Páginas:
800
Edición:
8
Fecha de publicación:
06/09/2010
ISBN:
9788426716682
Formato:
17x24 cms

Instrumentación Industrial 8ª Ed.

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No es imaginable, en la actualidad, la existencia de una industria moderna sin un completo sistema de instrumentación y control. La medición de los distintos parámetros que intervienen en un proceso de fabricación o transformación industrial es básica para obtener un control directo sobre los productos y poder mejorar su calidad y competitividad. Así pues, el conocimiento del funcionamiento de los instrumentos de medición y de control, y su papel dentro del proceso que intervienen, es básico para quienes desarrollan su actividad profesional dentro de este campo, como por ejemplo el jefe u operador del proceso, el proyectista, el técnico en instrumentos, el estudiante, etc.
A todos ellos se dedica este libro (que en su primera edición fue galardonado en los «Premios Mundo Electrónico») en el que, en distintos capítulos y de forma ordenada y didáctica, sin grandes alardes matemáticos (aunque sí se necesita una base mínima para comprender algunos aspectos), se trata de los términos y códigos empleados en instrumentación, transmisores, medición y control de presión, caudal, nivel, temperatura y otras variables, elementos finales de control, control automático, control por ordenador, instrumentos inteligentes, errores y calibración de instrumentos, aplicaciones y, finalmente, se dedica un apéndice a los principios básicos del análisis dinámico de los instrumentos.

  1. Generalidades 1
    1.1 Introducción .1
    1.2 DeFIniciones en control 3
    1.2.1 Campo de medida 4
    1.2.2 Alcance  4
    1.2.3 Error  5
    1.2.4 Incertidumbre de la medida  6
    1.2.5 Exactitud . 14
    1.2.6 Precisión . 16
    1.2.7 Zona muerta  16
    1.2.8 Sensibilidad  16
    1.2.9 Repetibilidad  16
    1.2.10 Histéresis . 17
    1.2.11 Otros términos . 18
    1.2.12 Ejemplos generales de características de instrumentos  20
    1.3 Clases de instrumentos .21
    1.3.1 En función del instrumento  22
    1.3.2 En función de la variable de proceso  26
    1.3.3 Código de identiFIcación de los instrumentos  26
  2. Transmisores . 63
    2.1 Generalidades 63
    2.2 Transmisores neumáticos .64
    2.3 Transmisores electrónicos 65
    2.4 Transmisores digitales .66
    2.4.1 Transmisor inteligente capacitivo . 67
    2.4.2 Transmisor inteligente piezoresistivo 67
    2.4.3 Ventajas e inconvenientes 68
    2.5 Transmisión de señales por radio 71
    2.6 Comunicaciones 72
    2.6.1 Protocolos serie  72
    2.6.2 Protocolos híbridos  74
    2.6.3 Protocolos abiertos  76
    2.7 Tabla comparativa de transmisores .88
  3. Medidfasd de presión 91
    3.1 Unidades y clases de presión 91
    3.2 Elementos mecánicos .92
    3.3 Elementos electromecánicos96
    3.4 Elementos electrónicos de vacío 100
  4. Medidas de caudal .105
    4.1 Medidores volumétricos 106
    4.1.1 Instrumentos de presión diferencial 106
    4.1.2 Área variable (rotámetros) . 143
    4.1.3 Velocidad . 153
    4.1.4 Fuerza (medidor de placa) . 161
    4.1.5 Tensión inducida (medidor magnético). 162
    4.1.6 Desplazamiento positivo . 175
    4.1.7 Remolino y vórtex  179
    4.2 Medidores de caudal masa . 182
    4.2.1 Medidores volumétricos compensados . 182
    4.2.2 Medidores térmicos de caudal 185
    4.2.3 Anemómetro de hilo caliente .186
    4.2.4 Medidor de Coriolis . 189
    4.3 Comparación de características de los medidores de caudal  193
  5. Medición de nivel .195
    5.1 Medidores de nivel de líquidos 195
    5.1.1 Instrumentos de medida directa . 196
    5.1.2 Instrumentos basados en la presión hidrostática. 200
    5.1.3 Instrumento basado en el desplazamiento 208
    5.1.4 Instrumentos basados en características eléctricas del líquido  211
    5.1.5 Medidor de nivel de ultrasonidos . 215
    5.1.6 Medidor de nivel de radar o microondas . 217
    5.1.7 Medidor de nivel de radiación  220
    5.1.8 Medidor de nivel láser . 223
    5.1.9 Otros fenómenos  224
    5.1.10 Medidor másico de nivel . 225
    5.2 Medidores de nivel de sólidos . 226
    5.2.1 Detectores de nivel de punto FIjo . 228
    5.2.2 Detectores de nivel continuos  230
  6. Medida de temperaturas 235
    6.1 Introducción 235
    6.2 Termómetro de vidrio 236
    6.3 Termómetro bimetálico . 236
    6.4 Termómetros de bulbo y capilar  237
    6.5 Termómetros de resistencia . 240
    6.6 Termistores  251
    6.7 Sensores de temperatura de semiconductor . 253
    6.8 Termopares . 254
    6.8.1 Leyes, curvas y tablas características, tubos de protección y su selección . 254
    6.8.2 Compensación de la unión fría .294
    6.8.3 Circuitos galvanométrico, potenciómetrico y digital . 295
    6.8.4 VeriFIcación de un instrumento y de un termopar  297
    6.8.5 Normas técnicas  298
    6.9 Pirómetros de radiación  299
    6.9.1 Pirómetros ópticos de desaparición de FIlamento . 302
    6.9.2 Pirómetro de infrarrojos  302
    6.9.3 Pirómetro fotoeléctrico  303
    6.9.4 Pirómetro de dos colores  305
    6.9.5 Pirómetro de radiación total . 306
    6.9.6 Otros fenómenos  309
    6.10 Velocidad de respuesta de los instrumentos de temperatura . 310
    6.11 Tabla comparativa de características  314
  7. Otras variables 317
    7.1 Variables físicas . 317
    7.1.1 Peso 317
    7.1.2 Velocidad . 323
    7.1.3 Densidad y peso especíFIco . 326
    7.1.4 Humedad y punto de rocío . 338
    7.1.5 Viscosidad y consistencia 351
    7.1.6 Llama . 359
    7.1.7 Oxígeno disuelto . 364
    7.1.8 Turbidez  366
    7.1.9 Intensidad de radiación solar  367
    7.2 Variables químicas  368
    7.2.1 Conductividad en medio líquido  368
    7.2.2 pH  370
    7.2.3 Redox (potencial de oxidación-reducción) . 374
    7.2.4 Concentración de gases . 376
  8. Elementos FInales de control .381
    8.1 Válvulas de control . 381
    8.1.1 Generalidades 381
    8.1.2 Tipos de válvulas 382
    8.1.3 Cuerpo de la válvula . 388
    8.1.4 Tapa de la válvula o casquete  390
    8.1.5 Partes internas de la válvula. Obturador y asientos . 395
    8.1.6 Corrosión y erosión en las válvulas. Materiales . 396
    8.1.7 Características de la válvula . 402
    8.1.8 Servomotores  414
    8.1.9 Accesorios  435
    8.1.10 Válvula inteligente  446
    8.1.11 Dimensionamiento de la válvula. CoeÞ cientes Cv y Kv . 447
    8.1.12 Ruido en las válvulas de control .485
    8.2 Otros elementos Þ nales de control  493
    8.2.1 RectiÞ cadores controlados de silicio . 493
    8.2.2 Bombas dosiÞ cadoras  496
    8.2.3 Actuadores de velocidad variable . 497
    8.2.4 Elementos Þ nales varios . 497
  9. Regulación automática 499
    9.1 Introducción 499
    9.2 Características del proceso 499
    9.3 Tipos de control  504
    9.3.1 Control todo-nada  504
    9.3.2 Control ß otante . 506
    9.3.3 Control proporcional de tiempo variable  506
    9.3.4 Control proporcional  507
    9.3.5 Control proporcional + integral .510
    9.3.6 Control proporcional + derivado . 512
    9.3.7 Control proporcional + integral + derivado  514
    9.4 Controladores neumáticos  515
    9.5 Controladores electrónicos . 516
    9.5.1 Controlador todo-nada  517
    9.5.2 Control proporcional de tiempo variable . 518
    9.5.3 Control proporcional . 518
    9.5.4 Control proporcional + integral .519
    9.5.5 Control proporcional + derivado . 520
    9.5.6 Control proporcional + integral + derivado  521
    9.6 Controladores digitales  522
    9.6.1 Componentes  522
    9.6.2 Algoritmos . 524
    9.6.3 Controlador digital universal . 527
    9.7 Selección del sistema de control  529
    9.8 Criterios de estabilidad en el control  530
    9.9 Métodos de ajuste de controladores  532
    9.10 Otros tipos de control . 545
    9.10.1 Generalidades  545
    9.10.2 Control en cascada  546
    9.10.3 Programadores  550
    9.10.4 Control de relación . 551
    9.10.5 Control anticipativo . 552
    9.10.6 Control de gama partida . 555
    9.10.7 Control selectivo . 556
    9.10.8 Control de procesos discontinuos . 557
    9.10.9 Controladores no lineales . 559
    9.10.10 Instrumentos auxiliares . 561
    9.11 Seguridad intrínseca y funcional . 563
    9.11.1 Introducción  563
    9.11.2 Nivel de energía de seguridad y mecanismos de la ignición  564
    9.11.3 ClasiÞ caciones de áreas peligrosas . 567
    9.11.4 Normas . 568
    9.11.5 Barreras Zener . 569
    9.11.6 Barreras galvánicas  571
    9.11.7 Factores de seguridad . 571
    9.11.8 Seguridad funcional de los instrumentos  572
    9.12 Control por ordenador . 576
    9.12.1 Generalidades  576
    9.12.2 Control DDC . 579
    9.12.3 Control supervisor (SPC)  581
    9.12.4 Control distribuido (DCS)  583
    9.13 Sistemas de control avanzado . 590
    9.13.1 Generalidades  590
    9.13.2 Correctores  595
    9.13.3 Control robusto  597
    9.13.4 Control linealizador global . 598
    9.13.5 Control estadístico del proceso (SPC). 599
    9.13.6 Control multivariable  602
    9.13.7 Control óptimo . 603
    9.13.8 Control adaptativo  606
    9.13.9 Control predictivo  610
    9.13.10 Sistemas expertos  613
    9.13.11 Control por redes neuronales . 615
    9.13.12 Control por lógica difusa  619
    9.14 Control integrado . 623
    9.14.1 Generalidades  623
    9.14.2 Sistema de control básico, control distribuido y control avanzado  625
    9.14.3 Gestión de alarmas . 627
    9.14.4 Sistema de gestión de laboratorio  628
    9.14.5 Sistema de gestión de la producción . 629
    9.14.6 Red de comunicaciones . 629
    9.14.7 Sistema de gestión de seguridad de la planta . 633
    9.14.8 Sistema de gestión de la calidad (ISO 9000:2000) . 634
    9.14.9 Estándar OPC de intercambio de datos de proceso . 636
    9.14.10 Gestión de calibraciones . 638
  10. Calibración de los instrumentos 643
    10.1 Generalidades 643
    10.2 Errores de los instrumentos. Procedimiento general de calibración 644
    10.3 Calibración de instrumentos de presión, caudal y nivel . 647
    10.3.1 Presión  647
    10.3.2 Caudal  650
    10.3.3 Nivel  652
    10.4 Calibración de instrumentos de temperatura . 653
    10.4.1 Pirómetros de radiación  656
    10.4.2 Transmisores de temperatura inteligentes  656
    10.4.3 Calibradores universales de temperatura  657
    10.5 Calibración de válvulas de control . 657
    10.6 Calibración de instrumentos digitales  660
    10.6.1 Controlador universal o multifunción . 660
    10.6.2 Resto de instrumentos de la planta  661
    10.7 Mantenimiento de instrumentos  662
    10.8 Normativa de calidad ISO 9000:2000 aplicada a la instrumentación . 666
    10.8.1 ISO 9001  667
  11. Aplicaciones en la industria. Esquemas típicos de control .671
    11.1 Generalidades 671
    11.2 Calderas de vapor . 671
    11.2.1 Generalidades 671
    11.2.2 Control de combustión 672
    11.2.3 Control de nivel  675
    11.2.4 Seguridad de llama . 677
    11.3 Secaderos y evaporadores  678
    11.4 Horno túnel  680
    11.5 Columnas de destilación . 681
    11.6 Intercambiadores de calor  683
    11.7 Control del reactor en una central nuclear  685

Apéndice A. Análisis dinámico de los instrumentos .689
A.1 Generalidades  689
A.2 Funciones elementales de excitación  695
A.2.1 Escalón unidad u(t)  695
A.2.2 Impulso unidad  695
A.2.3 Respuesta impulsional . 695
A.2.4 Respuesta indicial  696
A.2.5 Respuesta ante una entrada en rampa  696
A.2.6 Respuesta ante una entrada senoidal  698
A.3 Análisis dinámico de los transmisores . 702
A.3.1 Elementos fundamentales  702
A.3.2 Diagrama de bloques, diagrama de Bode y función de
transferencia de un transmisor . 702
A.4 Análisis dinámico de los controladores . 705
A.4.1 Introducción  705
A.4.2 Acción proporcional  706
A.4.3 Acción proporcional + integral . 711
A.4.4 Acción proporcional + derivada . 713
A.4.5 Acción proporcional + integral + derivada . 715
A.4.6 Control PID en el diagrama de Nyquist  718
A.4.7 Ensayo de controladores . 719
A.5 Iniciación a la optimización de procesos  722
A.5.1 Generalidades  722
A.5.2 Análisis experimental del proceso  722
A.5.3 Estabilidad . 724
A.5.4 Criterios de ajuste en el diagrama de Bode  725
A.5.5 Criterios de ajuste en el diagrama de Nyquist . 729
A.5.6 Ábaco de Nichols y curva de desviación  736

Apéndice B. Evolución de la instrumentación 741
B.1 Inicios – Instrumentos locales y neumáticos  741
B.2 Instrumentos electrónicos – Convencionales y de alta densidad  742
B.3 Computadores  744
B.4 Control distribuido . 746
B.5 Control avanzado y transmisores inteligentes  748
B.6 Ergonomía . 748
B.7 Comunicaciones . 749
B.8 Futuro  750

Glosario 755

Bibliografía 767

A color
Páginas:
800
Edición:
8
Año Publicación:
06/09/2010
ISBN:
9788426716682
Formato:
17x24 cms
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