Automática:

funciones que se llevan a cabo sin la Acción humana

Sistema:

conjunto de elementos relacionados Entre sí ordenadamente contribuyen a alcanzar un objetivo

Sistema automático de control:

conjunto de Componentes físicos conectados o relacionados entre si, de manera que regulen Su actuación por si mismos, es decir sin intervenciones deagentes exteriores corrigiendo además los Posibles errores que se presenten en su funcionamiento

Finalidad de los instrumentos:

mantener los Parámetros de calidad, supervisar la operación, cuantificar insumos y Productos, determinar condiciones inseguras

Medida:

numero Q expresa relación entre una cantidad y unidad utilizada pa medirla.

Incertidumbre de medida:

es como El error que puede tener el instrumento.
Ej: si un instrumento marca 25° y Tiene valores cada 1°, se debe colocar 25°±1°.

Medición:

es la Determinación de una medida, puede realizarse de dos formas: 1)Por comparación Directa: con cantidades cuyas unidades son las básicas del sistema utilizado. 2)indirectamente: mediante el efecto que produce una variable secundaria

Sistema de control en lazo Cerrado:

compara el valor de una variable con uno deseado y Se toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación o error Existente, luego la variable de control minimiza el error.

Retroalimentacion o feedback:

propiedad Por la cual se compara la salida con la entrada del sistema y se establece una Función entre ambas

Ventajas lazo cerado

Buena Respuesta ante perturbaciones y buena precisión en la respuesta

Desventajas lazo cerrado:

Dificultad en su diseño, utilización de muchos componentes

Sistema de control en lazo abierto

No hay Comparación entre el set point y la variable a controlar , o por lo menos no se Realiza continuamente. La acción de control es independiente de la salida , por Lo que la señar de salida no influye sobre la enrtada.Ej:lavadoras semi Automáticas , semáforos de una ciudad.

Características de los instrumentos:

Campo de medida

Conjunto de Valores comprendidos dentro de los limites superior e inferior de la capacidad De medida de recepción o de transmisión del instrumento

Alcance

Es la Diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida Del instrumento

Exactitud:

es la cualidad de un Instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al valor Verdadero de la magnitud medida

Presicion:

Grado de dispersión de las Lecturas de un instrumento cuando mide la misma variable.

Zona muerta

Es el Campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de Salida del instrumento , que no produce su respuesta.

Tiempo de respuesta

Tiempo Trascurrido desde que se produce un cambio en la variable hasta que la lectura (respuesta) se estabiliza en un nuevo valor.

Sensibilidad

Es la Razón entre el incremento de la señal de salida o de la lectura y el incremento De la variable que lo ocasiona , después de haberse alcanzado el estado de Reposo.

Repetibilidad

Es la Capacidad de reproducir de las posiciones de la pluma o del índice o de la Señal de salida del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la Variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de Variación, recorriendo todo el campo

Histéresis: Es el fenómeno de inercia por el cual un material ofreciendo resistencia a un Cambio, tiene una tendencia a conservar sus propiedades. Haciendo que el proceso de variación sea distinto en un sentido que en el contrario.

Resolución

Es la menor diferencia de Valor que el instrumento puede distinguir

Error

Valor de la desviación que Presentan las medidas practicas de una variable de proceso con relación a los Valores teóricos o ideales , como resultado de las imperfecciones de los Instrumentos y de las variables parasitas que afectan el proceso.

error estático:
Si el proceso esta en Condiciones de régimen permanente existe el llamado error estático

Error dinámico

En condiciones Dinámicas el error varia considerablemente debido a que los instrumentos Absorben energía del proceso y esta trasferencia requiere cierto tiempo para Ser transmitida , lo cual da lugar a retardos en la lectura del aparato.

Error en instrumentos en cascada

Cuando en Una medición participan varios instrumentos , colocados uno a continuación del Otro , el el error relativo de casa instrumento es +a+b+c…

Clase de instrumentos

Se Consideraran dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la función Del instrumento y la segunda con la variable del proceso.

1. En función del Instrumento:

• Instrumentos ciegos

  
  Son aquellos que no tienen Indicación visible de la variable. Ej: Los instrumentos de alarma tales como Presostatos y termostatos en los cuales solo se ajusta el punto de disparo. Los Trasmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin identificación visible.

• Los instrumentos indicadores: indican con una aguja a una Escala graduada, en una pantalla digital o en una escala de colores el valor de Una variable.

• Los instrumentos registradores: registran con trazo Continuo o a puntos sobre una carta graduada, que puede ser circular o Rectangular o en una memoria de computadora.

• Los transmisores captan la variable por medio de un Sensor y la transmiten a distancia en forma de señal estandarizada. Esta señal Puede ser neumática, eléctrica, digital o de otro tipo.

• Los transductores reciben una señal de entrada función de Una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de Salida u otra carácterística. EJ: un elemento primario, transmisor, convertidor PP/I.

• Los convertidores, se utilizan para cambiar de una señal Estándar a otro tipo de señal estándar. Existen dos tipos de convertidores: Convertidores P/I, convierten una señal de entrada neumática a una señal Eléctrica y convertidores I/P, convierten una señal eléctrica a una señal Neumática.

• Los controladores comparan la variable controlada con un Valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. La Variable controlada la pueden recibir directamente como controladores locales o Bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital Precedente de un transmisor.

• Elemento final de control recibe la señal del controlador Y modifica su posición variando el caudal de fluido.

• Señales neumáticas, Variable linealmente de 3 a 15 PSI Para el campo de medida de 0-100% de la variable.

• Elementos primarios (sensores), captan el valor de la Variable del proceso y envían una señal de salida predeterminada. Están en Contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado Para dar una indicación en respuesta a la variación de la variable del proceso.

2. En función de la variable del proceso

Expresados en función De la variable del proceso, los instrumentos se dividen en instrumentos de: Caudal, nivel, presión, temperatura, densidad y peso específico, humedad y Punto de rocío, viscosidad, posición, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, Fuerza, turbidez, etc.

Esta clasificación Corresponde específicamente al tipo de las señales medidas siendo independiente Del sistema empleado en la conversión de la señal de proceso. Asimismo, esta Clasificación es independiente del número y tipo de transductores existentes Entre el elemento primario y el instrumento final.

3. Según el tipo de energía que consumen

– Receptores, Instrumentos que reciben señales de los transmisores. Los registradores, Controladores e indicadores pueden ser considerados instrumentos receptores si Los mismos están acoplados a un transmisor.

– Integrador, detecta La variable y la acumula a través del tiempo. Ej: a partir de una medición instantánea De caudal, mediante un integrador sepuede determinar el total en un dia o una semana.

– Instrumentos neumáticos, emplean aire a Presión para su funcionamiento.

– Instrumentos hidráulicos, emplean un fluido A presión para su funcionamiento.

Transmisores

Captan La variable por medio de un sensor y la transmiten a distancia en forma de Señal estandarizada. Esta señal puede ser neumática, eléctrica, digital o de Otro tipo.

El Sensor puede formar parte integral, o no, del transmisor. Ej:

• Un transmisor de temperatura de bulbo y capilar.

• Un transmisor de caudal con la placa orificio como Elemento primario.

Tipos De señales de los transmisores: señales neumáticas, electrónicas, Digitales, hidráulicas, telemétricas.

Transmisión de datos Por fibra óptica:

La fibra óptica es un medio de transmisión empleadohabitualmente en redes de datos, un hilo muy Fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se Envían pulsos de luz que representan los datos a trasmitir.

• ventajas : inmunidad Frente al ruido eléctrico, aislamiento eléctrico total , ancho de banda mayor Que el proporcionado por los hilos de cobre,pequeño tamaño y poco peso,bajas Perdidas de energía , comunicaciones mas seguras.

• sistema tobera-obturador

• el sistema tobera-obturador consiste en Un tubo neumático alimentado a una presión constante ps, con una reducción en Su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lamina Llamada obturador cuya posición depende del elemento de medida.

• Desventaja del sistema tobera-obturador-válvula piloto

• Las variaciones en la presión del aire De alimentación influyen en la señal de salida.

• 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

• Transformador Diferencial

• Consiste en un núcleo magnético con tres o mas polos Bobinados. El bobinado central esta conectado a una línea de alimentación Estalilizada. Los otros dos están bobinados idénticamente con el mismo numero De espiras y en la misma disposición

• Transmisor Inteligente

• El termino inteligente (smart) indica que el instrumento Es capaz de realizar funciones adicionales a la simple transmisión de la señal Del proceso

• En 1983 la empresa Honeywell introdujo el primer Transmisor digital denominado “inteligente” (Smart transmitter). El termino Inteligente indica que el equipo tiene incorporadas funciones adicionales que Se añaden a las propias de la medida y transmisión exclusiva de la variable. En 1986 salíó al mercado el primer aparato que transmite directamente una señal Digital de receptor.

• Desventajas

• la normalización de las comunicaciones digitales, no esta Plenamente resuelto.

• Respuesta frecuencial defectuosa. Dependiendo de la Frecuencia de la señal, esta será transmitida con poca fidelidad por el retardo Inherente del microprocesador que debe realizar secuencialmente diferentes Acciones de cálculo.

• Si la señal es rápida, por ejemplo, presión y caudal, o Bien interesa la máxima fidelidad en la señal tal como en temperatura, el Microprocesador responderá con retraso, con lo cual la señal quedara Distorcionada.

• Este ultimo punto debe, pues, valorarse y, caso de no Poder admitirse esta distorcion, deben emplearse instrumentos clásicos Analógicos que son de respuestas mucha mas rápidas.

• Ventajas de Los transmisores inteligentes

• Mejora en la exactitud:
  el transmisor Guarda digitalmente en una eprom los datos que proporciona correcciones Precisas de las no linealidades de los sensores ante las variaciones en la Temperatura y en la presión ambiente.

• Mientras el elemento primario no se averíe, el transmisor Inteligente tiene una vida útil casi ilimitada.

• Mejora de la calibración: la calibración Que se realiza en fabrica se lleva a cabo para una gran variedad de Temperaturas ambiente, y la temperatura interna del transmisor es registrada en La memoria eprom.

• La calibración se realiza para un total de 125 medidas o Mas en el transmisor. Todo ello proporciona, después, una gran estabilidad de Calibración cuando el instrumento ya esta trabajando en campo

• Cambio automático del campo de medida: es realizado Por el transmisor en caso de que el valor de la variable salga del campo. Así Mismo, fija la variable en el ultimo valor alcanzado, en caso de detectarse Alguna irregularidad en el funcionamiento del aparato.

• Compensación: de las variaciones de Temperaturas y tensiones de referencia de los transmisores y autoajustes desde El panel de control.

• Grabación de datos históricos: la señal Digital permite guardar los datos y analizarlos con mas detalles Posteriormente. Esto ha permitido que los operadores de proceso puedan tener de Una manera fácil y rápida una visión total de la marcha de la misma

• Mantenimiento: Antes de su aparición, La calibración y el cambio del margen de medida debían realizarse normalmente En el taller de instrumentos, lo que equivalía a disponer de aparatos de Repuesto para con nuar trabajando con el proceso, siendo inevitable la marcha a Ciegas durante elempo requerido para el Cambio mecánico del instrumento

• Rangeability: es la relación señal Máxima/señal mínima o dinámica de medida.

• En variable especificas, tal como el caudal, el Transmisor inteligente proporciona una mejora en la relación caudal Máximo/caudal mínimo que pasa de 3:1 en la placa orificio (o tubera o tubo Venturi) a 10:1 manteniendo la misma exactitud del mas o menos 1%

• Autocalibracion: los transmisores Inteligentes pueden ajustar automáticamente sus parámetros de calibración para Compensar variaciones en el proceso.

• Un ejemplo de las técnicas de autocalibracion lo Constituyen los transmisores de nivel por ultra sonido

• Autodiagnóstico: los transmisores Inteligentes se prestan tambn al autodiagnóstico de sus partes electrónicas Internas, función que proporciona al departamento de mantenimiento, primero, el Conocimiento de la existencia de un problema en el circuito, segudo el Diagnóstico y la naturaleza del problema, señalando que instrumento ha fallado Y tercero, las líneas a seguir para la reparación o sustitución del instrumento Averiado.

• Comunicador portátil: para Visualizar la señar de salida, los datos de configuración, el margen de Funcionamiento y otros parámetros, y cambiar los ajustes del campode medida se Utiliza un comunicador portátil, que se conecta en cualquier punto de la línea De transmisión.

• Un comunicador portátil dotado de visualizador de cristal Liquido y teclado alfanumérico permite comprobar desde el propio transmisor o Bien desde el controlador, o desde cualquier punto de la líneas de conexión, el Estado y calibración del transmisor.

• Ventajas del Transmisor inteligente vs transmisores electrónicos analógicos convencionales (4-20ma)

  
  

• Mejora de la presicion (2:1 como mínimo)

• Mejora de la estabilidad en condiciones de trabajo Diversas (3:1 a 15:1)

• Campos de medida mas amplios

• Mayor fiabilidad

• Bajos costes de mantenimiento

• Otras ventajas

• En la medición de temperatura el transmisor inteligente Puede trabajar con distintas sondas de resistencia y termopares y diversos Campos de medida, gracias a la linealizacion de las escalas y a la compensación De la uníón fría que se llevan a cabo en el microprocesador