Plataforma Educativa para Ingenieros

Instrumentacion y
Control de Procesos

Domina los fundamentos de la instrumentacion industrial, metrologia, sensores, actuadores y sistemas de control con recursos de nivel universitario basados en estandares ISA, BIPM y las mejores practicas de la industria.

5
Unidades de Estudio
ISA
Normas Estandar
35+
Referencias Tecnicas
100%
Recursos Gratuitos
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Contenido del Curso

Cinco Unidades de Estudio Integral

Desde los fundamentos de metrologia hasta sistemas de control distribuido modernos, cubriendo todo el espectro de la instrumentacion industrial.

01
Introduccion a la Instrumentacion
Metrologia Industrial

Vocabulario fundamental, caracteristicas metrologicas (exactitud, precision, resolucion, zona muerta, histeresis), clasificacion de instrumentos segun normas ISA-5.1 y SAMA, Sistema Internacional de Unidades y propagacion de errores.

Variables de Proceso (PV, SP, MV)Lazos de ControlNormas ISA y SAMAConversiones SIPropagacion de Incertidumbre
02
Sensores y Transductores
Transmisores Industriales

Principios fisicos de transduccion (resistivo, capacitivo, inductivo, magnetico, ultrasonico, piezoelectrico), sensores de temperatura (termopares, RTD, termistores, pirometros), amplificadores de instrumentacion y calibracion segun GUM.

Termopares J, K, T, E, N, S, R, BRTD Pt100/Pt1000Amplificador AD620/AD623Calibracion VIM/GUMAcondicionamiento de Senal
03
Actuadores y Control Final
Valvulas de Control

Actuadores neumaticos, electricos e hidraulicos. Caracteristicas inherentes de flujo (lineal e isoporcentual), coeficientes Cv y Kv, dimensionamiento segun ISA-75.01, rangeability y configuraciones Split Range.

Actuadores NeumaticosCaracteristica Lineal vs IsoporcentualCoeficiente de Flujo Cv/KvDimensionamiento ISA-75.01Configuracion Split Range
04
Controladores y Modos de Control
Sintonizacion PID

Control On-Off con histeresis, control proporcional y offset, control PI y saturacion integral (windup), control PID completo, implementacion electronica con amplificadores operacionales y metodos de sintonizacion Ziegler-Nichols.

Control Proporcional (P)Control Integral y Anti-WindupControl Derivativo (D)Circuitos con Op-AmpsZiegler-Nichols Lazo Abierto/Cerrado
05
Adquisicion y Control Digital
Arquitecturas de Control

Controladores digitales, algoritmos PID de posicion y velocidad, muestreo y teorema de Nyquist, cuantificacion ADC, arquitecturas DDC/SCADA/DCS, instrumentacion virtual con LabVIEW y protocolos OPC UA, MQTT y Sparkplug B.

Algoritmo PID DigitalTeorema de Nyquist-ShannonConvertidores ADCDDC, SCADA, DCSOPC UA y MQTT
Recursos de Aprendizaje

Conceptos Fundamentales

Terminologia estandarizada segun ISA, BIPM y el Vocabulario Internacional de Metrologia (VIM)

Variables de Proceso

Variable de Proceso (PV)

Magnitud fisica objeto de medicion: temperatura, presion, caudal, nivel

Punto de Consigna (SP)

Valor deseado o de referencia que se pretende mantener

Variable Manipulada (MV)

Magnitud que el controlador altera para influir en el proceso

Lazo de Control

Cadena cerrada de senales que interconecta proceso, transmisor, controlador y elemento final

Caracteristicas Metrologicas

Exactitud

Grado de concordancia entre valor medido y valor verdadero de referencia

Precision

Concordancia entre mediciones repetidas bajo las mismas condiciones

Resolucion

Menor diferencia perceptible entre indicaciones del instrumento

Histeresis

Diferencia en salida segun direccion de aproximacion a la entrada

Zona Muerta

Intervalo maximo de entrada sin cambio perceptible en la respuesta

Sensores de Temperatura

Termopares

Efecto Seebeck, rango -270C a +1820C, respuesta rapida

RTD (Pt100)

Resistencia de platino, maxima precision industrial, -200C a +850C

Termistores NTC/PTC

Semiconductores, alta precision local, comportamiento exponencial

Pirometros IR

Medicion optica sin contacto, hasta 3000C, microsegundos de respuesta

Control PID

Proporcional (P)

Accion correctora proporcional al error, genera offset permanente

Integral (I)

Elimina offset, acumula error en el tiempo, riesgo de windup

Derivativo (D)

Reacciona a velocidad de cambio, comportamiento predictivo

Ziegler-Nichols

Metodos de sintonizacion: lazo abierto y ganancia critica

Ecuaciones Fundamentales

Ecuacion PID Continua

m(t)=Kp[e(t)+1Ti∫0te(τ)dτ+Tdde(t)dt]+m0m(t) = K_p \left[ e(t) + \frac{1}{T_i} \int_0^t e(\tau) d\tau + T_d \frac{de(t)}{dt} \right] + m_0

Algoritmo de control proporcional-integral-derivativo en el dominio del tiempo

Propagacion de Incertidumbre

Δf=∑i=1n(∂f∂xi⋅Δxi)2\Delta f = \sqrt{\sum_{i=1}^{n} \left( \frac{\partial f}{\partial x_i} \cdot \Delta x_i \right)^2}

Suma en cuadratura para variables independientes (metodo GUM)

Ganancia Amplificador de Instrumentacion

G=VsVin+−Vin−=1+2R1RGG = \frac{V_s}{V_{in+} - V_{in-}} = 1 + \frac{2R_1}{R_G}

Funcion de transferencia del amplificador AD620

Coeficiente de Flujo Cv

Cv=Q⋅FpGfΔPC_v = Q \cdot F_p \sqrt{\frac{G_f}{\Delta P}}

Dimensionamiento de valvulas segun ISA-75.01

Teorema de Nyquist

fs>2⋅fmaxf_s > 2 \cdot f_{max}

Frecuencia minima de muestreo para evitar aliasing

Resolucion ADC

LSB=Vref2nLSB = \frac{V_{ref}}{2^n}

Paso de tension elemental del convertidor analogico-digital

Tablas de Referencia

Datos Tecnicos de Consulta Rapida

Parametros de sintonizacion, caracteristicas de sensores y guias de seleccion

Sensores de Temperatura Industriales
Comparativa de tecnologias de medicion termica
TecnologiaRangoPrecisionRespuestaConsideraciones
Termopares (J, K, T, E, N, S, R, B)-270C a +1820CMenor estabilidad a largo plazoMuy rapidoEfecto Seebeck. Requiere compensacion de junta fria.
RTD (Pt100, Pt1000)-200C a +850CMaxima precision industrialModeradoResistencia de platino lineal. Conexion a 3 o 4 hilos.
Termistores (NTC/PTC)-100C a +300CAlta precision local, no linealRapidoSemiconductores de oxido. Uso en laboratorios.
Pirometros Infrarrojos+50C a +3000CDependiente de emisividadInstantaneo (us)Medicion optica sin contacto fisico.
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Fuentes Bibliograficas

Referencias y Recursos Externos

Material de estudio adicional, estandares internacionales y fuentes academicas verificadas

Organizaciones de Estandares

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