Instrumentacion Industrial

carlos-cabeza (68)in #spanish • 8 years ago (edited)

Saludos amigos de Steemit, en esta oportunidad les quiero hablar sobre mi profesión, una disciplina no muy conocida en algunos países, y que para mí resulta apasionante. A finales de los años noventa terminé de cursar la carrera técnica de INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL, la cual me ha brindado la oportunidad de obtener valiosa experiencia en el mundo industrial, específicamente en el área petrolera, ya que en mi país Venezuela es la industria principal de ingresos a la nación y la mayor área de campo de la disciplina.

Lo que me motivó a escoger esta carrera fue que desde el momento que algunos amigos y familiares me hablaron de ella, me intereso mucho el tema tecnológico y el poder controlar mediante aparatos eléctricos y digitales un proceso industrial; siempre me ha gustado reparar cosas, la tecnología, las computadoras y en este mundo de la instrumentación te encuentras como en un parque de diversiones.

Mi primera experiencia de campo fue en el cumplimiento de mis pasantías, al terminar la etapa teórica en el CEPET, una institución filial de PDVSA, la principal industria petrolera de Venezuela; donde se capacita a las personas interesadas en cursar carreras técnicas afines a la industria petrolera, como son Mecánica, Instrumentación y Electricidad.

El lugar de estas pasantías fue el Criogénico de San Joaquín, Ubicado en Anaco, Estado Anzoátegui, Venezuela. En esta planta de procesamiento de Gas Natural, se produce “LGN” un producto formado por los distintos líquidos del gas natural, como propano, butano, etano, y los demás hidrocarburos más pesados, los cuales son utilizados en los mercados internos de materia prima y combustible.

Ahora bien, de que se trata la INSTRUMENTACIÓN? Básicamente es una serie de ciencias que junto con el uso de tecnología instrumentista puede medir, controlar, o registrar las variables de un proceso, con el fin de hacer un registro y posterior evaluación, y así mantener esas variables dentro de las especificaciones requeridas, para el óptimo funcionamiento del proceso, junto con la optimización de los recursos utilizados en éste.

Un ejemplo simple y especifico es el Reloj, un instrumento que conocemos todos y nos permite controlar la variable Tiempo, para admirarla y sacar el mejor provecho de ésta en nuestra vida cotidiana o nuestro trabajo.

El alcance de la instrumentación es muy amplio, y no está sujeto solamente al sector industrial, ya que un gran número de ciencias e industrias utilizan la instrumentación como factor clave para la automatización de sus procesos. Entre ella podemos nombrar El Campo Militar, Alimenticia, La Medicina, La industria Aeroespacial y muchos otros más.

Las diferentes variables que controla la instrumentación, producto de los procesos industriales pueden ser físicas o químicas, y sus magnitudes varían dependiendo del sistema de que se deriven, las más usuales encontradas en la industria suelen ser, Temperatura, Presión, Flujo, Viscosidad, Nivel, entre otros.

Con el fin de que entiendan mejor los conceptos, empezaremos con varios términos básicos, que les darán una mejor idea de todo lo que les quiero explicar.

Empecemos por conocer que es una “Variable”. Una variable de proceso es una magnitud medible, que se genera en las diferentes fases de un proceso, pueden presentarse en todos los estados de la metería, como líquido, solido o gas, igualmente se presenta con diferentes características Físicas (Como densidad, viscosidad et.) y químicas (conductividad, composición, pH, etc.). Estos tipos de variables no son comunes y se encuentran en menor escala.

Dichas variables deben ser controladas, medidas y registradas, para su análisis y evaluación en diferentes estados del proceso industrial, y esto se hace mediante Lazos de Control Automáticos, los cuales están formados por un conjunto de instrumentos conectados, calibrados y configurados para lograr el control de dichas variables.

Los lazos de control más comunes que se encuentran en los procesos industriales son los de tipo Cerrado, donde su característica principal es la automatización, ya que tiene una retroalimentación, donde la salida del proceso tiene incidencia sobre la entrada, y permite mantener la variable en los límites óptimos que requiere el proceso.

Un ejemplo claro lo podemos ver en un sistema de iluminación de un invernadero. A medida que la variación de luz aumenta o disminuye, el control automático hace que abra o cierre el techo del invernadero, manteniéndose así la cantidad de luz deseada por el propietario.

Como mencionamos anteriormente se necesita tener una serie de instrumentos conectados y configurados para realizar el control de las variables de proceso. Seguidamente conoceremos ¿Que es un instrumento? y sus diferentes tipos y aplicaciones.

Un “Instrumento” es un dispositivo que se utiliza para medir o comparar magnitudes físicas, con el uso de un patrón, obteniendo así el valor de una variable.

Exciten diferentes tipos de Instrumentos como por ejemplo:

Instrumentos Primarios: Son los diferentes sensores que están en contacto con la variable de proceso, absorbiendo la energía del proceso controlado. Por ejemplo un termómetro.
Instrumentos Ciegos: Se caracterizan por no tener una indicación visible de la variable, por ejemplo una alarma, la cual se activa o emite una señal solo cuando la variable alcance un valor determinado.

Instrumentos indicadores: Como su nombre lo indica, se encargan de mostrar mediante una aguja, una escala, o una pantalla digital el valor de una variable, como ejemplo podemos utilizar el “Manómetro”, el instrumento más antiguo y versátil de la instrumentación, que nos indica mediante una escala y una aguja la presión en una tubería, por ejemplo.

Los Instrumentos Registradores: Los cuales hacen un registro de la variable mediante un trazo continuo o de pulsos sobre una carta graduada, que puede ser circular o rectangular. También el registro puede hacerse en la memoria de una computadora. Su ciclo de registro puede durar entre 12 horas o 24 horas dependiendo del requerimiento.

Transmisores: Son uno de los instrumentos que más vemos hoy en día en la industria, y se encargan de recibir la variable mediante un sensor, que luego transmiten en forma de señal estandarizada que puede ser neumática, eléctrica o digital. Utilizan diferentes modos de comunicación, una de las más modernas y nuevas es el protocolo Hart, que acompaña a la tradicional señal analógica de 4 a 20 mA.

Instrumentos Controladores: Son los que ejercen una acción de control sobre la variable, recibiendo una señal del transmisor, la cual comparan con una señal de referencia o rango donde se deba mantener la Variable.
Instrumento Final de Control: Este instrumento Amplifica o disminuye la variable controlada, mediante una acción que recibe del controlador; ejecuta la acción correctiva que ejerce un cambio en la magnitud de la variable. Por ejemplo, una Válvula de Control (que Modifica el Caudal de fluido a un recipiente).

Existen muchísimos más instrumentos, como convertidores, transductores, auxiliares, etc. Pero en este artículo quiero enfocarme en lo más básico, porque hay mucha tela que cortar referente a este tema.

Estos instrumentos se manejan con ciertos parámetros, que los hacen más fiables y precisos en sus tareas, y el instrumentista debe conocer a la perfección cada estructura y principio de funcionamiento de cada uno de ellos, aplicando la calibración adecuada y el mantenimiento para el funcionamiento óptimo del instrumento.

La calibración de un instrumento se realiza, comparando los valores del equipo de medición con los ajustes correspondientes a un patrón o estándar, que debe tener mucha precisión y que pueda producir un valor verificable, apegándose a las normas y estándares de calidad requeridos. Con esto se busca verificar el buen funcionamiento del instrumento. Alcanzando una precisión y lecturas fiables en el campo de trabajo.

¿Cómo se ajusta o se calibra en un instrumento?, existen varios términos que debemos conocer para entender claramente de que se trata el proceso de calibración.

Lo primero que debemos conocer es el concepto de “Medición”, que no es más que comparar un patrón de medida con una unidad de magnitud del objeto o fenómeno que se desea medir, y saber cuántas veces esta contenido el patrón en la magnitud.

Cada instrumento debe estar calibrado dentro de unos parámetros o estándares que dependerán de lo requerimientos del proceso donde estén instalados, y eso se le conoce como “Rango” del instrumento, el cual se define como el conjunto de valores dentro de los límites entre los cuales se mide una cantidad, que a su vez puede ser recibida o transmitida, y está expresada por límites de valores inferiores y superiores.

Ejemplo: Un transmisor de presión es calibrado para un rango de 0 a 100 PSI, y viene expresado estableciendo los dos límites extremos (0 Mínimo y 100 Máximo).

Estos valores son ajustados para cumplir los requerimientos de tal forma que el Instrumento sea lo más exacto, y preciso posible. Esto se logra comparando el instrumento a calibrar con un patrón de medida muy preciso y ajustando las lecturas que trasmite sean lo más exacto posible al patrón que se esté utilizando.

Una de las partes más importantes que debemos conocer en instrumentación es lo referentes a planos de procesos, como interpretarlos y todo lo que involucra a su normativa y su estandarización.

Un plano de proceso, es una representación gráfica del mismo; ésta representación se hace mediante símbolos y diagramas, para describir de forma simple el proceso o instalación, y que cualquiera con un mínimo de conocimiento lo pueda entender. La simbología y nomenclatura utilizada debe estar lo más normalizada posible para alcanzar el mismo objetivo.

Un diagrama de instrumentación está formado principalmente de:

Símbolos: Son figuras que se utilizan para representar un instrumento.
Letras y números: Son usados para identificar instrumentos y lazos de control dentro del proceso.
Líneas: se usan para interconectar instrumentos entre sí o con el resto del proceso.

Esta normalización está regida por las Normas Internacionales “ISA” Instrument Society of América (Sociedad de Instrumentos de América), que es una institución que se encarga de normalizar la simbología y nomenclatura de instrumentación en los planos y diagramas de procesos.

Sus Normas más importantes y utilizadas básicamente en los planos son;

[ANSI/ISA – S5.1 – 1984]: Sobre identificación de instrumentos y sistemas de control
[ANSI/ISA-S5.2-1976 (R1992)] Diagramas lógicos binarios para operaciones de procesos
[ISA-S5.3-1983] Símbolos gráficos para control distribuido, sistemas lógicos y computarizados
[ANSI/ISA-S5.4-1991] Diagramas de lazo de instrumentación
[ANSI/ISA-S5.5-1985] Símbolos gráficos para visualización de procesos

En este artículo solo voy a tocar los aspectos básicos, así que les voy hablar solamente de las normas ISA – S5.1 que designan y representan los instrumentos de medición y control, Cabe destacar que estas normas son una de las más representativas de las industrias químicas, petroquímicas, etc. Pero dependiendo de cada empresa pueden variar ya que ellas pueden utilizar su propia simbología siguiendo siempre los estándares.

Esta norma nos dice que los instrumentos deben ser representados por símbolos y códigos, cada número o letra deben identificar la funcionabilidad del instrumento y el lazo a el cual pertenecen. Los instrumentos son representado con un circulo, acompañado de su condigo de identificación.

Aquí unos ejemplos de cómo se implementan estas normas en los planos de proceso o P&ID(PipingandInstrumentsDrawings)

UBICACIÓN DE INSTRUMENTOS

SIMBOLOGIA DE LOS INSTRUMENTOS

IDENTIFICACION

SIMBOLOS DE LINEAS

UN EJEMPLOS BÁSICOS DE UN PLANO DE PROCESO

Existen igualmente una serie de normas que buscan estandarizar los demás componentes de los diagramas y planos de instrumentación, que son más técnicos y extensos, como por ejemplo los de Símbolos gráficos para control distribuido, diagramas lógicos binarios, y la identificación de los diferentes lazos de control.

Mediante el manejo de los diferentes tipos de planos y diagramas que utilizamos en la instrumentación, podemos tener una visión en 2D del sitio, o proceso donde estemos trabajando, brindándonos información importante y detallada de los pasos que debemos seguir al realizar o diseñar un plan de trabajo. Lo que los hace indispensables en las labores de cualquier especialización, ya sea técnica o de ingeniería.

No se imaginan la cantidad de cosas que se pueden tocar al hablar de instrumentación, pero para no hacer el artículo muy extenso, solo quise tocar las partes esenciales y básicas en este bello campo de la instrumentación industrial.

Debo hablarles para terminar sobre la importancia de esta disciplina en lo que sería la industria en general; Una de las cosas más importantes de la instrumentación seria el lograr que el manejo de la inmensa cantidad de procesos e información de sus variables dentro de una planta o industria sea controlado de forma automática y eficiente. Liberando al ser humano de su actuación física en el proceso, ahorrando muchas horas hombres de trabajo.

Igualmente provee un mejor manejo del tiempo utilizado en controlar los procesos, permitiendo la fabricación de muchos productos complejos en muy poco tiempo y de buena calidad.

Logramos el manejo eficiente de las materias primas, mejorando la calidad de los productos, que permite la libre competencia en base a calidad / precio. De igual manera, y no menos importante, es que minimiza el riesgo operacional dentro de las industrias, controlando de forma automática los diferentes procesos que manejan productos que puedan dañar al hombre y al ambiente.

En este artículo recopile información de mucho material informativo que tengo en mi computadora, la mayoría textos en pdf, que voy a tratar de referenciar, igualmente las imágenes utilizadas son sacadas de dichos textos.

Un gran saludo a todos mis lectores, pronto seguiré con más artículos referente a este tema. Espero les haya gustado.