Rosa mendoza
Páginas: 10 (2277 palabras)
Publicado: 11 de febrero de 2012
COMPONENTES BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL
En este capítulo se hace una breve revisión de los sensores y los transmisores, a la cual sigue un estudio más detallado de las válvulas de control y de los controladores de proceso.
SENSORES Y TRANSMISORES
Con los sensores y transmisores se realizan las operaciones de medición en el sistema de control. En el sensor se produce un fenómenomecánico, eléctrico o similar, el cual se relaciona con la variable de proceso que se mide.
El transmisor, a su vez, convierte este fenómeno en una señal que se puede transmitir y, por lo tanto, ésta tiene relación con la variable del proceso.
Existen tres términos importantes que Se relacionan con la combinación sensor/trasmisor: la escala, el rango y el cero del instrumento. La escala, elrango y el cero del instrumento. A la escala del instrumento la definen como valor superior e inferior de la variable a medir del proceso de un sensor/trasmisor, se puede medir la presión entre 20 y 50 psig de un proceso.
El rango del instrumento es la diferencia entre el valor superior y el inferior de la escala, el rango es de 30 psig.
El valor inferior de la escala se conoce como cerodel instrumento, este valor no necesariamente debe ser cero para llamarlo así; el “cero” del instrumento es de 20 psig.
El comportamiento del sensor/trasmisor; la ganancia es bastante fácil de obtener una vez que se conoce el rango.
Considérese un sensor/transmisor electrónico de presión cuya escala va de 0-200 psig; en el ejemplo situado es la señal 4-20 mA; y la entrada es la presión en elproceso, 0-200 psig; por tanto:
Kt= 20 mA-4 mA200 psig-0 psig= 16 mA200 psi=0.08 mApsi
Si se considera como otro ejemplo un sensor/transmisor, neumático de temperatura, con escala de 100-300°F, la ganancia es:
Kt= 15 psig-3 psig300℉-100℉= 12 psi200℉=0.06 psi℉
Cuando se usa el transmisor electrónico de diferencial de presión para medir un flujo volumétrico con rango de O Fmáx, gpm, laecuación con que se describe la señal de salida es:
MF=4+ 16(F máx)2F2
MF = señal de salida en mA
F = flujo volumétrico
A partir de esta ecuación se obtiene la ganancia del transmisor como sigue:
KT= dMFdF= 2 (16)Fmáx2 F
La ganancia nominal es:
KT= 16Fmáx
De manera que la ganancia real varía de cero hasta dos veces la ganancia nominal.
La respuesta dinámica de la mayoríade los sensores/transmisores es mucho más rápida que la del proceso; en consecuencia, sus constantes de tiempo y tiempo muerto se pueden considerar despreciables y, por tanto, su función de transferencia la da la ganancia pura.
VÁLVULAS DE CONTROL
Las válvulas de control son los elementos finales de control más usuales y se les encuentra en las plantas de proceso.
La válvula decontrol actúa como una resistencia variable en la línea de proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo mismo.
Funcionamiento de las válvulas de control
Si el ingeniero decide que por razones de seguridad la válvula se debe cerrar, entonces debe especificar que se requiere una válvula “cerrada en falla” (CF) (FC por sus siglas en inglés); la otra posibilidad es laválvula “abierta en falla” (AF); es decir, cuando falle el suministro de energía, la válvula debe abrir paso al flujo. La mayoría de las válvulas de control se operan de manera neumática y, consecuente, la energía que se les aplica es aire comprimido. Para abrir una válvula cerrada en falla se requiere energía y; por ello, también se les conoce como válvulas de “aire para abrir” (AA) (AO por sussiglas en inglés). Las válvulas abiertas en falla, en las que se requiere energía para cerrarlas.
Figura 5-1. Circuito de control para intercambiador de calor.
Figura 5-1. Circuito de control para intercambiador de calor.
Líquido que se procesa
Líquido que se procesa
Vapor
Vapor
Tt, C
Tt, C
Tit,C
Tit,C
Dimensionamiento de la válvula de control
El...
En este capítulo se hace una breve revisión de los sensores y los transmisores, a la cual sigue un estudio más detallado de las válvulas de control y de los controladores de proceso.
SENSORES Y TRANSMISORES
Con los sensores y transmisores se realizan las operaciones de medición en el sistema de control. En el sensor se produce un fenómenomecánico, eléctrico o similar, el cual se relaciona con la variable de proceso que se mide.
El transmisor, a su vez, convierte este fenómeno en una señal que se puede transmitir y, por lo tanto, ésta tiene relación con la variable del proceso.
Existen tres términos importantes que Se relacionan con la combinación sensor/trasmisor: la escala, el rango y el cero del instrumento. La escala, elrango y el cero del instrumento. A la escala del instrumento la definen como valor superior e inferior de la variable a medir del proceso de un sensor/trasmisor, se puede medir la presión entre 20 y 50 psig de un proceso.
El rango del instrumento es la diferencia entre el valor superior y el inferior de la escala, el rango es de 30 psig.
El valor inferior de la escala se conoce como cerodel instrumento, este valor no necesariamente debe ser cero para llamarlo así; el “cero” del instrumento es de 20 psig.
El comportamiento del sensor/trasmisor; la ganancia es bastante fácil de obtener una vez que se conoce el rango.
Considérese un sensor/transmisor electrónico de presión cuya escala va de 0-200 psig; en el ejemplo situado es la señal 4-20 mA; y la entrada es la presión en elproceso, 0-200 psig; por tanto:
Kt= 20 mA-4 mA200 psig-0 psig= 16 mA200 psi=0.08 mApsi
Si se considera como otro ejemplo un sensor/transmisor, neumático de temperatura, con escala de 100-300°F, la ganancia es:
Kt= 15 psig-3 psig300℉-100℉= 12 psi200℉=0.06 psi℉
Cuando se usa el transmisor electrónico de diferencial de presión para medir un flujo volumétrico con rango de O Fmáx, gpm, laecuación con que se describe la señal de salida es:
MF=4+ 16(F máx)2F2
MF = señal de salida en mA
F = flujo volumétrico
A partir de esta ecuación se obtiene la ganancia del transmisor como sigue:
KT= dMFdF= 2 (16)Fmáx2 F
La ganancia nominal es:
KT= 16Fmáx
De manera que la ganancia real varía de cero hasta dos veces la ganancia nominal.
La respuesta dinámica de la mayoríade los sensores/transmisores es mucho más rápida que la del proceso; en consecuencia, sus constantes de tiempo y tiempo muerto se pueden considerar despreciables y, por tanto, su función de transferencia la da la ganancia pura.
VÁLVULAS DE CONTROL
Las válvulas de control son los elementos finales de control más usuales y se les encuentra en las plantas de proceso.
La válvula decontrol actúa como una resistencia variable en la línea de proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo mismo.
Funcionamiento de las válvulas de control
Si el ingeniero decide que por razones de seguridad la válvula se debe cerrar, entonces debe especificar que se requiere una válvula “cerrada en falla” (CF) (FC por sus siglas en inglés); la otra posibilidad es laválvula “abierta en falla” (AF); es decir, cuando falle el suministro de energía, la válvula debe abrir paso al flujo. La mayoría de las válvulas de control se operan de manera neumática y, consecuente, la energía que se les aplica es aire comprimido. Para abrir una válvula cerrada en falla se requiere energía y; por ello, también se les conoce como válvulas de “aire para abrir” (AA) (AO por sussiglas en inglés). Las válvulas abiertas en falla, en las que se requiere energía para cerrarlas.
Figura 5-1. Circuito de control para intercambiador de calor.
Figura 5-1. Circuito de control para intercambiador de calor.
Líquido que se procesa
Líquido que se procesa
Vapor
Vapor
Tt, C
Tt, C
Tit,C
Tit,C
Dimensionamiento de la válvula de control
El...
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