Universidad Central de Ecuador Facultad de Ingeniera Qumica

Universidad Central de Ecuador Facultad de Ingeniería Química Control Automático TIPOS DE INSTRUMENTACION INDUSTRIAL MSc. Daniel Benalcázar V.

INTRODUCCIÓN: Valor Deseado + - Controlador Variable Controlada Planta Elemento Primario de Medida Indicador Elemento de Transmisión Acond. de la señal

Variables Comunes en la Industria Las variables mas comunes en la industria son: • Presión • Nivel • Peso / masa • Densidad • Caudal / Flujo • Temperatura • Humedad • Vibraciones

SENSORES DE PRESIÓN Categoría Principio Físico Sensores Comparación con presión de líquido Barómetro cubeta Manómetro tubo en U, tubo inclinado, campana Elásticos Se deforman con la presión Tubo de Bourdón, Elemento helicoidal, espiral, diafragma, Fuelle Magnéticos Electromagnetismo Inductancia Variable, Reluctancia Variable Capacitivos Cambio de capacitancia por desplazamiento de las placas Elementos Capacitovos Resistivos Cambio de resistencia por deformación de un conductor Galgas Extensiométricas, Silicio Difundido Piezoeléctricos Cambios de señal en un cristal Elementos Piezoeléctricos de Quarzo Medición Directa

Ejemplos de Sensores de Presión Diafragma Los siguientes son tres ejemplos de sensores de Presión que funcionan gracias a diferentes principios físicos: Tubo en U Sensor de Fuelle Galga Extensiométrica

Sensores de Presión en la Industria Esta es la apariencia física de los sensores de presión mas comunes: Diafragma Manómetro Piezoeléctrico Galga Extensiométrica

SENSORES DE NIVEL Se emplean para monitorear o controlar el nivel y volumen de un líquido almacenado en un tanque. Categoría Principio Físico Medición Directa Medida de longitud Sensores Varilla, varilla y gancho, Cinta y plomada, nivel de cristal, flotador, palpador Presión Basados en la presión Hidrostática Medidor manométrico, membrana, burbujeo, presión diferencial Desplazamiento Fuerza de empuje del líquido Flotador Características Eléctricas Conductividad y capacitancia del líquido Conductivo o resistivo, capacitivo Radar Reflexión de ondas electromagnéticas Microondas, ultrasónicos, Otros Varios Laser, Másico

Ejemplos de Sensores de Nivel Los siguientes son tres ejemplos de sensores de Nivel que funcionan gracias a diferentes principios físicos:

Sensores de Nivel en la Industria Esta es la apariencia física de los sensores de nivel mas comunes: Ultrasónico Sensores de Flotador Presión

SENSORES DE TEMPERATURA Los siguientes fenómenos físicos son afectados por la temperatura y pueden ser utilizados para medirla: • Variaciones en volumen o en el estado de los cuerpos • Variaciones de resistencia en un conductor • Variaciones de resistencia en un semiconductor • Fuerza Electromotriz generada en la unión de dos metales distintos • Radiación total emitida por un cuerpo • Otros fenómenos (frecuencia de resonancia de un cristal, velocidad del sonido en un gas)

Termómetro de Vidrio Contiene un depósito de vidrio que contiene por ejemplo Mercurio y al calentarse se expende y sube por un tubo capilar graduado. El nivel en el tubo indica la temperatura. Los márgenes de trabajo de los elementos empleados son: Solo se emplea como indicador

Sondas de Resistencia (RTD) Se basan en el cambio de resistencia que se produce en un metal en función de la temperatura. La sonda es usualmente un metal muy fino enrollado entre capas de un aislante y protegido por un revestimiento de vidrio o cerámica. La relación entre temperatura y resistencia es lineal por un buen rango y está dada por la siguiente expresión: Donde: • Rt = Resistencia a la temperatura t • Ro = Resistencia a 0 °C • α = Coeficiente de temperatura

Sondas de Resistencia (RTD) La nomenclatura de un RTD es de la siguiente forma: PT 100 Material Resistencia a 0 °C

Sondas de Resistencia (RTD) Los principales componentes de un RTD son:

Termopares La unión de dos metales en un punto genera un voltaje variable en función de la temperatura. Esta variación no es tan lineal como los RTDs Los termopares mas comunes son: Tipo Consistencia Rango Temperaturas E Cromel-Constantán -200 a 900 °C T Cobre-Constantán -200 a 260 °C J Hierro-Constantán -200 a 750 °C K Cromel-Alumel 500 a 1250 °C R-S Platino-Platino Rodio -50 a 1500 °C

Tabla de Termopares

Termistores Al igual que los RTDs presenta una resistencia variable con respecto a la temperatura. Sin embargo su característica es exponencial. Su rango esta reducido a -90 a 130°C Pueden ser: • NTC: Coeficiente Negativo de Temperatura • PTC: Coeficiente positivo de temperatura

Pirómetros de Radiación Su principio de funcionamiento es la ley de Stefan-Boltzman: Dependen del campo del espectro radioactivo que abarcan. Por ejemplo los pirómetros infrarrojos pueden medir de 0 a 2000°C

¿Qué hemos aprendido? • Ubicación de la instrumentación en el laso de control • Las variables mas comunes en la industria • Principios de funcionamiento de los sensores de Presión, Nivel y Temperatura ¿Preguntas?