Instrumentación industrial
Los procesos industriales exigen el control
de la fabricación de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy
variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados
del petróleo, alimenticios, e industria cerámica, las centrales generadoras de energía,
la siderurgia, los tratamientos térmicos, la industria papelera, la industria
textil, etc.
En todos estos procesos es absolutamente
necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la
presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el PH, la conductividad, la
velocidad, la humedad, el punto de rocío, etcétera. Los instrumentos de
medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes
en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar.
Instrumentación
electrónica
Es la parte de la electrónica,
principalmente analógica, que se encarga del diseño y manejo de los aparatos
electrónicos y eléctricos, sobre todo para su uso en mediciones. La
instrumentación electrónica se aplica al sensor y procesar la información
proveniente de variables físicas y químicas, a partir de las cuales realiza el
monitoreo y control de procesos, empleando dispositivos y tecnologías
electrónicas.
Un sistema de instrumentación es una
estructura compleja que agrupa un conjunto de instrumentos, un dispositivo o
sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y por último,
y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso
y de garantizar la repetibilidad de las medidas.
Es el grupo de elementos que sirven para medir,
convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin
de optimizar los recursos utilizados en éste. Es el conocimiento de la correcta
aplicación de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medición,
regulación, observación, transformación, ofrecer seguridad, etc., de una
variable dada en un proceso productivo.
Las variables de control de procesos a medir
o controlar pueden ser: Caudal, Caudal másico, Caudal volumétrico, Presión,
Temperatura, Nivel, Nivel de líquidos, Nivel de sólidos, Velocidad, Peso,
Humedad, Punto de rocío, Variables químicas: pH, Conductividad eléctrica.
El
elemento clave
El elemento clave fundamental de un sistema
de instrumentación, está en la medición, acto de percibir y asignar un valor
específico a una variable física. Dicha variable física es la variable medida.
Un sistema de medición es una herramienta utilizada para cuantificar la
variable medida.
Como el elemento primario en la medición de
la variable del proceso, tenemos el elemento sensor. La función del sensor es
percibir y convertir la entrada (variable física) percibida por el sensor, en
una variable de la señal de salida. El sensor es un elemento físico que emplea
algún fenómeno natural por medio del cual sensar la variable a ser medida. El
transductor, convierte esta información censada en una señal detectable, la
cual puede ser eléctrica, mecánica, óptica, u otra. El objetivo es convertir la
información censada en una forma que pueda ser fácilmente cuantificada.
La confiabilidad y precisión son,
fundamentales en la instrumentación de campo. En las plantas, estos
dispositivos de medición y control están conectados a un sistema de control que
proporciona señales utilizadas para operar a distancia o de forma automatizada
solenoides, válvulas, reguladores, disyuntores o relés. El sensor es el
elemento clave en todo sistema de instrumentación; su función es percibir y
convertir la variable física percibida en una variable de la señal de salida;
el transductor convierte la información del sensor en una señal detectable para
poder cuantificarla.
Evolución
En sus principios Las mediciones se
efectuaban localmente. Los Sistemas de Instrumentación y Control eran
dispositivos manuales mecánicos y no existía la transmisión. Todo se realizaba
con el operador trabajando junto al proceso. No existían métodos formales ni
modelos matemáticos para poder controlar las variables: predominaban los
métodos heurísticos, mediante el ensayo y el error o la causa y el efecto.
A inicios del siglo 20, continuó la
evolución de sistemas más confiables. Se construyeron los primeros
servomecanismos, se utilizaron los primeros dispositivos neumáticos y se
desarrollaron los primeros analizadores. Con respecto a los Sistemas de
control, se desarrollaron los primeros controladores industriales que
utilizaban aproximaciones a los algoritmos Proporcional-Integral-Derivativos
(PID).
Entre los años 1940 Y 1950. Las plantas
alcanzaron grandes capacidades de producción, aumentando su tamaño y
complejidad. En este periodo se desarrollaron los primeros instrumentos
electrónicos, basados principalmente en potenciómetros. Se construyeron los
primeros transmisores y las primeras celdas de presión diferencial.
Actualidad
La innovación mecánica y la producción en
masa, la instrumentación y su desarrollo fueron una tecnología exponencial
clave de apoyo en Los desarrollos de instrumentos a nivel sensor han
involucrado tanto al sector mecánico, como al químico, mientras que la
transmisión de valores ha hecho uso de las industrias electrónicas forjando los
avances a través de la tercera revolución industrial usando electrónica y
computadoras para avanzar en el análisis del procesamiento de datos de señal. A
medida que entramos en el período apodado la cuarta revolución industrial,
Inteligencia Artificial, Grandes Datos y más.
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