Conocimientos básicos de instrumentos
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Sistematología DCS* echa un vistazo
Extracto del contenido: Conocimientos básicos sobre instrumentación química (I): Conceptos básicos y conversión de unidades 1. ¿Qué es el agua blanda? Es decir, agua ablandada. Se refiere al agua en la que se han eliminado los iones Ca2+ y Mg2+. Se exige que la dureza del agua sea ≤0,02 mmol/t. 2. ¿Qué es el agua desionizada? El agua desionizada es aquel agua de la que se han eliminado los iones negativos y positivos mediante el método de intercambio iónico. Los indicadores son: conductividad ≤ 10 s/cm; SiO2 ≤ 100 g/t. 3. ¿Qué se entiende por vaporización? El proceso por el cual una sustancia pasa de estado líquido a estado gaseoso se denomina vaporización. 4. ¿Qué se entiende por restricción de flujo? El fenómeno por el cual, cuando el fluido fluye dentro de un tubo, la velocidad del flujo aumenta repentinamente debido a la reducción súbita de la sección transversal del conducto, y la presión disminuye, se denomina estrangulamiento. 5. ¿Qué es la presión? La presión es la fuerza que actúa verticalmente sobre una unidad de área. 6. ¿Qué se entiende por presión manométrica? Presión absoluta? ¿Vacío? ¿Cuál es la relación entre los tres? La presión en un vacío absoluto se denomina presión absoluta de volumen; la presión que se expresa con respecto al cero absoluto se llama presión absoluta. El valor que se muestra en el manómetro, utilizado para medir la presión del fluido, se denomina presión manométrica. Esta es la diferencia entre la presión absoluta del fluido y la presión atmosférica en ese lugar. Si la presión absoluta del fluido que se está midiendo es inferior a la presión atmosférica, entonces la presión que indica el manómetro será negativa. Este valor se denomina vacío. Presión manométrica = Presión absoluta – Presión atmosférica.
Vacío = Presión atmosférica – Presión absoluta.
1 Pa = 1 N/m².
1 MPa = 10⁶ Pa.
1 mmHg = 133 Pa.
1 mmH₂O = 9,81 Pa.
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa.
1 atm = 1,013×10⁵ Pa.
1 psi = 6,9 kPa.
1 bar = 10⁵ N/m².
Existen tres escalas de temperatura comunes: la escala Celsius (°C), la escala Fahrenheit (°F) y la escala Kelvin (K). La relación entre los tres valores es: ℃ = 5/9(°F – 32) ； ℃=K-273.15 (II). Instrumentos de medición de presión 1. ¿Cómo elegir un manómetro? La selección del manómetro debe realizarse de manera adecuada, según los requisitos del proceso de producción, tomando en consideración el tipo, modelo, rango y nivel de precisión del mismo. Al elegir, se tienen en cuenta principalmente los siguientes aspectos: (1) Se trata de manera distinta según si la presión del medio a medir es estable o no. Al medir la presión de estabilidad, el valor máximo de presión del medio no debe superar los 2/3 del rango total del manómetro. Para garantizar la precisión de las mediciones del manómetro, es conveniente que el valor de presión del medio a medir sea no menor de 1/3 del rango total del manómetro. (2) La precisión del manómetro se determina según el máximo error de medición permitido por los parámetros de la planta de producción. Mientras se cumplan las necesidades de producción, no se deben elegir instrumentos con una precisión excesiva. (3) Al elegir, es necesario tener en cuenta las propiedades del medio a medir, y por lo tanto seleccionar entre manómetros de uso general y manómetros especializados. 2. ¿Cómo verificar si hay grasa en el manómetro de presión de oxígeno? ------ VI) Instrumentos y válvulas de regulación automática 1. ¿Qué es un sistema de regulación automática? ¿Cuál es su composición? Se trata de un sistema diseñado para regular automáticamente ciertos parámetros clave en el proceso de producción. De esta manera, cuando estos parámetros se desvían de su valor normal debido a interferencias externas, el sistema puede ajustarlos automáticamente para que vuelvan a estar dentro del rango establecido. Este sistema se conoce como sistema de regulación automática. Su composición es la siguiente: objeto de regulación, elemento de medición, transmisor, regulador automático y actuador. 2. ¿Qué es el objeto de regulación? Valor dado y desviación? En los sistemas de control automático, los equipos de producción cuyos parámetros de proceso deben ajustarse se denominan objetos de control. Los valores de proceso que deben mantenerse durante la producción se conocen como valores de referencia. En estos sistemas, por costumbre, se utiliza la diferencia entre el valor de referencia y el valor medido como desviación; cuando el valor de referencia es mayor que el valor medido, se trata de una desviación positiva, mientras que cuando el valor de referencia es menor que el valor medido, se denomina desviación negativa. 3. ¿Qué se entiende por circuito de control? Un circuito formado por los elementos de medición del proceso de medición, el controlador y el actuador se denomina un circuito de control. 4. ¿Cómo se constituye un circuito de control simple? Por lo general, está compuesto por un transmisor de detección, un elemento a regular, un regulador y un actuador. 5. ¿Cuáles son las características de los circuitos de control en serie? El sistema de control en cascada pertenece a los sistemas de control con valor constante; el valor de salida del regulador principal sirve como valor de referencia para el regulador secundario. El valor de salida del regulador secundario se envía a la válvula de control. El regulador principal tiene una función de control por valor establecido, mientras que el regulador secundario cumple una función de control de seguimiento. En comparación con los sistemas de control de circuito simple, los circuitos de control en serie presentan las siguientes características: ⑴ Tienen una capacidad más rápida y eficaz para superar las perturbaciones que llegan al circuito secundario. Gracias a la inclusión del circuito secundario, **se mejora la calidad del control**. ⑵ Se pueden mejorar las características del objeto. ⑶ Se puede eliminar el efecto de las características no lineales de la válvula de regulación. ⑷ Se pueden tener en cuenta tanto la variable principal como la secundaria. 6. ¿Qué se entiende por control automático? Se denomina control automático al proceso mediante el cual se logra el control del proceso de producción sin intervención humana. Los instrumentos de medición en el lugar (como los indicadores de temperatura, KTD/TC, transmisores, etc.) miden las variables del proceso (presión, temperatura, caudal, etc.). Estas mediciones se convierten posteriormente en señales estándar, las cuales actúan sobre los actuadores para controlar que las variables del proceso cambien hacia los valores establecidos, hasta que se elimine la desviación. 7. ¿Cuáles son los términos más utilizados en los sistemas de control automático? Sujeto controlado: El dispositivo, máquina o proceso de producción que necesita ser controlado se denomina sujeto controlado. Variable controlada: La cantidad física dentro del sistema controlado que debe mantener un valor establecido (cercano a un valor constante o que varía según una ley predeterminada) se denomina variable controlada. Variable de control: Cantidad física o energía que se transmite al dispositivo de control para manipularlo y mantener la variable controlada en un valor establecido. 8. ¿Cuáles son los dos tipos de sistemas de control automático? Existen dos tipos de sistemas de control: los sistemas de control en bucle abierto y los sistemas de control en bucle cerrado. 9. ¿De qué partes se compone el circuito de control en bucle cerrado? Está compuesto por varias partes: detección, transmisión, regulación y actuación. 10. ¿Cuáles son los tipos de sistemas de control en bucle cerrado? ⑴ Sistema de control de valor constante ； ⑵ Sistema de control de seguimiento ； ⑶ Sistema de control por programa (secuencial). 11. ¿Cuáles son los tipos principales de sistemas de control? Existen principalmente sistemas de control en serie, sistemas de control uniforme, sistemas de control por relación y sistemas de control por rangos. 19. ¿Qué se entiende por valor OP? OP es el valor de salida, la señal que el controlador envía al actuador. 20. ¿Qué es el valor PV? PV es el valor medido, que corresponde al valor de la variable del proceso determinado por los elementos de medición. 21. ¿Cómo utilizar correctamente un sistema de control en cascada? Primero, se utilizan controles manuales para que los parámetros principales se acerquen o igualen al valor establecido, y al mismo tiempo, los parámetros secundarios también permanezcan estables. Luego, el regulador secundario se pasa de modo manual a modo automático. Una vez que el circuito secundario está en modo automático, se ajusta el controlador principal para que los parámetros principales también se acerquen o igualen al valor establecido. Una vez que el circuito secundario se haya estabilizado, el regulador principal también puede pasarse a modo automático. Durante el proceso de puesta en marcha, se debe seguir el orden de activar primero el circuito secundario y luego el principal, asegurando así un cambio sin perturbaciones. 22. ¿Cómo regular el cambio manual a automático? Durante el proceso de cambio, es necesario que este se realice sin perturbaciones. Antes de pasar al control automático, es preciso realizar un control manual para mantener la variable controlada estable en el valor establecido. Una vez que las condiciones operativas se hayan estabilizado durante un tiempo, se puede pasar al modo automático. Durante el proceso de cambio, es importante que la presión en la válvula manual permanezca constante, es decir, que su apertura no cambie; de lo contrario, se generarán perturbaciones artificiales. 23. Según la fuente de energía que utilizan los instrumentos, ¿en qué dos categorías se pueden dividir? Pueden dividirse en: ⑴ Reguladores de acción directa (reguladores autónomos) ； ⑵ Los reguladores de acción indirecta se dividen, según la fuente de energía utilizada, en reguladores eléctricos, reguladores neumáticos y reguladores de nivel de líquido. 24. ¿De qué dos partes se compone la válvula de control de membrana neumática? La válvula de control de membrana neumática está compuesta por dos partes: el actuador (cabeza de membrana) y el mecanismo de control (cuerpo de la válvula). El actuador se encarga de generar la fuerza necesaria, mientras que el mecanismo de control sirve para regular el flujo del medio.
Vacío = Presión atmosférica – Presión absoluta.
1 Pa = 1 N/m².
1 MPa = 10⁶ Pa.
1 mmHg = 133 Pa.
1 mmH₂O = 9,81 Pa.
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa.
1 atm = 1,013×10⁵ Pa.
1 psi = 6,9 kPa.
1 bar = 10⁵ N/m².
Existen tres escalas de temperatura comunes: la escala Celsius (°C), la escala Fahrenheit (°F) y la escala Kelvin (K). La relación entre los tres valores es: ℃ = 5/9(°F – 32) ； ℃=K-273.15 (II). Instrumentos de medición de presión 1. ¿Cómo elegir un manómetro? La selección del manómetro debe realizarse de manera adecuada, según los requisitos del proceso de producción, tomando en consideración el tipo, modelo, rango y nivel de precisión del mismo. Al elegir, se tienen en cuenta principalmente los siguientes aspectos: (1) Se trata de manera distinta según si la presión del medio a medir es estable o no. Al medir la presión de estabilidad, el valor máximo de presión del medio no debe superar los 2/3 del rango total del manómetro. Para garantizar la precisión de las mediciones del manómetro, es conveniente que el valor de presión del medio a medir sea no menor de 1/3 del rango total del manómetro. (2) La precisión del manómetro se determina según el máximo error de medición permitido por los parámetros de la planta de producción. Mientras se cumplan las necesidades de producción, no se deben elegir instrumentos con una precisión excesiva. (3) Al elegir, es necesario tener en cuenta las propiedades del medio a medir, y por lo tanto seleccionar entre manómetros de uso general y manómetros especializados. 2. ¿Cómo verificar si hay grasa en el manómetro de presión de oxígeno? ------ VI) Instrumentos y válvulas de regulación automática 1. ¿Qué es un sistema de regulación automática? ¿Cuál es su composición? Se trata de un sistema diseñado para regular automáticamente ciertos parámetros clave en el proceso de producción. De esta manera, cuando estos parámetros se desvían de su valor normal debido a interferencias externas, el sistema puede ajustarlos automáticamente para que vuelvan a estar dentro del rango establecido. Este sistema se conoce como sistema de regulación automática. Su composición es la siguiente: objeto de regulación, elemento de medición, transmisor, regulador automático y actuador. 2. ¿Qué es el objeto de regulación? Valor dado y desviación? En los sistemas de control automático, los equipos de producción cuyos parámetros de proceso deben ajustarse se denominan objetos de control. Los valores de proceso que deben mantenerse durante la producción se conocen como valores de referencia. En estos sistemas, por costumbre, se utiliza la diferencia entre el valor de referencia y el valor medido como desviación; cuando el valor de referencia es mayor que el valor medido, se trata de una desviación positiva, mientras que cuando el valor de referencia es menor que el valor medido, se denomina desviación negativa. 3. ¿Qué se entiende por circuito de control? Un circuito formado por los elementos de medición del proceso de medición, el controlador y el actuador se denomina un circuito de control. 4. ¿Cómo se constituye un circuito de control simple? Por lo general, está compuesto por un transmisor de detección, un elemento a regular, un regulador y un actuador. 5. ¿Cuáles son las características de los circuitos de control en serie? El sistema de control en cascada pertenece a los sistemas de control con valor constante; el valor de salida del regulador principal sirve como valor de referencia para el regulador secundario. El valor de salida del regulador secundario se envía a la válvula de control. El regulador principal tiene una función de control por valor establecido, mientras que el regulador secundario cumple una función de control de seguimiento. En comparación con los sistemas de control de circuito simple, los circuitos de control en serie presentan las siguientes características: ⑴ Tienen una capacidad más rápida y eficaz para superar las perturbaciones que llegan al circuito secundario. Gracias a la inclusión del circuito secundario, **se mejora la calidad del control**. ⑵ Se pueden mejorar las características del objeto. ⑶ Se puede eliminar el efecto de las características no lineales de la válvula de regulación. ⑷ Se pueden tener en cuenta tanto la variable principal como la secundaria. 6. ¿Qué se entiende por control automático? Se denomina control automático al proceso mediante el cual se logra el control del proceso de producción sin intervención humana. Los instrumentos de medición en el lugar (como los indicadores de temperatura, KTD/TC, transmisores, etc.) miden las variables del proceso (presión, temperatura, caudal, etc.). Estas mediciones se convierten posteriormente en señales estándar, las cuales actúan sobre los actuadores para controlar que las variables del proceso cambien hacia los valores establecidos, hasta que se elimine la desviación. 7. ¿Cuáles son los términos más utilizados en los sistemas de control automático? Sujeto controlado: El dispositivo, máquina o proceso de producción que necesita ser controlado se denomina sujeto controlado. Variable controlada: La cantidad física dentro del sistema controlado que debe mantener un valor establecido (cercano a un valor constante o que varía según una ley predeterminada) se denomina variable controlada. Variable de control: Cantidad física o energía que se transmite al dispositivo de control para manipularlo y mantener la variable controlada en un valor establecido. 8. ¿Cuáles son los dos tipos de sistemas de control automático? Existen dos tipos de sistemas de control: los sistemas de control en bucle abierto y los sistemas de control en bucle cerrado. 9. ¿De qué partes se compone el circuito de control en bucle cerrado? Está compuesto por varias partes: detección, transmisión, regulación y actuación. 10. ¿Cuáles son los tipos de sistemas de control en bucle cerrado? ⑴ Sistema de control de valor constante ； ⑵ Sistema de control de seguimiento ； ⑶ Sistema de control por programa (secuencial). 11. ¿Cuáles son los tipos principales de sistemas de control? Existen principalmente sistemas de control en serie, sistemas de control uniforme, sistemas de control por relación y sistemas de control por rangos. 19. ¿Qué se entiende por valor OP? OP es el valor de salida, la señal que el controlador envía al actuador. 20. ¿Qué es el valor PV? PV es el valor medido, que corresponde al valor de la variable del proceso determinado por los elementos de medición. 21. ¿Cómo utilizar correctamente un sistema de control en cascada? Primero, se utilizan controles manuales para que los parámetros principales se acerquen o igualen al valor establecido, y al mismo tiempo, los parámetros secundarios también permanezcan estables. Luego, el regulador secundario se pasa de modo manual a modo automático. Una vez que el circuito secundario está en modo automático, se ajusta el controlador principal para que los parámetros principales también se acerquen o igualen al valor establecido. Una vez que el circuito secundario se haya estabilizado, el regulador principal también puede pasarse a modo automático. Durante el proceso de puesta en marcha, se debe seguir el orden de activar primero el circuito secundario y luego el principal, asegurando así un cambio sin perturbaciones. 22. ¿Cómo regular el cambio manual a automático? Durante el proceso de cambio, es necesario que este se realice sin perturbaciones. Antes de pasar al control automático, es preciso realizar un control manual para mantener la variable controlada estable en el valor establecido. Una vez que las condiciones operativas se hayan estabilizado durante un tiempo, se puede pasar al modo automático. Durante el proceso de cambio, es importante que la presión en la válvula manual permanezca constante, es decir, que su apertura no cambie; de lo contrario, se generarán perturbaciones artificiales. 23. Según la fuente de energía que utilizan los instrumentos, ¿en qué dos categorías se pueden dividir? Pueden dividirse en: ⑴ Reguladores de acción directa (reguladores autónomos) ； ⑵ Los reguladores de acción indirecta se dividen, según la fuente de energía utilizada, en reguladores eléctricos, reguladores neumáticos y reguladores de nivel de líquido. 24. ¿De qué dos partes se compone la válvula de control de membrana neumática? La válvula de control de membrana neumática está compuesta por dos partes: el actuador (cabeza de membrana) y el mecanismo de control (cuerpo de la válvula). El actuador se encarga de generar la fuerza necesaria, mientras que el mecanismo de control sirve para regular el flujo del medio.
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