RESUMEN INSTRUMENTACION Y CONTROL

Alumno: Sarahí Guadalupe Ramírez Esparza

Instrumentación y control

30-08-2021

Resumen 1-1. Creus capítulo 1. Generalidades.

1.1 Introducción

Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos. En los inicios de la era industrial, la operatoria de los procesos se llevaba a cabo con un control manual de estas variables utilizando sólo instrumentos simples, manómetros, termómetros, válvulas manuales, etc., control que era suficiente por la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con qué éstos se han ido desarrollando ha exigido su automatización progresiva por medio de los instrumentos de medición y control. El sistema de control que permite este mantenimiento de las variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable, o condición a controlar, con un valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin  que el operario intervenga en absoluto.

El sistema de control exige pues, para que esta comparación y subsiguiente corrección sean posibles, que se incluya una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control y el propio proceso. Este conjunto de unidades forman un bucle o lazo que recibe el nombre de lazo de control. El lazo puede ser abierto o bien cerrado.  Si los caudales de entrada y salida son muy diferentes con picos de consumo desiguales, al operador le será dificil mantener un nivel constante de modo que tendrá que hacer ajustes con frecuencia. En cambio, en el control de lazo cerrado, una vez ajustada la posición del vástago de la válvula de control con la varilla del índice del flotador, el propio sistema se encargará de mantener el nivel en el punto deseado. Si en algún momento se presentan picos de caudal en la entrada, el nivel aumentará, con lo cual, la válvula de control abrirá para aumentar el caudal de salida y mantener así un nivel controlado, independientemente de la actuación del operador. Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos. En los inicios de la era industrial, la operatoria de los procesos se llevaba a cabo con un control manual de estas variables utilizando sólo instrumentos simples, manómetros, termómetros, válvulas manuales, etc., control que era suficiente por la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con qué éstos se han ido desarrollando ha exigido su automatización progresiva por medio de los instrumentos de medición y control. El sistema de control que permite este mantenimiento de las variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable, o condición a controlar, con un valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que el operario intervenga en absoluto.

Otro ejemplo de lazo abierto es el calentamiento del agua en un tanque mediante una resistencia eléctrica sumergida. La principal desventaja del lazo abierto es la perdida de exactitud. Otro ejemplo de lazo cerrado representa y lo constituye la regularización de temperatura en un intercambiador de calor.

En ocasiones, el control de lazo cerrado debe operar en lazo abierto, tal como puede ocurrir en el arranque de procesos por parte de un operador experimentado con un buen conocimiento del proceso.

Si se desea que el proceso tenga velocidad y exactitud en alcanzar el valor de la variable deseada deben aplicarse simultáneamente el control de lazo abierto y el cerrado, lo que constituye el llamado control anticipativo . Por ejemplo, un coche equipado con un control de velocidad y con un sistema de radar que cap- te los cambios de pendiente en la carretera, aumentará su velocidad para impedir que el coche reduzca su velocidad al pasar del llano a una subida.

1.2 Definiciones en control

Los instrumentos de control empleados en las industrias de proceso tales como química, petro- química, alimenticia, metalúrgica, energética, textil, papel, etc. Indicadores, registradores, controladores, transmisores y válvulas de control. Las definiciones de los términos empleados se relacionan con las sugerencias hechas por ANSI/ISA-S51.1-1979 aprobadas el 26 de mayo de 1995.

1.2.1 Campo de medida

El campo de medida (range) es el espectro o conjunto de valores de la variable medida que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida, de recepción o de transmisión del instrumento. Viene expresado estableciendo los dos valores extremos.

Ejemplo: un manómetro de intervalo de medida 0- 10 bar, un transmisor de presión electrónico de 0-25 bar con señal de salida 4-20 mA c.c. o un instrumento de temperatura de 100-300 °C.

Otro término derivado es el de dinámica de medida o rangeabilidad (rangeability), que es el cociente entre el valor de medida superior e inferior de un instrumento. Por ejemplo, una válvula de control lineal que regule linealmente el caudal desde el 2% hasta el 100% de su carrera tendrá una rangeabilidad de 100/2 = 50.

1.2.2 Alcance

El alcance (span) es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. En los ejemplos anteriores es de 10 bar para el manómetro, de 25 bar para el transmisor de presión y de 200 °C para el instrumento de temperatura.

1.2.3 Error

El error de la medida es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso con relación a las medidas teóricas o ideales, como resultado de las imperfecciones de los aparatos y de las variables parásitas que afectan al proceso. Es decir:

Error = Valor leído en el instrumento - Valor ideal de la variable medida

El error absoluto es: Error absoluto = Valor leído - Valor verdadero

El error relativo representa la calidad de la medida y es: Error relativo = Error absoluto / Error verdadero

Si el proceso está en condiciones de régimen permanente existe el llamado error estático. Cuando una medición se realiza con la participación de varios instrumentos, colocados unos a continuación de otros, el valor final de la medición estará constituido por los errores inherentes a cada uno de los instrumentos.

1.2.4 Incertidumbre de la medida

Cuando se realiza una operación de calibración, se compara el instrumento a calibrar con un aparato patrón para averiguar si el error (diferencia entre el valor leído por el instrumento y el verdadero valor medido con el aparato patrón) se encuentra dentro de los límites dados por el fabricante del instrumento. Como el aparato patrón no permite medir exactamente el valor verdadero y como además en la operación de comparación intervienen diversas fuentes de error, no es posible caracterizar la medida por un único valor, lo que da lugar a la llamada incertidumbre de la medida o incertidumbre

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