SISTEMA INTEGRADO DE GESTIN GUA DE APRENDIZAJECdigo: F004-P006-GFPI versin: 01

Proceso Gestin de la Formacin Profesional Integral

Procedimiento Ejecucin de la Formacin Profesional Integral

GUA DE APRENDIZAJE N 141. IDENTIFICACIN DE LA GUA DE APRENDIZAJEPrograma de Formacin:

Tecnologa en Mantenimiento Electrnico e Instrumental

Industrial

Nombre del Proyecto: Entrenador para la medicin de variables

Cdigo: 224208Versin: 100y control de procesos industrialesCdigo: 316415Fase del proyecto: Implementacin

Actividad (es) del Proyecto:

Inspeccionar el equipo ensamblado y determinar los puntos en los cuales se deben instalar los sistemas automticos de control y seguridad de la planta.

Resultados de Aprendizaje:

Inspeccionar visualmente y con instrumentos los ajustes de la mquina reparada para constatar su correcto funcionamiento y seguridad de operacin.

Resultados de Aprendizaje:

Analizar fallas electrnicas de la maquinaria para rediseo de los bienes.

Competencia:

Corregir de un bien los sistemas electrnicos e instrumental industrial de acuerdo con sus especificaciones tcnicas.

Competencia:

Mejorar el sistema electrnico e instrumental industrial de un bien o proceso mediante la alteracin de un parmetro tcnico para perfeccionar sus caractersticas iniciales.

Duracin de la gua ( en horas):50 horas

2. PRESENTACINLa instrumentacin electrnica es la parte de la electrnica, que se encarga del diseo y manejo de los aparatos electrnicos y elctricos, sobre todo para su uso en mediciones. La instrumentacin electrnica se aplica en el sensado y procesamiento de la informacin proveniente de variables fsicas y qumicas, a partir de las cuales realiza el monitoreo y control de procesos, empleando dispositivos y tecnologas electrnicas.

Gua de AprendizajeEl proceso de medicin generalmente requiere del uso de un instrumento como medio fsico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensin de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podra medirse utilizando solamente las facultades sensoriales.

Instrumento: Es el dispositivo por medio del cual se determina el valor o la magnitud de una cantidad o variable.

Exactitud: Es la aproximacin con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida.

Precisin: Es la medida de la reproductibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisin es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra.

Sensibilidad: Es la relacin de la seal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida.

Resolucin: Es el cambio ms pequeo en el valor medido al cual responde el instrumento. Error: Es la desviacin a partir del valor real de la variable medida.

3. ESTRUCTURA DIDCTICA DE LASACTIVIDADES DE APRENDIZAJE3.1 Actividades de Reflexin inicial.Los instrumentos de control estn universalmente aceptados. Hoy en da es inimaginable la existencia de una industria moderna sin instrumentos. Y, aunque existiera, las necesidades que crea el mercado de obtener productos terminados con las garantas de calidad exigidas y en la cantidad suficiente para que le precio obtenido sea competitivo, forzaran a modificar esa hipottica industria, incluyendo en la transformacin subsiguiente la automatizacin del proceso mediante los instrumentos de medicin y control.

En la industria se presenta, repetidamente, la necesidad de conocer y entender el funcionamiento de los instrumentos y el papel que juegan dentro del control del proceso. Los procesos industriales exigen el control de la fabricacin de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricacin de productos derivados del petrleo, de los productos alimenticios, la industria cermica, las centrales generadoras de energa, la siderurgia, los tratamientos trmicos, la industria papelera, la industria textil, etc.

En estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presin el caudal, el nivel, la temperatura, el PH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el

Pgina 2 de 10Gua de Aprendizajepunto de roco, etc. Los instrumentos de medicin y control permiten el mantenimiento y la regulacin de estas constantes en condiciones ms idneas que las que el propio operador podra realizar.

En los inicios de la era industrial, el operario llevaba a cabo un control manual de estas variables utilizando solo instrumentos simples como manmetros, termmetros, vlvulas manuales, entre otros, control que era suficiente por la simplicidad de algunos procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con que stos se han ido desarrollando ha exigido su automatizacin progresiva por medio de los elementos de medicin y control.

Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos categoras: procesos continuos y procesos discontinuos. En ambos tipos, deben mantenerse en general las variables (presin, caudal, nivel, temperatura, etc), bien sea en un valor deseado fijo, o en un valor variable con el tiempo de acuerdo a una relacin predeterminada, o guardando una relacin determinada con otra variable.

Teniendo en cuenta esta introduccin, cada grupo de trabajo conformado por dos (2) mximo tres (3)

aprendices debe investigar las caractersticas y principios fsicos de los siguientes tipos de sensores:

Caudal.

Nivel.

Humedad.

Desplazamiento y deformacin.

Aceleracin.

Presin.

Temperatura.

Presencia.

Proximidad.

Luz.

Movimiento.

Deben idear la forma ms sencilla para explicar el tema asignado con ayudas audiovisuales.

3.2 Actividades de contextualizacin e identificacin de conocimientos necesarios para el aprendizaje.Los instrumentos de control empleados en las industrias de proceso tales como qumica, petroqumica, alimenticia, metalrgica, energtica, textil, papel, etc, tienen su propia terminologa; lo trminos empleados definen las caractersticas propias de medida y control y las estticas y dinmicas de los diversos instrumentos utilizados: Indicadores, registradores, controladores, transmisores y elementos de control.

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Existe una serie de trminos que se utilizan para identificar las caractersticas de los instrumentos de medicin y corresponden a:

Rango o campo de medidaEspectro o conjunto de valores de la variable medida que estn comprendidos dentro de los lmites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisin del instrumento, viene expresado estableciendo los dos valores extremos.

Dinmica de medida o rangeabilidadCociente resultante entre el valor de medida superior e inferior de un instrumento y puede determinar el mximo valor de error permisible.

Alcance o SpamEs la diferencia algebrica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento.

ErrorEs la diferencia algebrica entre el valor ledo o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.

Incertidumbre de la medidaEs la dispersin de los valores que pueden ser atribudos razonablemente al verdadero valor de la magnitud medida.

ExactitudEs la cualidad de un instrumento de medida por la cual tiende a dar lecturas prximas al verdadero valor de la magnitud medida. Es la aproximacin con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida.

PrecisinEs la medida de la reproductibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisin es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra.

Zona muertaEs el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacin o la seal de salida del instrumento, es decir, que no produce respuesta. Se expresa en tanto por ciento de la medida.

SensibilidadEs la relacin de la seal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o variable medida.

HistresisDiferencia mxima que se observa en los valores indicados por el ndice o la pluma del instrumento para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos, ascendente y descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida.

FiabilidadMedida de la probabilidad de que un instrumento contine comportndose dentro de lmites especificados de error a lo largo de un tiempo determinado y bajo condiciones especficas.

ResolucinEs el cambio ms pequeo en el valor medido al cual responde el instrumento.

TrazabilidadPropiedad del resultado de las mediciones efectuadas con un instrumento o con un patrn, tal que puede relacionarse con patrones nacionales o internacionales, mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones, con todas las incertidumbres determinadas.

RuidoCualquier perturbacin elctrica o seal accidental no deseada que modifica la transmisin, indicacin o registro de los datos deseados.

Temperatura de servicioCampos de temperaturas en el cual se espera que trabaje el instrumento dentro de lmites de error especificados.

Vida til de servicioTiempo mnimo especificado durante el cual se aplican las caractersticas de servicio continuo e intermitente del instrumento sin que se presenten cambios en su comportamiento ms all de tolerancias especificadas.

ACTIVIDADTeniendo en cuenta estos conceptos, cada grupo de trabajo debe generar un cuadro en el cual especifique estas caractersticas de cada uno de los tres (3) ejemplos que va a presentar segn el sensor asignado.

VARIABLESENSOR 1SENSOR 2SENSOR 3

Rango

Rangeabilidad

Alcance

Exactitud

Zona muerta

Sensibilidad

Histresis

Fiabilidad

Resolucin

Trazabilidad

Temperatura de servicio

Vida til de servicio

3.3Actividades de apropiacin.Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes fsicas o qumicas, llamadas variables de instrumentacin, y transformas en variables elctricas. Las variables de instrumentacin pueden ser temperatura, intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, movimiento, PH, etc. Una magnitud elctrica es por ejemplo la resistencia elctrica, una capacidad elctrica, una tensin elctrica, corriente elctrica, etc.

Un sensor se diferencia de un transductor es que el primero est siempre en contacto con la variable de instrumentacin con lo que puede decirse tambin que es un dispositivo que aprovecha sus propiedades con el fin de adaptar la seal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termmetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la accin de la temperatura.

Teniendo en cuenta el tipo de sensor asignado para cada grupo de trabajo, deben indagar e interpretar el tipo de seal que entrega el sensor e indagar el transductor a utilizar en cada caso particular explicando la razn por la cual se debe emplear ese transductor y no otro.

3.4Actividades de transferencia del conocimiento

Las diferentes reas de aplicacin de los sensores han permitido un avance tecnolgico significativo permitiendo un mercado verstil de los diferentes tipos de sensores que se ajustan a las diferentes necesidades del sector. De acuerdo al anlisis realizado para el tipo de sensor asignado para cada grupo de trabajo, deben seleccionar tres (3) ejemplos de sensores aplicados a nivel industrial, generando grficos fsicos e internos de los mismos, y dando las principales aplicaciones de ellos.

Para lo cual, cada grupo debe utilizar una ayuda audiovisual para explicar el sensor asignado, sus caractersticas, los principios fsicos que lo rigen, el tipo de seal que entrega, el transductor ms adecuado a implementar como complemento, y los ejemplos con sus aplicaciones.

Teniendo en cuenta la informacin contenida en el material denominado INSTRUMENTACIN Tema 1. Principios bsicos sobre instrumentacin, el tema relacionado con Simbologa y diagramas de instrumentacin, generar la relacin de elementos e instrumentos que contiene el siguiente diagrama de acuerdo a las normas ANSI/ISA S5.1 1984:

COLUMNA DE DESTILACINLa operacin de destilacipon consiste en separar una mezcla por diferencia de descomposicin entre un lquido y su vapor. Esta operacin se realiza en forma continua en las denominadas columnas o torres de destilacin en donde por un lado asciende el vapor del lquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro va descendiendo el lquido hasta llegar a la base. En estos pasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distinto niveles de la columna para obtener productos mas o menos pesados.

Los problemas de destilacin son muy diversos, por lo cual las columnas de destilacion tambien los son. Las variables importantes que regulan el funcionamiento de una columna son la presin en la cabeza de la columna, el caudal, la composicin y la temperatura de la alimentacin, el calor aadido y las caloras extradas y los caudales de destilado y de producto extrados en la base.

La presin en la columna se regula mediante un controlador de presin en cascada con un controlador de caudal de los gases incondensables que escapan del condensador, si bien tambien podra efectuarse con el regulador de presin actuando directamente sobre la vlvula de gases incondensables.

El caudal de la alimentacin se regula con un controlador de caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una banda proporcional bastante estrecha (alta ganancia). La composicin de la alimentacin tiene una gran importancia en el funcionamiento de la columna. Sin embargo, es difcil ajustar esta composicin de modo que es necesario actuar sobre la columna cuando se presentan cambios en la composicin de la alimentacin. Entre los analizadores, el cromatgrafo es el ms utilizado.

La temperatura de la alimentacin es tambien importante, se emplea un intercambiador de calor con vapor y la temperatura se regula en cascada con el caudal del vapor. El calor aadido en la columna se efecta a travs de un intercambiador de vapor instalado en la base o en un plato intermedio de la columna. Como complemento se instala un controlador de nivel en la base de la columna que lo ajusta

mediante una vlvula de control que acta sobre la extraccin.

Las caloras extradas tienen lugar en el condensador de los gases que salen de la cabeza de la columna. Un controlador de caudal de agua de refrigeracin del condensador ajusta estas caloras. El caudal de destilado se ajusta mediante un controlador de nivel del condensador, en cascada con un controlador de caudal en la extraccin. El caudal de producto extrado en la base est relacionado con el calor aadido en la columna y tal como se ha indicado est regulado indirectamente por el controlador de nivel de la base de la columna.

Es obvio que las variables que influyen en el funcionamiento de la columna de destilacin son muy diversas y que cada una de ellas, si vara, acta como una perturbacin en todo el proceso, por lo cual existen formas variadas de control, que cada vez son ms complejas. A continuacin el diagrama de instrumentacin de la columna de destilacin:

1.3.5Actividades de evaluacin.

TIPO DE EVIDENCIADESCRIPCIN

De conocimientoPrueba escrita

DesempeoExposicin del tipos de sensor asignado

De productoInforme en medio fsico en formato IEEE con las condiciones dadas

Criterios de evaluacinCapacidad de anlisis y argumentacin sobre el tema objeto de estudio.

Asistencia a las sesiones de formacin.

Responsabilidad, disciplina y trabajo individual y grupal, durante el desarrollo de las actividades planteadas y las sesiones de formacin.

Entrega del informe escrito y la sustentacin.

4. RECURSOS PARA EL APRENDIZAJEMaterial de consulta en plataforma BlackBoard.5. GLOSARIO DE TRMINOSInstrumentacin

Sensor

Exactitud

Precisin

Alcance

Transductor

Controlador

Indicador

Registrador

6. BIBLIOGRAFA / WEBGRAFACooper, William D. Helfrick, Albert D. Instrumentacin Electrnica Moderna y Tcnicas de Medicin.

Pearson. Prentice Hall.

Creus Sol, Antonio. Instrumentacin Industrial. Alfaomega Marcombo. Sexta Edicin.

7. CONTROL DEL DOCUMENTOAutoresNombreCargoDependenciaFecha

1ADRIANA DEL PILAR NOGUERA TORRESINSTRUCTOR07-02-2013