hacia la tobera ocasionara un efecto inversamente proporcional sobre la Presión.
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE FUERZAS.El elemento primario de medida ejerce una fuerza que se equilibra con otra igual y opuesta producida por la presión posterior de la tobera sobre una membrana.
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOVIMIENTOS.Este transmisor compara el movimiento elemento de medición asociado al obturador con el fuelle de realimentación de la presión posterior de la tobera. El conjunto se estabiliza según la diferencia de movimientos alcanzando siempre una posición de equilibrio, tal que exista correspondencia lineal entre la variable y la señal.
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOMENTOS.
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALESFOTINSTRUMENTACIONRICHARD BUSTAMANTE06/03/2013Utilizado generalmente de la presión diferencial el desequilibrio de fuerzas producido por el caudal que crea un par al que se opone el generado por el fuelle de realimentación a través de una rueda de apoyo móvil situada en el brazo del transmisor.
TRANSMISOR DE PRESIÓN BROWN.Es un transmisor neumático con válvula piloto gran capacidad de volumen de transmisión para obtener una velocidad máxima de transmisión.
TRANSMISOR NEUMÁTICO –ELECTRÓNICO.Emplean generalmente un elemento de medida para captar mecánicamente la variable de proceso. Se comporta esencialmente como una resistencia variable intercalada en un circuito que contiene una fuente de tensión continua, y un receptor con su carga correspondiente.4.4.6 Indique las ventajas y desventajas de cada uno de los transmisores de presión que existen.
TRANSMISORES NEUMÁTICOS.Desventajas.
o Las variaciones en la presión del aire de alimentación influyen en la señal de salida.o Compresibilidad del aireo Transmisión lenta o Reducido a distancias cortas para limitar el retraso o Sensibilidad a las condiciones del aireo Las vibraciones que pueden existir en el proceso influyen en el juego mecánico entre el
obturador y el elemento de medida y dan lugar a pulsaciones en la señal de salida, ya que el factor de amplificación del sistema tobera-obturador es muy grande.
Ventajas.o Transmisión segura en ambientes peligrosos o Insensible a la contaminación electromagnética.o Inicialmente menor coste que eléctricaso Actuadores neumáticos
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE FUERZAS.Ventaja.
o Básicamente el elemento primario de medida genera una fuerza que se equilibra con otra igual y opuesta producida por el transmisor.
o Las ventajas en del sistema te transmisor de equilibrio de fuerzas es que los movimientos son inapreciables.
Desventaja.
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o Como elementos neumáticos consideramos los instrumentos transmisores neumáticos cuyo elemento de medida es la presión adecuado al campo de medida correspondiente. El tipo de transmisor queda establecido por el campo de medida del elemento.
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOVIMIENTOS.Ventaja.
o Las ventajas en del sistema te transmisor de equilibrio de fuerzas es que los movimientos son inapreciables.
Desventaja.o Si la fuerza disponible es pequeña, aparte de la histéresis, el tiempo necesario para el
movimiento es grande y el transmisor es lento en responder a los cambios de la variable. En este caso, se acude a los transmisores de equilibrio de fuerzas en los que básicamente el elemento primario de medida genera una fuerza que se equilibra con otra igual y opuesta producida por el transmisor.
TRANSMISOR DE EQUILIBRIO DE MOMENTOS.Ventaja.
o Es un transmisor neumático con válvula piloto de gran capacidad de volumen de transmisión para obtener una velocidad máxima de transmisión.
Desventaja.o Este tipo de transmisor queda determinado por el campo de medida del instrumento
TRANSMISOR DE PRESIÓN BROWN.Ventajas.
o Tiene una unidad que mide y transmite presiones desde una gama mínima hasta una máxima.
o Tiene elementos de medición inoxidables. o Es un transmisor compacto, para una operación segura, exacta y de bajo costo.
TRANSMISOR NEUMÁTICO –ELECTRÓNICO.Ventajas.
o Varía la presión del aire transmitido de acuerdo los cambios en la señal eléctrica que recibe.
o Tienen un movimiento muy pequeño de la barra de equilibrio.o Poseen realimentación.o Una elasticidad muy buena y un nivel alto en la señal de salida.
Desventajas.o Por su constitución mecánica presentan un ajuste del cero y del alcance (Span)
complicado.
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o Una alta sensibilidad a vibraciones. o Su estabilidad en el tiempo es de media a pobre.
4.4.7 En que consiste el transmisor de equilibrio de fuerzas.
Como se puede ver en la figura el elemento de medición ejerce una fuerza en A sobre la palanca AC y apoyo D, cuando esta fuerza aumenta la palanca AC se desequilibra, tapa la tobera, la presión aumenta y el diafragma ejerce una fuerza hacia arriba en el punto B alcanzando
nuevamente el equilibrio (en este los movimientos son imperceptibles por el ojo humano).
4.4.8 Explique como se realiza la calibración de un presostato.Antes de calibrar el presostato, desactive el controlador de la bomba abriendo el Interruptor de circuito. Esto se hace por razones de seguridad, para que la bomba no arranque e interfiera con el procedimiento de calibración.
1. Calibre el diferencial del presostato al mínimo, girando el Tornillo de Calibración del Diferencial completamente hacia la derecha. Calibre la presión de operación bastante por debajo de la presión de arranque requerida de la bomba. Gire el tornillo de límites hacia la derecha para reducir la presión y observe la escala del presostato.
2. Descargue agua del sistema de protección contra incendio hasta que la presión se reduzca a la presión de arranque requerida por la bomba. Mantenga esta presión cerrando la válvula de purga.
3. Gire el contador del Tornillo de Ajuste de Límites lentamente hacia la derecha hasta que en el presostato se escuche un clic. Ahora el presostato está calibrado en la presión de arranque requerida por la bomba.
4. Si es necesario reajustar el diferencial, también cambiará la presión de operación del presostato, con lo que deberá calibrarse nuevamente.
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALESFOTINSTRUMENTACIONRICHARD BUSTAMANTE06/03/20134.4.9 Describa en qué consiste el control ON – OFF, control proporcional, control proporcional integral, control proporcional derivativo.Control automático ON-OFF, es también conocido como control Cerrado-Abierto, este tipo de control posee una banda muerta o diferencial. Además este es un control discreto de lazo cerrado. En la siguiente figura podemos ver como este tipo de control actúa.
Control automático de acción PROPORCIONAL, este control de acción tiene una banda proporcional, en la cual podemos tener un control dentro de ella, es decir, la señal se mueve dentro de los límites de esta banda. En la siguiente figura podemos ver como este tipo de control actúa.Control automático proporcional + Integral (PI)
La adición integral en este tipo de control nos significa que en este proceso vamos a tener un tiempo (t1) muy largo de estabilización. Además al integrar la variable lo que se logra es la eliminación del OFF-SET. En la siguiente figura podemos ver como este tipo de control actúa.
Control automático proporcional Integral + Derivativa (PID)
Esta acción tiene carácter de previsión, lo que hace mas rápida la acción de control, aunque tiene la desventaja importante que amplifica las señales de ruido y puede provocar saturación en el actuador. La acción de control derivativa nunca se utiliza por si sola, debido a que solo es eficaz durante periodos transitorios.
4.4.10 Explique cuál es la diferencia entre un transmisor y un transductor.
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ESCUELA POLITECNICA NACIONALESFOTINSTRUMENTACIONRICHARD BUSTAMANTE06/03/2013En el ámbito de la instrumentación de presión siempre existe una confusión, sobre estos dos términos ya que en principio tienen un denominador común. Los dos convierten una magnitud física, en este caso la presión, en otra magnitud que suele ser una señal eléctrica.
La principal diferencia esta en la amplificación de la señal. Un transductor emite señales sin amplificar como 2 mV o 10 mV. En muchos casos es el cliente que realiza la amplificación de señal para su posterior transmisión a la unidad de indicación y/o control.La función de un transmisor en cambio consiste en amplificar dicha señal y convertirla en una señal estandarizada y habitual en la industria como por ejemplo 4…20 mA o a veces 0…10 V. Se trata de un dispositivo estandarizado compuesto por sensor, conexión a proceso, conexión eléctrica y caja de protección.
4.4.11 ¿Qué es un patrón primario de medición y hasta que rango se puede utilizar para calibrar otros instrumentos de presión?
A los patrones básicos de medición se los puede encontrar en los laboratorios de patrones nacionales en diferentes partes del mundo. Dichos patrones representan unidades fundamentales y algunas unidades mecánicas y eléctricas derivadas, se calibran independientemente por medio de mediciones absolutas en cada uno de los laboratorios nacionales.
Los patrones calibradores de presión se clasifican de acuerdo a la presión máxima conveniente que pueden calibrar:PATRON-COLUMNA DE AGUA: Es conveniente por el espacio, usar este patrón para calibrar presiones hasta de 30 pulgadas de columna de agua.PATRON-COLUMNA DE MERCURIO: Hasta 760mm de columna de mercurio.CALIBRADOR PESO MUERTO: Hasta los 400 kg/cm2.
PATRON UNIVERSAL: Hasta los 30000 kg/cm2.
BIBLIOGRAFIAo Apuntes de clases de instrumentacióno Resúmenes de instrumentacióno Medición y control de presión (instrumentación industrial)o http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/transmisores-
