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CONCEPTOS BÁSICOS
Un proceso es una secuencia de actividades en donde hay que analizar, qué es lo que entra, que es lo que se quiere que salga y cuáles instrumentos se van a utilizar y cómo se va a hacer el control, por lo que se requiere medir para tomar una decisión y actuar. El sistema de control implica medición, decisión y acción. La medición la realizan los sensores La decisión la toma el controlador La acción la toma el elemento final de control Es necesario controlar un proceso para que obtener seguridad , para que el mismo sea estable y no se salga de los rangos determinados, porque es necesario optimizarlo y por razones ambientales La instrumentación es la especialidad que se enfoca en los instrumentos de medición para el control de un proceso industrial, por lo que es necesario saber seleccionar y especificar correctamente los instrumentos. Todos los instrumentos eléctricos presentan el error llamado ruido blanco, generado por el choque de electrones. Un transductor es un instrumento capaz de transformar una magnitud física de entrada en una señal eléctrica de salida, de forma general se puede identificar como un sensor, acondicionador de señal, transmisor, controlador, elemento final de control, actuador, registrador, convertidor
Un sensor es un instrumento que toma una señal de entrada y la convierte en una de salida , siendo la entrada la variable que se va a medir y la salida es una salida cualquiera. La señal de entrada de un acondicionar de señal es una señal de voltaje, corriente, resistencia, corriente, inductancia, capacitancia y a la salida también se tiene una señal de tipo eléctrica, su trabajo es acondicionar a la señal de entrada. El transmisor capta la señal de entrada y entrega una salida es estándar Las señales de control en el ámbito industrial son de voltaje y de corriente Tanto el transmisor como el acondicionador transforman una señal de entrada en otra de salida, con la diferencia que la salida del transmisor es estándar y el acondicionador solo acondiciona la señal para que esta sea leída por otro equipo. Entonces la salida de un acondicionados es cualquiera y la de un transmisor es fija. Salidas de un transmisor
Las dos clasificaciones se complementan, sensor ciego de temperatura Elemento final de control, está junto a la planta y modifica a la variable, ejecuta una acción ordenada por el controlador Identificar de acuerdo con la clasificación estudiada
a) instrumento indicado registrador b) instrumento indicador, termómetro, sensor de temperatura c) instrumento indicador, sensor de presión d)instrumento ciego, elemento final de control, motor a pasos e) instrumento indicador, sensor, transmisor f) instrumento ciego, cilindro neumático, elemento final de control g) instrumento indicador, controlador de temperatura h) instrumento ciego, sensor de nivel i) instrumento ciego, válvula, elemento final de control j) instrumento indicador, sensor transmisor de flujo, medidor coriolis Sistemas en lazo abierto
Ejemplo: sistema de llenado de tanque con medición de nivel (se aumenta el sensor)
Entonces no todos los procesos requieren lazo abierto o todos requieren lazo cerrado Es necesario saber que ambos controles tanto en lazo abierto como lazo cerrado, puede ser manual o automático. Control manual Control automático
Acondicionamiento de señales
La señal que sale del transmisor puede ir a cualquiera de esos dispositivos menos al EFC o Actuador. Para colocar al controlador se necesita una señal digital, por ello es necesario un convertidor AD, luego de haber realizado todo el acondicionamiento en análogo Acondicionamiento Analógico
EJERCICIOS
- Vout=((R2)/ (R1+R2)) *Vin Vout= ((10) / (10+10)) 12 Vout=6V
- Vpuente= Vd-Vb Vd= Vin((R4)/(R4+R3)) Vd=12*((10) / (10+10)) Vd=6 V Vb= Vin((R2)/(R1+R2)) Vb= 12((10)/(10+10)) Vb=6v Vpuente =0v
- Si se desea que la salida en el divisor de voltaje y en el puente de Wheaston sea de 4v cuanto debe valer R a) Para el divisor VoutR1+ VoutR2= R2Vin VoutR1=R2Vin-VoutR VoutR1=R2(Vin-Vout) R2=(VoutR1)/(Vin-Vout) R2= (410) / (12-10) R2=20K
d) Como tener 0v en Vout del puente de W Haciendo que todas sus resistencias sean iguales Si R1=R2=R3=R4=RX Vpuente= Vd-Vb=4v Vd= Vin((Rx) / (Rx+Rx)) Vb= Vin((Rx)/(Rx+Rx)) Vpuente= Vin((Rx) / (Rx+Rx)) - Vin((Rx)/(Rx+Rx)) Es mejor utilizar un amplificador diferencial porque al tener entrada referencial ninguna va a tierra y por lo tanto el ruido se reduce Es por ello que el amplificador de instrumentación tiene entradas diferenciales, y en teoría lo elimina Un amplificador de instrumentación tiene dos etapas de amplificación a diferencia del amplificador operacional que tiene una sola etapa. Se requiere los valores de voltaje acondicionados normalizados (Transmisor) de 0V a 5V
Salida en y Entrada en x Y=mx+b Vout Tx=mVinTx +b m=(y2-y1)/(x2-x1) m=(5-0)/(89x10-3 – 2x10-3) m=57. y=mx+b 0=57.472x10-3 +b b= -0. Entonces, la ecuación del trabajo del Tx reemplazando queda en voltios: VoutTx=57.47VinTx - 0. Ahora se calcula la ecuación de trabajo del sensor Salida en y Entrada en x Y=mx+b Vout sensor=mVinsensor +b m=(y2-y1)/(x2-x1) m=(89-2)/(150-50) m=0.87 mV y=mx+b 2=0.8750 +b b= -41. Vout sensor=0.87T -41.
La resolucion del sistema se calcula, restando los valores de la entrada del sistema y utilizando la ecuacion de la resolucion. Es decir del conversor depende los cambios que se puede observar del sensor. TALLER
