estado del arte en sistemas de automatizaciu00f3n 2
DESCRIPTION
intrumentacion parte 2, en clases de tecsupTRANSCRIPT
![Page 1: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/1.jpg)
ESTADO DEL ARTE DE LOS
SISTEMAS DE
AUTOMATIZACIÓN
Medición de variables
Roberto Bacacorzo Cuba
![Page 2: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/2.jpg)
VARIABLES A MEDIR Y
CONTROLAR
![Page 3: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/3.jpg)
DE PROCESOS CONTINUOS
- Presión
- Temperatura
- Nivel
- Flujo (volumétrico y másico)
- Peso
- Variables analíticas (pH, conductividad, ORP, turbidez, etc.)
- Otras (Humedad, Espesor, etc.)
![Page 4: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/4.jpg)
DE PLANTA
• Velocidad
• Longitud
• Presencia / Ausencia
• Cuenta
• Tiempo
![Page 5: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/5.jpg)
DE SEGURIDAD
• Gases
• Vibración
• Humo
• Fuego
• Presencia de intrusos
• Fallas eléctricas
• Variables analíticas
![Page 6: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/6.jpg)
OTROS
• Transferencia de Custodia (custody
transfer): Volumen
• Gestión de Activos fijos /
Mantenimiento: temperatura,
vibración, posición, etc.
• Medio Ambiente: Variables analíticas,
flujo, presión, Humedad relativa, etc.
![Page 7: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/7.jpg)
SENSORES
Y TRANSMISORES
(Automatización de
Procesos)
![Page 8: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/8.jpg)
Transmisores
• Son dispositivos que convierten una señal
medida en una señal estandarizada.
• Las señales de salida estandarizadas más
comunes son:
- Corriente: 4 – 20 mA (ISA) / 0 – 20 mA
(Europa)
- Neumática: 3 – 15 psi / 0.2 – 1 kg/cm2
![Page 9: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/9.jpg)
PRESIÓN: la presión es la fuerza
ejercida sobre un área (P = F / A). Es
una variablemque se usa en casi
todas las actividades productivas.
Se mide con elementos mecánicos
(manómetros) o electrónico-mecánicos
(transmisores electrónicos analógicos
o inteligentes).
La presión se mide en Bar, psi, kPa,
etc.
![Page 10: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/10.jpg)
ALGUNOS EJEMPLOS DE
CONSIDERACIONES A TENER EN
CUENTA EN INSTRUMENTACIÓN
DE CAMPO
![Page 11: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/11.jpg)
Manómetros
![Page 12: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/12.jpg)
Z O N A D E T R A B A J O (ANSI/ASME B40.1)
0 100 bar
1/3
2/3
3/3
![Page 13: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/13.jpg)
Problemas de medición
• Corrosión
• Abrasión
• Pulsación
• Vibración
• Temperatura
• Sobrepresión
• Seguridad
![Page 14: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/14.jpg)
Sellos de diafragma
• Proveen excelente
protección contra
la corrosión y
abrasión.
• Protección contra
la pulsación
(dampening).
![Page 15: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/16.jpg)
Sifón (cola de chancho)
• Usado para servicio
de vapor
• Reduce la
temperatura y
condensa el vapor.
• Los instrumentos de
presión no miden el
vapor, sino líquidos y
gases
![Page 17: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/17.jpg)
FRENTE SÓLIDO (Seguridad)
![Page 18: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/18.jpg)
Tornillo de restricción
• Solución de bajo costo para problemas de pulsación.
• Restringe el ingreso del fluido, reduciendo el daño por pulsaciones.
![Page 19: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/19.jpg)
Llenado de líquido (caja)
• Reduce el efecto
de la vibración
sobre la indicación
de los indicadores
con aguja.
![Page 20: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/20.jpg)
Snubber
• Provee una solución
de bajo costo para
amortiguar el efecto
de las pulsaciones
(manómetros y
transmisores).
• Usado en servicio con
fluidos limpios.
![Page 21: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/21.jpg)
Válvula de aguja
• Usada para válvula
de bloqueo y sobre
todo, como válvula
de purga.
• En el bloqueo, provee
protección contra las
pulsaciones.
![Page 22: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/22.jpg)
Sobrepresión
• Válvulas de protección de instrumentos por sobrepresión.
• Al alcanzar la presión prefijada (presión de seguridad), se cierra impidiendo el paso del fluido hacia el instrumento. A
• Al bajar la presión, vuelve a abrirse.
• Rango de presión hasta 60,000 psi.
![Page 23: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/23.jpg)
Block Valve
Handle
Lockout
Bleed Valve
Secondary
Port
Bleed Port
![Page 24: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/24.jpg)
vs
![Page 25: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/28.jpg)
TEMPERATURA: Es la variable
industrial más importante. A nivel
productivo, se mide en °C o °F.
Los sensores de temperatura son muy
diversos, desde los elementos
mecánicos (termómetros bimetálicos),
de dilatación (termómetro de vidrio y
otros), hasta los eléctricos (RTDs,
termocuplas, termistores, IC) o de no
contacto (infrarrojos).
![Page 29: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/29.jpg)
Instrumentos de Temperatura
• Termómetros de vidrio
• Termómetros de lectura remota
• Termómetros bimetálicos
• Circuitos Integrados
• Termistores (NTC, PTC)
• RTDs (Pt100)
• Termocuplas (J, K, R, S, B, W)
• Radiación (Ópticos e Infrarrojos)
![Page 30: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/30.jpg)
Termómetros bimetálicos
• Precisión 1%
• Temperaturas continuas hasta 425 °C
• Longitudes de vástago hasta 24” (comúnmente, hasta 15”)
![Page 31: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/31.jpg)
RTD’s
![Page 32: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/32.jpg)
TERMOPOZOS C O N I C O CON / SIN EXTENSION
MAXIMA TEMPERATURA-PRESION CON ¼”
![Page 33: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/33.jpg)
TERMOPOZOS C O N I C O BRIDADO
MAXIMA TEMPERATURA-PRESION CON ¼” &
3/8”
![Page 34: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/34.jpg)
1. CONCEPTOS TEÓRICOS
TERMOMETRÍA INFRARROJA
![Page 35: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/35.jpg)
• Los rayos infrarrojos fueron descubiertos en 1800 por Frederick William Herschel, astrónomo y músico alemán nacido en 1738.
• El observó que más allá del rojo, la radiación producía temperaturas más elevadas que las de la luz solar.
![Page 36: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/36.jpg)
• La Termometría y la Termografía Infrarroja se basan en las leyes y principios de la Transferencia de Calor.
• La Transferencia de Calor es la Ciencia que busca predecir la transferencia de energía entre cuerpos, como resultado de una diferencia de temperatura.
![Page 37: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/37.jpg)
Modos de transferencia de calor
• Conducción
• Convección
• Radiación
![Page 38: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/38.jpg)
• Los mecanismos de conducción y convección involucran la transferencia de energía a través de un medio material.
• El calor también se puede transferir a regiones en donde existe el vacío perfecto. En este caso el mecanismo es la radiación electromagnética.
![Page 39: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/39.jpg)
• Todo cuerpo que tenga una temperatura mayor del cero absoluto (0 ºK) emite energía, debido al choque entre sus moléculas.
• Un cuerpo negro emite sólo su energía propia (Emisividad = 1), que es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo:
![Page 40: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/40.jpg)
• Ley de Stefan-Boltzmann para cuerpos negros:
E = K T4
• En la práctica, existen cuerpos grises a brillantes, con emisividades menor que uno ( < 1).
• La ley general de Stefan-Boltzmann es la siguiente:
![Page 41: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/41.jpg)
E = K T4
K : Constante de Boltzmann :
5.669 x 10-8 W/m2.K4
: Emisividad del cuerpo T : Temperatura del cuerpo que emite energía
![Page 42: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/42.jpg)
• Eso significa que todo cuerpo emite una energía que está relacionada con su temperatura elevada a la cuarta potencia.
• En cuanto más temperatura tiene el cuerpo, más fácil es medir su energía.
• Los termómetros y las cámaras Infrarrojas captan energía.
![Page 43: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/43.jpg)
Emisividad y Cuerpos Negros
Cuerpo Negro Ideal “Cuerpo Real”
Absorción y emisión perfectas
Algo de energía es reflejada y transmitida
Emisividad ( ) =1 Emisividad ( ) < 1
I
I
I
I
R
T
I
![Page 44: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/44.jpg)
Fuentes de Energía Infrarroja
Objeto
Sensor R
T
E
R + T + E = Energía Total I = Energía Incidente R = Energía Reflejada T = Energía Transmitida E = Energía Emitida
Reflectividad, Transmisividad, Emisividad
Ambiente
I
![Page 45: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/45.jpg)
Transmisión en el Espectro IR de Plásticos
Longitudes de onda en las que la transmisión es aproximadamen zero (3.43 para poly-ethylene; 7.9 para polyester)
Longitud de onda en Micrones
Tra
nsm
isió
n %
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Polyethylene 0.03 mm (1 mil)
0.13 mm (5 mils)
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 Tran
smis
ión
%
Longitud de onda en Micrones
Polyester 0.03 mm (1 mil)
0.13 mm (5 mils)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
![Page 46: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/46.jpg)
Emisividad vs. Long. de onda
varía con long. de onda (cuerpos no grises)
= 0.9 (cuerpo gris)
Ener
gía
Rel
ativ
a
Long. de onda (micrones)
= 1.0 (cuerpo negro)
Distribución espectral para Diferentes Emisividades
![Page 47: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/47.jpg)
• La mayor concentración de energía se da en la región de menor longitud de onda, para las más altas temperaturas.
![Page 48: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/48.jpg)
Espectro Electromagnético
Visible
Ultraviolet Infrared X-rays Gamma
Rays Radio
EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF
0.1A 1A 1UA 100A 0.1µ 1µ 10µ 100µ 1cm 0.1cm 10cm 1m 100m 1km 10km 100km
Longitud de onda
10m
30 20 15 10 8 6 4 3 2 1.5 1 0.8 0.6 0.4
Longitud de onda (µm)
Región de Medición Infrarroja
![Page 49: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/49.jpg)
Sub-espectros infrarrojos utilizados para termografía
• NIR – Infrarrojo cercano (Near Infrared): 0.8 a 2.5 m
• MWIR – Infrarrojo de Onda Media (Mid Wave Infrared): 2.5 a 5.5 m
• LWIR – Infrarrojo de Onda Larga (Long Wave Infrared): 7.5 a 14 m
![Page 50: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/50.jpg)
2. TERMÓMETROS INFRARROJOS
![Page 51: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/51.jpg)
• Se desarrollaron hace más de 50 años, para aplicaciones en la industria siderúrgica (altas temperaturas).
• Los primeros modelos tenían mucho error y no representaban un gran avance respecto a los pirómetros ópticos (por radiación parcial).
![Page 52: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/52.jpg)
Características actuales
• Miden temperaturas (según la lente) desde -50 ºC hasta 3000 ºC
• Rapidez de respuesta desde 700 ms hasta 1 ms
• Precisión hasta 0.75 %
• Resoluciones ópticas hasta 300:1
• Incorporan avances de la electrónica digital y transmisión de datos
![Page 53: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/53.jpg)
¿Cuándo Usar termómetros Infrarrojos?
Para medir la temperatura de
objetos (sólidos o líquidos) que tengan las siguientes
características:
![Page 54: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/54.jpg)
• Objetos en movimiento
• Objetos ubicados en lugares de difícil acceso.
• Objetos cuya manipulación es peligrosa.
• Tener una rápida lectura (tiempo de respuesta menor de 1 seg.)
![Page 55: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/55.jpg)
• Medida de la temperatura de una superficie (promedio).
• Altas temperaturas.
• Mantenimiento predictivo.
![Page 56: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/56.jpg)
¿Por qué se usan en
Mantenimiento predictivo? • Porque la detección de puntos calientes
es reconocida como una de las mejores técnicas de predecir una falla antes de que esta ocurra.
• El calentamiento de conexiones, seccionadores, etc. se produce mucho antes de que se tenga una falla.
![Page 57: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/57.jpg)
Sistema de medición Infrarrojo
Ventanas y óptica
Objeto Medio ambiente Detector Display, electrónica
y salidas
453¡C
SP1 470¡C
EMS ¯.85
![Page 58: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/58.jpg)
Termómetro Infrarrojo
CUERPO RADIANTE
LENTE TERMOPILA
![Page 59: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/59.jpg)
Resolución Optica
Distancia del sensor al objeto
Diámetro del haz
2.5 0.1
7.5 0.3
14 0.6
21 0.8
33 1.3
mm inch
0 0
25 1
50 2
76 3
130 5
mm inch
Diámetro del haz
Diámetro del haz
= D:S
![Page 60: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/60.jpg)
¿Cómo realizar una buena medición?
1 Colocarse perpendicularmente al objeto del cual se desea medir su temperatura. Si no es posible, hacer un ángulo no mayor de 45º con respecto a la vertical.
2 Verificar que el ambiente entre el
objeto a medir y el termómetro esté
limpio (libre de polvo, humo, vapor,
partículas suspendidas, etc.).
![Page 61: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/61.jpg)
3 La distancia del termómetro al objeto no debe ser mayor que la permitida por la resolución óptica (D:S)
4 Ajustar la emisividad para el cuerpo a medir.
5 Si el objeto está dentro de un ambiente cuyas paredes tienen mayor temperatura (p.e. un horno), ajustar la compensación de temperatura ambiente.
![Page 62: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/62.jpg)
6 Usar el termómetro que tenga lente para la menor longitud de onda posible.
7 La temperatura ambiente no debe ser mayor de 50 ºC (portátiles) o 315 ºC (fijos, con refrigeración por agua).
8 No someter el termómetro a cambios bruscos de temperatura ambiente.
![Page 63: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/63.jpg)
Enfoque del Objetivo
El Objeto debe ser cubierto en su totalidad por el haz
Optima Buena Incorrecta
Sensor
El objetivo es más grande que
el haz El objetivo es del tamaño del
haz
El objetivo es más pequeño
que el haz
![Page 64: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/64.jpg)
Errores de Temperatura debidos a
Emisividad Incierta* 10
8
6
4
2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
8-14 µm
1.0 µm
Solución: Use la menor
longitud de
onda
% E
rro
r en
Tem
per
atu
ra
Temperatura del Cuerpo (°C)
*Error de Emisividad asumido de 10%
5.0 µm
3.9 µm
2.2 µm
![Page 65: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/65.jpg)
Temperatura Ambiente
Corrección de compensación de Temperatura ambiente para temperaturas más altas que la del objetivo
![Page 66: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/66.jpg)
Desventajas de los Termómetros IR
• No pueden medir temperaturas interiores (sólo miden temperaturas superficiales).
• No pueden realizar mediciones puntuales (miden áreas).
• Tienen dificultad para medir temperatura de metales brillantes (oro, plata, zinc, cromo, acero inoxidable, etc.).
![Page 67: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/67.jpg)
Selección de un termómetro Infrarrojo para Mantenimiento
• Determinar el rango de medición (si es posible, seleccionar el termómetro de menor longitud de onda).
• Seleccionar la resolución óptica.
![Page 68: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/68.jpg)
• Determinar el tiempo de respuesta más apropiado.
• Determinar el o los tipos de señal de salida necesarios (mV, mA, TC, RS232, RS485, etc.)
• Determinar si necesita memoria interna (según modelo)
• Determinar si se requiere medir sólo la máxima temperatura o también son necesarias la Min, Avg y Dif.
![Page 69: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/69.jpg)
• Seleccionar el tipo de apuntador (láser, mira telescópica, etc.)
• Servicio técnico, asesoría, etc.
• Precio (después de haber seleccionado las características que más se ajustan a la necesidad)
![Page 70: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/70.jpg)
Consideraciones finales
• Los termómetros infrarrojos se usan para proceso, mantenimiento e investigación. Su uso es excluyente.
• Un sólo termómetro infrarrojo no puede usarse para todas las aplicaciones posibles en una misma planta industrial compleja.
• Se calibran con cuerpos negros.
![Page 71: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/71.jpg)
Ventanas
• Para aplicaciones especiales, se pueden usar ventanas (paredes de hornos) para medir a través de ellas.
• Las más usadas son de AMTIR y CUARZO.
• La pérdida de radiación es proporcionada por el fabricante para su compensación.
![Page 72: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/72.jpg)
Transmisión de IR Materiales de Ventanas
Longitud de Onda (micrones)
Porc
enta
je d
e Tr
ansm
isió
n
0
20
40
60
80
100
5 10 15
Barium Fluoride Calcium Fluoride AMTIR-1 Fused Silica Germanium Zinc Selenide Zinc Sulfide
![Page 73: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/73.jpg)
Aplicación
![Page 74: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/74.jpg)
![Page 75: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/75.jpg)
NIVEL: Es una variable que se usa
mucho en procesos en donde intervienen
tanques, reactores, pozos, etc.
Se mide en Metros o pulgadas.
Hay diversos tipos de tecnologías (más
de 20), divididas en aplicaciones para:
- Medición Discontinua
- Medición Continua
- Transferencia de Custodia y/o Control
de Inventarios
![Page 76: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/76.jpg)
Instrumentos de Nivel
DISCONTINUO
• Flotador o boya
• Magnético
• Vibración
• Hidrostático
• Electrodos
• Paleta
![Page 77: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/77.jpg)
Acción discontinua
![Page 78: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/78.jpg)
MEDICIÓN CONTINUA
• Vaso visor (level glass)
• Presión (manométrica y diferencial)
• Capacitivo
• Magnético (magnetostrictivo)
• Contrapresión hidrostática (burbujeo)
• Peso
• Ultrasónico
• Radar (onda guiada y onda de
propagación libre)
![Page 79: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/79.jpg)
![Page 80: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/80.jpg)
![Page 81: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/81.jpg)
Sensor de Nivel Magnético con
flotador
![Page 82: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/82.jpg)
Aplicaciones
• Storage tanks • Process tanks
– Low velocity agitation will not effect performance
![Page 83: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/83.jpg)
Tanque
Líquido
Diferencia
de Tiempo
=
Nivel
Pulso
Emitido
Pulso
Emitido
Monitor de Nivel Ultrasónico
– Un pulso de sonido de alta frecuencia (ultrasónico) es dirigido hacia el fluido
– El sonido se refleja desde la superficie del fluido y regresa a la electtrónica
– El tiempo que tarda el sonido desde que fue emitido hasta ser recibido es medido para determinar el nivel del fluido
![Page 84: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/84.jpg)
Tanque de almacenamiento
Gauging Well
Datum point
Probador para Tanque .
![Page 85: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/85.jpg)
Mechanical
Float and Tape
Servo systems
Sonar
Ultrasonic
Radar
Smart Cable
Magnetostrictive
Resistance Tape
RF/ Capacitance
Hybrids
Conventional
Hydrostatics
Servo or Float Radar
Gauging Well
Datum point
ITT Barton
Tank Probe assy.
Magnetostrcitive
![Page 86: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/86.jpg)
FLUJO: Es la cantidad de fluido que
atraviesa una determinada sección
(área) transversal.
El flujo puede ser instantáneo (lpm) o
totalizado (m3). También puede ser
volumétrico (gpm) o másico (T/h).
Aprox. 40% del total de ventas en
sensores en el mundo son de
medidores de flujo, porque miden
directamente los costos.
![Page 87: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/87.jpg)
El Flujo puede ser laminar o turbulento, dependiendo de la
distribución que adopte dentro de una tubería.
![Page 88: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/88.jpg)
• Existe un número adimensional,
llamado Número de Reynolds, que
relaciona:
Re = (v x d) /
donde: v : m / seg
d : m
: m2 / seg
![Page 89: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/89.jpg)
• El número de Reynolds determina si
el flujo es laminar o turbulento.
También indica los efectos de la
viscosidad y velocidad en el
desarrollo de un flujómetro.
• Recr = 2300
• Por debajo de 2100, el flujo es
laminar y la relación aprox. de
Vmax / Vmin = 2
![Page 90: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/90.jpg)
• Para los flujos turbulentos, aprox.
Vmax / Vmin = 0.8 a 0.9
• Re > 3000 : Flujo turbulento
• La mayoría de flujómetros requieren un
régimen laminar para realizar una
correcta medición, lo que implica
asegurar las condiciones requeridas
mediante la adecuada instalación de los
flujómetros, de fuentes que producen
turbulencia (codos, Tees, válvulas,
reducciones, etc.)
![Page 91: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/91.jpg)
• Ejemplos de
aparición de
vórtices debido a
irregularidades o
presencia de
objetos en las
tuberías.
• Vórtices: zonas de
muy baja o nula
presión que
generan
turbulencia.
![Page 92: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/92.jpg)
Instrumentos de Flujo
Volumétrico • Presión diferencial (placa orificio, Tubo Venturi,
tobera, tubo Pitot, V-Cone, Annubar, Wedge,etc.)
• Área Variable: rotámetros
• Turbina
• Paleta
• Vortex (líquidos y gases)
• Desplazamiento positivo
• Electromagnético
• Ultrasónico (tiempo de tránsito y Doppler)
![Page 93: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/93.jpg)
RANGEABILIDAD (TURNDOWN o
RANGEABILITY)
Es el cociente del valor máximo
entre el valor mínimo de un
instrumento. Sirve para determinar
si el instrumento va a poder ser
usado para amplias variaciones de
la variable medida. Ej: 80/20 = 4
![Page 94: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/94.jpg)
PRESIÓN DIFERENCIAL VENTAJAS
• Usado en Líquido, Gas o vapor
• Apropiado para Temperaturas y
Presiones extremas
• No tiene partes móviles
• Bajo costo
DESVENTAJAS
• Rangeabilidad limitada (3:1 hasta
20:1)
• Afectado por cambios en
Densidad, Temperatura, Presión y
Viscosidad
• Requiere transmisores o
elementos secundarios
• Baja precisión
![Page 95: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/95.jpg)
Presión Diferencial
![Page 96: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/96.jpg)
![Page 97: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/97.jpg)
![Page 98: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/98.jpg)
![Page 99: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/99.jpg)
![Page 100: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/100.jpg)
Wedge™ Flow Meter para Líquidos, Slurries, Gases and Vapor
![Page 101: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/101.jpg)
• Los elementos Wedge ofrecen una restricción al flujo tipo ”V”
Higher Pressure, Lower
Velocity
Lower Pressure, Higher
Velocity
Cut-Away View Bore View
![Page 102: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/102.jpg)
• La restricción Wedge tiene una relación H/D
• El valor equivalente al puede ser calculado como H/D o
usar un equivalente en tablas (Flow Measurement
Engineering Handbook)
D H
H/D Ratio usar Beta Ratio
0.2 0.38
0.3 0.50
0.4 0.61
0.5 0.71
0.6 0.79
0.7 0.86
![Page 103: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/103.jpg)
• Wedge flow equations: Flow rate = C x [ Px ]1/2
Q(GPM) = 5.668 x Fa x Kd2 x [h/g]1/2
Q(SCFH) = 7727 x Fa x Fpv x Y x Kd2 x [(h x P)/(G x T)]1/2
Kd2 derived from lab data
Fa effect of expansion/contraction on and d
Fpv velocity approach factor (function of )
Y accounts for density change in compressible
fluid as it passes through restriction
h differential pressure across restriction
g liquid specific gravity
G gas specific gravity
P process pressure in psia
T process temperature in degrees Rankine
![Page 104: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/104.jpg)
•1/2 in a 24 in.
•Transmisores DP transmitter con
sellos remotos (capilares llenados)
•Soporta altas presiones (1,500
psi)
•Temperatura hasta 300 °C
•0.75% (1/2 in.) o 0.50%(>1/2 in.)
del flujo calibrado
• Medición Bidireccional
• Aplicaciones: fluidos tipo barro,
con gran cantidad de sólidos en
suspensión, multifase, etc.
![Page 105: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/105.jpg)
![Page 106: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/106.jpg)
AREA VARIABLE (rotámetro)
VENTAJAS
• Bajo costo
• Usado para Líquidos, Gases y Vapores
• Buena precisión
• Rangeabilidad: 10:1
DESVENTAJAS
• Afectado por cambios en temperatura y
densidad
• Sólo para fluidos limpios
• Para bajas presiones
V
![Page 107: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/107.jpg)
TURBINA VENTAJAS
• Alta precisión (lineal)
• Usado para altas presiones
(hasta 7,500 psi)
• Líquidos, gases o vapores
• Rangeabilidad: 10:1 hasta
20:1
• Medición bidireccional
DESVENTAJAS
• Sólo para bajas
viscosidades
• Partes móviles
• Fluidos sin partículas en
suspensión
![Page 108: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/108.jpg)
Rotor
Straightener/Diffuser
Assemblies
Bearing
![Page 109: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/109.jpg)
VORTEX VENTAJAS
• No tiene partes móviles
• Para Líquidos, Gas o Vapor
• No se vé afectado por cambios en
la Presión, Temperatura o
Densidad
• Alta Rangeabilidad (40:1 hasta
70:1)
DESVENTAJAS
• Sensible a la vibración (aún con
sensores de compensación)
• Sentitividad al régimen del flujo
(Vortex)
![Page 110: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/110.jpg)
Medidor de Swirl Medidor de Vortex
![Page 111: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/111.jpg)
EFECTO VON KARMAN
donde:
V = Velocidad del Fluido
b = Ancho del cuerpo
b 0.25D
St = Número de Strouhal
f = Frequencia
D = Diámetro interno
![Page 112: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/112.jpg)
Desplazamiento Positivo
![Page 113: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/113.jpg)
VENTAJAS
• Capacidad de soportar fluidos
con gran cantidad de partículas
• Usualmente tiene asociado un
contrómetro mecánico
• Líquidos
• Rangeabilidad: 10:1
• Soporta altas temperaturas
• No requiere flujo laminar
DESVENTAJAS
• Sólo para bajas viscosidades
• Muchas partes móviles
• Baja precisión (2 %)
![Page 114: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/114.jpg)
ULTRASÓNICO
VENTAJAS
• No tiene partes móviles
• No intrusivo
• Alta Rangeabilidad
DESVENTAJAS
• Muy influenciado por el
régimen del fluído
• Errors debido a partículas y
características de tubería
V
![Page 115: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/115.jpg)
MAGNÉTICO
VENTAJAS
• No tiene partes móviles
• Alta Rangeabilidad (100:1)
• Ideal para fluidos tipo barro
(slurries)
• No obstruye las tuberías (caída de
presión despreciable)
• Medición bidireccional
DESVENTAJAS
• Los Líquidos deben ser
conductivos (parecidos al agua,
conductividad mínima 0.5 s)
• Limitado por presiones y
temperaturas
![Page 116: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/116.jpg)
Flujómetros Electromagnéticos
¿Hasta qué diámetro podemos llegar?
![Page 117: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/117.jpg)
![Page 118: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/118.jpg)
Ejemplos de longitud mínima requerida de tubería
recta aguas arriba
15 D
codo
18 D
Te
Válvula
compuerta abierta
10D 5D
Válvula control
30-50D
Reduc.
20D
Expansión
20D
![Page 119: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/119.jpg)
• La instalación de los flujómetros es muy importante para una correcta medición.
• En la mayoría de las tecnologías, se requiere tener un régimen laminar.
• Si la instalación se hace en una tubería existente en donde no hay el espacio suficiente para tener los diámetros aguas arriba y aguas abajo requeridos, se deben usar venas de enderezamiento.
![Page 120: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/120.jpg)
![Page 121: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/121.jpg)
Venas de enderezamiento (acondicionadores de
flujo)
![Page 122: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/122.jpg)
Instrumentos de Flujo
Másico
• Térmico (gases)
• Coriolis (líquidos y gases)
![Page 123: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/123.jpg)
MÁSICO CORIOLIS
VENTAJAS
• Medición directa de la masa
• Alta precisión
• Medición directa de la densidad
• No es afectado por el régimen del
fluido
DESVENTAJAS
• Alto costo
• Alto costo de instalación
• Limitación en diámetro (hasta 6”)
• Sensible a la vibración
![Page 124: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/124.jpg)
Medidores de Coriolis
Sistemas de Medición directa de Flujo Másico
![Page 125: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/125.jpg)
Medidores Másicos son los más precisos y de mejor repetibilidad
(típicamente 0.15% de flujo másico).
50:1 Rangeabilidad.
Excelente confiabilidad y larga estabilidad debido a “no hay
partes en movimiento”.
Medición directa de masa y densidad
Elimina incerteza volumetrica debido a variaciones en
temperatura, aire atrapado , viscosidad, densidad y cambios de presión.
![Page 126: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/126.jpg)
¿Por qué Medición de Flujo Másico ?
55 gallons a 20°C 55 gallons a 50°
• Flujo Volumétrico está sujeto a errores
substanciales debido a variaciones en
temperatura, presión y viscosidad.
![Page 127: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/127.jpg)
Phase
Frequency
Temperature
Coriolis Reaction
(mass flow)
Density (fluid)
Liquid (± 1° C)
![Page 128: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/128.jpg)
Características del Sensor Primario
Dieño balanceado
Construcción Robusta
Multiples conecciones
Caja Herméticamente sellada
-140 to +400 Deg F
hasta 2,200 PSIG
0.03 to 15,000 Lb/Min
FM, CSA, CENELEC, and
CE approvals
![Page 129: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/129.jpg)
![Page 130: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/130.jpg)
Coriolis Operating Principle
Coriolis force is
proportional to the:
change in angle
change in time
Angle Y >> Angle X
Change in time:
120 Hz >> 80 Hz
Fluid in tube has a small rotation for a large tube vibration.
Fluid in tube has a large rotation for a small tube vibration.
Angle X Flow
Angle Y Flow
![Page 131: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/131.jpg)
Coriolis Operating Principle
The mass flow rate is derived
from the inlet to outlet phase
shift.
The density is derived by
vibration frequency.
The temperature is measured
and used to correct for changes
in the stiffness of the vibrating
tubes.
Note: The density and mass flow
are only valid when the meter is
full and vibrating.
mass flow rate / K
K / fluid density
![Page 132: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/132.jpg)
Coriolis Operating Principle More Signal from the Tubes
Small amplitude gives lower stress
and greater safety
Large rotation angles give large
Coriolis force.
Pure rotation at nodes - not
bending
Higher frequency gives greater
resistance to external vibration
z Flow
F Coriolis
F Coriolis
Fundamental Frequency
Harmonic Frequency
Flow
F Coriolis
z
F Coriolis
![Page 133: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/133.jpg)
Comparación de tecnologías
Orifice Venturi Magnetic Coriolis Vortex Swirl VA Turbine
Clean Liquids
Dirty Liquids
Slurries
General Gases
Steam
Low Velocity
High Temp
Cryogenic Liquid
Density Swing
- Very Fle xible Offe ring - Applicable Under Ce rtain Conditions
- Some Limitations Apply - Strict Limitation Apply
![Page 134: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/134.jpg)
Flowmeter Attributes
Orifice Venturi Magnetic Coriolis Vortex Swirl VA Turbine
Size Range
.04 to 144" 4 to 48" .04 to 144" .06 to 6" .5 to 12" .75 to 16" .06 to 3" .25 to 24"
None 4 to 48" .04 to 120" .125 to 3.0" .5 to 12" .75 to 16" .06 to 3" .25 to 12"
Accuracy 1.00% 1.00% 0.50% 0.25% 0.75% 0.50% 3.00% 0.25%
Turn Down
4 to 1 4 to 1 100 to 1 100 to 1 20 to 1 25 to 1 10 to 1 15 to 1
Pressure Loss
Medium Medium None High Low Low Medium Medium
Cost Low Low Medium High Low Low Low Medium
- Very Flexible Offering - Some Limitations Apply - Strict Limitation Apply
![Page 135: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/135.jpg)
Instrumentos de Flujo
Computadores de flujo
• Flujo volumétrico compensado con
Presión y Temperatura.
• Medición o cálculo de Densidad
![Page 136: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/136.jpg)
REGISTRADORES DE
CARTA GRÁFICA
• Compuestos por elementos mecánicos
• Tienen una unidad de presión
diferencial
• Utilizan un sensor de presión estática
• Opcionalmente, tienen sensor de temperatura
• El cálculo del flujo se realiza midiendo la Presión diferencial, compensándola
con la presión estática.
• Flujo = área circunscrita por la curva de la carta
![Page 137: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/137.jpg)
Qv = K ( P)1/2
Q = CANTIDAD DE FLUJO
K = COEFICIENTE DE DESCARGA
P = CAÍDA DE PRESIÓN
![Page 138: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/138.jpg)
VENTAJAS
• SON MUY ROBUSTOS
• SON MUY
CONFIABLES (OPERAN
DESDE HACE MÁS DE
4 DÉCADAS)
• NO NECESITAN DE
ENERGÍA ELÉCTRICA
DESVENTAJAS
• NO DAN
DIRECTAMENTE EL VALOR DE FLUJO
• POR SER MECÁNICOS, NECESITAN CONTINUO MANTENIMIENTO
• NO TIENEN POSIBILIDAD DE COMUNICACIÓN NI MEMORIA DE DATOS
![Page 139: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/139.jpg)
COMPUTADORES
DE FLUJO
![Page 140: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/140.jpg)
• Son equipos electrónicos con variadas
características y facilidades.
• Entregan el valor de flujo volumétrico
instantáneo y totalizado calculado y
compensado (por presión y temperatura).
• También pueden entregar los valores de
presión estática, presión diferencial,
temperatura, flujo masa, densidad, etc.
• Tienen capacidad de conectarse
directamente con densitómetros,
cromatógrafos de gases, etc.
![Page 141: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/141.jpg)
SENSORES
• ACEPTAN UNA AMPLIA GAMA DE
SEÑALES PROVENIENTES DE
DIFERENTES SENSORES:
• FRECUENCIA: VORTEX, TURBINA O
DESPLAZAMIENTO POSITIVO
• LINEAL: SEÑALES DE 4 - 20 mA o 1
- 5 VOLTIOS
![Page 142: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/142.jpg)
• SALIDAS ANALÓGICAS, DISCRETAS Y DE COMUNICACIÓN SERIAL
• INCORPORA VALORES DE TABLAS DE ESTÁNDARES INTERNACIONALES (AGA, API) PARA CORRECIÓN DE VALORES DE FLUJO.
• ALIMENTACIÓN CON ENERGÍA ELÉCTRICA DC o A TRAVÉS DE PANEL SOLAR (OPCIONAL)
![Page 143: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/143.jpg)
• PARA APLICACIONES DE GAS, TIENE LA GRAN VENTAJA DE QUE (CONECTADO A UN CROMATÓGRAFO DE GASES) ACTUALIZA CONSTANTE-MENTE LA COMPOSICIÓN DEL GAS, COMPENSANDO EL FLUJO CALCULADO.
• SON EQUIPOS CON CERTIFICA-CIONES A PRUEBA DE EXPLOSIÓN Y SEGURIDAD INTRÍNSECA.
![Page 144: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/144.jpg)
![Page 145: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/145.jpg)
Fórmula API/ASTM
215
215 ρ0.01
t0.0042092
ρ0.01
0.87096t0.000215921.6208
4
ap
e10F
donde
FP1VVVolumen en condiciones actuales
VP Volumen a condiciones actuales
Va Volumen a presión atmosférica
F Factor de compresibilidad
15 Densidad a 15 °C y presión atmosférica [Kg/m3]
t Temperatura [°C]
P Presión [bar]
![Page 146: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/146.jpg)
FP PT TT
XFC
- DIV2 XSeries Flow Computer
- Integral Multivariable
- Battery, Charger
- 2AI, 2DI/PI, 2DO
- 3 Comm Ports
- Integral Comm Device
- Extendable IO / Software
- Gen Purpose Monitor/Control
microFLO - DIV2 uFLO Flow Computer
- Integral Multivariable
- Battery
- Charger
- 2 Comm Ports
- Integral Comm Device
XRC + Analog Transmitters
Same as any XRC
XRC + Modbus MV
- DIV2 XSeries Remote Controller
- External DIV1 Modbus Multivariable
- Battery, Charger
- 5AI, 4DI/2PI, 4DO
- 3 Comm Ports
- Integral Comm Device
- Extendable IO / Software
- Gen Purpose Monitor/Control
XFC
- DIV1 XSeries Flow Computer
- Integral Multivariable
- External Battery, Charger
- 1AI, 1DI/PI, 1DO
- 3 Comm Ports
- Extendable IO / Software
- Gen Purpose Monitor/Control
![Page 147: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/147.jpg)
• Typical Applications:
– Custody Transfer Quality measurement
– Stream gas measurement & control
– Gas & Liquid measurement applications
• separate or combined
– Oil / Gas production Separator automation
– Production Optimization Applications
![Page 148: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/148.jpg)
Control Features
• On - off
• Proportional & integral
• Nomination based
• Emergency shut down
![Page 149: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/149.jpg)
Production Optimization
• Blow-down control
• Plunger lift control
• Patented water lift systems
• Pig launching
![Page 150: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/150.jpg)
Calculations
– AGA 3 (1992)
– AGA 7 (2006)
– AGA 8 (1994) Detailed and Gross Methods
– AGA 9
– ISO
– AGA 3 1992
– AGA 7
– Various Super Comp.
– API MPMS Chap.11 (Liq. Pressure correction)
– API 2540 (Liq. Temp correction)
![Page 151: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/151.jpg)
Gas Applications
• Custody Transfer Measurement
– 35-60 days of Hourly Historical Records
– Auditable Event & User Change Logs
• Line Balance / Leak Detection
• Well Head Production Monitoring
• Simple Control functionality built in
– flow run switching
– ESD capability
– Remote Monitoring and control
![Page 152: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/152.jpg)
Liquid Applications • LACT Metering
– LACT - Lease Automatic Custody Transfer
– API 2540 Calculations
– Volume corrected for temperature and density
– Corrects for water content (BS&W) based on live input
• Wellhead Production Metering
• Transfer Terminals
• NGLs
• Miscellaneous liquids and gases
![Page 153: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/153.jpg)
Gas Measurement and Artificial Lift Pump Control
XFC 6413 measuring Gas and Controlling Water-lift Beam Pump
![Page 154: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/154.jpg)
ESP Pump Data Logging and Control
XRC 6490 and IMC 2250 Controlling an Oil Well ESP
![Page 155: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/155.jpg)
Gas Measurement with USFM
XRC 6490 and an Instromet USFM
![Page 156: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/156.jpg)
![Page 157: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/157.jpg)
Gas Quality Analysis
NGC 8206 / XMV Energy Meter on Orifice Meter Station
![Page 158: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/158.jpg)
Large Meter Station Monitoring
XRC 6490 and Btu 8000 on Large Meter Station Skid
![Page 159: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/159.jpg)
Detectores
• Los detectores tienen el propósito de detectar lo más rápidamente posible la presencia de un gas explosivo. Su precisión es de 2%
• En los analizadores de gases, interesa la precisión, aunque no son tan rápidos en presentar resultados.
![Page 160: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/160.jpg)
![Page 161: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/161.jpg)
• Olfato – Poco confiable
• Pajarito – Poco confiable
![Page 162: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/162.jpg)
Cómo se detectan gases?
• Catalítico - Gases Explosivos
• Electroquímica - Gases Tóxicos y
Oxígeno
• Conductividad Térmica- Volumen de
Gas
• Infrarojo - Explosivos (C1 a C8 y H2) y
Dióxido de carbono
• Ionización - Vapores inflamables (VOC)
![Page 163: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/163.jpg)
Consideraciones Finales
• Tener en cuenta cableado y otros
medios de comunicación
• EMC
• Salidas: relays, SSR, SCR, analógicas
(voltaje o corriente), etc.
• Comunicación: Protocolos
• Software
![Page 164: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/164.jpg)
CONCLUSIONES
• Al realizar un trabajo de ingeniería
y/o instalación de instrumentos,
equipos o sistemas de medición y
control, es recomendable tener en
cuenta lo especificado en:
![Page 165: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/165.jpg)
• Normas y estándares
• Procedimientos
• Recomendaciones del fabricante
• Recomendaciones de entidades y
Asociaciones que realizan estudios
sobre temas específicos.
• Recomendaciones de empresas que
realizan ensayos independientes.
![Page 166: Estado Del Arte en Sistemas de Automatizaciu00F3n 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042522/55cf903c550346703ba4216b/html5/thumbnails/166.jpg)
Las buenas prácticas en Ingeniería
de Medición y Control, usando
estándares, normas y criterios
aceptados, harán que:
- Las instalaciones sean más seguras
- Se ahorre dinero y tiempo
- Puedan documentarse fácilmente
los trabajos realizados