INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
NO 1: OBJETIVOS DE LA
INSTRUMENTACION

INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
PRIMERA ENTREGA
OBJETIVOS DE LA INSTRUMENTACIÓN

INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Primera edición de Instrumentación y Control, Orizaba Veracruz, 2017.
Derechos reservados
Copyright ©
Esta edición y sus características son propiedad del EQUIPO 4, DE INSTRUMENTACION Y
CONTROL, de la hora: 14:00-15:00.
Queda hecho el depósito que marca la ley

INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
La instrumentación y control de procesos es una
especialidad de la ingeniería que combina, a su vez,
distintas ramas, entre las que destacan: sistemas de
control, automatización, electrónica e informática.
Su principal aplicación y propósito es el análisis,
diseño y automatización de procesos de
manufactura de la mayor parte de las áreas
industriales: petróleo y gas, generación de energía
eléctrica, textil, alimentaria, automovilística
APLICACIÓN EN EL ÁREA PRODUCTIVA
Derivado de que todo proceso de fabricación y manufactura requiere de un
control, la ingeniería de instrumentación y control de procesos tiene una
aplicación en el sector productivo en las siguientes áreas: DISEÑO Y
MANTENIMIENTO.
OBJETIVO EN EL DISEÑO…
Analizar e incorporar los componentes básicos de medición, así como lazos de
control, en el proceso de desarrollo de la ingeniería de un proyecto para la
fabricación, construcción y/o modificación de parámetros de plantas
industriales.
EN EL MANTENIMIENTO...
Mantenimiento los instrumentos de medición y control componentes de los
lazos de control de los procesos.

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La Instrumentación y control se describe con ayuda de
varios símbolos, términos y fundamentos. La mayoría de
éstos deberían sonarnos familiares debido a lo cotidianos
que suelen ser en los labores de ingeniería. “Deberían” y
por si acaso no lo son, repasemos…
• Campo de Medida (Range): Es el área
comprendida entre dos límites en la cual una
cantidad o valores son medidos. Esta medición es
descrita basándose en los límites inferior y
superior de la escala.
• Exactitud: Es la cualidad de un instrumento de
medida por la que tiende a dar lecturas al valor
verdadero de la magnitud.
• Precisión: Es la cualidad de un instrumento por la
que tiende a dar lecturas muy próximas unas a
otras, es decir, es el grado de dispersión de las
mismas.
• Repetitividad: Es la variación de las mediciones
obtenidas con un instrumento de medición, cuando
es utilizado varias veces por un
operador/automáticamente, al mismo tiempo que
mide las mismas características en una misma
parte.
• Histéresis: Es la diferencia máxima que se observa
en los valores indicados por el índice o pluma del
instrumento o la señal de salida para el mismo
valor cualquiera del campo de medida, cuando la
variable recorre toda la escala en los dos sentidos,
ascendente y descendente.
*NOTA
“El ingeniero de
instrumentación y control de
procesos participa en el
desarrollo de las hojas de
especificaciones técnicas de
los instrumentos que
integraran los lazos de
control, así como la
arquitectura de control, que
se utilizará y revisión de los
planos de tubería e
instrumentación (D.T.I.),
desarrollo de la lógica de
control, que puede ser, del
tipo electrónica, neumática o
hidráulica.”
D.T.I. (Diagrama de Tuberías
e Instrumentación (DTI)
también conocido en idioma
inglés como Piping and
Instrumentation
Diagram/Drawing PID)

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• Supresión de Cero: Cuando el cero de la magnitud medida queda
dentro del campo de medición.
• Resolución: Es la menor diferencia de valor que el instrumento puede
distinguir
EJEMPLO DE HISTERESIS
En la gráfica podría hablarse de un sensor de temperatura. Supongamos
que se quiere medir un objeto, este objeto tiene una temperatura de
20°C. El sensor realizara dos tipos de mediciones, en sentido
ascendente y en sentido
descendente. Cuando la
medición ocurre en sentido
ascendente, por ejemplo de
0 a 100°C el sensor de
temperatura nos indicara
una
temperatura
aproximada de 19,9°C. En
cambio si la lectura se
realiza en sentido
descendente, la medición
será, por ejemplo, de
20.1°C. Existe una variación
o diferencia entre ambas
mediciones, esa diferencia
se le llama HISTERESIS

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Indique si el instrumento tiene o no EXACTITUD y/o PRECISIÓN. De acuerdo
a la imágenes
PROCESO DE VARIACION
La variación está presente en todos los procesos y en cada aspecto de
la medición.
El exceso de variación reduce el desempeño del proceso, decrece la
satisfacción del cliente, y tiene un impacto negativo en el resultado final.

VARIABLES
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Variable es cualquier elemento que posee características dinámicas, estáticas,
química y físicas bajo ciertas condiciones, que constantemente se pueden
medir (rasgo, atributo, dimensión, propiedad, etc.) capaz de adoptar más de un
valor o magnitud y se pueden definir como todo aquello que vamos a medir,
controlar y estudiar.
Variable de control.
Es una variable de
proceso que es medida
y/o controlada por un
sistema de control.
Variable controlada.
Es la variable directa a controlar, sobre la que constantemente se lleva una
inspección.
Variable incontrolada.
Es la que modifica para afectar directamente a la variable controlada. Es la
cantidad que se encarga de variar los instrumentos finales de control.

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NOTA
En la industria se utiliza
frecuentemente el concepto de
Sistemas de Control y esto es
debido a que en la industria
existen dentro de sus
procesos, variables
importantes que deberán ser
controladas o dirigidas de tal
manera que el producto final
cumpla con los estándares o
normas de tal forma que el
usuario consumidor se
encuentre satisfecho para sí
mismo o bien que sea un
insumo de buena calidad que
se integre a otro proceso e
inclusive el tratamiento de
estas variables deberán ser de
tal modo que brinden una
mayor confiabilidad y
seguridad al involucrado
Los procesos industriales exigen el
control de la fabricación de diversos
productos obtenidos. los procesos
son muy variados y abarcan
muchos tipos de productos: la
fabricación de los productos
derivados del petróleo, de los
productos alimenticios etc. en todo
estos procesos es absolutamente
necesario controlar y mantener
constantes algunas magnitudes,
tales como la presión, el caudal, el
nivel, la, el PH, la conductividad, la
velocidad, la humedad, el punto de
roció

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Los elementos de medición son considerados la base primordial para el
control automático de los procesos u operaciones.
A continuación se mencionaran algunos tipos de ELEMENTOS
ELEMENTOS PRIMARIOS.
Son los que están en contacto directo con la variable y utilizan o absorben
energía del medio controlado para dar al sistema de medición un indicador en
respuesta a la variación de la variable controlada. Al igual que está dispuesto a
transmitir cualquier transformación del medio.
EJEMPLOS:
- Sensores de presión
- sensores de temperatura
- Sensores de nivel
-Instrumentos ciegos
Medidor de flujo: Es un elemento censor primario.
-Sensores ópticos
Instrumentos indicadores registradores: Permiten la monitorización.

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ELEMENTOS SECUNDARIOS.
Captan la señal elaborada por el elemento primario y la transforman en salida
que puede ser captada por otro instrumento de forma local remota.
Detecta la señal de error, que por lo general, están a un nivel de potencia baja
y la amplifica a un nivel lo suficientemente alto.
ELEMENTOS TERCIARIOS O DE CONTROL FINAL.
Es la parte del circuito que proporciona el elemento final de control (válvulas,
motores, interruptores, etc.)

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EXISTEN DOS CLASIFICACIONES
1- De acuerdo a la función del instrumento
2- De acuerdo a la variable de proceso.
Función del instrumento
• Instrumentos ciegos: no tienen indicación visible de la variable
(sensores).
• Instrumentos indicadores: disponen de un índice y de una escala
graduada en la que puede leer el valor de la variable.
• Instrumentos registradores: registran con trazo continuo p a puntos la
variable y pueden ser circulares o de grafico rectangulares o largado.
En función de la variable (esta clasificación corresponde al tipo de señal
medida):
• Flujo
• Nivel
• Presión
• Temperatura
• Densidad
• Viscosidad
• Conductividad
• Frecuencia
* Sin embargo pueden haber una combinación de ambas:
• Trasmisores ciegos de presión
• Controladores registradores de temperatura
• Etc.
"Antes de poder controlar
un proceso es necesario
comprenderlo"
Bela G. Liptak
Instrument Enginners
Handbook

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ERROR DE PARALAJE.
El error de paralaje es un error sistemático personal que se debe cuando uno
no mira perpendicularmente la escala del instrumento que se está usando ya
que se encuentran en una posición no adecuada en la que no se pueden
observar los valores del instrumento en una posición perpendicular.
ERROR DE ESCALA.
Es aquel error en donde se considera aceptable con una mínima +/- no
excedida al valor de medición que se requiera obtener.
ERROR DE PROCESO.
Este error depende del estado físico y mental del operador ya que se pueden
tomar valores erróneos por cansancio, descuidos, falta de agudeza visual, etc.
ERROR DE CALIBRACIÓN.
El error de calibración se debe al método de medición que se ocupado puede o
no ser muy exacto, se debe tomar un instrumento de medición con mayor
precisión para evitar este tipo de errores.

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¿QUÉ ES UN
CHECKING FIXTURE?
Un Checking Fixture
es único, pues es
diseñado y fabricado
para controlar
dimensiones de solo
una pieza. La
tolerancia de
fabricación deberá
ser 10% más preciso
que la tolerancia de
la pieza a verificar.
Este verifica la pieza
simulando
condiciones de
ensamble, verifica
partes repetitivas
asegurando la
misma alineación y
la misma posición de
la parte.
ADFSDV

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EMPRESAS MEXICANAS QUE FABRICAN CHECKING FIXTURES
Los checking fixtures
fabricados en México
brindan una excelente ayuda
a las empresas
automotrices y son una
herramienta para la
verificación y análisis
dimensional de piezas de
gran importancia de las
cuales se espera una alta
calidad en su fabricación.
Son fabricados en base a un
cuidadoso análisis de los
requerimientos del cliente,
ofreciendo la mejor solución
a su necesidad.

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Esta norma lista los símbolos lógicos que representan operaciones con
enclavamientos binarios y sistemas secuenciales para el arranque, operación,
alarma y paro de procesos y equipos en la industria química, petroquímica,
centrales de potencia, aire acondicionado y en otras numerosas industrias. Las
operaciones binarias pueden ser realizadas por cualquier clase de hardware, ya
sea eléctrico, electrónico, fluidico, neumático, hidráulico, mecánico, manual,
óptico u otros.
SIMBOLOGÍA ISA
Un diagrama de instrumentación industrial es una descripción grafica de un
proceso que muestra una vista general de los instrumentos empleados en un
formato estándar, en el diagrama cada instrumento esta identificado, asi como
su función y relación con otros componentes del proceso.
IDENTIFICACION DE LOS INSTRUMENTOS.
Permite identificar de qué manera están situados los instrumentos al igual de
qué manera podemos encontrarlo.

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LETRAS DE IDENTIFICACION.
Las letras de identificación todas las letras son mayúsculas, la identificación
de un instrumento o función equivalente está conformada de letras tomadas de
la tabla CS ISA 01, que incluye primera letra, para designar la variable bajo
medida, y una o más letras que permiten establecer la función que ejecuta el
instrumento.
La identificación se basa en una secuencia:
• La primera letra es la variable bajo medición, a la que puede acompañar
una letra modificadora.
• La segunda letra es la función secundaria del instrumento.
• La tercera letra es la función principal a las que puede acompañar una
letra modificadora.
En todo caso la letra modificadora siempre está a continuación de la
letra a la que modifica; y no hay posibilidad de error porque no se
emplea la misma letra para designar una función y también para
modificar.

EL NUMERO DE LAZO
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Un lazo de instrumentación está constituido por un conjunto de instrumentos
interconectado y relacionados con una variable de proceso de interés.
La identificación de un lazo implica asignarle a este un único número, de esta
manera se puede a completar la identificación de un instrumento al agregarle
el número de lazo al que pertenece. La identificación del instrumento se llama
TAG
SIMBOLOGIA DE SEÑALIZACION.
Los tamaños y las etiquetas de los símbolos óptimos pueden variar
dependiendo en donde o no es reducido el diagrama y dependiendo el número
de caracteres seleccionados apropiadamente acompañados de otros símbolos
de otros equipos en un diagrama. La etiqueta o rotulo del instrumento, se
encerrara dentro de un círculo de apropiadamente 1cm de diámetro, el cual
indica la localización del instrumento, ya sea que este esté en instalado:
Directamente en el campo.
En un tablero de control accesible.
En la parte interior (trasera).

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CODIGO DE COLORES.
Las grandes áreas de fondo deberían ser Negras,
Azul o Marrón.
-Se deben usar combinaciones de colores
compatibles, tales como aquellos con alto contraste
de cromaticidad. Algunas buenas combinaciones
pueden ser:
-Negro sobre amarillo.
-Rojo sobre blanco.
-Azul sobre blanco.
-Verde sobre blanco.
Se deben evitar las combinaciones amarillo sobre
blanco, amarillos sobre verde.
Para asegurar una respuesta rápida del operador se
usan colores altamente saturados tales como rojo y
amarillo. Los colores no deberían utilizarse para
indicar valores cuantitativos.
NOTA
Para asegurar una
respuesta rápida del
operador se usan
colores altamente
saturados tales como
rojo y amarillo. Los
colores no deberían
utilizarse para indicar
valores cuantitativos

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NATIONAL INSTRUMENTS (NI) es una empresa fundada
en 1976 por James Truchard, Bill Nowlin y Jeff Kodosky en Austin, Texas.
Comenzaron en el garaje de James Truchard trabajando en productos
relacionados con GPIB. En la década de los 80 crearon su principal
producto: LabVIEW. Desde entonces la empresa se dedica al desarrollo y
venta de productos de software, hardware y servicios. Sus mercados
tradicionales son los campos de adquisición de datos, control de instrumentos
e instrumentación virtual.

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¿Qué puede hacer con LabVIEW?
LabVIEW es un entorno de desarrollo integrado y diseñado específicamente
para ingenieros y científicos que desarrollan sistemas de medidas y control.
Con un lenguaje de programación gráfica nativo, IP integrado para análisis de
datos y procesamiento de señales y una arquitectura abierta que permite la
integración de cualquier dispositivo de hardware y cualquier enfoque de
software, LabVIEW es el software que usted necesita para desarrollar la
solución óptima que puede cumplir con sus requerimientos personalizados y
resolver sus retos.
LABVIEW PARA CONTROL DE INSTRUMENTOS
Automatizar medidas es crítico para optimizar las pruebas para tiempo,
rendimiento y fiabilidad. LabVIEW le ayuda a desarrollar sistemas de
automatización más rápido con más de 850 funciones matemáticas y de
análisis, elementos de UI de clic-y-arrastre y controladores de instrumentos
que manejan la comunicación a nivel del bus necesaria para comunicarse con
instrumentos autónomos. Al usar LabVIEW para automatizar la
instrumentación, usted puede incorporar miles de instrumentos de NI y de
terceros para desarrollar soluciones de pruebas reutilizables que usted puede
programar y configurar para cumplir con sus cambiantes necesidades
SIMPLIFIQUE LA COMPLEJIDAD
Utilice una sintaxis de programación gráfica diseñada para asemejarse a la
forma en la que un ingeniero traduce sus pensamientos a código

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