1.1. terminología de la instrumentación
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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
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
TABLA 1.5.1.- LETRAS DE IDENTIFICACION
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
LETRAS DE IDENTIFICACION
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
4.1
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.1
SIMBOLOGIA E IDENTIFICACION DE INSTRUMENTOS; CREUS SOLE, ANTONIO CAP.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
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