UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO DIVISIÓN ACADÉMICA DE CIENCIAS BIOLÓGICAS LICENCIATURA EN INGENIERÍA AMBIENTAL

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1 UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA TABASCO DIVISIÓN ACADÉMICA CIENCIAS BIOLÓGICAS LICENCIATURA EN INGENIERÍA AMBIENTAL ASIGNATURA: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL NIVEL: AREA FORMACIÓN SUSTANTIVA PROFESIONAL HORAS TEÓRICAS: 2 HORAS PRÁCTICAS: 2 CRÉDITOS: 6 Se recomienda haber cursado Álgebra, Matemáticas, Ecuaciones Diferenciales, Estadística, Operaciones Unitarias. PRESENTACIÓN: Hoy en día es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos, y, aunque existiera, la necesidad que crea el mercado de obtener productos terminados con las garantías de calidad exigidas y en la cantidad suficiente para que el precio obtenido sea competitivo, forzarían a modificar la industria, incluyendo en la transformación subsiguiente la automatización del proceso mediante los instrumentos de medición y control. En la industria se presenta repetidamente, la necesidad de conocer y entender el funcionamiento de los instrumentos y el papel que juegan dentro del control del proceso. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados del petróleo, de los productos alimenticios, la industria cerámica, las centrales generadoras de energía, la siderurgia, los tratamientos térmicos, etc. En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el ph, la humedad, el punto de rocío, etc.; y es aquí en donde los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones idóneas que las que el propio operador podría realizar. En los inicios de la era industrial, el operario llevaba a cabo un control manual de estas variables utilizando solo instrumentos simples, manómetros, termómetros, válvulas manuales, etc., control que era suficiente por la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con que estos se han ido desarrollando ha exigido su automatización progresiva por medio de los instrumentos de medición y control. Los instrumentos han ido liberando al operario de su función de actuación física directa en la planta y al mismo tiempo, le han permitido una labor única de supervisión y de vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso o bien en salas aisladas separadas; asimismo, gracias a los instrumentos ha sido posible fabricar productos complejos en condiciones estables de calidad y de características, condiciones que al operario le serían imposibles o muy difíciles de conseguir, realizando exclusivamente un control manual.

2 OBJETIVO: El alumno identificará los instrumentos de medición y control, relacionando las variables a medir en cada uno de ellos y comprenderá el funcionamiento e interrelación de los mismos así como el papel que juegan en la industria, las limitaciones que forzosamente tienen al ser en realidad dispositivos mecánicos, electrónicos o digitales. UNIDAD I 1.Generalidades de la Instrumentación 1.1 Introducción 1.2 Definiciones en control Campo de medida Alcance Error Exactitud Precisión Zona muerta Sensibilidad Repetibilidad Otros términos 1.3 Clases de instrumentos En función del instrumento En función de la variable de proceso Código de identificación de instrumentos OBJETIVO: Conocer ampliamente los fundamentos de la instrumentación y control. Aplicar la terminología adecuada en el sistema de control de las diferentes industrias de proceso. Comprensión y entendimiento de la importancia de la instrumentación y control utilizados en las industrias de proceso. Manejo adecuado de los términos utilizados en los diferentes tipos de procesos industriales. Conocimiento de las variables a medir en los diferentes procesos. Exponer ensayos de los fundamentos de la instrumentación y control. Investigación de las clases de instrumentos que hay. Manejo de los términos de medición. Identificación de los diferentes símbolos utilizados en los centros de control. Reporte de prácticas.

3 UNIDAD II 2. Transmisores 2.1 Transmisores neumáticos OBJETIVO: Diferenciar los diversos transmisores en los instrumentos, así Bloque amplificador de dos etapas como los tipos de señales de Transmisor de equilibrio de movimientos transmisión utilizadas en la industria Transmisor de equilibrio de fuerzas 2.2 Transmisores electrónicos Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas Transmisores digitales 2.3 Comunicaciones Conocimiento de los diferentes tipos de transmisores. Identificación de las diferentes señales de transmisión. Conocimiento de los diagramas de los transmisores. UNIDAD III Interpretación de los diferentes diagramas de los transmisores. Elaboración de diagramas, utilizando la simbología adecuada en los mismos. Preguntas orales. 3. Medidas de Presión OBJETIVO: Identificar las unidades 3.1 Unidades y clases de presión de presión en los diferentes 3.2 Elementos mecánicos instrumentos de medición de presión. 3.3 Elementos neumáticos 3.4 Elementos electromecánicos Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas Transductores resistivos Transductores magnéticos Transductores piezoeléctricos 3.5 Elementos electrónicos de vacío Conocer ampliamente los fundamentos básicos de la presión. Diferenciar la variedad de elementos utilizados para medir la presión. Uso adecuado de las diferentes unidades de presión aplicados en la instrumentación. Identificación de los diferentes elementos de medición de presión. Visita Industrial. Preguntas orales. Reporte de Visita industrial.

4 UNIDAD IV Medidas de Caudal 4.1 Medidores volumétricos Instrumentos de presión diferencial Área variable (rotámetro) Velocidad 4.2 Medidores de caudal masa Compensación de variaciones de densidad del fluido en medidores volumétricos Medición directa del caudal masa 4.3 Comparación de características de los medidores de caudal OBJETIVO: Conocer los fundamentos teórico-prácticos de los medidores de caudal, características, así como su aplicación en los diferentes procesos industriales. Diferenciar los métodos para medir el caudal, según sea el tipo de caudal. Interpretar adecuadamente las ecuaciones matemáticas que rigen el comportamiento del caudal, para su aplicación, ya sea líquido o gaseoso. Solución de problemas Manejo adecuado de los diagramas y tablas para realizar los cálculos de los métodos diferenciales. Reporte de prácticas. UNIDAD V 5. Medición de nivel 5.1 Medidores de nivel de líquidos Instrumentos de medida directa Instrumentos basados en la presión hidrostática 5.2 Medidores de nivel de sólidos Detectores de nivel de punto fijo Detectores de nivel continuos OBJETIVO: Analizar la importancia de la medición de nivel, tanto desde el punto de vista del funcionamiento del proceso como de la consideración del balance adecuado de materias primas o de productos finales.

5 Identificar los diferentes medidores de nivel. Interpretación de la medición obtenida a través de los métodos empleados. Exposición de ensayos. Realización de visitas industriales. Preguntas escritas del ensayo y de las visitas. Reporte del ensayo. Reporte de visitas. UNIDAD VI 6. Medida de Temperatura 6.1 Termómetro de vidrio 6.2 Termómetro bimetálico 6.3 Termómetro de bulbo y capilar 6.4 Termómetros de resistencia 6.5 Termopares Leyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selección Verificación de un instrumento y un termopar 6.6 Velocidad de respuesta de los instrumentos de temperatura OBJETIVO: Conocer los instrumentos de medición de temperatura, sus características, así como señalar las limitaciones del sistema de medida en función del tipo de aplicación, ya sea la precisión, la velocidad de captación de la temperatura o la distancia entre el elemento de medida y el aparato receptor. Conocer los fundamentos de los instrumentos de medición de temperatura. Manejo adecuado de las curvas y diagramas a utilizar en estos instrumentos. Conocer las limitaciones de los dispositivos de medición de temperatura y la velocidad de respuesta que éstos presentan. Interpretación de las curvas y tablas utilizadas en los instrumentos de medición. Práctica. Preguntas escritas de la exposición. Reporte de prácticas.

6 UNIDAD VII 7. Variables 7.1 Variables físicas Peso Velocidad Densidad y peso específico Humedad y punto de rocío Viscosidad y consistencia Llama (detectores de calor) 7.2 Variables químicas Conductividad ph Redox Concentración de gases OBJETIVO: Aplicar correctamente las ecuaciones que determinan el comportamiento de las variables físicas y químicas en el control de los procesos industriales, así como los métodos que se utilizan para medirlas. Identificación de los tipos de variables a controlar en los procesos industriales. Comprensión de las ecuaciones utilizadas para las diferentes variables. Interpretación de resultados. Exposición ensayos. Realización problemas. de de Prácticas de medición de algunas variables físicas y químicas. Reporte de ensayos. Reporte de prácticas UNIDAD VIII 8. Elementos finales de Control 8.1 Válvulas de control Generalidades Tipos de válvulas Cuerpo de la válvula Partes internas de la válvula Accesorios Dimensionamiento de la válvula Ruido en las válvulas de control 8.2 Elementos finales electrónicos OBJETIVO: Desarrollar la habilidad para identificar y manejar adecuadamente las válvulas de control, en el control automático de los procesos industriales.

7 Identificación de las válvulas de control. Aplicación correcta de la simbología de las válvulas de control. Investigación del tema en cuestión. Interpretación de diagramas. Visitas industriales. Discusión en clases. Reporte de visitas. Interpretación de diagramas en los centros de control de procesos. UNIDAD IX 9. Calibración de los instrumentos 9.1 Introducción 9.2 Errores de los instrumentos 9.3 Calibración de instrumentos de presión, nivel y caudal 9.4 Calibración de instrumentos de temperatura 9.5 Comprobación de válvulas de control 9.6 Calidad de calibración según la Norma ISO OBJETIVO: Desarrollar con calidad los métodos de calibración de los instrumentos de medición de presión, nivel, caudal, temperatura, etc., aplicando los criterios de la Norma. Conocer los métodos de calibración de los instrumentos. Comprensión del concepto de calidad de acuerdo a los criterios de la Norma. Exposición de prácticas. Prácticas de calibración de instrumentos de medición. Reporte de ensayos. Reporte de prácticas

8 BIBLIOGRAFÍA: 1. Creus Antonio. (2001), Instrumentación Industrial, Editorial Alfa-omega marcombo, 6ª. Edición. 2. Katsuhiko Ogata. (1993), Ingeniería de Control moderna, Editorial Prentice-Hall, 2ª. Edición. 3. Alfred Roca Cusidó. (1999), Control de Procesos, Editorial Alfa-omega 4. Skoog D. Leary J. (1994), Análisis Instrumental, Mc Graw Hill, 4a. Edición. 5. Benjamín C. Kuo. (1991), Sistemas Automáticos de control, Editorial CECSA.. 6. Russell H. Babcock. (1974), Instrumentación y Control en el tratamiento de aguas potables, industriales y de desecho, Editorial LIMUSA.