Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Departamento de Ingeniería de Sistemas

Cursos Especiales de Grado

Área: Automatización y Control de Procesos Industriales

Terminología de Instrumentación

(Campo, Rango, Exactitud, Precisión)

Equipo CAM

Integrantes:

Guevara A., Bernardo J. C.I.: 20.172.680.

Velásquez M., Yanires Y. C.I.: 19.008.895.

Maturín, febrero de 2014

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................1

MARCO TEÓRICO...................................................................................................2

Metrología.............................................................................................................2

Instrumentación industrial.....................................................................................2

Terminología Básica.............................................................................................3

Campo o Rango................................................................................................3

Alcance.............................................................................................................3

Exactitud...........................................................................................................3

Precisión...........................................................................................................4

DISCUSIÓN.............................................................................................................6

CONCLUSIONES.....................................................................................................8

BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................9

INTRODUCCIÓN

Si analizamos nuestras actividades cotidianas, desde el momento que suena la alarma de un despertador y nos preparamos para desarrollar nuestras actividades diarias, así como encender un foco o escuchar el encendido o apagado del motor de la bomba, etc., nos auxiliaremos de instrumentos que nos ayudan a desarrollar ciertas actividades oportunamente con eficiencia, rapidez, etc. igual manera mecánicos, electricistas, médicos, ingenieros y arquitectos, se auxilian de instrumentos para llevar a cabo sus actividades diarias, con el objetivo de lograr un avance con la mayor eficiencia, calidad y volumen de producción.   

Es lógico pensar que para las industrias, sin importar el tamaño de estas, es imprescindible el uso de instrumentos industriales, para facilitar la manufactura de sus productos.

Un requisito previo al estudio y conocimiento de los diferentes métodos e instrumentos de medición de las variables más características de los sistemas es establecer con propiedad una terminología precisa a la cual referirse, y cuya significación no ofrezca ambigüedad. De esta forma se definen a continuación algunos de los términos que con mayor difusión se emplean en el ámbito de la Medición (o Metrología), y de la Instrumentación Industrial.

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MARCO TEÓRICO

Metrología

La Metrología es la ciencia que tiene por objeto el estudio de las propiedades medibles, las escalas de medida, los sistemas de unidades, los métodos y técnicas de medición, así como la evolución de lo anterior, la valoración de la calidad de las mediciones y su mejora constante, facilitando el progreso científico, el desarrollo tecnológico, el bienestar social y la calidad de vida

La Metrología se considerar habitualmente dividida en tres categorías, cada una de ellas con diferentes niveles de complejidad y exactitud:

1. La Metrología Científica, que se ocupa de la organización y el desarrollo de los patrones de medida y de su mantenimiento (el nivel más alto).

2. La Metrología Industrial, que asegura el adecuado funcionamiento de los instrumentos de medición empleados en la industria y en los procesos de producción y verificación.

3. La Metrología Legal, que se ocupa de aquellas mediciones que influyen sobre la transparencia de las transacciones comerciales, la salud y la seguridad de los ciudadanos.

Instrumentación industrial

Se refiere al conocimiento de los conjuntos de instrumentos de medición, su funcionabilidad y aplicación en los procesos productivos.

Gracias a los avances en la teoría y la práctica de la instrumentación y control automático de procesos industriales es posible obtener un desempeño óptimo, logrando aligerar la carga de muchas operaciones manuales repetitivas y rutinarias permitiendo mejorar la productividad.

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, la humedad, el punto de rocío, entre otros; ya sea, por razones de seguridad o bien por estar especificadas. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas variables en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar.

“si podemos medir, podemos controlar, si controlamos podemos mejorar” Nelson M. Docente Politécnico JIC.

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Terminología Básica

Los instrumentos de control empleados en las industrias de proceso tienen su propia terminología; los términos empleados definen las características propias de medida y de control y las estáticas y dinámicas de los diversos instrumentos utilizados.

Campo o Rango

Se entiende por campo o rango el espectro o conjunto de valores de la variable medida que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medición y transmisión del instrumento, es decir, los valores para los cuales el aparato proporciona una lectura fiable; viene expresado estableciendo los dos valores extremos. A modo de ejemplo en la Figura 1 se observa un manovacuómetro de agua, en el cual puede apreciarse su rango de medición.

Alcance

El alcance de un instrumento se determina como la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. En el instrumento de medición de la Figura 1, se observa el alcance del mismo.

Figura 1. Ejemplo del rango y Alcance de un manovacuómetro de agua

Exactitud

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida. Es decir, cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido.

Un instrumento exacto cuenta con la capacidad de dar valores de lectura con errores pequeño, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. Si un instrumento está calibrado

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correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión. La estadística (media en este caso) nos podrá acercar al valor verdadero. La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento.

Por ejemplo:

Se toman tres lecturas con cierto termómetro de un horno que está a una temperatura real de 200°C. Las mediciones arrojan 199°, otra 200°, y finalmente 201°. Este termómetro es exacto porque tiene un margen muy corto de error en cuanto al valor real.

Precisión

En instrumentación industrial, la precisión es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento (intervalo donde es admisible que se sitúe la magnitud de la medida). En otras palabras, es la tolerancia mínima que se debe permitir en la medición, registro ó valor a controlar según sea el instrumento, es la mínima división de escala de un instrumento indicador.

Figura 2. Ejemplo de exactitud de un Amperímetro.

También, precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.

Por ejemplo:

Una perforadora de papel debe hacer una serie de orificios cada 5 cm. Se observa que los realiza de la siguiente manera a los 5.2cm, 5.1 cm y 5.2cm. En este caso la perforadora es precisa ya que no existe gran diferencia de distancia entre los orificios, sin embargo cabe destacar que no es exacta puesto que el objetivo real es que sean cada 5cm.

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La exactitud indica los resultados de la proximidad de la medición con respecto al valor verdadero, mientras que la precisión con respecto a la repetibilidad o reproductibilidad de la medida.

Figura 3. Relación entre exactitud y precisión en referencia al valor medido.

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DISCUSIÓN

A través el estudio de estos conceptos básicos de terminología de instrumentación industrial fue posible establecer la relación que existe entre ellos, así mismo reconocer con claridad su incidencia en los procesos de medición para el monitoreo y control industrial.

En relación al campo o rango de un instrumento y su alcance se evidencia la importancia de conocer a qué se refiere cada uno de ellos. El campo o rango indica las mediciones inferiores y superiores que pueden realizarse con un instrumento determinado, en el caso del alcance se refiere a la totalización, mediante una diferencia algebraica de los valores superiores e inferiores, de la medición que puede realizar el instrumento.

Figura 4. Rango y Alcance de un Termómetro de Mercurio

Un ejemplo que podemos mencionar en campo de medida o rango un termómetro de mercurio con rango de -5 a +60 grados centígrados (Celsius) y un Alcance de 65 grados centígrados.

Los conceptos de exactitud y precisión presentan una relación estrecha, sin embargo como se evidenció en los ejemplos anteriores no dependen uno del otro, un instrumento puede ser exacto y no preciso, y viceversa. Lo importante es comprender su incidencia en un proceso de medición e incluso en un proceso completo, para obtener un producto o resultante que cuente con una aproximación a lo esperado minimizando el error y garantizando la calidad del mismo.

La precisión en particular se puede manejar de acuerdo al contexto, la intrínseca que presenta un instrumento hace referencia a su capacidad de medida mínimo, por ejemplo un milímetro o un centímetro; mientras que la cualidad de precisión se refiere a la variación entre varias mediciones arrojadas por el mismo instrumento. Por otro lado la exactitud es la posibilidad que ofrece un instrumento de realizar una medición con un máximo de aproximación a la realidad.

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Rango

- 5 C° hasta 60 C°

Alcance

65 C°

A continuación se muestra un ejemplo grafico de la precisión y la exactitud

Figura 5. Ejemplo gráfico de exactitud y precisión.

En el caso A, el grado de precisión es alto, los disparos están igual de concentrados, sin embargo es poco exacto, pues este punto está alejado del blanco.

En el caso B la precisión es baja como se puede ver por la dispersión de los disparos por toda la diana, pero la exactitud es alta porque los disparos se reparten sobre el centro de la diana.

En el caso C  tiene un alto grado de precisión dado que todos los disparos se concentran en un espacio pequeño, y un alto grado de exactitud dado que los disparos se concentran sobre el centro de la diana. Estos disparos fueron precisos y exactos.

Siendo un poco informal con un ejemplo podemos decir que si estás jugando al fútbol y siempre tu tiro impacta el poste izquierdo en lugar de marcar gol, entonces no eres exacto, pero eres preciso.

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CONCLUSIONES

Medición e instrumentación tiene un rol de relevancia en la industria, gracias a ellos se establece y monitorean parámetros adecuados para el buen funcionamiento de los equipos, procesos estructurales de la industria, siendo indispensable por parte de los operadores y encargados supervisar estas áreas.

La terminología de instrumentación que se revisó durante el desarrollo del presente trabajo abarco los conceptos básicos de rango o campo, alcance, precisión y exactitud de los instrumentos de medición, empleados en la industria para obtener los datos que servirían de basamento para la toma de decisiones en el proceso productivo, los cuales describen los aspectos que deben ser atendidos y revisados en el proceso de captura de la información o medidas.

De igual manera se dejó en videncia que existe una interdependencia entre estos conceptos, puesto que una lectura de calidad dependerá de utilizar un instrumento con la capacidad de medición adecuada (Campo y Alcance) y un procedimiento adecuado en busca de una precisión y exactitud que garantice la calidad de las medidas obtenidas.

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BIBLIOGRAFÍA

Pedro L. Iglesias, Francisco Arregui. Instituto Tecnológico del Agua Universidad Politécnica de Valencia. Conceptos fundamentales sobre medición e instrumentación. [Documento en línea]. Disponible: http://www.ita.upv.es/ventas/doc_prods/previews/18.pdf [Consulta: 2014, febrero 14]

Síntesis Prof. Ing. Eduardo Néstor Alvarez. Conceptos Introducción a la Instrumentación. [Documento en línea]. Disponible: http://laboratorios.fi.uba.ar/lscm/Instrum01.pdf [Consulta: 2014, febrero 14]

Universidad de Guadalajara Centro Departamento de Electrónica. Conceptos de Instrumentación 1 [Documento en línea]. Disponible: http://proton.ucting.udg.mx/dpto/maestros/mateos/clase/Modulo_01/tipos/index.html [Consulta: 2014, febrero 15]

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