Índice analítico 1. Generalidades Transmisores Medidfasd de presión...91
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- Sebastián Miguélez Giménez
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1 Índice analítico 1. Generalidades Introducción De niciones en control Campo de medida Alcance Error Incertidumbre de la medida Exactitud Precisión Zona muerta Sensibilidad Repetibilidad Histéresis Otros términos Ejemplos generales de características de instrumentos Clases de instrumentos En función del instrumento En función de la variable de proceso Código de identi cación de los instrumentos Transmisores Generalidades Transmisores neumáticos Transmisores electrónicos Transmisores digitales Transmisor inteligente capacitivo Transmisor inteligente piezoresistivo Ventajas e inconvenientes Transmisión de señales por radio Comunicaciones Protocolos serie Protocolos híbridos Protocolos abiertos Tabla comparativa de transmisores Medidfasd de presión Unidades y clases de presión Elementos mecánicos...92 v
2 3.3 Elementos electromecánicos Elementos electrónicos de vacío Medidas de caudal Medidores volumétricos Instrumentos de presión diferencial Área variable (rotámetros) Velocidad Fuerza (medidor de placa) Tensión inducida (medidor magnético) Desplazamiento positivo Remolino y vórtex Medidores de caudal masa Medidores volumétricos compensados Medidores térmicos de caudal Anemómetro de hilo caliente Medidor de Coriolis Comparación de características de los medidores de caudal Medición de nivel Medidores de nivel de líquidos Instrumentos de medida directa Instrumentos basados en la presión hidrostática Instrumento basado en el desplazamiento Instrumentos basados en características eléctricas del líquido Medidor de nivel de ultrasonidos Medidor de nivel de radar o microondas Medidor de nivel de radiación Medidor de nivel láser Otros fenómenos Medidor másico de nivel Medidores de nivel de sólidos Detectores de nivel de punto jo Detectores de nivel continuos Medida de temperaturas Introducción Termómetro de vidrio Termómetro bimetálico Termómetros de bulbo y capilar Termómetros de resistencia Termistores Sensores de temperatura de semiconductor Termopares vi
3 6.8.1 Leyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selección Compensación de la unión fría Circuitos galvanométrico, potenciómetrico y digital Veri cación de un instrumento y de un termopar Normas técnicas Pirómetros de radiación Pirómetros ópticos de desaparición de lamento Pirómetro de infrarrojos Pirómetro fotoeléctrico Pirómetro de dos colores Pirómetro de radiación total Otros fenómenos Velocidad de respuesta de los instrumentos de temperatura Tabla comparativa de características Otras variables Variables físicas Peso Velocidad Densidad y peso especí co Humedad y punto de rocío Viscosidad y consistencia Llama Oxígeno disuelto Turbidez Intensidad de radiación solar Variables químicas Conductividad en medio líquido ph Redox (potencial de oxidación-reducción) Concentración de gases Elementos nales de control Válvulas de control Generalidades Tipos de válvulas Cuerpo de la válvula Tapa de la válvula o casquete Partes internas de la válvula. Obturador y asientos Corrosión y erosión en las válvulas. Materiales Características de la válvula Servomotores Accesorios Válvula inteligente vii
4 Dimensionamiento de la válvula. Coe cientes Cv y Kv Ruido en las válvulas de control Otros elementos nales de control Recti cadores controlados de silicio Bombas dosi cadoras Actuadores de velocidad variable Elementos nales varios Regulación automática Introducción Características del proceso Tipos de control Control todo-nada Control otante Control proporcional de tiempo variable Control proporcional Control proporcional + integral Control proporcional + derivado Control proporcional + integral + derivado Controladores neumáticos Controladores electrónicos Controlador todo-nada Control proporcional de tiempo variable Control proporcional Control proporcional + integral Control proporcional + derivado Control proporcional + integral + derivado Controladores digitales Componentes Algoritmos Controlador digital universal Selección del sistema de control Criterios de estabilidad en el control Métodos de ajuste de controladores Otros tipos de control Generalidades Control en cascada Programadores Control de relación Control anticipativo Control de gama partida Control selectivo Control de procesos discontinuos Controladores no lineales viii
5 Instrumentos auxiliares Seguridad intrínseca y funcional Introducción Nivel de energía de seguridad y mecanismos de la ignición Clasi caciones de áreas peligrosas Normas Barreras Zener Barreras galvánicas Factores de seguridad Seguridad funcional de los instrumentos Control por ordenador Generalidades Control DDC Control supervisor (SPC) Control distribuido (DCS) Sistemas de control avanzado Generalidades Correctores Control robusto Control linealizador global Control estadístico del proceso (SPC) Control multivariable Control óptimo Control adaptativo Control predictivo Sistemas expertos Control por redes neuronales Control por lógica difusa Control integrado Generalidades Sistema de control básico, control distribuido y control avanzado Gestión de alarmas Sistema de gestión de laboratorio Sistema de gestión de la producción Red de comunicaciones Sistema de gestión de seguridad de la planta Sistema de gestión de la calidad (ISO 9000:2000) Estándar OPC de intercambio de datos de proceso Gestión de calibraciones Calibración de los instrumentos Generalidades Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración Calibración de instrumentos de presión, caudal y nivel ix
6 Presión Caudal Nivel Calibración de instrumentos de temperatura Pirómetros de radiación Transmisores de temperatura inteligentes Calibradores universales de temperatura Calibración de válvulas de control Calibración de instrumentos digitales Controlador universal o multifunción Resto de instrumentos de la planta Mantenimiento de instrumentos Normativa de calidad ISO 9000:2000 aplicada a la instrumentación ISO Aplicaciones en la industria. Esquemas típicos de control Generalidades Calderas de vapor Generalidades Control de combustión Control de nivel Seguridad de llama Secaderos y evaporadores Horno túnel Columnas de destilación Intercambiadores de calor Control del reactor en una central nuclear Apéndice A. Análisis dinámico de los instrumentos A.1 Generalidades A.2 Funciones elementales de excitación A.2.1 Escalón unidad u(t) A.2.2 Impulso unidad A.2.3 Respuesta impulsional A.2.4 Respuesta indicial A.2.5 Respuesta ante una entrada en rampa A.2.6 Respuesta ante una entrada senoidal A.3 Análisis dinámico de los transmisores A.3.1 Elementos fundamentales A.3.2 Diagrama de bloques, diagrama de Bode y función de transferencia de un transmisor A.4 Análisis dinámico de los controladores A.4.1 Introducción x
7 A.4.2 Acción proporcional A.4.3 Acción proporcional + integral A.4.4 Acción proporcional + derivada A.4.5 Acción proporcional + integral + derivada A.4.6 Control PID en el diagrama de Nyquist A.4.7 Ensayo de controladores A.5 Iniciación a la optimización de procesos A.5.1 Generalidades A.5.2 Análisis experimental del proceso A.5.3 Estabilidad A.5.4 Criterios de ajuste en el diagrama de Bode A.5.5 Criterios de ajuste en el diagrama de Nyquist A.5.6 Ábaco de Nichols y curva de desviación Apéndice B. Evolución de la instrumentación B.1 Inicios - Instrumentos locales y neumáticos B.2 Instrumentos electrónicos - Convencionales y de alta densidad B.3 Computadores B.4 Control distribuido B.5 Control avanzado y transmisores inteligentes B.6 Ergonomía B.7 Comunicaciones B.8 Futuro Glosario Bibliografía xi
Prólogo a la séptima edición... XVII Prólogo... XVIII
índice Prólogo a la séptima edición..................................... XVII Prólogo.................................................... XVIII Capítulo 1 Generalidades.............................................
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ÍNDICE Prólogo XV Prólogo a la sexta edición XVII Capítulo 1 Generalidades 1 1.1 Introducción 1 1.2 Definiciones en control 2 1.2.1 Campo de medida (range) 3 1.2.2 alcance (span) 4 1.2.3 error 4 1.2.5
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