General: Instrumentación y contro

1
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
QUÍMICA E INDUSTRIAS
EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
INDUSTRIAL
ACADEMIA DE DISEÑO E INGENIERÍAS DE
APOYO
180 DIAPOSITIVAS DE LA MATERIA DE
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
PROFESORA:
M. en C. IVONNE YESENIA HERNÁNDEZ GONZÁLEZ
ENERO – JUNIO DEL 2007

2
LA INSTRUMENTACIÓN DE
UN PROCESO
se refiere a los instrumentos que
se instalan al equipo
directamente o indirectamente,
estos detectan las condiciones
de operación y mediante esta
información, el controlador la
procesa y envía una señal de
corrección.

3
INSTRUMENTACIÒN Y CONTROL
DE UN PROCESO
Hablar de la instrumentación de
un proceso es necesario
conocer los términos
adecuados.

4
Para poder ser más
explícitos y poder hacer la
propuesta de los
instrumentos necesarios
en los términos correctos,
es necesario conocer las
siguientes definiciones de
instrumentación.

5
Agente de control: Es la sustancia o
elemento el cual modifica la variable y
este es manipulado con el elemento final
(Ramírez, 1998).
SUSTANCIA
ROJA
TE
TT
TC
SS
VAPOR

6
Elemento final de control: Es el dispositivoElemento final de control: Es el dispositivo
que cambia directamente el valor de laque cambia directamente el valor de la
variable manipulada en un circuito de controlvariable manipulada en un circuito de control
(Ramírez, 1998).(Ramírez, 1998).
TE
TT
TC
SS
Elemento final de
contrtol
KC
M

7
 Elemento primario: Es la parte de un
circuito o de un instrumento que detecta
directamente la variable, también se le
denomina detector o sensor
(Nacif, 1981).
Local: Localización de un instrumento, y este
se encuentra en el proceso (Ramírez, 1998).
TE
TT
TC
SS

8
 Modo de control: Método que utiliza un
controlador para contrarrestar la
desviación (Creus, 1999).
 Montado en tablero: Se refiere a la
instalación del instrumento el cual esta
en un tablero (Creus, 1999).
TE
TT
TC
SS
Montado en panel de control

9
 Punto de ajuste: Magnitud establecida
de una variable, el controlador trata de
mantener este punto (Ramírez, 1998).
 Rango: Región entre cuyos límites una
cantidad se mide, recibe o transmite
(Nacif, 1981).
 Rango de operación (SPAN): Diferencia
algebraica entre los valores de más
bajos y más bajo rango (Nacif, 1981).
LG

10
 Registrador: Instrumento que recibe una
señal del transmisor y la plasma en un
histograma (Nacif, 1981).
 Señal: Información de una variable que
puede ser transmitida (Creus, 1999).
 Tiempo de respuesta: Es el tiempo
requerido para que la señal de medición
alcance su valor final como resultado de
un cambio en la variable de proceso
(Nacif, 1981).
TE
TT
TC
SS
TR
Registrador
Señal

11
 Tiempo muerto: Intervalo de tiempo entre
la iniciación de un cambio en la entrada
y el comienzo de la respuesta resultante
(Nacif, 1981).
 Transmisor: Dispositivo que detecta una
variable de proceso por medio de un
elemento primario, y tiene una salida que
varia como una función predeterminada
de la variable (Ramírez, 1998).
TE
TT
TC
SS
Transmisor

12
Transductor: Dispositivo que cambia la
señal neumática a eléctrica y de eléctrica
a neumática.
Poliestireno
AGUA
CALIENTE
ESTIRENO
LE LT LC
TE TT TC
TY
I/P
WE
WT
WC
WY
I/P M
PEROXIDO
DE
BENZOILO
PI
WS

13
Válvula de control: Dispositivo que manipula
directamente el flujo de una o más
corrientes de proceso (Creus, 1999).
Válvula
de
control
Válvula de
control
Otra forma de
representar las
válvulas de control
AGUA
CALIENTE
ESTIRENO
LE LT LC
TE TT TC
TY
I/P
WE
WT
W
C
WY
I/P M
PEROXIDO
DE
BENZOILO
PI
WS

14
Variable controlada: Dentro del bucle de
control es la variable que se capta a
través del transmisor y que origina una
señal de realimentación (Creus, 1999).
AGUA
CALIENTE
ESTIRENO
LE LT LC
TE TT TC
TY
I/P
WE
WT
WC
WY
I/P M
PEROXIDO
DE
BENZOILO
PI
WS
Variable controlada

15
Variable manipulada: Cantidad o
condición del proceso variada por el
elemento final de control (Creus, 1999).
TE
TT
TC
SS
Al abrir o cerrar la válvula
¿Qué esta variando?

16
 Variable medida: Cantidad, propiedad o
condición física que es medible
(Nacif, 1981).
AGUA
CALIENTE
ESTIRENO
LE LT LC
TE TT TC
TY
I/P
WE
WT
WC
WY
I/P M
PEROXIDO
DE
BENZOILO
PI
WS
Variable medida
Variable medida

17
Se sugiere que el alumno revise
las definiciones de los
siguientes términos:
Tablero
Proceso
Medición
Instrumento
Ganancia
Circuito abierto
Circuito cerrado
Banda proporcional

18
SIMBOLOGÍA SEGÚN LA INSTRUMENT
SOCIETY OF AMERICA (ISA).
Tabla 1.- Letras para la Identificación
funcional de un instrumento, según la
ISA (The Internacional Society for
Measurement and Control).1° Letra
2° Letra
Variable medida(3)
Letra de
Modificación
Función de
lectura pasiva
Función de Salida Letra de Modificación
A. Análisis (4) Alarma
B. Llama
(quemador)
Libre (1) Libre (1) Libre (1)
C. Conductividad Control
D. Densidad o Peso
especifico
Diferencial (3)
E. Tensión (Fem.)
Elemento
Primario
F. Caudal Relación (3)
G. Calibre Vidrio (8)
H. Manual Alto (6)(13)(14)
I. Corriente Eléctrica
Indicación o
indicador (9)
J. Potencia Exploración (6)
K. Tiempo
Estación de
Control
L. Nivel Luz Piloto (10) Bajo (6)(13)(14)
M. Humedad
Medio o intermedio
(6)(13)
N. Libre(1) Libre Libre Libre
O. Libre(1) Orificio
P. Presión o vacío Punto de prueba
Q. Cantidad Integración (3)
R. Radiactividad Registro
S. Velocidad o
frecuencia
Seguridad (7) Interruptor
T. Temperatura
Transmisión o
transmisor
U. Multivariable (5) Multifunción (11) Multifunción (11) Multifunción (11)
V. Viscosidad Válvula
W. Peso o Fuerza Vaina
X. Sin clasificar (2) Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar
Y. Libre(1)
Relé o
compensador (12)
Sin clasificar
Z. Posición
Elemento final de
control sin
clasificar

19
TIPOS DE SEÑALES
Símbolos de las líneas de instrumentos; serán
siempre más finas que las líneas de tuberías
del proceso.
CONEXIÓN DEL INSTRUMENTO AL PROCESO:
LÍNEA DE PROCESO (TUBERIA):
SEÑAL ELÉCTRÓNICA:
SEÑAL DIGITAL:
SEÑAL HIDRÁULICA:
SEÑAL NEUMÁTICA (También se emplea para gases
distintos del aire, colocando una nota al lado del símbolo o
de otro modo):
SEÑAL ELECTROMAGNÉTICA (Se incluye calor,
ondas de radio, radiación nuclear y luz) o sónica
(sin hilo ni tubo):
____ ____ ____ ____ENLACE DE SISTEMA INTERNO
(software o enlace de información):
TUBO CAPILAR X X X

20
Se sugiere las siguientes abreviaturas para
representar el tipo de alimentaciones.
AS Alimentación de aire.
ES Alimentación eléctrica.
GS Alimentación de gas.
HS Alimentación hidráulica.
NS Alimentación de nitrógeno.
SS Alimentación de vapor.
WS Alimentación de agua.

21
TIPOS DE SÍMBOLOS
LOCAL MONTAJE MONTAJE
EN PANEL TRAS EL PANEL
MONTAJE LOCAL
MONTAJE EN PANEL
MONTAJE ATRÁS DEL PANEL

22
Simbología para microprocesadores que
disponen de un control compartido
(Creus, 1999).
ACCESIBLE AL OPERADOR VISUALIZACIÒN
Y CONTROL COMPARTIDO
MONTADO EN PANEL, CONTROLADOR
DE RESERVA O ESTACIÓN MANUAL
NO ACCESIBLE NORMALMENTE AL OPERADOR.

23
CIRCUITO DE CONTROL.
Las definiciones de los
términos empleados se
relacionan con las
sugerencias hechas por la
SAMA
(Scientific Apparatus Makers
Association)
en su norma PMC 20-2-1970.

24
CIRCUITO DE CONTROL ABIERTO
(BUCLE DE CONTROL) (Creus, 1999).
Elemento primario
PROCESO
Fluido frío
Termómetro
indicador
Fluido caliente
220 v 50 Hz
Controlador
Termostato
Resistencia eléctrica

25
CIRCUITO DE CONTROL CERRADO
(Creus, 1999).
Elemento final
Salida del producto
Transmisor
PROCESO
Entrada producto
(fluido frío)
Fluido caliente
Resistencia eléctrica
X
X
Elemento primario
Vapor (fluido o agente de
control)
Señal eléctrica
Controlador
Condensado

26
MEDIDORES DE PRESIÒN
CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS PRIMARIOS DE
PRESIÓN
Tubo U
Equilibrio Columnas
Inclinado
Tipo C
Tubo de Bourdon Espiral
Helicoidal
Presión
Elástico
Fuelle y resorte
Diafragma
Cápsula
Ionización
Resistencia
Eléctricos
Termopar
Esfuerzos

27
MEDIDORES DE EQUILIBRIO
Manómetros
Miden la diferencia entre la presión de un fluido y
la presión atmosférica local.
Para pequeñas diferencias de presión se emplea
un manómetro que consiste en un tubo en forma
de U con un extremo conectado al recipiente que
contiene el fluido y el otro extremo abierto a la
atmósfera.
El tubo contiene un líquido, como agua, aceite de
densidad conocida, tetracloruro de carbono o
mercurio

28
MANÓMETRO DE McLEOD
Las presiones bajas en un gas (hasta
unos 10-6 mm de mercurio de presión
absoluta) pueden medirse con el llamado
dispositivo de McLeod, que toma un
volumen conocido del gas cuya presión
se desea medir, lo comprime a
temperatura constante hasta un volumen
mucho menor y mide su presión
directamente con un manómetro. La
presión desconocida puede calcularse a
partir de la ley de Boyle-Mariotte, gases
ideales.

29
MEDIDORES ELÁSTICOS
Aprovechan la propiedad elástica de los
materiales están basados en la ley de Hook:
“Dentro de los límites elástico, las deformaciones
son proporcionales a los esfuerzos,”
MANÓMETRO DE BORDON
Tipo C

30
Tipo helicoidal Tipo espiral
MANÓMETRO DE TUBO BOURDON MANÓMETRO DIFERENCIAL

31
MANÓMETRO CON CONTACTOS ELÉCTRICOS
Los materiales para la fabricación de los tubos
de bourdon son:
Bronce fosforado
Cobre al birilio
Acero
Acero inoxidable
Acero de aleación de cromo

32
Hay características de los fluidos que son
perjudiciales para los manómetros, como son:
Corrosión
Calentamiento (para vapor se emplea el uso
de un sifón)
Cavitación
Congelación
Contaminación
Tipo de Manómetro Rango de Operación
M. de Ionización 0.0001 a 1 x 10-3
mmHg ABS
M. de Termopar 1 x 10-3
a 0.05 mmHg
M. de Resistencia 1 x 10-3
a 1 mmHg
M. Mc. Clau 1 x 10-4
a 10 mmHg
M. de Campana Invertida 0 a 7.6 mmH2O
M. de Fuelle Abierto 13 a 230 cmH2O
M. de Cápsula 2.5 a 250 mmH2O
M. de Campana de Mercurio (LEDOUX) 0 a 5 mts H2O
M. "U" 0 a 2 Kg/cm2
M. de Fuelle Cerrado 0 a 3 Kg/cm2
M. de Espiral 0 a 300 Kg/cm2
M. de Bourdon tipo "C" 0 a 1,500 Kg/cm2
M. Medidor de esfuerzos (stren geigs) 7 a 3,500 Kg/cm2
M. Helicoidal 0 a 10,000 Kg/cm2

33
El diafragma consiste en una o varias capsulas
circulares conectadas rígidamente entre si por
soldadura, de forma que al aplicar presión, cada
capsula se deforma y la suma de los pequeños
desplazamientos es amplificada por un juego de
palancas.
El material del diafragma es normalmente
aleación de níquel o inconel. Se utiliza para
pequeñas presiones.

34
El fuelle es parecido al diafragma, pero
compuesto de una sola pieza flexible axialmente,
y puede dilatarse o contraerse con un
desplazamiento considerable.
El material empleado para el fuelle es
usualmente bronce fosforoso y el muelle es
tratado térmicamente para mantener fija su
constante de fuerza por unidad de compresión
MANÓMETRO DE FUELLE

35
MANÓMETRO DE CAPSULA
SELLO QUÍMICO

36
SIFÓN, TRAMPA DE CONDENSADOS O COLA DE COCHINO
SEPARADORES DE MEMBRANA PARA APLICACIONES EN ENTORNO
ESTÉRIL

37
TRANSMISOR DE PRESIÓN TRANSMISORES DE PRESIÓN
PROGRAMABLES
CALIBRADORES DE PRESIÓN TRANSMISORES DE PRESIÓN
CANOPEN

38
Elementos Electromecánicos
Electrónicos
Los elementos electromecánicos de presión
utilizan un elemento mecánico elástico
combinado con un transductor eléctrico que
genera la señal eléctrica correspondiente. El
elemento mecánico consiste en un tubo
Bourdon, espiral, helicoidal, diafragma, fuelle o
una combinación de los mismos que, a través de
un sistema de palancas convierte la presión en
una fuerza o en un desplazamiento mecánico.
Los elementos electromecánicos de presión se
clasifican según el principio de funcionamiento
en los siguientes tipos:
Transmisores electrónicos de equilibrio de
fuerzas:
Resistivos.
Magnéticos.
Capacitivos.
Extensiométricos.
Piezoeléctricos.

39
Transmisores electrónicos de
equilibrio de fuerzas
En este instrumento el elemento mecánico de
medición (tubo Bourdon, espiral, fuelle) ejerce
una fuerza sobre una barra rígida del transmisor.
Para cada valor de la presión, la barra adopta
una posición determinada excitándose un
transductor de desplazamiento tal como un
detector de inductancia, un transformador
diferencial o bien un detector fotoeléctrico.

40
Transductores resistivos
Constituyen, sin duda, uno de los transmisores
eléctricos más sencillos. Consisten en un
elemento elástico (tubo Bourdon o capsula) que
varia la resistencia de un potenciómetro en
función de la presión.
Transductores magnéticos
Se clasifican en dos grupos según el principio de
funcionamiento.
a) Transductores de inductancia variable en
los que el desplazamiento de un núcleo móvil
dentro de una bobina aumenta la inductancia de
esta en forma casi proporcional a la porción
metálica del núcleo contenida dentro de la
bobina.

41
Transductor de inductancia variable.
b) Los transductores de inductancia variable
consisten en un imán permanente o un
electroimán que crea un campo magnético
dentro del cual se mueve una armadura de
material magnético.
Transductor de inductancia variable

42
Transductores capacitivos
Se basan en la variación de capacidad que se
produce en un condensador al desplazarse una
de sus placas por la aplicación de presión. La
placa móvil tiene forma de diafragma y se
encuentra situada entre dos placas fijas. De este
modo se tienen dos condensadores uno de
capacidad fija o de referencia y el otro de
capacidad variable, que pueden compararse en
circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente
de Wheatstone alimentados con corriente
alterna.

43
Transductor capacitivo
Galgas extensométricas
Se basan en la variación de longitud y de
diámetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene
lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra
sometido a una tensión mecánica por la acción
de una presión.
Existen dos tipos de galgas extensométricas:
galgas cementadas formadas por varios bucles
de hilo muy fino que están pegados a una hoja
base de cerámica, papel o plástico, y galgas sin
cementar en las que los hilos de resistencia
descansan entre un armazón fijo y otro móvil
bajo una ligera tensión inicial.

44
Galga cementada y Galga sin cementar
Transductores piezoeléctricos
Los elementos piezoeléctricos son materiales
cristalinos que, al deformarse físicamente por la
acción de una presión, generan una señal
eléctrica. Dos materiales típicos en los
transductores piezoeléctricos son el cuarzo y el
titanato de bario.

45
Transductor piezoeléctrico
Tipo Definición Medición
-Inductancia
-Transformador
diferencial
Electrónico de
equilibrio de
fuerzas
El elemento primario ejerce una presión
sobre una barra rígida del transmisor. Dicha
barra adopta una posición que excita un
convertidor de desplazamiento en señal
eléctrica. -Fotoeléctrico
Resistivo
El elemento primario puede ser un tubo
Burdon o cápsula, y varían la resistencia
óhmica de un potenciometro en función de
la presión, dicha resistencia está conectada a
un puente de Wheastone que sirve para
convertirla en señal eléctrica.
- Puente de
Wheastone
Magnético
El elemento primario produce un
desplazamiento de un núcleo móvil dentro
de una bobina, lo que aumenta su
inductancia ó reluctancia de forma
proporcional.
-Inductancia
variable
-Reluctancia
variable
Piezoeléctricos
Son elementos cristalinos (cuarzo y titanato
de bario) que al deformarse por la presión
generan un señal eléctrica.

49
MEDIDORES DE NIVEL
Los medidores de nivel miden directamente la
altura del líquido sobre una línea de referencia.
Sonda
Instrumentos Cinta y plomada
de medición
directa Nivel de cristal
Flotador
Instrumentos Medidor manométrico
de medición Medidor de membrana
de nivel (presión Medidor tipo burbujeo
hidrostática) Medidor presión diferencial de diafragma
Medidor resistivo
Instrumentos Medidor conductivo
de medición Medidor capacitivo
(características Medidor ultrasónico
Eléctricas) Medidor radiación
Medidor láser

50
MEDICIÓN DE NIVELMEDICIÓN DE NIVEL
Sondeo de Peso

51
MEDICIÓN DIRECTA
(sonda, cinta y plomada)
INDICADOR DE NIVEL DE REGLETA

53
CONTROL DE ALTO NIVEL NEUMÁTICO
SWITCH DE NIVEL DE CAMARA
EXTERNA

54
CAMARA DE ACERO AL CARBON
ACERO INOXIDABLE 304 o 316 PRESION HASTA 30 bar

55
TRANSMISOR DE NIVEL POR REED SWITCH

58
INDICADOR DE NIVEL POR BANDERAS

59
INDICADOR DE NIVEL TIPO YOYO

61
Consiste en un manómetro conectado
directamente a la inferior del estanque. El
manómetro mide la presión debida a la altura de
líquido h que existe entre el nivel del estanque y
el eje del instrumento. Así pues, el rango de
medida del instrumento corresponderá a:
0 – (h · γ · g)
h = altura de líquido en m
γ = densidad del líquido en Kg/m3
g = 9,8 m/s2
Presión hidrostática
MANOMETRICOS

62
Como las alturas son limitadas, el rango de
medida es bastante pequeño, de modo que el
manómetro utilizado tiene un elemento de
medida del tipo fuelle.
El instrumento sólo sirve para fluidos limpios ya
que si el líquido es corrosivo, coagula o bien
tiene sólidos en suspensión, el fuelle puede
destruirse o bien bloquearse perdiendo su
elasticidad; por otra parte, como el rango de
medida es pequeño no es posible utilizar sellos
de diafragma. La medida está limitada a
estanques abiertos y el nivel viene influido por
las variaciones de densidad del líquido.

64
 Compuesto por un tubo sumergido en el
liquido, a través del cual se hace burbujear
aire, mediante un rotámetro con un regulador
de caudal incorporado.
 La presión del aire en la tubería equivale a la
presión hidrostática ejercida por la columna de
liquido, es decir, el nivel.
 El regulador de caudal permite mantener el
caudal de aire constante (150 Nl/h) a través
del liquido, independientemente del nivel.
 Tubería empleada: Tubos de ½” con el
extremo biselado, para fácil formación de
burbujas de aire.
 La presión de aire en la tubería se mide,
mediante un manómetro de fuelles o un
transductor de presión (el rango de medición
corresponde a la presión máxima ejercida por
el líquido).
MEDIDOR DE TIPO BURBUJEO

65
 Este sistema tiene diversas ventajas, en
aplicaciones con líquidos corrosivos o
con materiales en suspensión, y en
emulsiones ya que:
 El fluido no penetra en el medidor ni en
la línea de conexión.
 Fácil mantenimiento.
 No es recomendable su uso cuando:
 El fluido de purga perjudica al liquido.
 En fluidos altamente viscosos en los
cuales las burbujas formadas por el aire
o gas de purga, presentan el riesgos de
no separarse rápidamente del tubo.
APLICACIONES

68
INDICADOR DE NIVEL BURBUJEO
NO SE REQUIERE DE INSTALACION
ELECTRICA EN EL TANQUE
IDEAL PARA INSTALACIONES DE ALTO
RIESGO

69
MEDIDOR DE MEMBRANA
GENERALIDAD
Utiliza una membrana conectada con un tubo
estanco al instrumento receptor.

70
FUNCIONAMIENTO
La fuerza ejercida por
la columna de liquido
sobre el área de la
membrana comprime
el aire interno a una
presión igual a la
ejercida por la
columna del liquido.

71
LIMITACIONES
El volumen del aire interno es relativamente
grande, por lo que el sistema esta limitado a
distancia no mayores de unos 15 metros
debido a la compresibilidad del aire.
 Es delicado, ya que cualquier pequeña
fuga de aire comprimido se destruye la
calibración del instrumento.

72
FUNDAMENTO
Consiste en un diafragma en contacto con el
líquido del tanque, que mide la presión
hidrostática en un punto del fondo del tanque.
El diafragma forma parte de un transmisor
neumático, electrónico o digital de presión
diferencial semejante a los transmisores de
caudal de diafragma.
MEDIDOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL
DE DIAFRAGMA

73
CONSIDERACIONES
En un tanque abierto, esta presión es
proporcional a la altura del líquido en
ese punto y a su peso específico. Es
decir:
P = H · γ · g
Si el tanque esta cerrado y bajo
presión,la determinación de la presión
en un punto del líquido comprende
tanto el peso o presión del líquido como
la presión del gas o vapor que queda
sobre el líquido del tanque cerrado.

74
Transmisor de presión diferencial

75
DESVENTAJAS
 En tanques cerrados presentan posible
condensación de los vapores.
 Es importante que los dos diafragmas estén a
la misma temperatura para evitar los errores
en la medida que se presentarían por causa
de las distintas dilataciones del fluido
contenido en el tubo capilar.
VENTAJAS
 La precisión de los instrumentos de presión
diferencial es de:
 ± 0.5 % en los neumáticos
 ± 0.2 % a ± 0.3% en los electrónicos
 ± 0.15 % en los inteligentes
 ± 0.1 % en los que se emplean en los tanques
abiertos y cerrados a presión y a vacío.
 No tienen partes móviles dentro del tanque.
 Son de fácil limpieza

78
INDICADORES DE NIVEL ELÉCTRICOS
Medidor de Nivel Conductivo.
El medidor de nivel conductivo consiste en uno o
varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico,
dispositivo que abre y cierra un circuito, que es
excitado cuando el líquido moja a dichos
electrodos.
Medidor de Nivel Conductivo

79
Medidor de Capacidad.
El medidor de capacidad mide la capacidad del
condensador formado por el electrodo sumergido
en el líquido y las paredes del tanque
Medidor de Capacidad

80
Sistema Ultrasónico de Medición de Nivel.
El sistema ultrasónico de medición de nivel se
basa en la emisión de un impulso ultrasónico a
una superficie reflectante y la recepción del eco
del mismo receptor. El retardo en la captación
del eco depende del nivel del tanque.

81
Diagrama de Bloques de un Sistema de
Medida de Ultrasonidos.

82
Medidores de nivel de líquidos.
Instrumento Campo Precisión Presión máx Temp máx Desventajas Ventajas
de medida % escala bar fluido °C
Sonda Limitado 0.5 mm Atm 60 Manual, sin olas, Barato
Tanques abiertos Preciso
Cristal Limitado 0.5 mm 150 200 Sin transmisión Seguro, Preciso
Flotador 0 - 10 m ± 1-2 % 400 250 Posible Simple, indep de
agarrotamiento naturaleza líquido
Manométrico Altura tanque ± 1% Atm 60 Tanques abiertos, Barato
Fluidos limpios
Membrana 0 - 25 m ± 1% Atm 60 Tanques abiertos Barato
Burbujeo Altura tanque ± 1% 400 200 Mantenimiento, Barato, Versátil
Contam.del líquido
Presión
Diferencial
0.3 m ± 0.15 a ± 0.5% 150 200 Posible Interfase líquido
agarrotamiento
Desplazamiento 0 - 25 m ± 0.5 % 100 170 Expuesto a Fácil limpieza,
corrosión robusto, interfases
Conductivo Ilimitado - 80 200 Líquido conductor Versátil
Capacitivo 0.6 m ± 1% 80 - 250 200 - 400 Recubrimiento Resistencia,
del electrodo corrosión
Ultrasónico 0.30 m ± 1% 400 200 Sensible a la Todo tipo de
densidad tanques y líquidos
Radiación 0 - 2.5 m ± 0.5 a ± 2% - 150 Fuente radiactiva Todo tipo tanque y
s/contacto líquido
Láser 0 - 2 m ± 0.5 a ± 2% - 150 Láser Todo tipo tanque y
s/contacto líquido

84
MEDIDORES DE FLUJO
Sistema Elemento Transmisor
Presión diferencial Placa de orificio conectado a
Tobera un tubo en U,
Tubo venturi a un fuelle o
Tubo pitot un diafragma
Tubo Annubar
Equilibrio de fuerzas
Área variable Rotámetro Equilibrio de
movimiento
Potenciométrico
Puente de
impedancias
Velocidad
(Método directo)
Vertedero con flotador en
canales abiertos.
Turbina
Sondas ultrasónicas
Potenciométrico
Piezoeléctrico
Fuerza Placa de impacto Equilibrio de fuerzas
Galgas
extensométricas
Tensión inducida
(Método directo)
Medidor magnético Convertidor
potenciométricos
Desplazamiento
positivo
(Método directo)
Disco giratorio
Pistón oscilante
Pistón alternativo
Medidor rotativo
Medidor paredes deformables
Torbellino Medidor de frecuencia de
termistancia, condensador o
ultrasonidos.
Medidores
volumétricos
Oscilante Válvulas oscilante
-Generador
tacométrico.
-Transductor de
impulsos.
-Transductor de
resistencias.

85
PLACAS DE ORIFICIO
Es el más simple y más barato, se puede
construir de diferentes materiales resistentes al
fluido. El más utilizado es el acero inoxidable, el
cual debe ser pulido a espejo, su montaje o
instalación debe ser perpendicular a la dirección
del fluido.

87
VENTAJAS DE LAS PLACAS DE ORIFICIO.
Simples y sin componentes en movimiento.
El orificio no necesita ser calibrado y es
suministrado en amplio rango de tamaño y
relación de diámetros.
Ampliamente establecido y aceptado por la
mayoría de los gases y líquidos.
El precio es virtualmente independiente del
tamaño de la tubería.
DESVENTAJAS DE LAS PLACAS DE
ORIFICIO.
La relación entre flujo y diferencial de presión
es cuadrática.
Rango de flujo útil limitado.
Alta pérdida de presión no recuperable.
La precisión se deteriora por desgaste y
daños.
La presión se afecta por la densidad y
viscosidad.
El mantenimiento es necesario continuamente.

88
TOMA DE PRESIÓN PARA PLACAS DE
ORIFICIO
TOMA DE ESQUINA: Ambas tomas están
localizadas en la cara adyacente de la placa,
flujo abajo y flujo arriba.
TOMA DE BRIDAS: Se localiza una pulgada
antes y una pulgada después de las caras de la
placa. Es el más común ya que las bridas están
perforadas.
TOMA DE RADIO: La toma flujo arriba es a un
diámetro de distancia de la placa y medio
diámetro flujo abajo.
TOMA DE VENA CONTRACTA: Flujo arriba se
coloca un diámetro y la toma flujo abajo; esta
determinada por la relación de diámetros del
orificio de la placa contra el diámetro interior de
la tubería. Esta es la localización más exacta
para medir flujo y desarrollar la mayor diferencia
de presión.
TOMA DE TUBERÍA: No son comunes por los
altos errores de medición. Flujo arriba ocho
diámetros y 2.5 diámetros corriente abajo.

89
Instalación de una placa de orificio, vena contracta.
La placa de orificio debe resistir la presión de
operación para evitar deformaciones. Por lo
común se utiliza los espesores siguientes:
Espesor de la placa Diámetro de la tubería
1.588 mm (1/16”) Hasta 10.16 cm (4”)
3.175 mm (1/8”) De 10.16 cm (4”) hasta 40.64 cm (16”)
6.350 mm (1/4”) Para más de 40.64 cm (16”)

90
REQUERIMIENTOS DE INSTALACION
FISICA
Para poder emplear la placa de orificio, el
diámetro mínimo de la tubería debe ser de 2
pulg. y el máximo de 50 pulg.
Condiciones de operación
Que la tubería sea circular
Que la tubería sea horizontal
Que el fluido circule a tubo lleno
Que el diámetro de la tubería antes y después
de la placa sea el mismo
Que el interior de la tubería se encuentre
limpio y libre de incrustaciones, al menos 10
diámetros aguas arriba de la placa y 4 diámetros
después de la misma

91
Formulas para el calculo del orificio
de una placa
Kβ2
=
q máx.
5.674 Fa Di2
(hm)½
0.016
Ve
½
Kβ2
=
q máx.
35.95 Fa Di2
Y
ρEST Tf
hm Pf
½
Kβ2
=
q máx.
5.674 Fa Di2
Gf
hm
½
RD
=
6.316 W
Di µ
RD
=
3160 ql Gf
Di µ

92
El Tubo de Venturi
permite medir el flujo de líquido que se
mueve dentro de un ducto.

93
Tubo Venturi clásico H
Aplicación
Para la medición del flujo de gases, vapores y
fluidos agresivos y no agresivos cuando es
especialmente importante que haya poca pérdida
de presión.

94
los tubos Venturi clásicos tienen una pérdida de
presión muy baja. Al contrario que todos los
demás transductores de presión, estos tubos
necesitan unas longitudes de entrada más
reducidas. En los tubos Venturi de gran tamaño
hechos con láminas de acero, el peso es
comparativamente mucho menor.

95
TUBO DE PITOT
Este instrumento, generalmente esta constituido
de dos tubos concentricos el cual esta instalado
en ángulo recto. La parte perpendicular al fluido
termina en un manómetro y mide la presión
estatica y el otro tubo se conecta en dirección
del flujo, es el que detecta la presión dinamica
del proceso y esta tambien se encuentra
instalada en el mismo manómetro diferencial.

96
TUBO ANNUBAR
Es una variante del tubo de Pitot. Pero es más
preciso que esté, tiene una baja perdida de
carga y se emplea para medidas de pequeños o
grandes caudales.

98
Rotámetro Serie L Ideal para flujos bajos o
pequeños, para gases y
líquidos.
Rotámetro Serie TL Diseñado para medición
de flujos grandes de
construcción robusta.
Rotámetro Serie H Económico, robusto, fácil
de instalar, rangos de
flujos medianos.
Rotámetro Serie V Con o sin válvula opciones
de sensores de flujo,

99
Tipos de vertederos
• Rectangular (60-2000 m3
/h)
• Triangular o en V (30-2300 m3
/h)
• Cipolleti o trapezoidal.
• Parshall (caudales > 30 m3
/h)
Medidores de caudal en canales
abiertos
(Vertederos)

100
Formula general para vertederos
Q = KlHn
Q = caudal en m3
/h
K = Constante que depende del tipo
de vertedero
l = anchura de l garganta del
vertedero
H diferencia máxima de alturas, en
m
n = exponente que depende del tipo
de vertedero

102
Vertedor tipo Parshall
Se emplea en aquellas
aplicaciones en las que un
vertedero no es siempre
adecuado, cuando el líquido
transporta sólidos o sedimentos
en cantidad excesiva o bien
cuando no hay altura de presión
suficiente.

103
Descripción
Es de forma parecida al tubo
Venturi y se identifican tres
partes fundamentales
•Entrada
•Garganta
•Salida

105
Formas de descarga o
caudal
• Caudal libre: la elevación del
agua después de la
estrangulación es lo
suficientemente baja
• Caudal sumergido: el agua
está a demasiada altura
después de la garganta y
vuelve hacia atrás

107
Ventajas
Es de diseño muy simple por
lo tanto es económico
Determina el gasto con mucha
preescisión, caudal libre error
menor de 3%, caudal
sumergido 5%
El problema de azolve es
eliminado
Se puede prescindir de
cámaras de reposo
La perdida de carga es muy
pequeña

108
Un medidor de turbina es un rotorUn medidor de turbina es un rotor
que gira al paso del fluido conque gira al paso del fluido con
una velocidad directamenteuna velocidad directamente
proporcional al caudal.proporcional al caudal.
MEDIDORES DE TURBINAMEDIDORES DE TURBINA

109
¿Cómo está formado?¿Cómo está formado?
Consta de una longitud de tuberíaConsta de una longitud de tubería
en el centro de la cual hay un rotoren el centro de la cual hay un rotor
de paletas, montado sobrede paletas, montado sobre
cojinetes, soportado aguas arribacojinetes, soportado aguas arriba
y abajo por un dispositivo dey abajo por un dispositivo de
centrado tipo crucetacentrado tipo cruceta

110
El rotor esta equilibrado
hidrodinámicamente y gira
entre los conos anterior y
posterior sin necesidad de
utilizar rodamientos
axiales.

111
LimitacionesLimitaciones
Esta limitada por la viscosidad delEsta limitada por la viscosidad del
fluido, debido al cambio que sefluido, debido al cambio que se
produce en la velocidad del perfilproduce en la velocidad del perfil
del liquido a través de la tuberíadel liquido a través de la tubería
cuando aumenta la viscocidad.cuando aumenta la viscocidad.

113
MEDIDOR MAGNÉTICO
La ley de Faraday establece que
la tensión inducida a través de
un campo magnético, es
proporcional a la velocidad del
conductor.

114
PLACA DE IMPACTO
Consiste en una placa instalada
directamente en el centro de la tubería
y sometida al empuje del fluido. La
fuerza originada es proporcional a la
energía cinética del fluido. La placa
esta conectada a un transmisor
neumático o bien a un transmisor
eléctrico (donde la variación de
resistencia esta en función del caudal).

115
Desplazamiento
positivo
Miden el nivel en volumen contando o
integrando volúmenes separados de
liquido. Existen cuatro tipos básicos de
medidores:
Disco oscilante
Pistón oscilante
Pistón alternativo
Rotativos
Diafragma

116
Medidor De disco oscilante
Induce un par de giro en el vástago Superior. El
par es pequeño, pero suficiente
como para transmitir la información del giro del
disco. El caudal trasegado será
proporcional al giro.
Precisión: +/- 1-2 %, Caudal máximo: 600 l/min.,
Diámetro Tubería: Hasta 2 “

117
Características de figura anterior
 Contador de fluidos, fabricado en
polipropileno, ETFE y acero inoxidable.
De SGS bombas
 • Caudales entre 3 y 400 L/min. •
Presiones de hasta 55 bar.
 • Viscosidad de hasta 500.000 mPas.
 • Temperatura máx. 120…C. Tolerancia
de error de ±0,5 a 1%.
 • Protección IP-54 y Ex (zona clasificada).
 • Contador con predeterminador de litros.
 • Dispone de 10 memorias de productos.
APLICACIONES
 Ácidos, alcalinos, disolventes, barnices,
detergentes, cremas, shampoo,
 glicerinas, concentrado de tomate,
chocolate, etc.

118
Medidor de pistón
oscilante
Se compone de una cámara
de medida cilíndrica con
una placa divisora que
separa los orificios de
entrada y de salida.

119
Medidor de pistón oscilante

120
Medidor de pistón
alternativo
• Es el mas antiguo de los
medidores de desplazamiento
positivo. El instrumento se
fabrica en muchas formas : de
varios pistones, pistones de
doble acción, válvulas rotativas,
válvulas deslizantes
horizontales.

122
Sistema birrotor
• Consiste en dos
rotores sin
contacto mecánico
entre si giran
como únicos
elementos móviles
en la cámara de
medida.

123
Precisión: +/- 0.2 %
Caudal máximo: [0-
65000] l/min
Diámetro Tubería: 3 “- 12
”
Ambos engranajes no tienen contacto
mecánico así mantienen una vida útil muy
elevada.

124
Proveen gran precisión en la medición de
gran diversidad de líquidos, solventes,
químicos de baja viscosidad, aceites,
grasas y bases para alimentos altamente
viscosos.
Manejo de bajas presiones.

125
Medidor de rueda oval
• Funcion
• El elemento de medición comprende dos ruedas
dentadas ovales de precisión, que son movidas por
el líquido y por tanto enrolladas. Una cantidad fija
de líquido es transportada a través de
compartimientos para cada vuelta del par de la
rueda oval. Los imánes permanentes o los
contactos de acero inoxidable son incrustados en
las ruedas dentadas ovales.
• El movimiento rotatorio es convertido a una señal
de pulso por los sensores eléctricos externamente
acondicionados a la cubierta hidráulica. La cuenta
de pulso es una medida de caudal. Las señales son
evaluadas por electrónica.

126
Medidor de rueda oval
• Aplicación
• Los medidores de caudal de rueda oval se utilizan
para medir, y monitorear líquidos viscosos.
• Esto dan lugar a diversos rangos de medición para
diversas viscosidades. Las ruedas dentadas ovales
son manufacturadas de plástico de alta calidad.

127
Medidor de paredes
deformables
O de membrana o de fuelle,
esta formado por una
envoltura a presión con
orificios de entrada y salida
que contiene el grupo
medidor formado por cuatro
cámaras de medición.

128
Medidor de paredes
deformables

129
TEMPERATURA
Las limitaciones del sistema
de medida quedan definidas
por:
Presión.
Velocidad de captación de la
temperatura.
Distancia entre el elemento de
medida y el aparato receptor.
Por el instrumento indicador,
registrador o controlador
necesario.

130
DIVERSOS FENOMENOS QUE SE
APROVECHAN EN LA MEDICIÓN
DE TEMPERATURA.
a) Variaciones en volumen o en estado de los
cuerpos (sólidos, líquidos o gases)
b) Variación de la resistencia de un conductor
(sondas de resistencia).
c) Variación de resistencia en un semiconductor
(termistores)
d) f.e.m. creada en la unión de dos metales
distintos (termopares)
e) Intensidad de la radiación total emitida por un
cuerpo (pirómetro de radiación)
f) Otros fenómenos utilizados en el laboratorio
(velocidad de sonido en un gas, frecuencias
de resonancia de un cristal)

131
1. Termómetros de vidrio.
2. Termómetro bimetálico.
3. Elementos primarios de bulbo y capilar,
rellenos de líquidos, gas o vapor
(sistemas termales)
4. Termopares.
5. Pirómetros de radiación.
6. Termómetros de resistencias.
7. Termómetros ultrasónicos.
8. Termómetro de cristal de cuarzo.
INSTRUMENTOS
PARA MEDIR
TEMPERATURA

134
Los márgenes de trabajo de los
fluidos empleados son:
Mercurio
-35 ºC hasta +280
ºC
Mercurio (tubo
capilar lleno de gas)
-35 ºC hasta +425
ºC
Pentano
-200 ºC hasta +20
ºC
Alcohol -110 ºC hasta +5C
Tolueno
-70 ºC hasta +100
ºC

135
Termómetros Bimetálicos
Se fundan en el distinto coeficiente de
dilatación de dos metales diferentes,
tales como latón, monel o acero y una
aleación de ferroníquel o invar
(35%.5% de níquel) laminados
conjuntamente.

137
ELEMENTOS DE BULBO
Y CAPILAR
Constituido por un bulbo conectado
por un capilar a un espiral
(medidor del tipo bourdon), lleno
de líquido o gas, dependiendo de
su clase. Este fluido al
incrementarse la temperatura se
expande y el espiral se desarrolla
moviendo la aguja indicando la
elevación de la temperatura en el
bulbo.

138
CLASE I: Termómetro actuado por líquido.
CLASE II: Termómetro actuado por vapor.
CLASE III: Termómetro actuado por gas.
CLASE V: Termómetro actuado por mercurio.
CLASIFICACIÓN DE
LOS SISTEMAS
TERMALES

139
CLASE I
ACTUADOS POR LÍQUIDOS
Tiene el sistema de medición lleno
de líquido y su dilatación es
proporcional a la temperatura. El
volumen del líquido depende
principalmente de la temperatura
del bulbo, del capilar y del
elemento de medición
(temperatura ambiente).

140
CLASE II
ACTUADO POR VAPOR
Contiene un líquido volátil y se
basan en el principio de vapor,
aumenta la presión del vapor
del líquido, la presión del
sistema depende sólo de la
temperatura en el bulbo por lo
tanto no se necesita la
temperatura ambiente.

141
• CLASE II (A): Cuando la temperatura
del bulbo es mayor que la temperatura
ambiente, el capilar y el elemento de
medición están llenos de líquido.
• CLASE II (B): Sí la temperatura del
bulbo es más baja que la del medio
ambiente, el sistema se llena de vapor.
• CLASE II (C): Opera con la temperatura
del bulbo superior e inferior a la del
ambiente.
• CLASE II (D): Trabaja con la
temperatura del bulbo superior, igual e
inferior a la temperatura ambiente,
empleando otro líquido no volátil para
transmitir la presión de vapor.

142
CLASE III
ACTUADOS POR GAS
Estos termómetros están
completamente llenos de gas,
al subir la temperatura la
presión de gas aumenta
proporcionalmente. La presión
en el sistema depende
principalmente de la
temperatura del bulbo, pero
también del tubo capilar y del
elemento de medición; siendo
necesario compensar por la
temperatura ambiente.

143
CASE V
ACTUADOS POR MERCURIO
Estos son similares a los
termómetros actuados por
líquidos. Pueden tener
compensación en la caja y
compensación total.

144
TERMOPARES
El termopar se basa en la circulación de
un corriente en un circuito formado por
dos metales diferentes cuyas uniones
(unión de medida o caliente y unión de
referencia o fría) se mantiene a distinta
temperatura.

145
Un termopar, es un circuito formado por
dos hilos diferentes o aleaciones de
metales diferentes, soldados en sus
extremos y entre los dos hilos aparece
una fuerza electromotriz (f. e. m.) que
se origina por efecto de la
temperatura.
Un termopar, permite por medio de su
conexión al instrumento de medida,
conocer la temperatura en su unión T1
Termopar encamisado
Termopar de inserción

147
LEYES DEL COMPORTAMIENTO DE LOS
TERMOPARES
1.- LEY DEL CIRCUITO HOMOGÉNEO: En un
conducto metálico homogéneo no puede
sostenerse la circulación de una corriente
eléctrica por la aplicación exclusiva de calor.
2.- LEY DE LOS METALES INTERMEDIOS: Sí
en un circuito de varios conductores la
temperatura es uniforme desde un punto de
soldadura A, a otro B, la suma algebraica de
todas las fuerzas electromotrices es
totalmente independiente de los conductores
metálicos intermedios y es la misma que si se
pusieran en contacto directo A y B.
3.- LEY DE LAS TEMPERATURAS
SUCESIVAS: La f.e.m generada por un
termopar con sus uniones a las temperaturas
T1 y T3 es la suma algebraica de la f.e.m del
termopar con sus uniones a T1 y T2 y de la
f.e.m del mismo termopar con sus uniones a
las temperaturas T2 y T3.

148
SELECCIÓN DE TERMOPARES
La selección de los alambres para
termopares se hace en función a lo
siguiente:
Resistencia adecuada a la
corrosión.
Resistencia a la oxidación.
Resistencia a la reducción.
Resistencia a la cristalización.
Que desarrolle un f.e.m
relativamente alta.
Que sean estables
Que sean de bajo costo.
Que tengan baja resistencia
eléctrica.
Que la relación entre la
temperatura y la f.e.m sean
proporcionales (aproximadamente).

149
TERMO-POSO
En las siguientes ilustraciones
pueden versé varios tipos de
termopares con tubo de protección
(termo-poso). El material del tubo
de protección o vaina debe ser el
adecuado para el proceso en
donde se aplica, suelen ser de
hierro, acero sin soldadura, acero
inoxidable, inconel, cerámico,
carburo de silicio, etc.

150
Termovainas con brida soldada para uso en altas
presiones.
Termovainas roscadas torneadas de barra
maciza para protección de termómetros y
sensores de temperatura.
Termovainas roscadas

151
torneadas de barra maciza
para protección de
termómetros y sensores de
temperatura.

152
PIRÓMETRO DE RADIACIÓN
Un pirómetro en un instrumento
utilizado para medir, por medios
eléctricos, elevadas temperaturas
por encima del alcance de los
termómetros de mercurio. Este
término abarca a los pirómetros
ópticos, de radiación, de
resistencia y termoeléctricos.

153
ESTRUCTURA DE LOS
PIRÓMETROS DE RADIACIÓN
El medio de enfocar la radiación que
le llega puede ser una lente o un
espejo cóncavo; el instrumento
suele ser de "foco fijo" o ajustable
en el foco, y el elemento sensible
puede ser un simple par
termoeléctrico en aire o en bulbo
de vacío o una pila termoeléctrica
de unión múltiple en aire.

154
USOS
El pirómetro de radiación se
puede recomendar en lugar
del termoeléctrico en los casos
siguientes:
1. donde un par termoeléctrico sería envenenado
por la atmósfera de horno
2. para la medida de temperaturas de superficies
3. para medir temperaturas de objetos que se
muevan
4. para medir temperaturas superiores a la
amplitud de los pares termoeléctricos formados
por metales comunes
5. donde las condiciones mecánicas, tales como
vibraciones o choques acorten la vida de un par
termoeléctrico caliente
6. cuando se requiere gran velocidad de
respuesta a los cambios de temperatura.

155
Diagrama esquemático de un pirómetro de radiación total (Fery)
Diagrama de un pirómetro de radiación visible

156
PIROMETRO DE
INFRARROJO:
Invisible al ojo humano, puede
medir temperatura menores de
700 °C.

157
Medición sin contacto por
radiación infrarroja y por
contacto con termocupla tipo K

158
TERMOMETRO ULTRASÓNICO:
Pede medir temperatura dentro del
intervalo de 2-20 K con una gran
precisión. Su funcionamiento esta
basado en la determinación de la
velocidad del sonido en el gas
helio. Esta velocidad es casi
proporcional a la raíz cuadrada de
la temperatura absoluta.
TERMÓMETRO DE CRISTAL DE
CUARZO:
Mide la frecuencia de un oscilador
de cuarzo en contacto con el
cuerpo cuya temperatura se desea
medir. Su margen de trabajo es de
-80 a +250 °C y su presión es muy
elevada, de +/- 0.0075 °C.

159
TERMÓMETRO DE RESISTENCIA:
• Están basados en la propiedad de
los metales; que consiste en
aumentar su resistencia eléctrica al
calentarse.
• La siguiente ecuación expresa la
relación temperatura-resistencia
que se tiene.
• R = R0 ( 1+at+bt2+…+ctn)
• R = resistencia a la temperatura t.
• R0 = resistencia a 0 °C.
• A,b,c = Coeficiente del metal de la
resistencia.
Los metales más comunes son: Patino,
Niquel y Cobre

161
CONTROL
El bucle de control típico está formado por
el proceso, el trasmisor, el controlador y
un elemento final.
CIRCUITO DE CONTROL CERRADO RETROALIMENTADO

162
CIRCUITO DE CONTROL ABIERTO
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO
Los procesos presentan dos características
principales:
Los cambios en la variable controlada debido a
alteraciones en las condiciones del proceso y
llamados generalmente cambios de carga.
El tiempo necesario para que la variable del
proceso alcance un nuevo valor al ocurrir un
cambio de carga. Este retardo se debe a una o
varias propiedades del proceso: capacitancia,
resistencia y tiempo de transporte.

163
CAMBIO DE CARGA: Es la cantidad
total del fluido o agente de control
que el proceso requiere en
cualquier momento para
mantener unas condiciones de
trabajo equilibradas.
En general, los cambios de carga del
proceso son debidos a las
siguientes causas:
 Mayor o menor demanda del
fluido de control por el medio
controlado.
 Variaciones en la calidad del
fluido de control.
 Cambios en las condiciones
ambientales.
 Calor generado o absorbido por
la reacción química del proceso
(procesos exotérmicos o
endotérmicos).

164
CAPACITANCIA: Es la medida de las
características propias del proceso para
mantener o transferir una cantidad de energía
o de material con relación a una cantidad
unitaria de alguna variable de referencia.
RESISTENCIA: es la oposición total o parcial de
la transferencia de energía o de material entre
las capacitancias.
TIEMPO DE TRANSPORTE: Es el tiempo que
tarda cada instrumento en mandar una señal y
así poder tener una corrección. El valor del
tiempo de retardo depende a la vez de la
velocidad de transporte y de la distancia de
transporte.

165
MODOS DE CONTROL
CONTROL ON-OFF
En la regulación todo o nada (on-off)
el elemento final se mueve
rápidamente entre una de dos
posiciones fijas a la otra, para un
valor único de la variable
controlada.

166
CONTROL PROPORCIONAL
En este sistema existe una relación lineal
continua entre el valor de la variable
controlada y la posición del elemento
final de control (dentro de la banda
proporcional). Es decir, la válvula se
mueve en forma proporcional al cambio
de la variable.
En este modo de control la variable se
estabiliza, pero nunca se fija en el
punto de ajuste. Para lograr esto se
requiere de una banda proporcional.

167
BANDA PROPORCIONAL
Es el porcentaje de variación de la
variable controlada necesaria para
provocar una carrera completa del
elemento final de control. El valor de la
banda proporcional de un instrumento
particular, se expresa usualmente en
tanto por ciento de su campo de
medida total.
Ecuaciones que representan a este modo
de control:
Bp = (E2 – E1) / (Y2 – Y1)
G = 1 / Bp
Y P =
Bp
SP - E
+ K
El valor de K = 0.5

168
CONTROL PROPORCIONAL
MÁS UN INTEGRAL O RESET
El integral o el reset son ajustes que
se dan al controlador para que la
variable sea igual al punto de
ajuste.
El reset es un ajuste manual y el
integral se considera un ajuste
automático.

169
En el controlador integral, el
elemento final se mueve de
acuerdo con una función
integral en el tiempo de la
variable controlada.
Ecuación que la representa es:
Acción correctiva proporcional: Yp
Acción correctiva del reajuste: Yp+i
Número de veces que hace el ajuste el
controlador:
r = (Yp+i - Yp) / Yp
Respuesta del controlador:
Y p+i
=
Bp
SP - E
+
(SP – E) * r * t
Bp
K +
Cuando la variable es igual al punto de ajuste K = 0

170
MODOS DE CONTROL
ESPECIALES
MODO DE CONTROL EN CASCADA.

171
MODO DE CONTROL DE
RELACIÓN

172
MODO DE CONTROL DE
RANGO COMPARTIDO

173
VÁLVULAS DE CONTROL
PARTES DE UNA VÁLVULA

177
CARACTERÍSTICAS DE LA
VÁLVULA
1) Lineal
2) Igual porcentaje
3) Apertura rápida
3
1
Carrera de la
válvula
% Cv
2
Gráfica de diseño

178
2
3
1
Carrera de la
válvula
% Q
Gráfica de operación
TIPOS DE ACCIONES EN LAS VÁLVULAS DE CONTROL
CON AIRE FALLA DE AIRE
DIRECTAS ABRE CIERRA
INVERSAS CIERRA ABRE

179
TIPOS DE SISTEMAS
DIRECTOS:
Variable la válvula
INVERSOS:
SISTEMAS

180
TIPOS DE CONTROLADOR:
DIRECTOS:
Variable señal de salida del controlador
INVERSOS:

181
Formulas para el calculo de la cv
1/2
Cv = Q
1/2
Cg = Q / (834 *Cf *P1 )
1/2
Cg = W / (2.8 * Cf * P1 )
Cs = W / (1.83 * Cf * P1 )
Cs = ( 1 + 0.0007 * Tsh * W ) / (1.83 * Cf * P1 )
Gf / ΔP
Gf * T
1 / Gf

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