Universidad de Oriente Núcleo de Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Curso Especial de Grado - Área !C"I Instrumentaci#n $ Control Industrial
Elementos %inales de Control Unidad I&
Profesor: Ing' Mois(s "(re)
Bachilleres: !r(valo *oren)o+ Danel$s C' C'I,'../'0. Cordero Guevara+ %rancel$s M' C'I 00'.'123 Equipo CRM
Maturín+ !4ril de 01,5
INDICE
IN67ODUCCI8N'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''/ M!7CO 6E87ICO''''''''''''' 6E87ICO'''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''2 '''''''''''''''''''''''''2 E*EMEN6OS %IN!*ES DE CON67O*''''''''''''''''' CON67O*'''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''2 '''''''''''''''''''''''''''''2 6ipos de elementos 9inales de control''''''''''''''''''' control'''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''2 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''2 !: &Á*&U*!S &Á*&U*!S DE CON67O*'''''''''''''' CON67O*''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''2 ''''''''''''''''''2 ;: &!7I!DO7ES &!7I!DO7ES DE %7ECUENCI!'''''''''''''''' %7ECUENCI!''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' ''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''5 '''''''''''''''''''''''5 C: MO6O7ES E*!'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''',0
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INTRODUCCIÓN Un elemento 9inal de control es un mecanismo ?ue altera el valor de la varia4le manipulada en respuesta a una se@al de salida desde el dispositivo de control automAtico+ típicamente reci4e una se@al del controlador $ manipula un 9luBo de material o energía para el proceso' El elemento 9inal de control puede ser una vAlvula de control+ variadores de 9recuencia $ motores el(ctricos+ una servo vAlvula+ un rel(+ elementos cale9actores de carActer el(ctrico o un amortiguador' ! continuaci#n se arA menci#n de los elementos 9inales de control mAs utili)ado en el Am4ito industrial'
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MARCO TEÓRICO ELEMENTOS INALES DE CONTROL *os *os elem elemen ento toss 9ina 9inale less de contr control ol son son dispo disposi sititivo voss ?ue ?ue dire direct ctam amen ente te cam4ian cam4ian el valor de la varia4le varia4le manipulada+ manipulada+ constan generalmente generalmente de dos partes+ la primera es un actuador ?ue convierte la se@al de controlador en un comando para el dispositivo generador $ la segunda es un mecanismo para aBustar la varia4le manipulada' En conBunto con el actuador ?ue lo opera+ reci4e se@ales del sistema de control para modi9icar el 9luBo de masa o energía al proceso'
Tipos !e ele"e#$os fi#ales !e co#$rol *os tipos de elementos 9inales de control mAs comunes son !:- &Alvulas de control' ;:- &ariadores de 9recuencia' C:- Motores el(ctricos' D:- ServovAlvula' E:- 7el(' %:- Cale9actores con carActer el(ctrico' De todos estos tipos+ las vAlvulas de control representan un 5 o mAs de todas las aplicaciones en ?ue interviene un elemento 9inal de control último componente de un la)o de control:'
A% &'L&ULAS DE CONTROL Es el elemento 9inal de control mAs comúnmente usado en la Industria' Este dispositivo varía el 9luBo de material o energía a un proceso+ aBustando una a4ertura a trav(s de la cual 9lu$e el material+ Es por lo tanto un ori9icio varia4le en la línea' Según el teorema de ;ernoulli el 9luBo a trav(s de un ori9icio es F C! H":,0 En donde J F es la cantidad de 9luBo' 2
J C es una constante para las condiciones del 9luBo' J ! es el Area de apertura de la vAlvula' J H" es la caída de presi#n a trav(s de la vAlvula'
&Alvula de Control %uente ttpsinstrumentacionindustrial'9iles'Kordpress'com011=1/val'png
TIPOS DE &'L&ULAS *as vAlvulas pueden ser de varios tipos según sea el dise@o del cuerpo $ el movimiento del o4turador
Clasi9icaci#n de los 6ipos 6ipos de &Alvulas Control ue#$e:ttpKKK'instrumentacion$control'netimagesstoriesCursoLInstrumentac iontiposLvalvulas'Bpg
B% &ARIADORES &ARIADORES DE RECUENCIA Un variador de 9recuencia siglas &%D+ del ingl(s &aria4le %re?uenc$ Drive o 4ien 4ien !%D !%D !dBust dBusta4l a4le e %re? %re?ue uenc$ nc$ Driv Drive: e: es un sist sistem ema a para para el cont control rol de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna !C: alterna !C: por medio del control de la 9recuencia de alimentaci#n suministrada al motor' Un variador de 9recuencia es un caso especial de un variador de velocidad' velocidad' *os variadores de 9recuencia son tam4i(n conocidos como drivers de 9recuencia aBusta4le !%D:+ drivers de C!+ microdrivers o inversores'
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&aria!ores &aria!ores !e recue#cia ue#$e:ttpKKK'google'co'veurl saisourceimagescdved1C!UFB;Kurlttp/!0% 0%KKK'mecmod'com0%9otos0%2,20%Delta-&%D-E*25'Bpgei/io1&PmQ*a!sFSB3IDI!gpsig!%FBCNERa9tKB0CUrUu!)?P);"&;RLgust,205.=.1.32=.3 C% MOTORES EL(CTRICOS Es un dispositivo ?ue trans9orma la energía el(ctrica en energía mecAnica por medio de la acci#n de los campos magn(ticos generados en sus 4o4inas' Son mA?uinas el(ctricas rotatorias compuestas por un estator $ un rotor' Son utili)ados en in9ini in9inidad dad de sectore sectores s instala instalacio ciones nes indust industria riales les++ comerc comercial iales+ es+ particu particulare lares s como como venti ventila lado dore res+ s+ tel( tel(9o 9onos nos++ 4om4 4om4as+ as+ mA?u mA?uin inas as erra errami mien enta tas+ s+ apara aparato toss electrodom(sticos+ erramientas el(ctricas $ unidades de disco' disco'
Motor el(ctrico %uente ttpKKK'monogra9ias'comtra4aBos32motores-corrientedirectaimage110'Bpg
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D% SER&O &'L&ULAS *as servo vAlvulas son accionadores de tipo neumAtico o idrAulico ?ue conectando o mAs vías por las ?ue circula un 9luido' *a di9erencia con las vAlvulas es ?ue estas son de tipo todo o nada+ mientras ?ue las servo vAlvulas tienen la posi4ilidad de controlar la presi#n o el caudal'
Ser)o )*l)ulas ue#$e: ttpKKK'eTimtec'cloleoidraulicaservo-valvulascontrolesimgimg1.'Bpg E% REL( El rel( rel( o relevad relevador or es un disposi dispositiv tivo o electr electrome omecAn cAnico ico'' %uncion %unciona a como como un inte interru rrupt ptor or contr control olado ado por por un circu circuitito o el(c el(ctr tric ico o en el ?ue+ ?ue+ por por medi medio o de una una 4o4ina $ 4o4ina $ un electroimAn electroimAn++ se acciona un Buego de uno o varios contactos ?ue permiten a4rir o cerrar otros circuitos el(ctricos independientes' %ue inventado por osep Renr$ en ,=/5'
7el( %uente ttpKKK'google'comurl saisourceimagescdved1C!UFB;Kurlttp/!0% 0%KKK'monogra9ias'com0%tra4aBos,100%ma?uinas-$-automatismos 0%img0.'pngei76E1&9)cNoR3s!SsmICI;!psig!%FBCNR&N"456RPnc5t9Lpi7%uPu&EKust,2053102.1/.,.
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% CALEACTOR CON CAR'CTER EL(CTRICO Un cale9actor el(ctrico es un dispositivo ?ue produce energía calorí9ica a partir de la el(ctrica el(ctrica'' El tipo mAs di9undido es el cale9actor el(ctrico VresistivoV+ dond donde e la gene genera raci ci#n #n del del calo calorr se de4e de4e al E9e E9ecto cto ou oule le'' Otros Otros cale9a cale9acto ctores res el(ctr el(ctrico icoss menos menos conoci conocidos dos son los Vtermo Vtermoel( el(ctr ctrico icosV+ sV+ ?ue interca intercam4i m4ian an calor calor mediante un sistema mAs complicado el E9ecto "eltier '
Cale9actor con carActer el(ctrico %uentettpKKK'google'co'veurl %uentettpKKK'google'co'veurl saisourceimagescdved1C!UFB;Kurlttp/!0% 0%KKK'9erreteriapalacios'es0%/305-ticW4oTLde9ault0%cale9actor-ceramicoindustrial-)5,1eone$Kell'Bpgei06o1&9 one$Kell'Bpgei06 o1&9BUEMBBs!6 BUEMBBs!6&s2GFDKpsig!%FBCN%t6Q0EcTI.)ci2&s2GFDKpsig!%FBCN%t6Q0EcTI.)ci2Nas*MP3gn3-TKust,20530.331/,/
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DISCUSIÓN En la ma$or parte de los procesos industriales aparecen la)os de control 9ormados por tres elementos típicos transmisor+ regulador $ vAlvula' !ctuando conBuntament conBuntamente e garanti)an garanti)an una operaci#n operaci#n controlada $ e9iciente e9iciente de la planta Bunto con otros e?uipos automAticos' *os avances de la electr#nica en la instrumentaci#n industrial an ido despla)ando a la neumAtica clAsica ?ue 9ue pionera en la automati)aci#n' MAs recientement recientemente e la incorporaci#n incorporaci#n de la electr#nica electr#nica digital permite usar transmisores transmisores inteligentes+ sistemas de control distri4uido $ avan)ado optimi)ando+ aún mAs+ los procesos de producci#n' 6odas estas novedades+ ?ue se desarrollan a alta velocidad+ concentran la atenci#n de los ingenieros de control a la ora de de9inir $ dise@ar los sistemas+ dedicando menos tiempo $ atenci#n a las vAlvulas de control' ! di9erencia de otros instrumentos+ la vAlvula de control estA siempre modulando energía $ es pie)a clave ?ue puede minimi)ar la e9icacia de un sistema de control so9isticado so9isticado $ caro' Es por esto la necesidad necesidad de elevar el nivel de eTigencia en los criterios de selecci#n de las vAlvulas de control para lo ?ue se re?uiere una ma$or 9ormaci#n $ conocimiento de su tecnología+ ?ue tam4i(n a evolucionado en los últimos a@os como consecuencia de un ma$or conocimiento de los 9en#menos 9ísi 9ísico coss ?ue ?ue tien tienen en luga lugarr en plan planta tass dond donde e se tra4 tra4aB aBa a a alta altass pres presio ione ness $ temperaturas+ los nuevos materiales disponi4les $ la meBora en los sistemas de cAlculo' En cuant cuanto o a const constitituc uci#n i#n mecA mecAni nica ca++ las las vAlv vAlvul ulas as de cont control rol tiene tienen n las las mismas con9iguraciones ?ue las vAlvulas manuales+ es decir+ pueden ser del tipo J Glo4o o asiento' J Mariposa' J ;ola' J Compuerta' J Maco' J Dia9ragma entre otros' Dentro de las vAlvulas de control se podrían distinguir dos tipos en 9unci#n del tipo de control J &Alvulas 6odo-Nada
J
&Alvulas de Control'
*a principal di9erencia entre una $ otra+ es ?ue la primera solamente actúa en dos posiciones+ posiciones+ o a4ierta o cerrada $ se suele utili)ar utili)ar en controles controles on-o99' *a segunda se utili)a para el control continuo de procesos $ estA continuamente modulando $ 4uscando la posici#n de e?uili4rio re?uerida por el sistema'
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CONCLUSIÓN El elem element ento o 9ina 9inall de cont control rol es a?uel a?uel ?ue 9inal 9inalme ment nte e modi modi9i9ica ca algu alguna na característica del proceso según lo ordenado por el controlador' Dependiendo del tipo de proceso $ de los o4Betivos+ se tienen una variedad de estos elementos' Desde dispositivos ?ue reci4en se@ales de control del tipo discreto asta otros ?ue actúan regulando la varia4le de inter(s dentro de cierto rango como por eBemplo el 9luBo de un 9luido a trav(s de una vAlvula de control+ la velocidad de un motor por medi medio o de un vari variad ador or de velo veloci cida dad d o la tempe tempera ratu tura ra de un orn orno o el(ct el(ctric rico o utili)ando una resistencia cale9actora'
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BIBLIO+RA,A
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