UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÌA INDUSTRIAL

LICENCIATURA EN INGENIERÍA MECÁNICA INDUSTRIAL

INSTRUMENTACIÓN Y CONTROLLABORATORIO DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

EXPERIENCIA 1, 2 Y 3

INTEGRANTES:

SEBASTIAN MOVILLA 20-14-2112HILLARY LEÓN 8-891-1817

PAMELA ORTEGA 8-885-448

INSTRUCTOR: JEAN FRANCOIS

GRUPO: 1MI-141

FECHA DE ENTREGA: LUNES, 25 DE ABRIL, 2016.

INTRODUCCIÓN

El proyecto de sistemas de instrumentación y de control de procesos requiere del auxilio de diagramas del circuito de instrumentos donde se indiquen claramente los tipos de instrumentos, señales con las que se comunicarán, ubicación relativa de los elementos que conformarán el circuito, etc.

Los detalles de instrumentación varían de acuerdo al grado de complejidad del diseño. Los diseños y conceptos simplificados, a menudo llamados Diagrama de Flujo de Proceso, proveen menos detalles que el desarrollo completo de un Diagrama de Tuberías e Instrumentación o P&ID. Para entender los diagramas mencionados es necesario primero entender el estándar de identificación y simbología para instrumentación , el cual define cómo se construye cada símbolo, los códigos de identificación alfa numéricos, las abreviaciones, los bloques funcionales, las líneas de suministro y conexión, etc.

Para el control de procesos se requiere de una adecuada instrumentación, los ingenieros y profesionales del área deben conocer al menos los principios comunes, por lo cual es primordial poder familiarizarnos con el funcionamiento de este sistema y de poder entender este tipo de simbología además se pretende conocer sobre los sensores sus características, su importancia y su funcionamiento.

EXPERIENCIA 1● ASIGNACIÓN1. Investigue sobre todos los posibles tipos de letras código para la

instrumentación industrial.

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La identificación de los símbolos y elementos debe ser alfa numérica, los números representan la ubicación y establecen el lazo de identidad, y la codificación alfabética identifica al instrumento y a las acciones a realizar.

Letras de identificación de instrumentos

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Identificación de instrumentos

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2. Escriba el significado de cada uno de los siguientes instrumentos:+ Temperature Indicator - Indicador de Temperatura + Temperature Transmitter - Transmisor de Temperatura + Temperature Recorder - Registrador de Temperatura + Temperature Controller - Controlador de temperatura + Transducer - transductor + Pressure Indicating Controller - Controlador del Indicador de presión + Pressure Recording Controller - Controlador del registro de presión + Level Alarm - Alarma de nivel + Level Indicator- Indicador de nivel + Level Transmitter- Transmisor de nivel+ Level Recorder - Registrador de nivel + Level Controller - Controlador de nivel + Flow Element - Elemento de flujo + Temperature Element - Elemento de temperatura + Level Gauge - Calibrador de nivel+ Analyzer Transmitter - Transmisor de análisis

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3. Investigue la simbología para los distintos tipos de válvulas que se usan en procesos industriales.

4. Investigue la simbología para los diferentes tipos de pistones neumaticos .

5. Investigue sobre la simbología de los diferentes tipos de tanques o reservorios

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6. Identifique las señales e instrumentos del siguiente diagrama

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7. Presente un diagrama P & ID para una planta de energía ( termoeléctrica o hidroeléctrica) y explique detalladamente el o los procesos que se están controlando, así como los instrumentos empleados y los tipos de señales.

La primera letra define la variable inicial o medida tal como por ejemplo Flujo(F), Temperatura(T), Presión(P), etc; y las siguientes letras definen funciones pasivas de lectura, de registro o de salida tales como Indicador(I), Registrador (R), Transmisor (T), etc. FT 101 representa un transmisor de flujo montado en campo y conectado vía señal eléctrica (línea punteada) al controlador e indicador de flujo FIC 101 localizado en un dispositivo de despliegue y control compartido. La extracción de la raíz cuadrada de la señal de entrada forma parte de las funciones integradas en el FIC 101. La salida del FIC 101 es una señal eléctrica que va hacia el TY 101 que a su vez está localizado en un sitio inaccesible o dentro de panel o tablero de control. La salida proveniente del TY 101 es una señal neumática (línea marcada con equis “x”), lo que hace que el TY101 sea un convertidor I/P (convertidor corriente a presión). El TT 101 y el TIC 101 son iguales al FT 101 y al FIC 101 excepto que los primeros son para medir, indicar y controlar temperatura. La salida del TIC 101 está conectada vía un enlace de datos o software interno (líneas con círculos) a la entrada de referencia o setpoint(SP) del FIC 101 a fin de implementar una estrategia de control en cascada.

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-El transmisor de flujo FT 100 envía una señal eléctrica al registrador de flujo FR 100 ubicado en el panel. El dispositivo primario es un tubo de Venturi-En el lazo de temperatura TRC 101, el elemento final de control es una válvula TV 101. Las letras FO debajo del símbolo de la válvula indican que ésta se abre si el diafragma se rompe, o la señal de aire falla o si existe una condición similar. TS 101 es un interruptor para activar un TAL 101 (alarma por baja temperatura)

El elemento primario para medir el flujo y la presión del vapor es la placa orificio FE 102. Los transmisores de flujo FT 102 y presión PT 103, conectados a la salida de la placa orificio, envían las señales neumáticas a los respectivos registradores FR 102 y PR 103. Cuando se trabajan con fluidos compresibles como gas, aire y vapor, el uso de la presión de entrada o de salida afectará significativamente la cantidad final o el volumen que se calcule con los datos registrados en las gráficas

EXPERIENCIA 2● PARTE 1: TERMISTOR

En el termistor, identifique la variable de entrada y la variable de salida Mida la temperatura ambiente y con el multímetro digital, registre la resistencia del termistor

T 0=26 ºCR=5K Ω

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Exponga el termistor a diferentes temperaturas que serán monitoreadas con el termómetro digital, vigilando que las mismas no excedan 60ºC y registre la resistencia en cada ocasión. Confeccione una tabla.

T(ºK) R(Ω)

302 4360

312 3150

315 2800

317 2500

320 2250

323 2040

325 1920

326 1840

328 1710

329 1630

1. Si consideramos como mínima entrada la temperatura del aire a la salida del difusor del salon (registrar dicha temperatura) y como máxima 60°C en base a los datos, confeccione la línea recta ideal del elemento ( mostrando tanto la gráfica como la ecuación) HILLARY

2. HILLARY Confeccione la curva real del elemento y su ecuación al modelar de manera exponencial.

3. Obtenga la función de no-linealidad (ecuacion y grafica)y el porcentaje de no linealidad máximo:

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la ecuación de no linealidad es :

N ( I )=O( I )−(KI+α)= ( -101,11x + 34896)-(3E+08e-0,037x )=

-82,5

%No−Linealidad= NOmax−omin

=−82,52730

* 100 =3,022%

Sabiendo que el modelo matemático para obtener la resistencia de un termistor es :

Donde consideramos que T 0 esla temperatura ambiente, obtenga de las constantes R0y B del termistor.

Bpromedio=ln ( RR0

)

( 1T

− 1T 0

)

Bpromedio=ln (2420Ω5000Ω

)

( 1319.85K

− 1299.15K

)

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Bpromedio=3377.22K

● Parte 2. FotorresistenciaColoque el multímetro digital en las terminales de la fotorresistencia para medir resistencia. Manipulando el nivel de voltaje en la base del transistor, completa la siguiente tabla:

Iluminación (Ix) Resistencia(KΩ)

32000 46

17000 1

11000 14

10000 30

16000 15

Confeccione una gráfica de nivel de iluminación vs resistencia de la fotoresistencia (obtenga la ecuación de dicha gráfica).

● PARTE 3: EL DIODOVaríe el voltaje aplicado al diodo por medio de la fuente. Empleando un multímetro digital, obtenga tanto el voltaje en los terminales del diodo como la corriente que fluye en él. Llévese el dispositivo hasta el 85% del valor máximo de corriente permitida.

Voltaje (V) Corriente (mA) Resistencia (kΩ)

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0.329 0.6314 0.521

0.351 0.2619 1.34

0.363 0.1901 1.91

0.376 0.1408 2.67

0.387 0.1021 3.79

0.411 0.0900 4.56

0.413 0.0855 4.83

0.421 0.0770 5.47

0.667 0.1023 6.52

Gráfica la curva característica del diodo. Estime el valor de voltaje que deberá tener el diodo cuando llegue a su corriente máxima a partir de la ecuación de la curva característica que obtuvo en el experimento. HILLARY

Determine la ecuación de línea recta ideal del diodo y gráfica:

la ecuación de línea recta del diodo es : y = -6,0273 x + 2,6145

Grafique la función de no linealidad del diodo y busque el porcentaje de no linealidad máximo del mismo.N ( I )=O( I )−(KI+α)= (1179,8e-23,07x)-(-6,0273 x + 2,6145)=1,68

%No−Linealidad= NOmax−omin

=1,680,55

*100=305%

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EXPERIENCIA 3Identifique la entrada y la salida del elemento que se está utilizando:

I=O=

Obtenga de la data del fabricante, los límites de temperatura que el sensor implementado puede medir:

Tº(max):150ºCTº(min):-55ºC

A partir de la información de la data del fabricante, confeccione la línea de recta ideal para este dispositivo. HILLARYMida la temperatura en el salón de clases con el termómetro. Ahora con el multímetro mida el voltaje a la salida del sensor. Estime en base a la data del fabricante, cuanta temperatura registra el sensor:

T 0=28 ºCV 0=270VT sensor=27 ºC

Exponga el sensor a diferentes temperaturas. Para cada dato, registre la temperatura del termómetro, el voltaje a la salida del sensor y la temperatura que corresponde con el valor del voltaje medido.

Temperatura del Termómetro (ºC)

Voltaje de Salida (mV) Temperatura de sensor (ºC)

28 0.270 27

34 0.327 32.7

46 0.410 41

54 0.460 46

60 0.510 51

63 0.580 58

71 0.630 63

Grafique la temperatura del sensor vs la temperatura del termómetro

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Obtenga también la gráfica de salida del sensor vs entrada del sensor

En base a la gráfica anterior, ¿el sensor se puede considerar como lineal? R/ Si se observa una linealidad o correlación lineal. ¿Observa algún error o diferencia en cuanto a las temperaturas obtenidas mediante el sensor y mediante el termómetro?

Podemos definir el porcentaje de error con respecto a la medida del termómetro como:

% error=|T termómetro−T sensorT termómetro |×100%

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Para cada temperatura registrada con el termómetro, determine el porcentaje de error y confeccione la gráfica de % de error vs temperatura medida

Temperatura de termómetro (ºC) % de error

28 3.57

34 3.82

56 10.87

54 14.81

60 15

63 7.94

72 12.50

79 12.66

CONCLUSIÓN para concluir en estas tres experiencias aprendimos muchas cosas importantes como por ejemplo la obtención de curvas características para la salida y entrada de un termistor y una fotoresistencia ,aprendimos a usar el luxómetro también aprendimos a diferenciar entre las gráfica de la línea real y la idea de un instrumento ,también aprendimos a sacar la ecuación , el porcentaje de no linealidad ,aprendimos el comportamiento de un diodo real,aprendimos también la simbología de los diagramas P&ID entre otras muchas cosas que nos ayudaran para el desarrollo del curso en general .

RECOMENDACIONES

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- Llevar termómetros, ya que los de la universidad son de hospital y los que sirven para los laboratorios están dañados.

- Adelantar el paso de soldar con cautín en casa para poder tener más tiempo para realizar las otras partes de las experiencias.

- Tener a mano el datasheet del LM-35 para poder saber exactamente las características del dispositivo, a la hora de realizar las gráficas pedidas en el informe.

- Usar cables de cocodrilos en vez de cables con punta para tener medidas más constantes.

BIBLIOGRAFÍA● Ortíz, M. (s.f.). EXCEL TOTAL. Obtenido de https://exceltotal.com/como-

hacer-graficos-en-excel-2013/● Bueno, A. (s.f.). Obtenido de

http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_simbologia_neuma/simbolos_neumatica_indice.html

● (s.f.). Obtenido de http://dea.unsj.edu.ar/sinc/Simbologia-ISA.pdf

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