Curso Práctico de Instrumentacion (31)

En este curso, detallaremos aspectos netamente practicas y aplicativos relacionados con las Instrumentacion Industrial. Espero sea de su agrado.

 

Basado en "Lessons In Industrial Instrumentation" de Tony R. Kuphaldt.

Toda ingeniería y/o disciplina técnica tiene su propia manera estandarizada de hacer sus diagramas y/o planos, el mundo de instrumentación y control no es una excepción. El alcance de la instrumentación es demasiado amplio, por tanto un solo tipo de diagrama no es suficiente para representar todo lo que nosotros podríamos necesitar. En estos articulos discutiremos los tres tipos de diagramas de instrumentación.
Diagramas de Flujo de Procesos (Process Flow Diagrams) Para mostrar un proceso practico, vamos a examinar tres procesos separados para un sistema de control de un compresor. En este procesos ficticio, el agua esta siendo evaporada de una solución de proceso bajo un vació parcial (proveído por el compresor).
Finalmente, nosotros llegamos el diagrama de lazo o “loop diagram” (algunas veces llamado loop sheet) para el sistema de control del compresor que empezamos a estudiar en artículos anteriores (http://www.instrumentacionycontrol.net/es/curso-practico-de-instrumentacion/332-documentacion-en-instrumentacion-pfd-paid-loop-diagram.html).
Hasta este punto, hemos explorado varios tipos de diagramas de instrumentación, y en cada uno hemos hecho referencia a diferentes instrumentos identificándolos mediante letras como TT (Transmisor de Temperatura “Temperature Transmitter”), PDT (Transmisor de Presión Diferencial “Pressure Differential Transmitter”) o FV (Válvula de Flujo “Flow Valve”), sin definir formalmente las letras usadas para identificarlos.
En los siguientes artículos vamos a hablar de los métodos comunes que suelen unir tuberías (y unir tuberías para equipos como instrumentos de presión o flujometros). Conexiones Bridadas
Para tuberías de tamaño reducido, las uniones roscadas con ampliamente usadas para hacer uniones entre líneas y equipamiento involucrado (incluyendo instrumentación). Un diseño muy común para tuberías roscadas es la rosca cónica. La intención de una rosca cónica es permitir que la tubería y el “accesorio” (en nuestro caso puede ser un instrumento) se “suelden” fuertemente cuando las pongamos juntas, creando una unión muy resistente mecánicamente y a prueba de fugas.
El procesamiento de alimentos, industrias farmacéuticas y procesos de investigación biológica son naturalmente muy sensibles ente la presencia de micro-organismos como bacterias, hongos entre otros. Es importante que estos procesos estén libres de micro-organismos perjudiciales, por la salud humana y el control de calidad de los productos.
Los accesorios diseñados para conectar tubings a tuberias roscadas son llamados "conectores". Los accesorios para conectar un tubing con otro son llamados uniones.
En los articulos anteriores llamabamos indistintamente a las "tubos" de las "tuberias o lineas" de proceso, pero debemos entender que en realidad si existe alguna diferencia. En este y los siguiente articulos discutiremos algunas de las mas comunes formas de unir "tubos o tubings", tales como las terminaciones de las tubings hacia equipos como intrumentos de presion.
Hoy en dia existen una variedad de herramientas que nos pueden ayudar a realizar instalacion de tubing con conectores a compresion o rectos. Uno de estos dispositivos es una herramienta electronica mecanica fabricada por American Power Tool presisamente para el trabajo con tubings (miremos la figura siguiente).
El doblado de tubing es algo como un arte, especialmente cuando se hace en tubing de hacer inoxidable. Realmente es gratificante ver como realizar maniobras de doblado de tubing con mucha perfeccion, todoas las curvas perfectas, todas los codos perfectos, y todos los tubing paralelos perfectamente tendidos y los tubing perpendiculares muy bien cruzados.
Hay mucho que decir respecto a los detalles que se deben tener en cuenta para realizar el cableado de una señal electrica. A pesar de que a los electrones no les "importa" la forma como los cables de señales son instalados, para nosotros los ingenerios y/o tecnicos instrumentistas debemos mantener todo un sistema y programa de cableado. No solamente un cableado bien realizado o "pulcro" ayudara una rapida solucion de problemas, sino tambien nos permiten una gran facilidad para realizar amplicaciones y modificaciones en los sistemas de control.
Diferentes estilos de borneras son proveidas por diversos fabricantes para las diferentes necesidades de cableado. Algunos bloques terminales o borneras, por ejemplo, tiene multiples niveles en lugar de solo uno. La siguiente figura muestra un terminal de dos niveles sin pernos de ajuste o "screwless".
La forma mas popular para transmitir señales en instrumentacion industrial, aun hoy en dia, es el estandar 4 a 20 miliamperios DC. Esta es una señal estandar, que significa que la señal de corriente usada es usada proporcionalmente para representar señales de medidas o salidas (comandos).
La forma mas simple donde encontramos señales de 4-20 mA es cuando las usamos para enviar señales de salida por un controlador, enviando esta señal hacia el elemento final de control. Aqui, el controlador provee energia y señal con información hacia el elemento final de control, el cual actúa como una carga electrica. Para ilutrar esto, consideremos el ejemplo siguiente en donde el controlador envia un siñal de 4-20mA a un convertirdor de señal I/P (corriente-presión), el cual entonces maneja la valvula de control matemáticamente.
Las señales de corriente DC pueden tambien son usadas para comunicar informacion de mediciones de proceso desde los transmisores hacia los controladores, indicadores, registradores, alarmas, y otros dispositivos de entrada. Recalquemos que el proposito de un transmisor es sensar alguna variable fisica (como presion, temperatura y se entiende que tiene dentro un sensor) y luego reportar la cantidad medida en forma de señal electrica, en este caso de 4 a 20 miliamperios de corriente DC proporcional a la cantidad medida.
Es posible combinar la energia eléctrica y la comunicación analogica sobre el mismo par de cables usando 4-20mA DC, si diseñamos el transmisor para ser "loop powered" o "alimentado por el lazo". Un transmisor loop-powered se conecta al controlador del proceso de la siguiente manera:
Un principio fundamental en la solución de problemas en sistemas de instrumentación es que todos los instrumentos tienen al menos una entrada y al menos una salida, y que las salidas deberian exactamente corresponder a las entradas. Si la salida de un instrumento no esta adecuadamente correspondiendo a su respectiva salida acorde la funcion de diseño del instrumento, entonces podemos intuir que algo malo esta pasando con ese instrumento.
Una mejor manera para medir una señal de 4-20mA sin interrumpir el lazo es hacerlo magneticamente, usando un miliamperimetros "clamp-on" o de "pinzas" (algunos lo llaman pinza amperimetrica). Sensores modernos en base al efecto Hall son altamente sensibles y precisos para monitorear la campos magneticos debiles creados por el paso de pequeñas corrientes DC en el cableado.
Si en caso de que no podamos interrumpir el lazo por cuestiones operativas, y que ningun componente (diodo) es pre-instalado en el lazo, y ademas si no tenemos un instrumento para medir el efecto hall como una pinza amperimetrica, un instrumentista puede aun realizar diagnosticos para solucion de problemas usando nada más que un Volimetro DC. Aqui, sin embargo, debemos tener mucho cuidado a la hora de interpretar estas medidas de voltaje, desde que estamos medidas pueden no ser directamente proporcionales a la corriente del lazo.