06.01 Medición de parámetros

En un módulo anterior, se ha presentado una visión general de varios aspectos de la disciplina de instrumentación. En el módulo actual, Instrumentación 2, vamos a abordar con más detalle algunos de los fundamentos y los principios físicos de las medidas e instrumentos y su relación con el proceso.
La Sociedad Internacional de Automatización (ISA) distingue cinco niveles de control:
●Planificación y Logística empresarial
●Operaciones y control de fabricación
●Control de Supervisión de Procesos
●Control de procesos
●Control de campo
En este módulo de instrumentación nos concentramos en el nivel de control de campo, sensores y actuadores y tocaremos un poco en los controladores del control de procesos.
Más concretamente, se abordarán los siguientes temas:
●Los parámetros medidos con frecuencia en un proceso
●Elementos de control como válvulas y controladores
●Tecnología para la comunicación entre instrumentos, es decir, señales eléctricas de 4 a 20 mA o señales neumáticas de 20 a 100 kPa
●Aspectos y sistemas de seguridad, tales como alarmas y viajes, independencia del sistema de viaje por control regular, seguridad de explosión.
La presión es un parámetro de proceso fundamental que se puede medir relativamente fácil. En un módulo anterior de este curso se ha presentado una visión general bastante completa de todos los dispositivos de detección de presión disponibles. Un sensor de presión se puede montar en un recipiente o una tubería. Si el conducto, llamado línea de impulso, tiene la conexión del sensor con el recipiente de proceso en horizontal, es decir, sin efecto de gravedad, entonces la presión en la ubicación del instrumento es idéntica a la presión en la ubicación del proceso prevista para ser medida.
La calibración del sensor de presión se puede realizar aislandolo del proceso con una válvula y calibrando el sensor por separado.
La temperatura es el segundo parámetro fundamental en un proceso, pero en contraste con la presión es más difícil de medir. Un sensor de temperatura puede ser capaz de detectar su propia temperatura con mucha precisión, pero es difícil asegurarse de que su propia temperatura es idéntica a la temperatura en la posición del proceso donde uno quiere saberlo.
Una construcción aplicada con frecuencia es el termopozo. Se puede suponer que dentro del termopozo la temperatura no se ve afectada por la temperatura exterior o ambiental y que se puede hacer una medición correcta. Para la calibración, el sensor debe tomarse fuera del termopozo. Esto se puede hacer de forma segura ya que el termopozo mantiene los fluidos contenidos en el entorno del proceso.
Los recipientes se utilizan en el proceso para almacenar líquidos o para separar gases y líquidos. Con frecuencia es importante saber dónde está la interfaz entre el líquido y el gas en el recipiente. En los recipientes de almacenamiento se necesita conocer la cantidad almacenada y en los recipientes de separación hay que asegurarse de que el tiempo de retención de los fluidos es lo suficientemente largo como para garantizar una separación adecuada de las fases.
Hay varios tipos de sensores de nivel. La imagen da una serie de ejemplos. La mayoría se basan en la diferencia entre la densidad de gas y los líquidos.
Para los recipientes de proceso, un método de medición de nivel utilizado con frecuencia es midiendo la diferencia de presión entre la parte inferior y la parte superior de un recipiente. Esto es en realidad una medida de la masa en el recipiente y cuando se conocen las densidades de los fluidos, es posible calcular el nivel. Los valores de las densidades tendrán que ser proporcionados por el ingeniero de procesos.
Esta última figura muestra un transmisor de nivel de desplazamiento. El cuerpo dentro del recipiente se empuja hacia arriba si se sumerge en el líquido. El cuerpo no se mueve, pero se mide la fuerza ascendente de la unidad. Aquí también los valores de las densidades de gas y líquidos tienen que ser conocidos y ser proporcionados por el ingeniero de procesos. Si la densidad no se conoce con la precisión suficiente, esto afecta a la precisión de la medición.
Por ahora es importante ser consciente de que un problema importante con la medición del nivel es, que el nivel no siempre está bien definido. Un ejemplo de un nivel bien definido es el agua en un cubo en condiciones atmosféricas. Un ejemplo en el otro extremo de la escala de dificultad es una interfaz aceite-agua donde una emulsión estable está presente entre la fase de aceite en la parte superior y la fase de agua por debajo.
Como se muestra en la anterior diapositiva, la medición de presión diferencial puede ser un componente en un medidor de nivel de presión diferencial.