1. Prof. Luis Zurita

2. IMPORTANCIA DE LA INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
 Un proceso industrial transforma, semielabora,
elabora las materias primas que sirven de entrada al
proceso y lo convierte en productos acabados o
semiacabados como salidas del mismo proceso.
 Para tal fin se necesita un conjunto de equipos,
máquinas, controles, que interactúan armónicamente.
 Los instrumentos se encargan de indicar las
magnitudes de las variables operacionales y/o
transmitir esta información hasta los controladores
(sala de control o scada).
 A su vez existen elementos finales de control, que se
encargarán de regular y controlar las variables
operacionales que se están midiendo y del proceso
industrial en estudio.

3. PROCESO
INDUSTRIAL

4. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
VARIABLES:
1. Temperatura.
2. Nivel.
3. Presión.
4. Caudal o flujo.
5. Humedad.
6. Velocidad.
7. PH
8. Densidad.
9. Vibración.
10. Entre Otras.

5. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
EQUIPOS:
 Motores.
 Compresores.
 Torres de destilación.
 Tanques de almacenamiento.
 Torres de enfriamiento.
 Motobombas.
 Intercambiadores de calor.
 Calderas.
 Tanques de mezclado.
 Separadores líquidos – gas , separadores trifásicos, válvulas,
entre otros.

6. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
INSTRUMENTOS:
Dispositivos que toman una variable física de un proceso
y pueden:
1. Indicar su valor o magnitud.
2. Transmitir su información a otro instrumento o a una
sala de control.
3. Controlar el proceso.
4. Registrar información sobre el desarrollo del proceso.

7. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
INSTRUMENTOS TRANSDUCTORES Y TRANSMISORES
Los transductores cumplen la función de
acondicionar una señal proveniente de un proceso
para indicar su valor y/o magnitud.
Los transmisores realizan la misma función de
los transductores, además de poder enviar la
información de la variable medida mediante
señales eléctricas, neumáticas, electromagnéticas,
software entre otras, hacia los instrumentos
controladores.

8. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
INSTRUMENTOS CONTROLADORES
Se encuentran en lugares alejados del área del
proceso y su función es comparar la magnitud de la
variable que se desea controlar enviada por el
transmisor con el valor que se desea de la variable
(Set point).
El controlador se encarga de aplicar las
correcciones para mantener la señal en el valor
deseado.

9. ¿QUÉ HAY EN LA NUBE ANTERIOR?
ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
Están instalados en el proceso y se encargan de
modificar el comportamiento y magnitud de las
variables que se desean controlar. Ejemplo las
válvulas , solenoides, alarmas entre otros
ELEMENTOS DE SEGURIDAD
Se encargan de prevenir cualquier
anormalidad en un proceso a fin de preservar la
vida de los operadores y del medio ambiente.

11. MATERIA PROCESO PRODUCTO
PRIMA INDUSTRIAL FINAL

13. ¿Cómo se representa un proceso
industrial?
 Se representa mediante un Diagrama de Tuberías e
Instrumentación (DTI) o un DPI (Diagrama de
proceso e Instrumentos) o P&ID (Piping and
Instrumentation Diagram).
 Es la base de cualquier diseño de procesos, se
muestran recipientes, bombas y otros
componentes de un proceso.

14. DESTILACIÓN
EVAPORADOR

15. NORMAS ISA

16. NORMAS ISA

17. NORMAS ISA
Líneas de Instrumentación
Conexión a proceso, o enlace mecánico o
alimentación de instrumentos.
Señal neumática
Señal eléctrica
Señal eléctrica (alternativo)
Tubo capilar
Señal sonora o electromagnética guiada
(incluye calor, radio, nuclear, luz)
Señal sonora o electromagnética no guiada
Conexión de software o datos
Conexión mecánica
Señal hidráulica

18. NORMAS ISA
Líneas de Instrumentación
PT
PT-01 Señal eléctrica
01
PT
PT-01 Señal Neumática
01
TIC FIC Señal de Software
01 01
PT
PT-01 Señal Electromagnética
01
PT
PT-01 Señal Hidráulica
01

19. NORMAS ISA
Designación de instrumentos por círculos
Montado localmente (En contacto
con la variable)
Detrás del panel (no accesible)
En tablero o panel
En tablero auxiliar
Instrumentos para dos variables
medidas o instrumentos de una
variable con más de una función.

20. EJEMPLOS
1ra Letra: Representa la variable operacional con la que
trabaja el instrumento.
P= Presión
T= Temperatura
L=Nivel
F= Caudal
TI
2da Letra: Representa la función que ejecuta el
01 instrumento.
I= Indicar
T= Transmitir
C= Controlar
R= Registrar
Numeración: Identifica el lazo de control a la cual está
asociado el instrumento o su ubicación en la planta.
Permite diferenciar instrumentos iguales que cumplen la
misma función pero conectados y localizados en distintos
equipos.

21. EJEMPLOS
T= Temperatura
I = Indicador
TIT T= Transmisor
01
01= Nro. de Instrumento
L= Nivel
LIC I = Indicador
22 C= Controlador
22= Nro. de Lazo de control

22. EJEMPLOS
PDT
Transmisor de Presión Diferencial
01
en lazo de control nro. 1
FRC Controlador Registrador de Caudal
12 en lazo de control nro. 12
PIC Controlador Indicador de Presión
22 en lazo de control nro. 22
DT
Transmisor de Densidad nro. 1
01
TIC Controlador Indicador de Temperatura
22

23. EJEMPLOS
Los controladores van metidos en un
PIC
cuadrado para indicar que este va a una
22 sala do control o SCADA.
Esto van accesible normalmente al
operador – indicador - controlador-
registrador

24. NORMAS ISA
Designación de instrumentos de control
Digital y/o Distribuida
PLC
01
Controlador Lógico Programable
(PLC)
PLC Sistema de Control Distribuido
22 (DCS) (Algunos autores lo
consideran como un PLC)
Salas de control: En estos espacios, se encuentran
ubicados los controladores electrónicos (PLC y/o DCS).
Generalmente se encuentran alejados del proceso
industrial.

25. NORMAS ISA
Símbolos de válvulas
Válvula Manual
Válvula de Control
Válvula de Alivio o Seguridad
Válvula falla abierta Válvula falla cerrada
Válvula aire para cerrar Válvula aire para abrir

26. SIMBOLOS ESPECIALES
VALVULAS DE CONTROL

27. SIMBOLOS ESPECIALES
VALVULAS DE CONTROL

28. EQUIPOS INDUSTRIALES
A continuación se mencionan algunos de los
principales equipos industriales que se encuentran
presente en la mayoría de los procesos industriales:
Motobomba: Equipo conformado por la
integración de un motor eléctrico que
genera el movimiento para mover una
bomba, succionando un líquido a baja
presión para descargarlo a una presión
mayor.
MotoCompresor: Equipo (integrado
con motor eléctrico o mecánico) que
permite el movimiento de un compresor,
permitiendo succionar gas a baja presión
para descargarlo a una presión mayor.

29. EQUIPOS INDUSTRIALES
Intercambiador de calor: Equipo que
permite el contacto térmico de dos
fluidos que no se mezclan en su interior,
permitiendo que el fluido A pierda calor
que el fluido B ganará.
Separador Líquido-gas: Equipo que
recibe los hidrocarburos y permite la
separación entre los componentes que se
mantendrán en fase líquida y los que
estarán en fase gaseosa.. El separador
liquido gas esta conformado por dos
válvulas de control y una de seguridad

30. Intercambiador de calor

32. Separador bifásico vertical

33. Separador bifásico horizontal

34. EQUIPOS INDUSTRIALES
Separador Trifásico: Equipo que recibe
un producto y permite que en su interior
se separen los componentes que estarán
en fase gaseosa, líquida y de agua.
Ejemplo: Hidrocarburo que ha pasado
por un condensador.
Horno Vertical: Equipo que permite
calentar un producto. Dispone de
tuberías internas, quemadores en donde
se forma y controla la llama que genera el
calor. Dispone de una línea de
combustible para la llama piloto, así
como de una línea de combustible donde
se regula el gas que establece la
temperatura de trabajo a través de una
válvula de control.

35. EQUIPOS INDUSTRIALES
Torre de Destilación: Recibe un
producto en fase líquida y permite
separar los productos pesados por el
fondo y los livianos por la parte superior.
Tiene en su interior un conjunto de
bandejas a temperaturas específicas con
componentes en fase líquida y cámaras
de gas entre las bandejas permitiendo
que los diferentes componentes se
queden en cada etapa de las bandejas en
la fase líquida o gaseosa que le
corresponda. Ejemplo. Torre de
destilación de petróleo.

36. TORRE DE DESTILACIÓN

37. EQUIPOS INDUSTRIALES
Enfriador: Equipo que permite que en
su interior circule un producto que
puede ser enfriado por corrientes de aire,
o de aire y agua que chocan por sus
ductos.
Tanques de Almacenamiento:
Permiten contener materiales sólidos,
líquidos y gaseosos, para ser procesados
o despachados.

39. IMPORTANCIA DEL CONTROL DE NIVEL Y PRESIÓN
 En un proceso industrial en donde se encuentra
presente la variable Nivel, se hace necesario
controlarla, definiendo su magnitud para obtener los
cortes de productos que se necesitan en cada
instalación, mantener la calidad de los mismo, así
como mantenerla controlada dentro de rangos de
trabajo.
 Esto evita daños en los equipos que no están
diseñados para recibir componentes en fase líquida
como los compresores, ni al medio ambiente ni a los
operadores de planta en caso de producirse derrames.

40. IMPORTANCIA DEL CONTROL DE NIVEL Y PRESIÓN
 En un proceso industrial en donde se encuentra
presente la variable Presión, se hace necesario
controlarla, definiendo su magnitud, obteniendo los
cortes de productos requeridos, evitar daños a los
equipos al establecer rangos de trabajo.
 Un equipo que no opera con rangos establecidos de
presión sufrirá daños irreversibles y puede poner en
riesgo a los operadores de planta y al resto del personal
técnico.

41. Elementos mínimos para establecer un lazo de control
 La instrumentación industrial de manera general
abarca dos grandes momentos:
1) Medir
2) Controlar
 Para establecer un lazo de control se necesitan al
menos los siguientes componentes:
1) El indicador.
2) El transmisor.
3) La sala de control (El controlador)
4) El elemento final (El convertidor I/P y La válvula de
control).

42. Introducción a los tipos de lazos de control
1) Lazos de control simples
Son lazos de control que atienden una sola variable
operacional.
2) Lazos de control en cascada
En los lazos de control en cascada se combinan dos
variables operacionales, una variable maestro y una
variable esclava para controlar un elemento final de
control. El lazo de control en cascada requiere de dos
controladores (uno por cada variable operacional)
que se interconectan por software y donde la salida
del controlador maestro define el set point del
controlador esclavo. Mientras que la salida del
controlador esclavo regulará el elemento final de
control en el proceso industrial.

43. Introducción a los tipos de lazos de control
3) Lazo de control Feedforward (Alimentación
hacia adelante)
Se consideran las perturbaciones medibles de una
variable externa que no se encuentran en el lazo de
control de la variable controlada. Este lazo mide
permanentemente a la variable externa que genera
las perturbaciones en el lazo de control y se
considera su valor para que en conjunto con la salida
del lazo de control definen la regulación de la
apertura de la válvula de control y de esta manera
minimiza el tiempo de respuesta corrigiendo las
perturbaciones.

44. Introducción a los tipos de lazos de control
4) Control Cascada – Feedforward
Tiene un lazo de control en cascada con las variables
maestra y esclava asociadas en conjunto con la acción de
la medición de una variable externa que perturba al
proceso controlado.
5) Control Override (Anulador)
Se combinan dos lazos de control de dos variables
operacionales totalmente independientes, mientras se
mantengan en sus rangos de trabajo.
En un control override una variable operacional 1 trabaja
atendiendo su lazo de control independiente de la otra
variable operacional 2, siempre que no alcance el valor de
seguridad preestablecido por la variable operacional 2.

45. Introducción a los tipos de lazos de control
5) Control Override (Anulador) Continuación…
La variable operacional 1 al alcanzar el valor de
seguridad de la variable operacional 2, le cede el
control del proceso. Paso siguiente la variable
operacional 2 trabajará hasta alcanzar su set point o
restablezca el valor de la variable 2 entre sus limites
de control. A partir de esta condición la variable
operacional 1 retome el control atendiendo su valor
preestablecido.

46. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejemplo 1.
Dado el siguiente diagrama de proceso. Realice el DTI
respectivo para establecer un lazo de control de Nivel.

47. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
• Una vez realizado el DTI:
1) Establezca las variables dependientes e independientes.
2) Explique la función de cada uno de los elementos que se
han colocado en él.
3) Tipos de señales. 4) Incluir un
indicador por
cada variable
LI
01

48. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejemplo 2.
Dado el siguiente diagrama. Automatice de la manera más
sencilla y económica posible:

49. Esta es una forma de hacerlo. Si es un tanque cerrado
presurizado, se puede poner un presostato o interruptor
de presión.

50. ¿Y por qué no de esta manera?
R= Costo de un controlador que puede ser
reemplazado con un económico interruptor
de nivel mediante flotación.
Como investigación adicional:
¿Que parámetros intervienen al
momento de seleccionar una
motobomba?

51. Intercambiador de calor. Ejercicio 1:
 Dado el siguiente DTI, explique la función de cada
elemento. Tipo de sensor de flujo y que variable puede
controlar la válvula que está sin conexión. Justifique.

52. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejemplo 3.
Dado el siguiente separador Líquido – Gas. Realice el DTI
respectivo para establecer: A) Un lazo de control de Nivel B)
Un lazo de control de Presión.

53. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
A) Se establece el lazo de control de presión.
¿Qué tipo de sensor de presión se puede colocar si la
presión que se alcanza en algunos casos es de 200 PSI?
¿PV?

54. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
B) Se establece el lazo de control de nivel.
¿Qué tipo de sensor de nivel se puede colocar si el rango
de medición es de 100 cm?

55. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
1) Investigue e instrumente en el presente DTI una válvula de
seguridad. ¿Que función ejecutará?
2) Explique la función de cada instrumento que se ha ubicado en el
DTI. Indique los dos errores presentes en él. Justifique.
Explique el
significado de:

56. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejemplo 4.
Dado el siguiente diagrama de proceso de un horno. Realice
el DTI respectivo para establecer un lazo de control de flujo
del combustible.
Alimentación Material
Material Calentado

57. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
1) ¿Qué elemento se muestra para medir el flujo? Indique 3 formas
alternativas.
2) Explique la función de cada instrumento que se ha ubicado en el
DTI. ¿En base a que otra variable se puede controlar el flujo?
Alimentación Material
Material Calentado

58. Ejercicio 2. Dado el siguiente proceso de un horno. Realice el DTI.
Coloque los símbolos adecuados de las líneas de señalización y control.
 Los instrumentos son:
1) Válvula reguladora de flujo para control de temperatura.
2) Convertidor I/P
3) Indicador y controlador de temperatura perteneciente a un DCS y con salida
de 4 a 20 mA.
4) Transmisor de temperatura con salida de 4 a 20 mA.
5) Interruptor eléctrico de alta temperatura.
6) Alarma de alta temperatura perteneciente a un DCS.
7) Lógica de control (PLC).

60. Separador trifásico horizontal

61. Separador trifásico vertical

63. Control de Nivel de agua en Separador Trifásico
 Supongamos que se está recibiendo un producto
proveniente de una torre de destilación, en la parte
superior se encuentra un producto en forma gaseosa
que una vez enfriado y condensado da como resultado
agua y gasolina.
 En el separador trifásico se retirará el producto
principal, (gasolina) y el agua.
 Para tal propósito se implementará un control de nivel
en la interfase gasolina – agua, para que esta última
pueda ser retirada.

64. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejercicio 3.
Realice el DTI para un separador trifásico para establecer un
lazo de control simple de gas, agua y aceite/petróleo

65. Control y protección por nivel en depurador de gas.
 Entre las etapas de compresión de gas en una planta
compresora se hace necesario enfriar el gas caliente
que sale de la descarga de una etapa de compresión
antes de pasar a la succión de gas de la siguiente etapa
de compresión.
 El proceso del enfriamiento del gas puede generar la
condensación de algunos productos que son
necesarios retirarlos antes de la siguiente etapa de
condensación y evitar daños en un compresor de gas.
 Se hace necesario crear un lazo de control de nivel para
retirar los líquidos condensados. Introduzca un
interruptor por alto nivel.

67. Ejercicio 4.
Dado el siguiente proceso, establezca un lazo de control de
nivel y una alarma por alto nivel
Enfriador
Botella de
succión
Compresor
Botella de
descarga

68. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejercicio 5. Realice el DTI necesario para establecer un
control override Nivel – Caudal en los siguientes procesos
(Introduzca un interruptor de nivel para controlar la válvula
de ingreso de material a la torre de destilación)

69. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejercicio 6. Realice el DTI necesario para establecer un
control override Nivel – Caudal en los siguientes procesos
(Introduzca un interruptor de nivel para controlar la válvula
de ingreso de material a la torre de destilación)

70. Control de una caldera
¿Qué es una caldera?
 Una caldera es una máquina o aparato que está
diseñado para generar vapor saturado. Son recipientes
a presión, por lo cual son construidas en parte con
acero laminado a semejanza de muchos contenedores
de gas.
 Éste vapor se genera a través de una transferencia de
calor a presión constante, en la cual el fluido,
originalmente en estado líquido, se calienta y cambia
de estado.

71. Control de una caldera
Entre sus aplicaciones en la industria tenemos:
 Esterilización: es común encontrar calderas en los
hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar
los instrumentos médicos, también en los
comedores con capacidad industrial se genera
vapor para esterilizar los cubiertos, así como para
la elaboración de alimentos en ollas y recipientes.
 Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria
petrolera se calienta a los petróleos pesados para
mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
 Generar electricidad a través de un ciclo Rankine.
Las calderas son parte fundamental de las
centrales termoeléctricas y nucleares. Ejemplo las
plantas nucleares usan calderas para generar
electricidad.

72. PROCESOS INDUSTRIALES. ESTUDIO DE CASOS
Ejercicio 7. Realice el DTI que considere necesario para
mantener una presión adecuada del vapor en la salida de la
caldera.
Vapor
Agua
Caliente
Aire Humos
Gas
HOGAR

73. INVESTIGAR PARA PRÓXIMO ENCUENTRO:
 Teorema de Bernoulli (Fluidos Compresibles e
incompresibles) (Medidores de presión diferencial o
reductores de flujo, como la placa orificio)
 Número de Reynolds
 Principio de Arquímedes (Rotámetros)