Instrumentación Industrial

Los instrumentos de control están universalmente aceptados. Hoy en día, es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos. Y, aunque existiera, las necesidades, que crea el mercado, de obtener productos terminados con las garantías de calidad exigidas y en la calidad suficiente para que el precio obtenido sea competitivo, forzarían a modificar esta hipotética industria, incluyendo en la transformación subsiguiente la automatización del proceso mediante los instrumentos de medición y control.

Hoy en día, ante la complejidad creciente de los procesos industriales y el aumento en la producción de estos, resulta necesario desde el punto de vista financiero lograr una producción óptima; que sea capaz de reducir sus costos y de proporcionar una calidad buena en sus productos. Lo anterior solo puede lograrse con un adecuado control industrial.

Existen dos tipos de control, el analógico y el digital, si bien es cierto que el primero es el más usado en países del tercer mundo como el nuestro; el segundo es hasta hoy, el más ventajoso a emplear en los procesos industriales. Debido a lo cómodo que resulta tratar exclusivamente con números puros y ser ideal para la resolución de problemas numéricos. Asimismo la alta velocidad conseguida en las señales de mando a los diversos instrumentos de control, permite mantener el set piont casi constante y monitoreado en todo momento.

Sin embargo este tipo de control frente al analógico, tiene la desventaja de que al muestrear el proceso pierde parte de la información. Lo anterior puede ser corregido con complejos algoritmos matemáticos (al comparar este y el analógico en cuestión de costos, el control digital pierde gravemente) que le asignan versatilidad e interacción amigable en la modificación de parámetros y variables que operan en el proceso.

Aunado a lo anterior, con el control digital asistido por computador se puede:

Lograr mayor rendimiento de los procesos y por lo tanto una mejor producción con menores costos gracias a la utilización eficiente del material y del equipo.

Mayor calidad en los productos fabricados a costos muy reducidos.

Mayor seguridad, ya que la acción de corrección y activación de alarmas es casi inmediata.

Proporciona una gran cantidad de información a la dirección de control, en forma simultánea y en tiempo real.

A pesar de las maravillas que puede desarrollar este sistema, debe quedar claro que el control digital asistido por ordenador no hace milagros y que las ventajas anteriormente mencionadas solo se logran desarrollando un buen modelo que refleje exactamente el sistema de balance de materia y energía, además de incluir complejos algoritmos que le ayuden a minimizar los errores propios de sus unidades de adquisición de datos (para ello hay que analizar física , analítica y matemáticamente nuestro proceso en cuestión de forma minuciosa).

APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA.

Un sistema de símbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de América). La siguiente información es de la norma: ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992).

La norma es conveniente para el uso en la química, petróleo, generación de poder, aire acondicionado, refinando metales, y otros numerosos procesos industriales.

Ciertos campos, como la astronomía, navegación, y medicina, usan instrumentos muy especializados, diferentes a los instrumentos de procesos industriales convencionales. Se espera que la norma sea flexible, lo bastante para encontrarse muchas de las necesidades de campos especiales.

Los lazos de control en este esquema se siguen realizando mediante controladores analógicos.

CONTROL DIGITAL DIRECTO (DDC).

Sistema de control que realiza un aparato digital que establece directamente las señales que van a los elementos finales de control.

En la Figura se muestra el esquema de una computadora trabajando en control digital directo. En este esquema la computadora ejecuta uno o varios algoritmos de control para realizar directamente el control de una o varias variables de un proceso.

CONTROL DISTRIBUIDO.

En este esquema, que es el más difundido a nivel industrial en la actualidad se utilizan computadoras o microcontroladores para reemplazar los lazos de control individuales que en el esquema antiguo se implementaban con controladores analógicos. Además se usa una gran computadora de gran capacidad para realizar la función de supervisora que ya se describió en el esquema supervisor anterior, con la diferencia que en el nuevo esquema dicha computadora se auxilia de subsistemas que controlan una red local que sirve de interfaz de comunicación con cada controlador.

Funcionando en control digital directo.

Entran en contacto con el proceso, realizan conversiones e incluso transmiten en idioma binario, actualmente otros se encuentran integrados a un PLC la y a su vez este está sometido a un ordenador central y una o varias estaciones de control (x sección y central)

1.- Sensor (+ elemento primario): Entra en contacto con el sistema a medir (absorbiendo o no parte de su energía) generando una medición que responde a las variaciones de la variable controlada.

2.-Transmisor: Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma eléctrica

3.- Transductor: Reciben una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida

4.- Los convertidores son aparatos que reciben la señal de entrada y la convierten en una binaria.

Elementos de evaluación.

Elementos contenidos dentro del computador central

1.- Receptores (Interprete): Reciben la señal de entrada, procedentes de los transmisores y la guardan en un registro temporal listo a ser evaluado.

2.- Los controladores (CPU): Comparan la variable controlada con un valor deseado y ejercitan la acción correctiva mediante un análisis matemático y la evaluación de complejos códigos de programación.

Elementos de evaluación y control.

Una vez evaluado lo anterior se procede a transmitir la señal que contiene información sobre lo que hay que hacer para corregir el error. Muchos de estos elementos pueden ser integrados a un PLC o PIC, conectado a su vez a la computadora central.

1.- Transductor (lo mismo pero a la inversa)

2.- Transmisor " "

3.- Elemento final de control: Recibe la señal del controlador y modifica el caudal del flujo o agente de control. Accionando Válvulas, toberas, motores, pistones, servos...

...