1.1. terminología de la instrumentación

1.1. Terminología de la Instrumentación

1.1.1.- Campo de medida.- El campo de medición de una aparato sueledefinirse estableciendo los límites superior e inferior del rango de medición

posible en la siguiente figura 1 manovacuómetro de agua se aprecia el campo

de medida.

Figura 1.- Manovacuómetro

Dependiendo de la situación relativa del cero de la variable medida dentro

del campo de medición se puede distinguir entre:

Campo de medida con elevación del cero, si el cero queda fuera del campo

de medición. En estos casos se denomina elevación del cero a la diferencia

entre el limite inferior del rango de medida y el cero de la variable considerada.

Campo de medida con supresión del cero, cuando el cero de la magnitud

medida queda dentro del rango de estos casos medida. En estos casos no

tiene sentido hablar de elevación del cero, pero se define el concepto de

supresión del cero como la diferencia entre el valor mínimo del rango de

medida y el cero de la variable.

1.1.2.- Rango.- Conjunto de valores de la variable que puede medir el

instrumento. Se especifica mediante el límite inferior y el superior.

Ejemplo: rango de termo resistencia para medir temperatura: 50-150ºC

1.1.3.- Exactitud.- es una medida de la calidad de la calibración de nuestro

instrumento respecto de patrones de medida aceptados internacionalmente.

Es la cercanía del valor obtenido con el denominado valor “real”, para hacer

referencia a la exactitud se tienen que tener en cuenta dos conceptos

fundamentales patrones de medida y trazabilidad en las mediciones. Es decir

una medida es exacta cuanto menor sea la discrepancia o separación entre

lo obtenido con el instrumento de trabajo y el valor leído con el instrumento

patrón.

1.1.4.- Precisión.- Está relacionada con la repetibilidad que el instrumento

proporciona en sus medidas, es decir qué diferentes medidas de una misma

cantidad bajo condiciones aproximadamente iguales conducen a resultados

muy parecidos. A más parecidas las medidas, más preciso el instrumento.

No se debe confundir exactitud con precisión La Figura 2 ilustra de modo

esquemático estos dos conceptos. Ejemplo, un cronómetro es capaz de

determinar centésimas de segundo pero adelanta dos minutos por hora,

mientras que un reloj de pulsera con apreciación nominal de 1 segundo, no lo

hace. En este caso decimos que el cronómetro es más preciso que el reloj

común, pero menos exacto.

Figura 2. Ilustración de los conceptos de precisión y exactitud. a) es

una determinación precisa pero inexacta, mientras d) es más exacta

pero imprecisa; b) es una determinación más exacta y más precisa;

c) es menos precisa que a).

1.1.5.- Repetibilidad.-

Capacidad del instrumento para medir valores idénticos para los mismos

valores de la variable física y condiciones de medida (% Alcance).

1.1.6.- Histéresis. – Es la mayor diferencia entre las mediciones hechas para

el mismo valor de la variable , cuando llevamos el instrumento a lo largo de

todo su rango al ascender y luego descender

1.1.7.- Resolución .- es el mas pequeño intervalo entre dos detalles discretos

adyacentes que se pueden distinguir uno del otro. Un ejemplo es un indicador

digital cuya resolución esta por el digito menos significativo.

1.2 VARIABLES

Es cualquier elemento que posee características dinámicas, estáticas,química y físicas bajo ciertas condiciones, que constantemente se puedenmedir. Una variable es cualquier rasgo, atributo, dimensión o propiedad capazde adoptar más de un valor o magnitud .

Se pueden definir como todo aquello que vamos a medir, controlar yestudiar en una investigación. Por lo tanto, es importante, antes de iniciar unainvestigación, que sepamos cuáles son las variables que vamos a medir y lamanera en que lo haremos. Es decir, las variables deben ser susceptibles demedición.

Variable es todo aquello que puede asumir diferentes valores, desdeel punto de vista cuantitativo o cualitativo.

Las variables pueden ser definidas conceptual y operacionalmente. Ladefinición conceptual es de índole teórica, mientras que la operacional nos dalas bases de medición y la definición de los indicadores.

En ingeniería mecánica las variables fundamentales son:

Velocidad, Presión, Volumen y Temperatura.

1.2.1 VARIABLE DE CONTROL.

Es una variable de proceso que es medida y/o controlada por un sistema de

control.

1.2.2 VARIABLE CONTROLADA.

Es la variable directa a regular, sobre la que constantemente estamos

pendientes ya que afecta directamente al sistema del proceso, es decir, es la

que dentro del bucle de control es captada por el sensor para originar una

señal de retroalimentación.

Normalmente la variable controlada es considerada la salida del sistema.

1.2.3 VARIABLE INCONTROLADA (wild).

Es la que se modifica para afectar directamente a la variable controlada, es

la herramienta para modificar la variable directa en el proceso.

Es la cantidad que se encarga de variar los instrumentos finales de control.

Es el mensaje del controlador que transmite modificaciones para lograr lo

esperado de la variable controlada.

1.3.-Elementos de un instrumento de Medición

Instrumento de

medición

Elementos primarios

(fase inicial o

detectora)

Elementos

secundarios ( Fase

Intermedia)

Elementos terciarios o

de control ( Fase de

Salida)

1.3.1.- Elementos primarios (Fase inicial o Detectora)

- Se detecta la variable física y se efectúa una transferencia ya seamecánica o eléctrica para convertir esta señal a una forma manejable.

- Sin embargo, en el sentido general un transductor es un dispositivoque transforma un efecto físico en otro, pero en la vida practica seha tomado esa palabra como la transformación de una variablefísica a una señal eléctrica, ya que es una forma de señal fácilmentemanejable.

1.3.2.- Elementos secundarios ( Fase intermedia)

- En esta etapa se modifica la señal que proviene del transductor, yasea que se amplifique, se filtre o se adecue por otros medios paratener una salida deseable.

El elemento se conoce como conversor de variable.

1.3.3.- Elementos terciarios de control(Fase final o de salida)

- En esta etapa se indica, se graba o se controla la variable a medir.

ETAPAS DE UN INSTRUMENTO DE

MEDICÍÓN

VARIABLE FISICA QUE

SE VA A MEDIR

ETAPA DETECTOR

TRANSDUCTOR

FUENTE DE LA SEÑAL DE

CALIBRACION QUE

REPRESENTA EL VALOR

CONOCIDO DE LA

VARIABLE FISICA.

ETAPA

INTERMEDIA

CONTROLADOR

INDICADOR

REGISTRADOR

SEÑAL DE CALIBRACION

SEÑAL DE ENTRADA

SEÑAL

TRADUCIDA

SEÑAL DE REALIMENTACION PARA CONTROL

POTENCIA

EXTERNA

SEÑAL

MODIFICADA

ETAPA DE SALIDA

1.4. Instrumentos de medición y errores

1.4.1. Clasificación de Instrumentos de Medición.

Debido a la gama tan amplia de instrumentos de medición que hay en el

mercado, su clasificación se hace de la siguiente manera:

a) Por el tipo de medición que realizan

b) Por el sistema de funcionamiento con que trabajan

Instrumentos de medición directa

a) Por el tipo de medición

que realizan

Instrumentos de medición indirecta

Instrumentos de medición directa.

En este grupo, que tienen los instrumentos capaces de darnos lecturas

directas sobre una escala graduada, de una manera directa e inmediata sin

necesidad de ajustar a cero o a otro valor cualquiera a los equipos de

medición. Como ejemplo podemos mencionar: calibrador con vernier, tornillo

micrométrico y aquellos que funcionan con el mismo principio, etc.

Instrumentos de medición indirecta

Se agrupan aquí, a los instrumentos que para que puedanusarse, es necesario ajustarlos a un cierto valor con la ayudade un patrón o calibre y las lecturas son valores diferencialescon respecto al valor con que fue ajustado. También seincluyen en este grupo a los llamados calibres "pasa nopasa", que son de dimensión fija. Algunos instrumentos queestán en este grupo son: reloj indicador de caratula,comparador óptico, comparador neumático, proyector deperfiles, etc.

Mecánicos

Ópticos

b) Por su sistema de Neumáticos

funcionamiento. Eléctricos

Electrónicos

Mixtos

CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEN A

UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

1.- tipo de medición que realizan

2.- tipo de funcionamiento

Características 3.- sistema de graduación

Principales. 4.- legibilidad

5.- capacidad o rango de medición

6.- precisión

1.4.2. Errores de paralaje.

se origina por la posición incorrecta al tomar la lectura del instrumento de

medición, es decir; falta de perpendicularidad entre la superficie de la

mirilla o escala y el campo visual del técnico o instrumentista.

1.4.3. Errores de escala (exactitud).

Se acepta comúnmente como error de escala el valor de la división más pequeña del aparato de medida (a veces se toma como error la mitad u otra fracción de la citada división).

Por ejemplo:

1 mm en una cinta métrica que expresamos como esc.(a)= ±1 mm o una unidad del último orden en una escala digital.

Error de exactitud

Si medimos con una regla milimetrada el ancho de esta hoja A4encontramos que es de 210 mm, valor que se repite si hacemosvarias lecturas.

Esto no quiere decir que el ancho es “exactamente”210,000000000 . . . mm.

Lo que tenemos que interpretar es que, el valor medido será menorque 211 mm pero no tenemos confianza en cuánto es menor.También sabemos que el valor medido es mayor que 209 mm perono podemos conocer con certeza cuánto mayor.

El intervalo que va desde 209 mm hasta 211 mm es el más

pequeño, sobre el cual estamos seguros que se encuentra incluido

el valor buscado, pero no conocemos exactamente cuál es ese

valor. Este es el resultado realista de nuestra medición.

Cuando informemos los resultados de nuestras mediciones,

debemos tener presente este hecho fundamental:

Las medidas no son simples números exactos, sino que

consisten en intervalos, dentro de los cuales tenemos

confianza de que se encuentra el valor buscado.

No existen reglas fijas para determinar el intervalo, y en

general dependerá de muchos factores que confluyen en el

acto de medir e interpretar la medición.

1.4.4. Errores de proceso (montaje).

Este tipo de errores se presentan básicamente como resultado del

procedimiento de medición elegido

tipos de errores de montaje

Agudeza visual.

Descuido.

Cansancio.

Alteraciones emocionales.

No se cuenta con un método definido y documentado.

1.4.5. Errores de calibración

Un instrumento representativo, se considera que esta bien calibrado cuando

en todos los puntos de su campo de medida, la diferencia entre el valor real

de la variable y el valor indicado o registrado o transmitido, esta

comprendida entre los limites determinados por la precisión del instrumento.

En un instrumento ideal(sin error), la relación entre los valores reales de la

variable comprendidos dentro del campo de medida, y los valores de lectura

del aparato, es lineal. En la siguiente figura se ve su relación.

Las desviaciones de la curva variable real-lectura de un instrumento

típico, tal como mostrada en la figura 2, con relación a la recta ideal

representan los errores de medida del aparato. Esta curva puede

descomponerse en tres que representan individualmente los tres

tipos de errores que pueden hallarse en forma aislada o combinada

en los instrumentos.

Error de cero.- Todas las lecturas están desplazadas un mismo

valor con relación a la recta representativa del instrumento. Este

tipo de error puede verse en la figura 3 en la que se observará que

el desplazamiento puede ser positivo.

Error de multiplicación.- todas las lecturas aumentan o disminuyen

progresivamente con la relación a la recta representativa, según

puede verse en la figura 4 en la que se observará que el punto base

no cambia y que la desviación progresiva puede ser positiva o

negativa.

Error de angularidad.- La curva real coincide con los puntos 0 y

100 % de la recta representativa, pero se aparta de la misma en

los restantes. En la figura 5 puede verse el error de este tipo. El

máximo de la desviación suele estar hacia la mitad de la escala.

En general , el error de cero se corrige con el llamado tornillo

cero, que modifica directamente la posición del índice o de la

pluma de registro cambiando la curva variable-lectura

paralelamente a si misma, o bien sacando el índice y fijándolo al

eje de lectura en otra posición.

El error de multiplicación se corrige actuando sobre el tornillo de

multiplicación( o Span, en ingles) que modifica directamente la

relación de amplitud de movimientos de la variable al índice o a

la pluma, es decir, que aumenta o disminuye progresivamente

las lecturas sobre la escala.

Para calibrar un instrumento conviene, en primer lugar, eliminar

o reducir al mínimo el error de angularidad. Este error es debido

fundamentalmente a la transmisión por palancas del movimiento

del elemento primario o de la variable medida al índice de

lectura o de registro mostrada en la figura 6.

1.5. Simbología

1.5.1. Simbología ISA.

Para designar y representar los instrumentos de medición y control seemplean diferentes normas que a veces varían de industria. Esta granvariedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industrialesindica la necesidad universal de una normalización en este campo. Variassociedades han dirigido sus esfuerzos en ese sentido, y entre ellas seencuentra como una de las importantes la sociedad de Instrumentos deEstados Unidos. ISA(Instrument Society of America) cuyas normas tienen porobjeto establecer sistemas de designación( Códigos y Símbolos) deaplicación a la industria química, petroquímica, aire acondicionado, etc.

Este es un resumen de la norma ISA-S 5.1-84 de ANSI/ISA del año 1984 conuna rectificación en el año 1992, sobre instrumentos de medición ycontrol, de ISA-S 5.2-76 del año 1976 con una rectificación en el año 1992Binary Logic Diagrams for Process Operations sobre símbolos deoperaciones binarias de procesos, y de ISA-S 5.3 Graphic Symbols ForDistributed Control/Shared Display Instrumentation,Logic and ComputerSystem 1983 , sobre símbolos de sistemas de microprocesadores concontrol compartido. Hay que señalar al lector que estas normas no son deuso obligatorio sino que constituyen una recomendación a seguir en laidentificación de los instrumentos en la industria.

1.5.2.- LETRAS DE IDENTIFICACION.

SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1

TABLA 1.5.1.- LETRAS DE IDENTIFICACION


LETRAS DE IDENTIFICACION


4.1


Controlador indicador de

temperatura

Señal eléctrica

Transmisor de temperatura

Tubo capilarVálvula de

temperatura

Relevador de

temperatura

Señal eléctrica

Vapor

Por equipos identificar los símbolos del siguiente diagrama

Investigar los siguientes temas valor 30 %

1.5.3. Simbología de señalización.

1.5.4. Códigos colores

Por Equipos una presentación en power point donde contenga

nombre de la Investigación ,Integrantes, Fecha de entrega,

Objetivo, Introducción ,Desarrollo, Conclusión, Bibliografía.

Fecha de entrega 18 de Febrero del 2020

1.1. terminología de la instrumentación

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