Instituto Tecnológico de Chihuahua (1948-2003) INSTRUMENTACION J. Rivera Chihuahua Chih. / Sep._2003 D.E.P.I.

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1 Instituto Tecnológico de Chihuahua (1948-2003) INSTRUMENTACION J. Rivera http://www.depi.itchihuahua.edu.mx/jrivera Chihuahua Chih. / Sep._2003 D.E.P.I Foro Académico

2 ¿ Instrumentación ?  ¿ A quién se le ocurrió?  Qué esperamos de esta plática:  Qué es instrumentación.  Sus aplicaciones.  Futuro  Bases (qué debemos estudiar). Instrumentación

3 Contenido:  Introducción.  Evolución de la Instrumentación.  Clasificación de la Instrumentación.  Dispositivos para instrumentación.  Comunicaciones en la Instrumentación.  Instrumentación y Control de Procesos.  La Instrumentación en la Calidad y la Globalización.  Presente _ Futuro de la Instrumentación  (Instrumentación inteligente, sistemas de medición inteligente).  Bases para el uso y aplicación de la Instrumentación.  Conclusiones.

4 Introducción  ¿Qué observamos en el mundo actual? Medicina. Comunicaciones.Transporte Industrial Hogar ETC.

5 ;Automóvil > Dirección [ Dirección directa (Manual). [ Dirección asistida D irección hidráulica. [Dirección Activa. Completamente eléctrica El giro del volante no corresponde al giro de las llantas. Introducción (Cont.) TRANSPORTE Aéreo Terrestre ¿….?

6 Introducción (cont.) Definición de Instrumentación: Instrumentos (de medida), Conjunto de instrumentos, Instalación de Instrumentos, Técnica de las medidas | Instrumentación.  Aplicación de instrumentos a procesos de elaboración industrial o a operaciones fabriles.  Aplicación de aparatos de medida científicos.  Ciencia o técnica de la aplicación de dispositivos de medida y de control a la identificación, la determinación de magnitud y la regulación de cantidades físicas o químicas.

7 Introducción cont.  Aplicación de la física, la ingeniería y las matemáticas a la medida y registro de las cantidades físicas (particularmente cuando varían con respecto al tiempo), a la técnica del control automático y a dispositivos que ejecutan diversas operaciones matemáticas sea por si mismos (para fines de cálculo), sea como componentes de un sistema [1].

8 Instrumentación: Aplicadas Medición Medición y Registro Control Automático Dispositivos que ejecutan O.M. Cantidades F ó Q Física Ingeniería Matemáticas

9 Evolución de la Instrumentación. Incorporación de diapositivas, mayor información para los operadores. Incorporación de registradores de tres plumas conmutables para 15-20 señales Incorporación de lámparas señalizadoras y sirenas. Estandarización en el tamaño de los instrumentos. 1960, Aparecen instrumentos electrónicos en miniatura. 1950, Aparecen los primeros intrumentos electrónicos. 1947, Instrumentción neumática en miniatura. 1940, Transmisores y receptores neumáticos. Centralización de funciones de medida y control más importantes del proceso. Manómetros, termómetros y válvulas Localmente distribuidos, trabajo empírico, muchos hombres Paneles semigráficos De alta densidad Salas de control de Alta densidad Instrumentación en Salas de control Instrumentación en paneles locales Instrumentación Manual

10 Evolución de la Instrumentación (cont). (Instrumentos virtuales, LAN´s, WWW, comunicación) Software para instrumentación, hardware programable. PLC´s, Sistemas de medición de no contacto. ISO´s 1990´s Intrumentación virtual. Arquitecturas para monitoreo y control. (Control distribuido, control digital directo, control supervisor por computadora.) Microcontroladores. Algoritmos de control. 1960-1965 se desarrollaron las primeras computadoras para proceso en industria térmica, química y petroquímica. 1946, aparecen las primeras computadoras Sala de control: Computadoras. Monitores especiales. Pantallas gigantes. División de intrumentos en Diferentes cuartos de Control. Paneles semigráficos De alta densidad Fin del siglo XX

11  En base a la variable física o química. Termómetros, velocímetros, audímetros, amperímetros, voltímetros, etc.  En base a la aplicación.  Instrumentación Industrial. Fábricas: Cemento, Papel, llantas etc.  Instrumentación en la industria de Manufactura Manufactura: Arneses, Electrónica, Rines etc.  Instrumentación biomédica. Medicina.  Instrumentación en sistemas de comunicación. Comunicaciones, satélites, radares etc.  Instrumentación automotríz.  Instrumentación para el Hogar, etc. Clasificación de la Instrumentación.

12 Dispositivos para intrumentación.  Elementos primarios (sensores)  Indicadores.  Registradores.  Controladores.  Transmisores.  O una combinación de estos: Indicador transmisor. Indicadores registradores. Indicadores registradores y transmisores. Indicador controlador. Indicador controlador y transmisor. Etc.  Actuadores o elementos finales de control (válvulas, selenoides, motores, etc.)

13 Partes de un instrumento básico. Indicador, Registrador

14 Comunicaciones en la Intrumentación. Transmisión de señales entre intrumentos: Neumática. Hidráulica. Corriente (4 - 20 mA). Serie RS232. RS422 RS485 USB Paralelo GPIB VXI FieldBus LAN´s, Internet.

15 Instrumentación y Control de Procesos. Tipos de Control: Manual. Automático: Todo-Nada (on-off). Proporcional. P+I+D Adaptivo. Difuso Deslizante. Redes Neuronales (Inteligente).

16 La Instrumentación en la Calidad y la Globalización. Instrumentación CalidadCalidad TotalCalidad de Clase Mundial CIMP ISO´s Laboratorios de calibración Aseguramiento de la Calidad Etc. Certificación Acreditación

17 La Instrumentación en la Calidad y la Globalización. Precisión, exactitud. Incertidumbre

18 La Instrumentación en la Calidad y la Globalización. Patrones de medición Trazabilidad

19 Presente _ Futuro de la Instrumentación

20 Presente _ Futuro de la Instrumentación (cont.) Ejemplo: Instrumentación Inteligente Sensores Inteligentes ( smart sensors, 1997 IEEE 1451.2 ). Estructura de un sensor inteligente de acuerdo al IEEE

21 Presente _ Futuro de la Instrumentación (Cont.) Niveles o grados de Inteligencia de un Sensor

22 Conclusiones:

23 Bases para el uso y aplicación de la Instrumentación (presente futuro). Matemáticas. Física, Química. Ingeniería: Electrónica. Comunicaciones. Computación. Industrial. Ambiental. Fuentes alternas de energía Desarrollo Humano.

24 Referencias: [1] Collazo L. Javier, “English-Spanish / Spanish- English ENCYCLOPEDIC DICTIONRY OF TECHNICAL TERMS, McGraw Hill Company, 1981 p.p.592. [2] Antonio Creuss, “Instrumentación Industrial, Marcombo. [3] Lira Guillermo, “Escala, AEROMEXICO”, Vol. 170, sept. 2003, pp 106- 109. [4] BMW serie 5, www.bmw.com. [5] Brian O’Mara (Analog Devices Inc.), Paul Conway (PEI Technologies) Article “”Designing an IEEE 1451.2-Compliant Transducer”, Magazine:Sensors, August 2000. [6] Instrument Society of America http://www.isa.org.http://www.isa.org. [7] Cota J. de D. Cota Ruíz, "Control y medición inteligente a través de comunicación en un alambre monitoreado localmente y/o vía Internet", División de Estudios de Posgrado e Investigación del ITCH, 2003. [8] Marlyn M, “A Practical Guide to Neural Nets”, Addison-Wesley, 1991. [9] Stamatios V. K., “Understanding Neural Networks and Fuzzy Logic, Basics concepts and applications”, IEEE PRESS 1996. [10] Curtis J. “Process Control Instrumentation Technology”, Prentice Hall, 1993.

25 Muchas Gracias por su atención. Email: jrivera@itchihuhua.edu.mx http://www.depi.itchihuahua.edu.mx/jrivera