Download 2505 Actuadores y Sistemas de Medición - 2000

1/4
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR
BAHÍA BLANCA
---
DEPARTAMENTO DE:
ARGENTINA
Ingeniería Eléctrica
CÓDIGO: 2505
PROGRAMA DE :
Actuadores y Sistemas de Medición
ÁREA NO: V (Control Realimentado)
HORAS DE CLASE
TEÓRICAS
Por semana
PROFESOR RESPONSABLE
Dr.-Ing. Mario A. Jordán
PRÁCTICAS
Por
Por semana
6
Por
6
A S I G N A T U R A S
APROBADAS
C O R R E L A T I V A S
P R E C E D E N T E S
CURSADAS
2502 - Análisis y Diseño de Circuitos
2503 - Análisis y Diseño de Circuitos Analógicos I
DESCRIPCIÓN
El propósito de la materia “Actuadores y Sistemas de Medición” es proporcionar una formación teórica y adiestramiento
práctico en laboratorio para el análisis, diseño, selección y aplicación de sistemas de instrumentación y actuación,
fundamentalmente en la industria de procesos y con menor énfasis en la industria de manufacturación de piezas discretas.
La materia describe los principios de funcionamiento, el modelado matemático, la tecnología de materiales y la incidencia
de técnicas y de factores físicos y tecnológicos en el diseño de los componentes constitutivos en un sistema de control
realimentado. Estos componentes están representados fundamentalmente por sensores, transductores, transmisores,
actuadores y controladores. Finalmente se estudia la vinculación de dichos componentes en un lazo de control,
estableciendo las tendencias modernas de comunicaciones de control en el marco del concepto CIM (Computed Integrated
Manufacturing) a los fines de satisfacer los requerimientos de automatización en control, supervisión, diagnóstico de
fallas y mantenimiento.
PROGRAMA SINTÉTICO
1. Fundamentos de la instrumentación industrial. Características de Instrumentos - Clases – Normas
2. Transmisores. Fundamentos de la transmisión - Transmisores neumáticos - Transmisores electrónicos – Transmisores
digitales - Comparación
3. Sensores de temperatura. Termómetros de indicación - Termistores – Termopares - Pirómetros de radiación –
Comparación
4. Sensores de presión. Unidades y clases de presión - Transductores mecánicos- Transductores neumáticosTransductores electromecánicos - Transductores electrónicos de vacío.
5. Sensores de caudal. Medidores volumétricos - Medidores de presión diferencial - Rotámetros – Medidores de
velocidad - Medidores de fuerza - Medidor magnético - Medidor de desplazamiento positivo - Medidores de masa
6. Sensores de nivel. Medidores de nivel de líquido - Medición directa - Medición basado en presión hidrostática –
Medición basado en desplazamiento - Medición basado en características eléctricas
7. Sensores geométricos y de movimiento. Sensores de desplazamiento - Sensores de espesor – Sensores de velocidad –
Acelerómetros
8. Válvulas de control. Tipos de válvulas – Cuerpo y servomotor – Coeficientes característicos – Características de
caudal inherente y práctica – Composición de fuerzas
9. Comunicaciones de control. Redes de control industrial – Protocolos de redes – Modelos de comunicación – Buses de
Campo
Vigencia Años
1998
2/4
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR
BAHÍA BLANCA
---
DEPARTAMENTO DE:
ARGENTINA
Ingeniería Eléctrica
PROGRAMA DE :
Actuadores y Sistemas de Medición
CÓDIGO: 2505
ÁREA NO: V (Control Realimentado)
PROGRAMA ANALÍTICO
1 Fundamentos de la instrumentación de control industrial.
1.1 Características de Instrumentos – Modelo de instrumento – Precisión y error – Rango y alcance – Sensibilidad,
histéresis y repetibilidad
1.2 Clases – Según la función del instrumento – Según la variable del proceso 1.3 Normas – Código de identificación de instrumentos - Norma ISA-S5.1 - Norma ISA-S5.2 - Norma ISA-S5.3
2 Transmisores.
2.1 Fundamentos de la transmisión - Señal normalizada - Sistemas - Acondicionamiento de Señal
2.2 Transmisores neumáticos - Bloque amplificador de una y dos etapas - Transmisor de Equilibrio de Movimientos –
Transmisor de Equilibrio de Fuerzas - Transmisor de Equilibrio de Momentos
2.3 Transmisores electrónicos - Transmisor de Equilibrio de Fuerzas - Detector de Inductancia - Detector diferencial –
Transmisores de fuelle y diafragma
2.4 Transmisores digitales - Transmisores inteligentes - Funciones
2.5 Comparación – Precisión - Ventajas y desventajas
3
3.1
3.2
3.3
Sensores de temperatura.
Termómetros de indicación – Termómetros de vidrio - Termómetros de bulbo y capilar
Termistores – Clases - Tipos de circuitos de medición
Termopares – Leyes fundamentales de la termometría - Tablas y polinomios - Estandarización, materiales – Normas Compensación de juntura fría
3.4 Pirómetros de radiación - Pirómetros ópticos - Pirómetros de radiación total
3.5 Comparación – Velocidad de respuesta
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
Sensores de presión.
Unidades físicas y clases de presión - Instrumentos de presión y campo de aplicación
Transductores mecánicos - Clases - Sellos
Transductores neumáticos
Transductores electromecánicos - Transductores resistivos - Transductores magnéticos – Transductores capacitivos Galgas extensiométricas – Transductores piezoeléctricos 4.5 Transductores electrónicos de vacío - Medidor de Mc Leod - Transductores térmicos – Transductores de ionización
5. Sensores de caudal.
5.1 Medidores volumétricos y másico – Clases – Principios
5.2 Medidores de presión diferencial – Placa/orificio – Ecuación de Bernoulli - Vena contracta – Coeficiente de
compresibilidad – Tubo de Venturi – Tobera – Tubo Anubar - Normas – Diseño
5.3 Rotámetros – Ecuación de equilibrio estático - Coeficiente de descarga – Selección del rotámetro para líquidos y
gases - Transmisores para rotámetros
5.4 Medidores de velocidad - Vertederos y Venturi - Turbinas - Transductores ultrasónicos
5.5 Medidores de fuerza - Medidor de placa
5.6 Medidor magnético - Ecuación de caudal según ley de Faraday - Bobina de referencia – Interferencias de baja y alta
frecuencia.
5.7 Medidor de desplazamiento positivo - Medidor de disco oscilante - Medidor de pistón oscilante – Medidor de pistón
alternativo – Medidor rotativo - Medidor cicloidal - Medidor birrotor – Medidor de paredes deformables
5.8 Medidores de masa – Medidor térmico de caudal – Medidor de Coriolis – Ecuación de caudal según fuerza de
Coriolis – Medidor de presión diferencial
Vigencia Años
3/4
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR
BAHÍA BLANCA
---
DEPARTAMENTO DE:
ARGENTINA
Ingeniería Eléctrica
PROGRAMA DE :
Actuadores y Sistemas de Medición
CÓDIGO: 2505
ÁREA NO: V (Control Realimentado)
PROGRAMA ANALÍTICO
6. Sensores de nivel.
6.1 Medidores de nivel de líquido – Generalidades – Clases
6.2 Medición directa – Sonda – Nivel de cristal - Instrumentos de flotador
6.3 Medición basado en presión hidrostática – Medidor manométrico – Medidor de membrana – Medidor de tipo
burbujeo – Muelles de supresión y elevación
6.4 Medición basado en desplazamiento – Ecuaciones básicas – Medición de nivel en líquidos no miscibles
6.5 Medición basado en características eléctricas – Medidor conductivo o resistivo – Medidor de capacidad – Medidor
ultrasónico – Medidor de rayos gamma
7. Sensores geométricos y de movimiento
7.1 Sensores de desplazamiento – Sensores resistivos - Sensores inductivos - Sensores capacitivos - Sensores
piezoeléctricos - Sensores ultrasónicos – Interferómetro laser - Sensores ópticos - Sensores magnéticos –
Sincroresolutores – Sensores de fibra óptica
7.2 Sensores de espesor – Técnicas clásicas (mecánicas, galgas electrónicas, neumáticas, ópticas, de inducción
magnéticas, de efecto Hall, de corriente de Eddy, de de peso, ultrasónicas: radar y lidar) - Técnicas futuras
7.3 Sensores de velocidad – Velocidad lineal – Transductores de tipo magnético – Transductores de efecto Doppler –
Medidor de interferencia de luz – Sistema VISAR – Velocidad angular – Medidor tacométrico – Medidor de conteo –
Medidor óptico – Medidor de efecto de Hall – Medidor de efecto Wiegand – Giróscopos
7.4 Acelerómetros – Medición de Vibraciones – Dinámica – Respuesta frecuencial y amortiguamiento – Servos –
Acelerómetros piezoeléctricos – Acelerómetros piezoresistivos – Acelerómetros de capacidad diferencial Acelerómetros de galgas extensiométricas – Microacelerómetros – Sensibilidad de ejes cruzados
8. Válvulas de control
8.1 Tipos de válvulas – Generalidades – Tipos – Aplicaciones
8.2 Cuerpo y servomotor – Obturador y asiento – Tapa y empaquetadura - Materiales
8.3 Coeficientes característicos – Definiciones de Cv y Kv
8.4 Características de caudal inherente y efectiva – Sistema hidráulico – Caracterización matemática de características
para sistemas hidráulicos sencillos – Incidencia de perfil de obturador y asiento – Selección de características de la
válvula
8.5 Composición de fuerzas – Servomotores – Servomotores neumáticos – Ejemplos de diseño
9. Comunicaciones de control.
9.1 Redes de control industrial - Concepto CIM (Computer Integrated Manufacturing) – Control Estadístico
9.2 Protocolos de redes - Protocolo IEEE 802.3 (CSMA/CD)- Protocolo IEEE 802.4 (Token Bus)9.3 Modelos de comunicación - Sistemas abiertos - Modelo de referencia OSI
9.4 Buses de Campo – Tipos - Otros buses – Tendencias futuras
Vigencia Años
4/4
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR
BAHÍA BLANCA
---
DEPARTAMENTO DE:
ARGENTINA
Ingeniería Eléctrica
CÓDIGO: 2505
PROGRAMA DE :
ÁREA NO: V (Control Realimentado)
Actuadores y Sistemas de Medición
Bibliografía:
1. Creus Antonio: Instrumentación Industrial (5ta. Edición) Marcombo, 1993
2. Considine Douglas: Process/Industrial Instruments & Controls Handbook (Fourth Edition), Mc Graw Hill,
1993
3. Fraden, J.: Handbook of Modern Sensors, Springer Verlag, 1997
4. ASTM Comite E20. Manual on the use of Termocuples in Temperature Measurement, (Fourth Edition),
ASTM, 1993
5. Busch-Vishniac, I.J.: Electromechanical Sensors and Actuators (Mechanical Engineering Series (Berlin,
Germany), 1998
VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA
AÑO
2000
PROFESOR RESPONSABLE
(firma aclarada)
AÑO
PROFESOR RESPONSABLE
(firma aclarada)
Dr.-Ing. Mario A. Jordán
VISADO
COORDINADOR AREA
SECRETARIO ACADÉMICO
DIRECTOR DE DEPARTAMENTO
Dr. Gustavo Bortolotto
Ing. Guillermo Kalocai
Dr. Osvaldo Agamennoni
Fecha:
Fecha: Octubre 2000
Fecha: