Sistemas de medida Clase 2 Características dinámicas de los instrumentos Representación de los procesos industriales Normas

Características dinámicas Rangeabilidad Velocidad de respuesta Constante de tiempo Amortiguamiento Respuesta en frecuencia Frecuencias de corte Desfasamiento ("phase shift") Frecuencia de resonancia

Características dinámicas Función de transferencia Sistemas causales Error dinámico

Características dinámicas Sistemas causales Retraso permanente Efecto transitorio debido a un cambio súbito de la entrada

Características dinámicas Función de transferencia Modelado teórico (leyes físicas, transformadas de Fourier y de Laplace) Modelado empírico (identificación de sistemas)

Características dinámicas Factor de amortiguamiento, respuesta a escalón, tiempo de respuesta a escalón, tiempo de subida, tiempo de amortiguamiento, constante de tiempo frecuencia natural. © ITES-Paraninfo

Características dinámicas La diferencia entre comportamiento estático y comportamiento dinámico es que este último siempre depende del tiempo. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden.

Sistemas de primer orden © ITES-Paraninfo

Sistemas de segundo orden Sobreamortiguado Subamortiguado Amortiguamiento crítico © ITES-Paraninfo

Tiempo de respuesta Intervalo de tiempo comprendido entre el instante en que una señal de entrada sufre un cambio brusco específico y el momento en que la señal de salida alcanza, dentro de los límites especificados, su valor final en régimen estable y sostenido. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 12 1 10 2 9 3 8 4 7 6 5

Sistema físico: dinamómetro De acuerdo con la ley de Hooke, FK será directamente proporcional al desplazamiento y ; o sea: Sistema de orden cero Función de transferencia: Diagrama de bloques

Sistemas de primer orden Sin cambiar las líneas generales del dispositivo, ahora las guías lubricadas que no presentaban fricción, manifiestan fricción viscosa Función de transferencia: Diagrama de bloques

Sistema de segundo orden Con una masa M en la punta libre del resorte, y reajustada la escala de manera que lea 0 cuando sólo actúa la fuerza de la gravedad, de la 2ª Ley de Newton: Función de transferencia: Diagrama de bloques

Representación de los procesos Diagrama de Bloques. Diagrama de Flujos (PFD, flowsheets 2D y 3D). Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID). Diagramas de Control. Planos de Equipos y la Planta (layout, vistas 2D y 3D). Maquetas de la Planta, Equipos y Proceso. Normas ISA S 5.1 – 1984 (R1992) DIN 19227 – 1 (1977), 2 y 3 (1984), 4 (1985) ISO 3511 – Partes 1, 2, 3 y 4; ISO 14617 (2002)

Planta de limpieza de gases

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID)

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID)

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Conectados por líneas de transmisión Indicadores Neumáticas Eléctricas Digitales Binarias Transmisores Registradores Convertidores Controladores Actuadores Transductores

Código de identificación o etiqueta de instrumentos. Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Código de identificación o etiqueta de instrumentos. Norma ANSI/ISA S5.1 TRC 2A Primera letra Letras sucesivas Número del lazo Sufijo (opcional) Identificación funcional Identificación del lazo Ejemplo TRC-2A

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Modo de empleo de P&IDs 1ª letra 1ª letra: Variable medida o relacionada A análisis 2ª letra: puede cualificar a la primera D densidad D diferencial E voltaje F relación F caudal S seguridad I corriente Q integración J potencia 3ª y siguientes: Función del Instrumento L nivel I indicador M humedad R registro P presión C control S velocidad T transmisor T temperatura V válvula V viscosidad Y cálculo W Peso H alto Z posición L bajo Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Los sistemas de control de procesos se representan en los diagramas de proceso e instrumentos utilizando símbolos e íconos simples Los P&ID permiten entender el funcionamiento integrado del proceso y del sistema de control En la norma ISA se emplean líneas sólidas para representar las conexiones del proceso y líneas a trazo discontinuo con marcas para representar las comunicaciones entre los instrumentos Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Conexión a proceso, o enlace mecánico o alimentación de instrumentos. Señal neumática Señal eléctrica Señal eléctrica (alternativa) Tubo capilar Señal sonora o electromagnética guiada (incluye calor, radio, nuclear, luz) Señal sonora o electromagnética no guiada Señal de software o datos Conexión mecánica Señal hidráulica Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) » Los instrumentos de los lazos de control se representan por un círculo en cuyo interior se colocan las letras que designan al instrumento. » El bucle (lazo de control) al que pertenece se identifica por un número y el símbolo indica la localización física del instrumento » La identificación del tipo de instrumento se realiza con dos o más letras: • La primera indica el tipo de variable que se mide, se indica, se transmite o se controla. p.e. T indica temperatura. • La segunda letra indica la función que realiza el instrumento en el bucle (control (C), indicación (I), registro (R), etc. Ejemplos: » TC controlador de temperatura » FT transmisor de caudal (Flow transmitter) » PC controlador de Presión. (Pressure controller) » LR registrador de nivel (Level register) » TI indicador de temperatura (Temperature indicator) Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Un diagrama de instrumentación es una descripción gráfica de un proceso que muestra una vista general de los instrumentos empleados en un formato estándar Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Ejemplos de P&ID PDT LRC PIC DT Transmisor diferencial Controlador reg. Controlador indicador Transmisor de de presión de caudal de presión densidad FY FFC ST TDT Controlador de Relación de caudal Transmisor de velocidad Transmisor diferencial de temperatura Cálculo de caudal Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Instrumentos análogos Señal neumática Conexión al proceso LRC 128 PT 014 Señal eléctrica o alimentación Montaje en panel Montaje en campo El número es el mismo en todos los instrumentos de un mismo bucle de regulación Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Instrumentos digitales LRC 128 PT 014 • Comparte varias funciones: monitor, control, etc. • Configurable por software • Controlador de DCS, regulador por microprocesador,... • Acceso por red Accesible al operario Normalmente no accesible al operario Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Instrumentos digitales LRC 128 • Indica conexión software o por red digital • Indica computador distinto del controlador de un DCS • Varias funciones: DDC, registro, alarmas, etc. • Acceso por red Norma ANSI/ISA S5.1

Diagramas de proceso e instrumentos (P&ID) Instrumentos digitales PLC o secuencias/ lógica de un DCS Control lógico o secuencial Accesible al operario No accesible al operario Norma ANSI/ISA S5.1

Norma ANSI/ISA S5.1

Norma ANSI/ISA S5.1

Norma ANSI/ISA S5.1

Otros Diagramas y Planos • Plano Layout Plano Mecánico Planta Plano Mecánico Elevación Plano Eléctrico Plano Isométrico

CÓDIGOS IP , IK Definiciones Envolvente: Es el elemento que proporciona la protección del material contra las influencias externas y en cualquier dirección, la protección contra los contactos directos. Esta definición, que se ha extraído del Vocabulario Electrotécnico Internacional (VEI 826-03-12), necesita alguna aclaración antes de aplicarla para la explicación de los grados de protección. Las envolventes proporcionan también la protección de las personas contra el acceso a partes peligrosas y la protección del material contra los efectos nocivos de los impactos mecánicos. Se considerará parte de dicha envolvente, todo accesorio o tapa que sea solidario con o forme parte de ella y que impida o limite la penetración de objetos en la envolvente, salvo que sea posible quitar las tapas sin la ayuda de una herramienta o llave.

CÓDIGOS IP , IK Grado de protección: Es el nivel de protección proporcionado por una envolvente contra el acceso a las partes peligrosas, contra la penetración de cuerpos sólidos extraños, contra la penetración de agua o contra los impactos mecánicos exteriores, y que además se verifica mediante métodos de ensayo normalizados. Existen dos tipos de grados de protección y cada uno de ellos, tiene un sistema de codificación diferente, el Código IP y el Código IK. Los tres primeros epígrafes anteriores estarían contemplados en el código IP y el último en el código IK. Estos códigos se encuentran descritos en una norma, en las que además se indican la forma de realizar los ensayos para su verificación: Código IP: UNE 20324, que es equivalente a la norma europea EN 60529. (CEI 70-1 - IEC 529 - IEC 144 - UTE C 20-010 - DIN 0050 Standards) Código IK: UNE-EN 50102

CÓDIGOS IP

CÓDIGOS IP

CÓDIGOS IP

CÓDIGOS IP IP

CÓDIGOS IK

CÓDIGOS NEMA NEMA

IEC vs NEMA

Bibliografía Creus Sole, Antonio. “Instrumentación Industrial”. 8ª Edición. ALFAOMEGA. México, 2010. Pág. 1 – 59 Bentley, John. “Sistemas de Medición. Principios y Aplicaciones”. CECSA Navarro, Héctor. “Instrumentación Electrónica Moderna”. Editorial Innovación Tecnológica-Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela. Caracas Venezuela. 1995. Pag. 285. Pallas Areny, Ramón. “Sensores y Acondicionadores de Señal”. Editorial Marcombo, D.F. México. 2001 Pag. 480. Pérez García, Miguel, y otros. Instrumentación Electrónica. 2ª edición. THOMSON, Madrid, España. 2004

Bibliografía Hernández Cid, Juan Manuel. Notas de clase Instrumentación y Control. ITESO (autor corporativo). E-mail: j.hernandez@ieee.org Marga Marcos, Itziar Cabanes, Eva Portillo, 2006 METRING C.A. Protección según IEC. Hoja de Información 10.65. www.metring.com

Cooling Coils Monomer Feed Cooling Water to Sewer Cooling Water In TC Cooling Coils Monomer Feed Cooling Water to Sewer Cooling Water In Thermocouple