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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA 
 
“ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE 
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, 
ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO DE CALOR Y MASA.” 
 
TESIS 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
 
INGENIERO QUÍMICO 
 
PRESENTAN: 
 
GÓMEZ CHOLULA DEYSI 
MIRANDA BUENDIA ELIZA 
 
 
ASESOR: I. Q. RENÉ DE LA MORA MEDINA 
 
MÉXICO D.F. 2014 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
Dedicatorias 
Dedico este trabajo a las personas más importantes en mi vida, a mis padres 
Cirenia Cholula López y Roberto Gómez Barragán porque gracias a ellos logré 
concluir mis estudios de licenciatura, sin su apoyo esto no hubiera sido posible, 
es infinita la gratitud hacia ustedes, gracias por confiar en mí y enseñarme a 
luchar por lo que se quiere. 
A mis hermanos mayores Arturo y Wilber porque han sido un gran ejemplo a 
seguir y a mis pequeñas hermanitas Sendi y Roxana quienes me han 
demostrado que a pesar de su corta edad han logrado lo que se proponen. 
Doy gracias a dios por darme esta hermosa familia y permitirme lograr cada 
uno de mis objetivos. 
 
Con todo respeto, cariño y amor Deysi 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicatorias. 
A DIOS quien me dio la fe, la fortaleza, la salud y la esperanza para terminar 
este trabajo. 
Para mis padres, que hicieron todo en la vida para que yo pudiera lograr mis 
sueños, por motivarme y darme la mano cuando sentía que el camino se 
terminaba. Y más aún porque me han dado todo lo que soy como persona, mis 
valores, mis principios, mi perseverancia y mi empeño, y todo ello con una gran 
dosis de amor y sin pedir nunca nada a cambio. 
A mis queridos hermanos que aunque en la mayoría de las veces parece que 
estuviéramos en una batalla, hay momentos en los que la guerra cesa y nos 
unimos para lograr nuestros objetivos. Gracias por no solo ayudarme en gran 
manera a concluir el desarrollo de esta tesis, sino por todos los bonitos 
momentos que pasamos en el proceso. 
A Deysi, mi amiga y compañera de tesis por haber emprendido este proyecto 
juntas, por compartir dificultades y alegrías durante todo el proceso de nuestro 
trabajo, superando obstáculos para alcanzar un objetivo en común. 
 
Eliza Miranda Buendia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
A la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad de Estudios 
Superiores Zaragoza por darnos la formación académica y profesional. 
A nuestro tutor el licenciado en ingeniería química Rene de la Mora Medina por 
darnos la oportunidad de trabajar con él por su comprensión y sobre todo por 
sus enseñanzas. 
A nuestros sinodales I. Q. Arturo Enrique Méndez Gutiérrez, M. en I. 
Cuauhtémoc Lagos Chávez, M. en C. Ana Lilia Maldonado Arellano y al I. Q. 
Delfino Galicia Ramírez por sus aportaciones brindadas a nuestro proyecto de 
tesis. 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Tabla de contenido 
 
Objetivos ............................................................................................................ 5 
Justificación ....................................................................................................... 6 
Introducción ........................................................................................................ 7 
Capítulo 1 Fundamentos teóricos y simbología.................................................. 8 
1.1. Proceso ................................................................................................. 9 
1.2. Control de proceso ................................................................................ 9 
1.2.1 Terminología en el control de procesos ............................................. 9 
1.3 Diagramas de tubería e instrumentación (DTI´S) ................................ 13 
1.3.1 Identificación .................................................................................... 14 
1.3.2 Letras de identificación ..................................................................... 14 
1.3.3 Líneas .............................................................................................. 14 
1.3.4 Símbolos .......................................................................................... 16 
Capítulo 2 Sistema de medida de las variables de proceso ............................. 18 
2.1. Medición de presión ............................................................................... 19 
2.1.1. Elementos mecánicos ..................................................................... 19 
2.1.2. Elementos electromecánicos .......................................................... 20 
2.2. Medición de flujo .................................................................................... 21 
2.3. Medición de nivel ................................................................................... 23 
2.4. Medición de temperatura ....................................................................... 24 
2.5. Otras variables ....................................................................................... 24 
Capítulo 3 Descripción de las operaciones unitarias ........................................ 27 
3.1. Introducción a la teoría general de las operaciones unitarias ................ 28 
3.2. Clasificación de las operaciones unitarias. ............................................ 28 
3.3. Bombas .................................................................................................. 29 
3.3.1. Introducción ..................................................................................... 29 
3.3.2. Definición ........................................................................................ 29 
3.3.3. Funcionamiento de las bombas....................................................... 29 
3.3.4. Clasificación .................................................................................... 29 
3.3.5. Bomba centrífuga ............................................................................ 29 
3.4. Destilación ............................................................................................. 31 
3.4.1. Introducción ..................................................................................... 31 
3.4.2. Definición ........................................................................................ 31 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
3.4.3. Torre de Destilación (Clasificación)................................................. 31
3.5. Intercambiador de calor ......................................................................... 33
3.5.1. Introducción..................................................................................... 33
3.5.2. Definición ........................................................................................ 33
3.5.3. Clasificación .................................................................................... 33
3.6. Compresor ............................................................................................. 34
3.6.1. Introducción.....................................................................................34
3.6.2. Definición ........................................................................................ 34
3.6.3. Clasificación de los compresores .................................................... 34
3.6.4. Funcionamiento............................................................................... 34
3.7. Reactor .................................................................................................. 38
3.7.1. Introducción..................................................................................... 38
3.7.2. Definición ........................................................................................ 38
Capítulo 4 Estrategias de control de los equipos seleccionados ................. 40
4.1 Bombas................................................................................................... 41
4.1.1 Objetivo de control ........................................................................... 41
4.1.2 Variables de entrada ........................................................................ 41
4.1.3 Variables de salida ........................................................................... 41
4.1.4 Restricciones.................................................................................... 42
4.1.5 Características de operación............................................................ 42
4.1.6 Estructura de control ........................................................................ 42
4.2 Destilación .............................................................................................. 47
4.2.1 Objetivo de control ........................................................................... 47
4.2.2 Variables de entrada ........................................................................ 48
4.2.3 Variables de salida ........................................................................... 48
4.2.4 Restricciones.................................................................................... 49
4.2.5 Características de operación............................................................ 49
4.2.6 Estructura de control ........................................................................ 49
4.3 Intercambiador de calor .......................................................................... 58
4.3.1 Objetivo de control ........................................................................... 58
4.3.2 Variables de entrada ........................................................................ 58
........................................................................... 58
4.3.4 Restricciones 
4.3.3 Variables de salida 
.................................................................................... 58
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
4.3.5 Características de operación
4.4.3 Variables de salida
4.5.3 Variables de salida
Conclusiones
........................................................................... 62
4.4.4 Restricciones .................................................................................... 62
4.4.5 Características de operación 
4.5.4 Restricciones .................................................................................... 66
4.5.5 Características de operación ............................................................ 66
4.5.6 Estructura de control ........................................................................ 66
.................................................................................................... 72
Bibliografía ....................................................................................................... 73
............................................................ 62
4.4.6 Estructura de control ........................................................................ 62
4.5. Reactor .................................................................................................. 65
4.5.1 Objetivo de control ........................................................................... 65
4.5.2 Variables de entrada ........................................................................ 65
........................................................................... 66
............................................................ 59
4.3.6 Estructura de control ........................................................................ 59
4.4 Compresores .....................................................................................61 
4.4.1 Objetivo de control ........................................................................... 61
4.4.2 Variables de entrada ........................................................................ 61
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Objetivos 
 General: 
Presentar las estrategias de instrumentación y control que requieren las 
operaciones unitarias de los procesos, haciendo énfasis en los diferentes tipos 
de equipos (dinámicos, estáticos y de intercambio de calor y masa), que 
permita al estudiante de ingeniería química irse involucrando de manera 
sencilla en dicho tema. 
 
 Particular: 
Describir cómo se vincula la operación de los equipos en la elaboración de 
diferentes procesos, estableciendo su fundamento teórico y así dar a conocer 
la importancia de los sistemas de control e instrumentación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Justificación 
papelera, la industria textil, etc. 
En todos estos procesos, es absolutamente necesario controlar y mantener 
constantes las diferentes variables de proceso tales como la presión, el flujo, el 
nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto 
de rocío, etc. Los instrumentos de medición y control permiten el 
mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones más idóneas 
que las que el propio operador podría realizar. 
En los procesos industriales se exige el control de las variables de operación 
para la obtención de productos que cumplan con los estándares de calidad, y 
por lo tanto el ingeniero químico al estar íntimamente involucrado en el 
proceso, debe tener presente al menos los conceptos básicos del tema. Así 
que el presente trabajo busca la manera de que el estudiante de Ingeniería 
Química se involucre en las estrategias de instrumentación y control que 
requieren los procesos, los cuales son muy variados y abarcan diferentes 
equipos (dinámicos, estáticos y de intercambio de calor y masa), que son 
necesarios para obtener diversos productos, destacándose las 
operaciones unitarias que aplican para diferentes tipos de industria, como es la 
del petróleo, de los productos alimenticios, la industria cerámica, las centrales 
generadores de energía, la siderurgia, los tratamientos térmicos, la industria 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Introducción 
La medición y el control en la industria son muy importantes, tanto desde el 
punto de vista del funcionamiento correcto del proceso como de la 
consideración del balance adecuado de materias primas o de productos finales. 
 
La implantación del control automático de procesos industriales es hoy en día 
una actividad que tiene cada vez más un carácter multidisciplinario y en la que 
intervienen aspectos técnicos, científicos y económicos. La visita a cualquier 
industria de proceso, química en particular, sugiere la idea de que la fábrica 
pertenece ya al futuro en el sentido de que el movimiento y transformación de 
las materias tiene lugar “automáticamente”, al parecer sinintervención humana. 
 
La necesidad de producir productos competitivos, con alto rendimiento, que 
tengan características repetitivas y cuya calidad se mantenga estable dentro de 
las especificaciones de fabricación, la creciente preocupación en el ahorro de 
energía consumida en la fabricación y en la conservación del medio ambiente, 
obligan a controlar automáticamente el proceso industrial. De aquí que la 
continua evolución de la técnica haya llevado consigo una evolución paralela 
de los instrumentos de control de proceso, produciendo aparatos y modos de 
control cada vez más perfeccionados. 
 
El presente trabajo muestra las estrategias de control de determinadas 
operaciones unitarias, ya sean de equipos dinámicos, estáticos, de intercambio 
de calor y masa, extraídos de referencias bibliográficas actuales que busca 
involucrar al alumno de Ingeniería Química de manera sencilla en dicho tema. 
 
Cabe destacar, que sólo se da a conocer la importancia de tener controladas 
las principales variables que conlleva un proceso y que mostramos únicamente 
algunas estrategias de instrumentación y control, que permitirán al estudiante 
desarrollar habilidades y criterios enfocados para cualquier tipo de proceso. 
 
El primer capítulo contiene la terminología elemental de instrumentación y 
control, así como la simbología empleada para la elaboración de los diagramas 
de tubería e instrumentación (DTI´s). En el capítulo dos se estructuran las 
principales variables de medición e instrumentos, posteriormente en el capítulo 
tres se describen las operaciones unitarias a desarrollar en este trabajo, lo cual 
permite en el capítulo cuatro explicar las estrategias de control cubriendo las 
variables de operación y control de proceso, operaciones anormales y 
procedimientos especiales de operación. 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 
Fundamentos teóricos y simbología 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos 
categorías: procesos continuos y procesos discontinuos. En ambos tipos, 
deben mantenerse en general las variables (presión, caudal, nivel, 
temperatura), bien en un valor deseado fijo, bien en un valor variable con el 
tiempo de acuerdo con una relación predeterminada, o bien guardando una 
relación determinada con otra variable. 
 
1.1. Proceso 
Desde el punto de vista de producción, se conoce generalmente como un lugar 
donde materia, y muy a menudo energía, son tratadas para dar como resultado 
un producto deseado o establecido. 
 
Proceso continuo 
El material es introducido y removido del proceso al mismo tiempo y una vez 
que este se ha iniciado, no se detiene. Como sucede en las reacciones 
químicas, destilaciones, separaciones, etc. 
 
Proceso batch 
El material se agrega a un contenedor; algún proceso se lleva a cabo; el 
producto es removido y se sigue una secuencia que puede parar o reiniciarse. 
Presentándose en la producción de bebidas alcohólicas, productos 
alimenticios, etc. 
 
1.2. Control de proceso 
Se refiere a la regulación o manipulación de variables que influencian en el 
comportamiento de un proceso de una forma determinada para obtener un 
producto con una calidad y una cantidad deseada de manera eficiente. 
 
1.2.1 Terminología en el control de procesos 
Los instrumentos de control empleados en las industrias de proceso tales como 
química petroquímica alimenticia metalurgia energética textil papel etc., tiene 
su propia terminología; los términos empleados definen las características 
propias de medida y control y las estáticas y dinámicas de los diversos 
instrumentos utilizados: indicadores, registradores, controladores transmisores 
y válvulas de control. 
 
Automatización 
Control automático de la fabricación de un producto a través de varias etapas 
con el uso libre de maquinaria para ahorrar trabajo manual. 
 
Sistema de Control 
Son los elementos del controlador automático relacionados con la generación 
de la acción correctiva. 
 
Lazo de control 
Es un conjunto de unidades que incluye el de medida, el de control, un 
elemento primario, final y el propio proceso. 
 
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Control en lazo abierto 
En este caso no se realimenta la información del proceso al controlador, ya que 
carece de detector de señal de error. 
 
Control de lazo cerrado. 
La información de la variable controlada de proceso se capta por medio de un 
sistema de medición adecuado y se utiliza como entrada al controlador. Un 
dispositivo detector de error compara esta señal de entrada con otra de 
referencia que representa la condición deseada, y cualquier diferencia hace 
que el controlador genere una señal de salida para corregir el error. 
 
La señal de salida del controlador se aplica al elemento final de control, el cual 
manipula una entrada al proceso en la dirección adecuada para que la variable 
controlada retorne a la condición deseada. Este circuito cerrado proporciona un 
esfuerzo continuo para mantener la variable controlada en la posición de 
referencia o punto de consigna. 
 
Sistemas de medición 
Son los elementos que se utilizan para determinar y comunicar al sistema de 
control el valor de la variable controlada o variable de proceso. 
 
Elemento final de control 
Es el elemento conectado al proceso que actúa de acuerdo al valor de la 
variable manipulada dentro del alzo de control. Generalmente se trata de una 
válvula automática. 
 
Elemento primario o sensor 
Es la parte del lazo de control o indicación que detecta el valor de la variable de 
proceso. Puede ser un elemento independiente o formar parte de otro elemento 
de lazo. A veces se conoce con el nombre de detector. Ejemplo de estos 
elementos son los termopares o termorresistencias, placas de orificio, etc. 
 
Variable controlada 
Es la característica de calidad o cantidad que se mide y controla. La variable 
controlada es una condición o característica del medio controlado, entendiendo 
por tal la materia o energía sobre la cual se encuentra situada esta variable. 
 
Variable manipulada 
Es la cantidad o condición de materia o energía que se modifica por el 
controlador automático para que el valor de la variable controlada resulte 
afectado en la proporción debida. La variable manipulada es una condición o 
característica de la materia o energía que entra en el proceso. 
 
Variable de perturbación 
Es toda variable que tiene influencia sobre la variable controlada pero no puede 
ser modificada directamente por la variable manipulada. 
 
 
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Alarma 
Se trata de un elemento que señaliza la existencia de un mal funcionamiento o 
situación anormal por medio de una indicación visual, acústica o ambas. 
 
Binario 
Se trata de un término que se aplica a las señales que solo disponen de dos 
estados o posiciones discretas, por lo que no representan ninguna variación 
continua de cantidad. También es utilizado el término <<digital>> para indicar 
que se trata de una señal binaria. 
 
Configurable 
Este término se aplica a los elementos o sistemas que pueden ser modificados 
en su funcionamiento por medio de programación, sin necesidad de alterar el 
cableado de entradas o salidas. 
 
Controlador Lógico Programable (PLC) 
La National Electrical Manufacturers Association (NEMA) define el PLC como 
<<Un aparato electrónico que opera digitalmente,utilizando una memoria 
programable para el almacenamiento interno de instrucciones que realizan 
funciones específicas, tales como lógica, secuencias, temporización, 
integración y cálculos aritméticos para controlar, a través de módulos 
analógicos o digitales de entradas y salidas, varios tipos de máquinas o 
procesos>>. 
 
Convertidor 
Es un instrumento que recibe información de un tipo de señal y la transmite en 
otro tipo de señal. Ambas señales deben ser de las utilizadas por 
instrumentación. 
 
Transmisor 
Es un elemento que detecta el valor de una variable de proceso por medio de 
un sensor y suministra una salida proporcional al valor de la variable de 
proceso particular. Cuando la conversión se realiza para pasar la señal de 
salida de un sensor de medida a una señal eléctrica no se considera 
convertidor sino transmisor. 
 
Elemento de cálculo 
Puede ser cualquier elemento o función que realiza algún tipo de cálculo o 
función lógica, o bien ambas, y proporciona una señal de salida como resultado 
de la operación. En instrumentación analógica se le conoce como relé de 
cálculo, en instrumentación electrónica son tarjetas que llevan a cabo algún 
cálculo matemático y en instrumentación digital ha pasado a ser un software 
que realiza las mismas tareas que los sistemas analógicos neumáticos o 
electrónicos. 
 
Estación auto-manual o Estación de control 
Es un algoritmo de control que genera una señal de salida, generalmente hacia 
otro algoritmo de control o hacia un elemento final de control, puede actuar en 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
modo manual o automático. En modo manual genera su propia salida, mientras 
que en automático deja pasar la señal desde otro algoritmo que disponga de 
salida, tal como un controlador. Normalmente se identifica como HC (Hand 
Control). 
 
Estación manual 
Es un elemento o función que tiene una salida ajustable manualmente utilizada 
para actuar sobre uno o más elementos remotos. No dispone de conmutación 
automático-manual como la estación de control. 
 
Sistema de control distribuido 
Está formado por subsistemas separados físicamente, incluso ubicados de 
forma remota unos respecto a otros, que funcionan conjuntamente desde el 
punto de vista de funciones de indicación y control. 
 
Switch 
Se trata de un elemento que puede interrumpir, cerrar, desconectar, conectar, 
seleccionar, etc., uno o más circuitos. Esta definición hace que, genéricamente 
tanto interruptores como conmutadores estén incluidos dentro de este grupo. 
 
Transductor 
Este término se aplica a aquellos elementos que reciben información de alguna 
propiedad o cantidad física, transforman su unidad de medida y proporcionan 
una señal de salida. Se trata de un término genérico que, dependiendo de su 
aplicación, puede tratarse de un transmisor, convertidor, etc. 
 
Punto de consigna 
Es la posición de referencia de la variable controlada para llevar a cabo el 
control del proceso, también se conoce con los nombres de punto de ajuste o 
punto de consigna. 
 
Punto de control 
Es la posición de la variable controlada en que se encuentra realmente el 
proceso. Dependiendo del tipo de control efectuado, a veces no coincide con el 
punto de consigna, dando como resultado una desviación permanente. 
 
Error 
Es la diferencia o desviación instantánea entre el valor medido y el valor 
deseado para la variable controlada, o lo que es igual, la diferencia instantánea 
entre el punto de consigna y punto de control o medida. 
 
Desviación permanente (off set) 
Es el error permanente que se debe a la característica inherente a la acción 
proporcional del controlador. Es la diferencia que existe entre un punto de 
control y un punto de consigna cuando ha terminado la acción correctora del 
controlador. 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
Acción correctora 
Es la variación en la variable manipulada iniciada por el controlador, al 
producirse un error. Es la suma de efectos correctores individuales debido a las 
acciones de control (proporcional, integral y derivativo). 
 
Acción proporcional 
Es la parte de acción correctora en la que existe una relación lineal continua 
entre el valor de la variable controlada y la posición del elemento final de 
control. 
Acción integral 
Es la parte de acción correctora en la que existe relación entre una función 
integral de la variable controlada y la posición del elemento final de control. 
Esta acción modifica la posición del elemento final de control integrado el error 
entre la variable controlada y su punto de consigna. 
 
Acción derivativa 
Es la parte de acción correctora en la que existe relación entre una función 
derivada entre la variable controlada y la posición del elemento final de control. 
Sólo se modifica la posición del elemento final si existen cambios en la variable 
controlada, independientemente del valor del punto de consigna. 
 
1.3. Simbología 
Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean 
normas muy variadas que a veces varía de industria en industria. Esta gran 
variedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industriales 
indican la necesidad universal de una normalización en este campo. Varias 
sociedades han dirigido sus esfuerzos en este sentido, y en ellas se encuentra 
como una de las importantes la Sociedad de Instrumentos de Estados Unidos, 
ISA (Instrument Society of America) cuya normas tienen por objeto establecer 
sistemas de designación (código y símbolos) de aplicación a las industrias 
químicas, petroquímicas, aire acondicionado, etc. 
 
1.3 Diagramas de tubería e instrumentación (DTI´S) 
Dibujo que muestra los detalles de instrumentación y tuberías para equipos de 
la planta. Los DTI´s toman aspectos conceptuales del DFP y son ampliados 
añadiendo lo siguiente: 
 Símbolos detallados 
 Información del equipo detallado 
 Orden de equipo y secuencias de procesos 
 Número de líneas, especificación de tubería y cédula de tubería 
 Válvula de aislamiento y de cierre 
 Válvula de alivio y seguridad 
 Instrumentación 
 Controles 
 Tipos de conexiones de los componentes de proceso 
 Interface de proveedores y contratistas 
 Requisito de diseño para operaciones peligrosas 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
1.3.1 Identificación 
Con objeto de tratar de forma uniforme la identificación de los lazos de medida 
y control están asumidas universalmente las definiciones y símbolos del 
estándar ISA S5.1 denominado “Instrumentation Symbols and Identification”.
De acuerdo a este estándar cada instrumento o función debe ser identificado 
por un código alfanumérico o tag como muestra un ejemplo en la figura 1.1 
siguiente:
La identificación está formada por varias letras, de las cuales la primera 
designa el tipo de variable y la siguiente, o siguientes, identifican las funciones 
que debe llevar el lazo de indicación o control.
1.3.2 Letras de identificación 
En la tabla 1.1 se muestran las letras que se utilizan para diseño funcional 
básico de los lazos de control, así como su significado según la posición que 
ocupen. Cuando una letra se designa como “usuario” significa que se pueden 
utilizar en cada proyecto determinado asignándole funciones no especificadas 
por el resto de letras. La letra “X” se utiliza para designar elementos auxiliares 
que pueden pertenecer a lo que generalmente se le conoce como <<varios>>.
1.3.3 Líneas 
Las líneas de proceso y de servicios auxiliares, deben identificarse conforme se 
indica en la figura 1.2.
Figura 1.1 Identificación de instrumentos 
Figura 1.2 Líneas de proceso y servicios auxiliares
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓNY 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Primera letra Segunda letra y sucesivas
Variable Modificador Función pasiva Función salida Modificador
A Análisis Alarma
B Llama de
quemador (burner)
C Usuario Control
D Tiro en conductos
de humos (draft)
Diferencial
E Voltaje Sensor
(elemento
primario)F Caudal Relación
(fracción)
G Usuario Elemento visual
(glass)
H Actuador manual
(hand)
Alto (high)
I Intensidad Indicador
J Potencia
K Tiempo Estación de
control
L Nivel (level) Lámpara (light) Bajo (low)
M Usuario Momentáneo Medio,
intermedio
N Usuario
O Usuario Orificio,
restricción
P Presión, vacío Punto de
prueba
Q Cantidad (quantity) Integrador,
totalizador
R Radiación Registro
S Frecuencia,
velocidad (speed)
Seguridad
(safety)
Interruptor,
conmutador
(switch)T Temperatura Transmisor
U Multivariable Multifunción Multifunción Multifunción
V Vibración Válvula, dámper,
persiana
W Fuerza, peso
(weight)
Pozo, vaina
(well)
X Sin clasificar Eje X Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar
Y Evento, estado o
presencia
Eje Y Relé, calculador,
convertidor
Z Posición,
dimensión
Eje Z Actuador,
elemento final de
control
Tabla 1.1 Identificación de letras 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
A continuación en la figura 1.3 se presentan las líneas más utilizadas tanto en 
los Piping & Instrument Drawing como en los diagramas de proceso 
simplificados que se suelen emplear para diseñar o aclarar los sistemas de 
control. 
1.3.4 Símbolos 
En general existen tres tipos de símbolos para conocer la situación física de los 
instrumentos:
Montados en campo
Accesibles por el operador 
No accesibles por el operador 
La figura 1.4 muestra un resumen de los símbolos utilizados en los DTI`s.
Figura 1.3 Simbología de tuberías y líneas de instrumentos
Figura 1.4 Simbología utilizada en los DTI'S
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
De igual manera en la figura 1.5 se proporciona una simbología para ciertas 
válvulas.
Figura 1.5 Simbología empleada para válvulas 
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 2 
Sistema de medida de las variables 
de proceso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
2.1. Medición de presión 
Se define a la presión como una fuerza por unidad de superficie y puede 
expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por 
centímetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada). Existen varias formas 
de expresar la presión:
Presión absoluta: Se mide con relación al cero absoluto de presión. 
Presión atmosférica: Presión ejercida por la atmósfera terrestre medida 
mediante un barómetro. 
Presión relativa: Diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del 
lugar donde se realiza la presión. 
Presión diferencial: Diferencia entre dos presiones.
Vacío: Diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la 
presión absoluta, es decir, es la presión medida por debajo de la atmosférica. 
Clasificación de instrumentos para medir la presión (figura 2.1)
2.1.1. Elementos mecánicos 
Los elementos primarios de medidas directas son llamados así, debido a que 
miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido la densidad y 
alturas conocidas, en cambio los elásticos se deforman con la presión interna 
del fluido que contienen. 
El tubo de Bourdon (ver fig. 2.2) es un tubo de sección elíptica que forma un 
anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el 
interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la 
aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón. 
El elemento en espiral (ver fig. 2.3) se forma arrollando el tubo Bourdon en 
forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando más de 
una espira en forma de hélice. Estos elementos proporcionan un 
desplazamiento grande del extremo libre y, por ello, son ideales para los 
registradores.
Instrumentos de Presión 
Mecánicos 
Medición 
Directa 
*Barómetro de 
cubeta 
*Manómetro de 
tubo en U 
*Manómetro de 
tubo inclinado 
Elásticos 
tubo en U tubo en U 
*Tubo Bourdon 
*Elemento en 
espiral 
*Helicoidal 
*Diafragma 
*Fuelle 
Neumáticos Electromecánicos y Electromecánicos y electrónicos 
Resistivos 
Magnéticos 
*Diafragma *Diafragma Capacitivos 
Extensométricos 
Piezoeléctricos 
Figura 2.1 Instrumentos empleados en la medición de presión
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
El diafragma (ver fig. 2.4) consiste en una o varias cápsulas circulares 
conectadas rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, 
cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños plazamientos es 
amplificada por un juego de palancas. El sistema se proyecta de tal modo que, 
al aplicar presión, el movimiento se aproxima a una relación lineal en un 
intervalo de medida lo más amplio posible con un mínimo de histéresis y de 
desviación permanente en el cero del instrumento.
El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible 
axialmente, y puede dilatarse o concentrarse con un desplazamiento 
considerable. Los elementos primarios de presión absoluta consisten en un 
conjunto de fuelle y muelle apuesto a un fuelle sellado al vacío absoluto. 
A señalar que los restantes elementos de presión descritos anteriormente 
(Bourdon, espiral, diafragma, fuelle) miden la presión relativa, ya que la presión 
del fluido se encuentra dentro del elemento, mientras que en el exterior actúa la 
presión atmosférica. 
2.1.2. Elementos electromecánicos 
Los elementos electromecánicos de presión utilizan un elemento mecánico 
combinado con un transductor eléctrico, que genera la correspondiente señal 
eléctrica. Los elementos resistivos (ver fig. 2.5) están constituidos de un 
elemento elástico (tipo Bourdon o cápsula) que varía la resistencia óhmica de 
un potenciómetro en función de la presión).
 
Figura 2.2 Tubo de Bourdon Figura 2.3 Elemento en espiral 
Figura 2.4 Fuelle mecánico
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Los elementos de inductancia variable utilizan el transformador diferencial 
variable lineal (LVDT= Linear Variable Diferencial Transformer) que 
proporciona una señal en corriente alterna proporcional al movimiento de una 
armadura de material magnético situada dentro de un imán permanente o una 
bobina que crea un campo magnético. 
Los elementos de reluctancia variable se basan en el desplazamiento 
mecánico, debido a la presión, de un núcleo, magnético situado en el interior de 
una o dos bobinas. 
Los elementos capacitivos se basan en la variación de capacidad que se 
produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación 
de presión. 
Los elementos de galgas extensiométricas se basan en la variación de longitud 
y de diámetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de 
resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una 
presión.
2.2. Medición de flujo
A continuación se muestra una clasificación de los diferentes tipos de 
medidores de nivel:
Presión diferencial
 Placa de orificio 
 Tobera 
 Tubo venturi 
Tubo pitot 
 Tubo annubar 
• Equilibrio de fuerzas
• Silicio difundido 
Área variable
 Rotámetro 
• Equilibrio de movimientos 
• Potenciométricos 
• Puente de impedancias 
 
Figura 2.5 Elemento resistivo
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 Velocidad 
 Vertedero con flotador en canales abiertos 
 Turbina 
 Sondas ultrasónicas 
• Potenciométrico 
• Piezoeléctrico 
 
 Fuerza 
 Placa de impacto 
• Equilibrio de fuerza 
• Galgas extensométricas 
 Tensión inducida 
 Medidor magnético 
• Convertidor potenciométrico 
 Desplazamiento positivo 
 Disco giratorio 
 Pistón oscilante 
 Pistón alternativo 
 Medidor rotativo cicloidal 
 Medidor rotativo birrotor 
 Medidor oval 
 Medidor paredes deformables 
• Generador tacométrico o transductor de impulsos 
 Torbellino 
 Medidor de frecuencia de termistancia, o condensador o 
ultrasonidos 
• Transductor de resistencia 
 Oscilante 
 Válvula oscilante 
• Transductor de impulsos 
 Compensación de presión y temperatura en medidores volumétricos 
 Térmico 
 Diferencia temperaturas en dos sondas de resistencia 
• Puente de wheatstone 
 Momento 
 Medidor axial 
 Medidor axial de doble turbina 
 Fuerza de coriolis 
 Tubo de vibración 
• Convertidor de par 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
2.3. Medición de nivel 
En la industria, la medición de nivel es muy importante, tanto desde el punto de 
vista el funcionamiento correcto del proceso como de la consideración del 
balance adecuado de materias primas o de productos finales. 
 
Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de líquidos y 
de sólidos, que son dos mediciones claramente diferenciadas. 
 
Medidores de nivel de líquidos 
 
 Medidores de nivel aprovechando la presión hidrostática 
 Medidor manométrico 
 Medidor de tipo burbujeo 
 Medidor de presión diferencial de diafragma 
 Instrumentos de medición directa 
 Sonda 
 Cinta y Plomada 
 Nivel de cristal 
 Nivel de flotador 
 Magnético 
 Palpador servooperando 
 Magnetoestrictivo 
 Instrumentos que utilizan características eléctricas del líquido 
 Medidor resistivo/conductivo 
 Medidor capacitivo 
 Medidor ultrasónico 
 Medidor de radar o microondas 
 Medidor de radicación 
 Medidor de láser 
 Medidor basados en otros fenómenos 
 Medidor óptico 
 Vibratorio 
 Detector de nivel térmico o de dispersión térmica 
Medidores de nivel de sólido 
 Detectores de nivel de punto fijo 
 Detector de diafragma 
 nterruptores de nivel alto 
 Medidor capacitivo 
 Paletas Rotativas 
 Detector de vibración 
 Medidor de radar de microondas 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Detectores de nivel continuos 
 Sondeo electromecánico 
 Medidor de nivel de báscula 
 Medidor de nivel capacitivo
 Medidor de nivel de ultrasonidos 
 Medidor de radar de microondas 
 Medidor de nivel de radiación 
Peso 
Velocidad
Densidad
Humedad
Viscosidad
Consistencia
Oxígeno disuelto
Turbidez 
Radiación solar
Variables Químicas
Conductividad
pH
Redox
Composición de gases en 
una mezcla
La tabla 2.1 y 2.2 presentan información acerca de las caracteristicas 
principales de los medidores de nivel en líquidos y sólidos. 
2.4. Medición de temperatura 
La temperatura es una manifestación del promedio de energía cinética, 
ondulatoria y de traslación de las moléculas de una sustancia. Las unidades de 
temperatura son establecidas en cinco escalas arbitrarias: escala Farenheit °F, 
escala Celsius °C, escala Kelvin K y escala Rankine °R. Los instrumentos que 
se emplean para la medición de temperatura son enlistados a continuación: 
Termómetros de mercurio o bimetálicos 
Son adecuados para una indicación local de la temperatura, su precisión es del 
orden ± 1%. 
Elementos primarios de bulbo y capilar rellenos de líquido, gas o vapor 
Consisten en un bulbo, un capilar y un sistema térmico rellenos de mercurio, 
líquido o gas. Se utilizan para medidas locales. Su precisión es del ± 1%. 
Termómetros de resistencia 
Consisten en un hilo muy fino de un conductor, usualmente platino, que 
presenta una resistencia que depende linealmente de la temperatura. 
Termopares 
Consiste en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones se 
mantienen a distinta temperatura. 
Pirómetros de radiación 
Captan la energía radiante del cuerpo cuya temperatura desea conocerse, y la 
enfocan sobre un elemento sensible. 
2.5. Otras variables 
Variables Físicas 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
La tabla 2.1 y 2.2 presentan información acerca de las caracteristicas 
principales de los medidores de nivel en líquidos y sólidos. 
Medidores de nivel en líquidos
Instrumento
Campo
de
Medida
Exactitud
% de la
escala
P
Máx.
bar
T
Máx.
Fluido,
°C
Desventajas Ventajas
Sonda Limitado 0,5 mm Atm 60 Manual y tanques abiertos Barato, exacto
Cristal Limitado “ 150 300 Sin transmisión, en algunosprocesos no se puede utilizar
Seguro, exacto, barato,
indicación visual
Flotador 0-10 m ±1-2% 400 250 Posible agarrotamiento, soloutilizarlo en líquidos limpios
Simple, independiente de
la naturaleza líquido,
interfaces con flotadores
de densidad determinada.
Manométrico Alturatanque ±1% Atm. 60
Tanques abiertos, fluidos
limpios Barato
Membrana 0-25 m ±1% Atm. 60 Tanques abiertos Barato
Burbujeo Alturatanque ±1% 400 200
Le afecta la densidad del
líquido, mantenimiento
importante, contaminación de
líquidos por sustancias
externas
Barato, versátil
Presión
Diferencial 0-10 m
±1% a
±0,5% 150 600
Le afecta la densidad del
líquido, posible agarrotamiento
membrana y purga con líquido,
caro.
Compensa cambios
presión en la parte
superior del tanque,
interface líquido
Desplazamiento 0-25 m ±0,5% 100 400
Le afecta la densidad del
líquido, expuesto a corrosión,
no adecuado para aguas
negras, caro
Fácil limpieza, robusto,
medida interface, muy
exacto
Conductivo Limitado ±3mm 80 800
Solo líquidos conductores,
medida en un punto, interface
sólo entre líquidos
conductores y no conductores
Barato, versátil, sin partes
móviles, no es influido por
cambios de temperatura o
densidad
Capacitivo 0-6 m ±1% 80 a250
200 a
800
Le afecta la densidad del
líquido, recubrimiento del
electrodo, es difícil la medida
de interfaces y la detección de
espuma
Resistencia a la corrosión
Ultrasónico 0-3 m ±1% 400 200 Caro, sensible a la densidad,espuma y humedad del vapor
Todo tipo de tanques y
líquidos, sin contacto con
el liquido
Radar 0-30 m ±2.5 mm 230
Sensible a la constante
dieléctrica del líquido,
turbulencia excesiva, palas del
agitador y al recubrimiento del
líquido
Todo tipo de tanques,
líquidos y espuma
Radiación 0-2,5m a±2%
±0,5% o ±
6mm 150
Fuente radiactiva, caro,
aprobación de la Junta
Energía Nuclear
Todo tipo de tanques ( sin
contacto líquido)
Láser 10 mm a±2% ±0,5% - 1500
Líquidos turbios con vapor
transparente
Todo tipo de tanques ( sin
contacto líquido)
Óptico Limitado ±6 mm - 120
El modelo de refracción solo
para líquidos limpios, el de
reflexión necesita vapores
limpios en la superficie
Barato
Vibratorio Limitado ±5 mm - 150 - Barato
Dispersión
Térmica Limitado ±10 mm - 450
La detección de espuma y de
interfaces limita la
conductividad térmica
Barato
HTG 0-25 m ±0,1% Atm. 200 - Masa, nivel, densidad
Híbrido 0-25 m ±0,1% Atm. 200 - Masa, densidad,
inventario mezclas
Tabla 2.1 Medidores de nivel en líquidos
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.Medidores de nivel en sólidos
Tipo
Punto fijo
Continuo Exactitud(% escala)
Temperatura
máx. servicio,
ºC
Tanque
Desventajas Ventajas
Alto Bajo
A
bierto
C
errado
Diafragma Si Si No µµ0,5± 60 Si Si
No admite materiales
granulares >80 mm.
Tanques a baja
presión
Bajo coste.
Trabaja bien
con materiales
de variada
densidad.
Sonda Si No No µµ52± 60 Si No Debe estar protegido.Sólo tanques abiertos Bajo coste
Capacitivo
(detector
proximidad)
Si No No µµ52± 300 Si No Adherencias producto Bajo coste
Paletas
rotativas Si Si No µµ52± 60 Si No
Tanques abiertos o a
baja presión
Materiales
diversos. A
prueba de
explosión.
Vibración Si Si No %1± 6 Si Si Tanques abiertos o abaja presión
Variedad de
productos
pulverulentos
Radar con
haz
horizontal
Si Si No µµ2± 150 Si Si Coste medio Productosmuy viscosos
Sondeo
electro-
mecánico
- - Si %1± 60 Si No
Debe ser robusto
(resitencia mecánica
media)
Sencillo
Báscula o
células de
carga
- - Si ±0,5 a±1% 900 Si Si Coste elevado
Exacto y
seguro. Alta
presion y
temperatura.
Capacitivo - - Si ± 15mm 150 Si Si
Materiales aislantes
precisa una
calibración individual.
Adherencias
producto.Lectura
influida por la
variaciones de
densidad del sólido
Bajo coste
Ultrasónico Si Si Si ±0,15 a±1% 150 Si Si
Coste medio. Da
señales erróneas si la
superficie del sólido
no es nítida
(compensado con el
perfil ultrasónico del
lecho)
Materiales
opacos y
transparentes.
A prueba de
explosión.
Radar Si Si Si µµ2± 150 Si Si Coste medio Productosmuy viscosos
Radiación Si Si Si ±1% 1300 Si Si
Coste elevado.
Supervisión
seguridad. Calibración
individual.
Tanque sin
aberturas,
productos
corrosivos y
peligrosos,
alta presion y
temperatura.
Láser Si Si Si ±1% 1300 Si Si Coste elevado
Todo tipo de
tanques.No
hay dispersión
de haz de luz.
No tiene
Tabla 2.2 Medidores de nivel en sólidos
DEYSI
Texto tecleado
Tabla 2.2 Medidores de nivel en sólidos
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 3 
Descripción de las operaciones 
unitarias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
3.1. Introducción a la teoría general de las operaciones unitarias
Dentro de las operaciones unitarias pueden distinguirse diferentes tipos, 
dependiendo de la naturaleza de la transformación llevada a cabo, así cabe 
distinguir etapas físicas, químicas y bioquímicas.
Etapas físicas
Molienda 
Tamizado
Mezcla
Fluidización
Sedimentación
Flotación
Filtración
Rectificación
Absorción
Extracción
Adsorción
Intercambio de calor
Evaporación
Secado
Etapas químicas 
Refinado
Pelado químico
Etapas bioquímicas
Fermentación
Esterilización
Pasteurización
Pelado enzimático 
Circulación interna de fluidos: estudio del movimiento de fluidos por el 
interior de tuberías.
El conjunto de etapas físicas, químicas y bioquímicas que tienen lugar en los 
procesos de transformación de los productos constituyen las denominadas 
operaciones unitarias. 
La finalidad de las operaciones unitarias son la separación de dos o más 
sustancias presentes en una mezcla, o bien el intercambio de una propiedad 
debido a un gradiente. 
3.2. Clasificación de las operaciones unitarias. 
Operaciones unitarias de transferencia de masa 
La transferencia de masa se presenta cuando el componente de una mezcla 
emigra en una misma fase o de una fase a otra, a causa de la diferencia de 
concentración en dos puntos. 
Operaciones unitarias de transmisión de calor
Estas operaciones están controladas por los gradientes de temperatura. 
Dependen del mecanismo con que se transfiere calor, distinguiéndose 
transmisión de calor por conducción, convección y radiación. 
Operaciones unitarias de transporte de cantidad de movimiento 
Son aquellas operaciones unitarias en las cuales se ponen en contacto dos 
fases, cuya velocidad es distinta. Estas operaciones están divididas en tres 
grupos: 
 
 
 
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CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 Circulación externa de fluidos: el fluido circula por el exterior de un 
sólido. 
 Movimiento de sólidos en el seno de fluidos: es la base de la separación 
de un sólido que se halla en el seno de un fluido. 
 
3.3. Bombas 
3.3.1. Introducción 
Los fluidos, para ser transportados de un lugar a otro del proceso, necesitan 
disponer de una gran cantidad de energía para vencer la diferencia de presión, 
altura o velocidad entre origen y destino. Cuando se trata de líquidos que no se 
disponen de esta energía, es necesario comunicársela por medio de elementos 
mecánicos externos denominados bombas. 
 
3.3.2. Definición 
Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía 
mecánica, que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la 
convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o 
de velocidad. 
 
3.3.3. Funcionamiento de las bombas 
La capacidad de una bomba, se expresa generalmente por la cantidad de 
líquido descargado en L/min. En las bombas centrífugas, el gasto es 
directamente proporcional a su velocidad de rotación. Una instalación de 
bombeo se compone básicamente de: 
 La succión 
 La bomba 
 La descarga 
 Carcasa 
 
3.3.4. Clasificación 
Siendo tan variados los tipos de bombas que existen, se presenta la 
clasificación del “Hydraulic Institute” (Ver figura 3.1) 
 
3.3.5. Bomba centrífuga 
Una bomba centrífuga es una máquina que tiene un conjunto de paletas 
rotatorias encerradas dentro de una coraza. Las paletas proporcionan energía 
al fluido el cual es impulsado por la fuerza centrífuga hacia la coraza en donde 
gran parte de la energía de movimiento es transformado a presión. La bomba 
centrifuga es el dispositivo más utilizado para casi cualquier sistema en donde 
se tenga que mover y desplazar fluidos por tuberías o canalizaciones. 
 
3.3.5.1. Tipos de bombas centrífugas 
Las bombas centrifugas están constituidas, esencialmente por un impulsor con 
paletas o aspas fijas, con el que se le imparte un incremento de la energía 
cinética al fluido que se bombea, una coraza y una flecha, que soporta el 
impulsor. 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Las bombas centrifugas se pueden clasificar de la siguiente manera:
Flujo radial
Flujo mixto
Flujo axial
La diferencia básica en cada caso, es el ángulo con el cual el fluido entra o sale 
del impulsor.
Componentes generales de las bombas centrifugas 
Función. La función de la carcasa en una bomba centrifuga es convertir la 
energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía en presión. 
Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento 
gradual del área. 
Impulsores 
El impulsor es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte 
una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.
Anillos de desgaste
La función del anillo de desgaste es el tener un elemento fácil y barato de 
remover en aquellas partes en donde, debido a las cerradas holguras que se 
producen entre el impulsor que gira y la carcasa fija, la presencia del desgaste 
es casi segura. En esta forma, en lugar de tener que quitar todo el impulsor o 
toda la carcasa, solamente se quitan los anillos, los cuales pueden estar 
montados a presión en la carcasa o en el impulso, o en ambos.
Bombas 
Desplazamiento 
positivo 
Reciprocantes 
Pistón Embolo 
Doble acción Simple Doble Vapor 
Simple acción 
Doble ación 
Simple Doble 
Triple Múltiple 
Potencia 
Simple Múltiple 
Operador p/fluido Operador p/fluido 
Operador 
mecánicamente 
DiafragmaRotatorias 
Rotor simple 
Aspas Pistón Aspas Pistón 
Miembro flexible 
Tornillo 
Rotor múltiple Engranes Lóbulos 
Balancines Tornillos 
Dinámicas 
Centrifugas 
Flujo radial 
Flujo mixto 
Simple succión 
Doble succión 
Autocebantes 
Cebados p/medios 
externos 
Unipaso 
Multipaso 
Periféricas Unipaso 
Multipaso 
Autocebantes 
Cebadas p/medios 
externos 
 
Flujo axial Simple succión 
Unipaso 
Especiales Electromagnéticas 
Multipaso 
Impulsor abierto 
Impulsor cerrado 
Figura 3.1 Clasificación de las bombas
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 Estoperos, empaques y sellos 
La función de estos es evitar el flujo hacia afuera, del líquido bombeado a 
través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba, y el flujo de aire hacia 
el interior de la bomba. 
 
 Flechas 
La flecha de una bomba centrifuga es el eje de todos los elementos que giran 
en ella, transmitiendo además el movimiento que le imparte la flecha del motor. 
En el caso de una bomba centrifuga horizontal, la flecha es una sola pieza o lo 
largo de toda la bomba. 
 
 Cojinete 
El objetivo de los cojinetes es soportar la flecha de todo el rotor en un 
alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias, soportan las 
cargas radiales y axiales existentes en la bomba. 
 
3.4. Destilación 
3.4.1. Introducción 
La destilación en su forma más simple es la separación por vaporización de 
componentes de una mezcla que resulta de una diferencia de volatilidades de 
los componentes. En la industria, la separación de componentes volátiles se 
realiza por medio de este método, utilizando una operación unitaria (equipo 
unitario) llamado torres de destilación, estas pueden ser de dos tipos de 
estructuras mecánicas básicas; continuas o por lotes y a su vez, de platos o 
empaques. 
 
Los problemas de la destilación son muy diversos, y las variables que sugieren 
el buen funcionamiento de dichas torres son; la presión del domo de la torre, 
los flujos de entrada, producto y de recirculado, el nivel, la composición y la 
temperatura. 
 
3.4.2. Definición 
La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de 
composiciones entre un líquido y un vapor. Por un lado asciende el vapor del 
líquido hasta salir por el domo de la torre y por el otro va descendiendo el 
líquido hasta llegar al fondo, realizando así un intercambio entre fases. 
 
3.4.3. Torre de Destilación (Clasificación) 
Una torre de destilación es una estructura cerrada en la cual se realiza una 
separación física de una mezcla en dos o más fracciones. Esta separación se 
logra sometiendo la mezcla a condiciones de presión y temperatura adecuados 
a lo largo de la columna o torre, de modo de lograr que las fracciones que se 
buscan separar se encuentren en dos estados diferentes, la fracción más 
pesada (estado líquido) baja por gravedad, mientras que la más ligera (estado 
gaseoso) sube y se condensa en el domo de la torre. De este modo se logra un 
buen intercambio entre las dos fases, la parte gaseosa del líquido que baja a la 
fase gaseosa que sube y de igual manera de la fase liquida que puede arrastrar 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
la fracción gaseosa que sube al líquido que baja. Las torres de destilación se 
pueden clasificar en dos categorías principales: 
 Batch o por lotes 
 Continua 
 
La columna por lotes, se carga primero con un “lote” y luego el proceso de 
destilación se lleva a cabo, una vez concluida la tarea deseada se introduce el 
siguiente “lote”. Esta se utiliza generalmente en la industria farmacéutica o en 
la elaboración de productos de temporada. En cambio en una columna 
continua no existen interrupciones durante el proceso de destilación. Esta se 
utiliza esencialmente en la industria química y petrolera, debido a que pueden 
tener múltiples puntos de alimentación y son capaces de manejar altos 
rendimientos. 
 
La segunda categoría es, el tipo de área de contacto que manejan: 
 Empacada o de relleno 
 Platos 
 
Las columnas de empaques o rellenos son columnas a las que se han llenado 
de una serie de agregados o pequeños elementos llamados empaques, los 
cuales pueden ser metálicos, cerámicos o plástico (los más comunes son 
rasching ring, lessing ring, berl saddle, intaloz saddle, pall ring) y su 
acumulación puede ser ordenada o no, dependiendo la función (grado de 
pureza) que deba cumplir. 
 
El objetivo de usar este tipo de torres es maximizar el área de contacto entre el 
vapor que asciende y el líquido que desciende (ya sea en contracorriente o en 
corrientes paralelas); el líquido se distribuye sobre los empaques y escurre 
hacia abajo a través del lecho empacado exponiendo así una gran superficie de 
contacto con el vapor. Estas torres se utilizan cuando se requiere una mayor 
eficiencia de remoción, cuando son destilaciones al vacío o se requiere de 
bajas diferencias de caída de presión. 
 
La columna de platos consiste de varios platos horizontales a lo largo de la 
torre en los cuales se lleva a cabo el contacto entre la fase liquida y fase vapor. 
Por los platos pasara el líquido descendiendo hasta el fondo de la torre, 
mientras el gas se desplaza en dirección contraria, y pasa de un plato a la 
región del plato inmediato superior a través de unos ductos ubicados en la 
parte activa de los mismos donde se realiza el contacto entre el líquido que 
baja y el vapor que sube. 
 
Los ductos pueden ser simples orificios o estructuras solidas o movibles cuya 
función es impedir el desplazamiento del líquido hacia abajo facilitando el 
transporte de vapor hacia la parte superior. Existen una variedad de platos 
como lo son los de perforados, alternados, de cribas y casquetes de burbujeo 
por mencionar algunos. 
 
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33
ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Intercambiador. Recupera calor por intercambio entre dos corrientes de 
proceso, exceptuando vapor de agua y agua de refrigeración que son servicios 
auxiliares. Calentador. Se utiliza fundamentalmente para enfriar corrientes de 
proceso, generalmente con agua. 
Enfriador. Se utiliza fundamentalmente para enfriar corrientes de 
proceso, generalmente con agua. 
Condensador. Es un enfriador cuyo uso fundamental es el de eliminar 
calor latente de condensación. En muchas ocasiones se utiliza aire para 
condensar. 
La alimentación de la torre puede ser como liquido subenfriado hasta vapor 
sobrecalentado (esto modifica el número de platos), llamando así a la sección 
que está por encima de la alimentación, sección de enriquecimiento o 
rectificadora, mientras que a la que se encuentra por debajo se le denomina 
sección de agotamiento. 
3.5. Intercambiador de calor 
3.5.1. Introducción 
En la vida diaria se encuentran muchas situaciones físicas en las que es 
necesario transferir calor desde un fluido caliente hasta uno frío con múltiples 
propósitos. Por ejemplo, ahorro de energía (combustible) lo que disminuye los 
costos de operación; o para llevar al fluido a una temperatura óptima, bien sea 
para un procesamiento posterior o para alcanzar condiciones de seguridad 
necesarias en el caso de transporte y/o almacenamiento. Para transferir calor 
existen una amplia variedad de equipos denominados intercambiadores de 
calor.
El proyecto de un intercambiador de calor es un asunto complejo: la 
transferencia de calor, la pérdida de carga, el dimensionamiento, la evaluación 
del desempeño y los aspectos económicos juegan papeles muy importantes en 
el resultado final. La construcción de un intercambiador de calor puede ser 
dividido en tres fases principales: análisis térmico, proyecto mecánico 
preliminar y fabricación.
El análisis térmico puede ser determinado porvarios métodos, algunos 
disponibles en la literatura técnica común y otros muy mejorados, generalmente 
acoplados a los programas de computador, que pueden ser obtenidos por 
medio de contratos con entidades privadas especializadas en equipos de 
intercambio térmico, tales como: HTRI, Heat Transfer Research Inc, en los 
Estados Unidos y HTFS, Heat Transfer and Fluid Flow Service, en Inglaterra. 
3.5.2. Definición 
En términos generales, un cambiador de calor es cualquier dispositivo en el 
que se verifica un intercambio de calor entre dos fluidos separados por una 
pared. 
3.5.3. Clasificación 
Aunque genéricamente se conocen como cambiadores, los equipos utilizados 
para transferencia de calor se definen por la función que llevan a cabo en el 
proceso, clasificándose como: 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Reboiler. Es un calentador que tiene como función principal la de aportar 
calor latente en procesos de destilación. En ocasiones se calienta con fluidos 
de proceso. 
Evaporador. Se utiliza para concentrar alguna solución evaporando el 
agua. Si en lugar de agua se vaporiza cualquier otro fluido su nombre es el de 
vaporizador.
En la tabla 3.1 se presentan las características relevantes de los 
intercambiadores de calor: 
3.6. Compresor
3.6.1. Introducción
Según sea la naturaleza del fluido que se va a impulsar, líquido o gas, las 
maquinas utilizadas para este fin reciben distinto nombre, para los gases se 
tienen ventiladores, sopladores y compresores.
La diferencia fundamental entre la impulsión de un líquido y un gas reside en la 
posibilidad de reducir el volumen de este último por compresión, a costa de 
aumentar su densidad, fenómeno que no ocurre en la impulsión de líquidos.
3.6.2. Definición
El compresor centrífugo o turbocompresor es una maquina a turbina de 
acuerdo con la definición dada por A. Rateau para este tipo de maquina 
<<máquina que tiene por función actuar sobre un cuerpo fluido por medio de 
una rueda alabeada girando alrededor de un eje con el fin de convertir la 
energía cinética en presión>>
3.6.3. Clasificación de los compresores 
La figura 3.2 muestra los distintos tipos de compresores más utilizados en la 
industria. Básicamente existen dos tipos de compresores: dinámicos y de 
desplazamiento.
3.6.4. Funcionamiento 
El compresor centrífugo emplea el aumento de la energía cinética del fluido, 
obtenida al utilizar la fuerza centrífuga provocada por la gran velocidad 
periférica en que el fluido sale de los alabes del rotor, velocidad que al pasar 
seguidamente a través de un difusor con la consiguiente caída de velocidad, 
obtiene, como contrapartida, un aumento de presión.
Compresores 
Dinámicos Centrífugos Axiales 
Desplazamiento 
Rotativos 
Alternativos 
 
Figura 3.2 Tipos de compresores
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Tipo Características Aplicaciones
Tubo y Carcaza
Haz de tubos dentro de una carcasa
cilíndrica, con presencia de deflectores
para generar turbulencia y soportar los
tubos. El arreglo de tubos es paralelo
al eje longitudinal de la carcasa y
puede estar fijo o ser de cabezal
flotante. Tubos internos lisos o
aleteados.
Multiuso. Prácticamente se
amolda a cualquier servicio, por lo
general es el primer
intercambiador que se considera
en una determinada aplicación
Enfriadores con
aire y radiadores
Haces de tubos soportados por una
estructura sobre los que sopla aire en
forma cruzada. Los tubos pueden ser
lisos o poseer aletas
Se emplean mucho cuando el
costo del agua es elevado o
cuando se requiere de una torre
de enfriamiento para el agua.
Condensación o enfriamiento de
fluidos, sistemas de enfriamiento
de vehículos.
Doble tubo
Dos tubos concéntricos en forma de
"U" u horquilla. El tubo interno puede
ser liso o poseer aletas
Se utilizan cuando se requieren
áreas de transferencia de calor
pequeñas (100 a 200 ft2). Son
muy útiles en operaciones a altas
presiones.
Láminas
empacas:
PHE con
empacaduras
Serie de láminas corrugadas
separadas entre sí por empacaduras.
Muy utilizado en la industria
alimenticia, sobre todo con fluidos
viscosos. Cuando se requieren
condiciones sanitarias extremas.
Láminas
empacas:
PHE sin
empacaduras
Serie de láminas corrugadas
separadas entre sí y soldadas en sus
bordes.
Manejo de fluidos viscosos y
sobre todo peligrosos o a altas
presiones.
Espiral Láminas metálicas enrolladas una
sobre la otra en forma de espiral
No presentan problemas de
expansión diferencial. Muy
empleados en servicios
criogénicos y cuando se manejan
fluidos muy viscosos, lodos o
líquidos con sólidos en
suspensión (industria del papel).
Tabla 3.1 Características de los intercambiadores de calor
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36
ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Tipo Características Aplicaciones
Láminas soldadas Paquete de láminas separadas poraletas corrugadas
Intercambio gas-gas o gas –
líquido. El fluido que va por la
parte de las aletas debe ser
limpio y poco corrosivo.
Superficie raspadora
Tubos concéntricos, provistos de
cuchillas raspadoras rotatorias
ubicadas en la pared externa del
tubo interno, las cuales sirven para
limpiar la superficie de transferencia
de calor.
Muy utilizada cuando se opera
con fluidos que se solidifican o
cristalizan al enfriarse.
Bayoneta
Dos tubos concéntricos. El tubo
interno se utiliza para suplir de
fluido al ánulo localizado entre el
tubo externo y el interno.
Se emplea, generalmente,
cuando hay una diferencia de
temperatura entre el fluido de los
tubos y el del ánulo, sumamente
elevada.
Enfriador de película
descendente
Consisten en tubos verticales por
dentro de los cuales desciende
agua en forma de película Enfriamientos especiales
Enfriadores de
serpentín
Serpentines metálicos sumergidos
en un recipiente con agua. Enfriamientos de emergencia
Condensadores
barométricos
Torres donde se produce el
contacto directo entre agua y vapor
Se emplean cuando no se
mezclan el agua y el fluido de
proceso a enfriar
Enfriadores de
cascada
Se rocía agua sobre una serie de
tubos que contienen el fluido de
proceso
Para enfriar fluidos de proceso
muy corrosivos
Grafito impermeable Equipos construidos con grafito Se emplean en serviciosaltamente corrosivos
Tabla 3.1 Características de los intercambiadores de calor (continuación)
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Figura 3.3 Rodete
Figura 3.4 Partes de un compresor centrífugo
El aumento de presión tiene lugar por medio de dos tipos de elementos, los 
elementos rotativos, denominados rodetes o impulsores que aceleran 
radialmente el fluido, tal como aparece en la figura 3.3, y los elementos 
estáticos denominados directores o difusores dispuestos alrededor de los 
impulsores, formando parte de la carcasa del impulsor. 
Cuando el impulsor empieza a girar, los alabes fuerzan el movimiento del gas 
desde el centro a la parte exterior, imprimiéndole velocidad. Como el gas tiende 
a oponerse al empuje de los álabes, se origina un aumento en la presión, por lo 
que se puede decir que el impulsor imprime al gas presión y velocidad, debido 
la fuerza centrífuga. 
Un compresor que utiliza la fuerza centrífuga para incrementar la presión y la 
velocidad de un gas, es un compresor centrífugo. Dependiendo del tipo de 
construcción de compresor centrífugo se pueden alcanzar presiones finales tan 
altas como 600 kg/cm2, siendo de utilidad para todos los gases industriales. 
Este tipo de compresor se utiliza en donde se requiere mantener una presión 
constante dentro del proceso. 
Componentes generales de un compresor centrífugo
En la figura 3.4 se presenta un corte longitudinal de dos de los 
escalonamientos de un compresorcentrífugo constituido por las siguientes 
partes: 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 Dispositivo de admisión (1), de donde el gas pasa al primer 
escalonamiento. 
 Rodete móvil del primer escalonamiento (2), dotado de un cierto número 
de álabes. 
 Rodete fijo del primer escalonamiento (3), formado por una corona de 
difusores. 
 Canal de reversión del flujo o directriz (4), que dirige el flujo hacia el 
siguiente escalonamiento. 
 Rodete móvil de segundo escalonamiento (5) 
 
La capacidad de un compresor es la cantidad de gas que se mueve en cada 
unidad de tiempo, como puede ser m3 /h, kg/h etc. Para el accionamiento de los 
compresores, se utilizan elementos conductores tales como turbinas de vapor, 
turbinas de gas o motores eléctricos dependiendo de la fuente de energía 
disponible. 
 
3.7. Reactor 
3.7.1. Introducción 
Las reacciones químicas son parte de la química, petroquímica e industria 
petrolera y estás son realizadas en una operación unitaria especial llamada 
reactor. Existen distintos tipos de reactores dependiendo de las condiciones de 
operación, de las sustancias a utilizar (reactivos y productos) y de las 
condiciones físicas dentro de las cuales se va a operar. 
 
En general, los reactores químicos necesitan cumplir como mínimo tres 
funciones: proveer el tiempo necesario de residencia de los reactivos para 
completar la reacción química, permitir el intercambio de calor necesario; hacer 
que las fases se encuentren en íntimo contacto para facilitar la reacción. 
 
La clasificación de un reactor dependerá del número de fases, si existe algún 
sistema de agitación y del modo de operación (reactor continuo, semi-continuo 
o discontinuo). También se debe tomar en consideración si el reactor se 
equipara con un intercambiador de calor en forma de una chaqueta externa o 
con una espiral interna por el que una sustancia está fluyendo ya sea para 
proporcionar calor o removerlo. 
 
3.7.2. Definición 
Un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en su 
interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas, con el objetivo de 
sintetizar un producto (caso de la industria química, farmacéutica, etc.) o 
eliminar algún otro (caso de las industrias medio ambiente: tratamiento de 
gases y aguas). 
 
A continuación se presenta la tabla 3.2 con la clasificación y características de 
los tipos de reactores. 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
Tipo de Reactor Características Manejo Ejemplo de reacción química
Tanque agitado
Flexibilidad en
operación, buen
mezclado de reactivos
D, S,
C
Reacciones orgánicas farmacéuticas o
química orgánica pura, producción de
melanina, producción de nitro-
componentes orgánicos, sulfonación de
benceno, reacciones de esterificación,
reacciones de saponificación, etc.
Multifase
agitado
Buen mezclado entre
fase, buen control de
temperatura
C,S
Polimerización de emulsiones o
suspensiones, cloración de
componentes orgánicos aromáticos,
oxidación de componentes orgánicos (de
p-xileno a ácido tereftálico, de acetileno
a acetaldehído, de ciclohexano a
ciclohexanona y ácido adipico.)
Columna de
burbujeo
multifase
Posibilidad de introducir
separación por etapas,
posibilidad de operar
tanto en contracorriente
como en equicorriente
C, S
Etil benceno, cumeno y oxidación de
isobutano a hidroxi-peróxido,
oxiclorinación de propeno a
cloropropanol, óxido nitroso o absorción
de anhídrido sulfúrico para nítrico y
producción de ácido sulfúrico.
Hornos
Tiempo corto de
contacto, altas
temperaturas
C
Combustión de H2S a SO2, producción
de carbón negro, producción de
acetileno, gasificación de altas presiones
para síntesis
Tubular
homogéneo
Tiempo de residencia
bien definido, control de
una adecuada
temperatura
C
Craqueo de hidrocarburos térmicos,
visbreaking, coquización retardada
(reacción endotérmica), cloración de
reacciones de metano, propeno y
butadieno, polimerización de etileno a
LLDPE, baja densidad lineal polietileno
(reacciones exotérmicas)
Tubular
heterogéneo
Tiempo de residencia
bien definido, control de
una adecuada
temperatura, alto fluido
catalítico superficie
interfacial
C
Reacciones catalíticas heterogéneas
(síntesis de NH3, CH3OH, estireno, etc.),
reacciones de reformado de
hidrocarburos( plataformas,
hidrocraqueo, etc.), etil benceno
deshidrogenación a estireno
Multifase
tubular
Alta área interfacial,
tiempo de residencia
bien definido,
recirculaciones internas
reducidas
C
Componentes de cloración orgánica,
oxidación de componentes orgánicos,
producción de adiponitrilo de ácido
adipico y amonio, producción de
nitroalina, oxidación de etileno a
acetaldehído
Tres fase
(aspersión)
Alta área interfacial,
ambas posibilidades de
operación equicorriente y
contracorriente
C, S Oxidación catalítica de componenteslíquidos orgánicos
Reactor de
lecho fluidizado
Alta mezcla de reactivos
y elevado control de
temperatura
C
Calcinación de reacciones de minerales,
reacciones de clorosis de hidrocarburos
clorinados, cloración de metano, craqueo
catalítico de hidrocarburos, coquización
de aceites pesados, producción de
melanina de urea fundida.
C, Operación Continua; D, Operación Discontinua; S, Operación semi-continua
Tabla 3.2 Tipos de reactores
 
 
 
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40 
 
 
ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo 4 
Estrategias de control de los 
equipos seleccionados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESTABLECIMIENTO DE LAS ESTRATEGIAS DE INSTRUMENTACIÓN Y 
CONTROL EN EQUIPOS DINÁMICOS, ESTÁTICOS Y DE INTERCAMBIO 
DE CALOR Y MASA.
4.1.1 Objetivo de control 
Suministrar el flujo adecuado que se requiere en el proceso.
4.1.2 Variables de entrada
Manipulable: caudal del fluido.
Disturbios: variación de caudal.
4.1.3 Variables de salida
Medible: regulación del flujo.
En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener 
constantes algunas magnitudes tales como la presión, el caudal, el nivel, la 
temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, el punto de rocío etc. 
Para conocer el número de variables a controlar se deben calcular los grados 
de libertad del proceso, ya que estos establecen la cantidad de lazos de control 
que deben ser implementados. Los instrumentos de medición y control 
permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en 
condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar. 
El sistema de control que permite el mantenimiento de las variables puede 
definirse como aquel que compara el valor de la variable con un valor deseado 
y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que 
el operario intervenga en absoluto. 
El sistema de control exige que esta comparación y la subsiguiente 
corrección sean posibles, se incluya una unidad de medida, una unidad de 
control, un elemento final de control y el propio proceso. Este conjunto 
de unidades formarán el lazo de control. 
El desarrollo de una estrategia de control consiste en la formulación o 
identificación de lo siguiente: 
1. Objetivo de control. 
2. Variables de entrada: manipulable o de disturbio. 
3. Variables de salida: medible o no medibles. 
4. Restricciones totales o parciales. 
5. Características de operación: continua, semi continua o batch. 
6. Estructura de control: lazo abierto o lazo cerrado. 
4.1 Bombas 
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4.1.4 Restricciones
Caudal de bombeo superior al mínimo, el cual debe ser suministrado por el 
fabricante de la bomba.