Unidad 1

Carrera: Ingeniería Mecánica

Alumno:

AGUILAR CANUL JOEL FELIPE

Materia:

Instrumentación y control

Grupo: Mecánica A

Semestre: 7

1.1.1 Campo

Es el conjunto de valores dentro de los límites superior e inferior de medida en los cuales el instrumento es capaz de trabajar en forma confiable por ejemplo un termómetro de mercurio con rango de 0 a 50 grados Celsius espectro o conjunto de valores de la variable de medidas que están comprendidas dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.

1.1.2. Rango

RANGO:

Es el conjunto de valores comprendidos entre los limites ( Superior e Inferior) que es capaz de medir el instrumento al que nos referimos, dentro de los límites de exactitud que se indican para el mismo. Se indica por los valores Superior e Inferior, antes mencionados

1.1.3. Exactitud

EXACTITUD:

Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños.

Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. 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 afondo de escala del instrumento. En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo.

1.1.4. Precisión

PRECISIÓN:

Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del Valor medido. Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto. La precisión está asociada a estadísticas como la varianza y el desvío standard. En la técnica se suele exigir que los valores de variables importantes para la calidad del producto se mantengan dentro de un campo dado por tres desvíos standard en más o en menos del valor especificado, y estos desvíos deben ser pequeños para tener buena precisión.

1.1.5. Respetibilidad

REPETIBILIDAD:

Capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en sucesivas ocasiones bajo exactamente las mismas condiciones. Un detalle muy importante de esto es que se debe exigir que la medición se debe realizar con la variable en sentido creciente o decreciente pero no en ambos sentidos, pues en ese caso deja de ser Repetibilidad para ser HISTÉRESIS. Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la repetibilidad como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

1.1.6. Histéresis.

HISTÉRESIS:

El amortiguamiento más el rozamientos hace que haya un consumo de energía en la carga y descarga de los instrumentos. Es debido a eso que la curva de calibración ascendente no coincida con la descendente y eso es llamado Histéresis Baja Histéresis es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con la variable en sentido contrario (por ejemplo decreciente). Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la histéresis como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

1.1.7. Supresión del Cero

Es la cantidad con que el valor inferior del campo supera el valor cero de la variable. Puede expresarse en unidades de la variable medida o en % del alcance. Por ejemplo, 20 o C del instrumento, o sea (20/40)*10=50%

1.1.8. Resolución

RESOLUCIÓN:

Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir una salida perceptible en el instrumento. Se expresa en general como un porcentaje del Límite Superior de medición del instrumento (valor a fondo de escala del mismo).

1.2.1. Variable de control.

� Variable de control: es un tipo de variable independiente que no se manipula sino que se Mantiene constante para neutralizar sus efectos sobre la variable dependiente (ya que en un experimento no es posible estudiar simultáneamente todas las variables independientes)

1.2.2. Variable controlada.

Es el parámetro más importante del proceso, debiéndose mantener estable (sin cambios), pues su variación alteraría las condiciones requeridas en el sistema, su monitoreo a través de un sensor es una condición importante para dar inicio al control .Al analizar el ejemplo mostrado del intercambiador de calor se observa, la intención de calentar agua a través del vapor, para lo cual se deberá tener en cuenta las diversas variable de proceso como son: los flujos de vapor y agua, las presiones de vapor y las temperaturas del agua; pero, la más importante del sistema es la temperatura de salida del agua, por lo tanto la Variable Controlada

1.2.3 Variable incontrolada (wild)

VARIABLE INCONTROLADA: 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; el mensaje del controlador que transmite modificaciones para lograr lo esperado de la variable controlada.

1.3.1. Elementos primarios.

Se considera elemento primario aquellos que existen de manera individual e independiente en un lazo .la función que desempeña en el lazo es la de detectar inicialmente el valor de una variable de proceso .están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuestas a la variación de la variable controlada.

1.3.2. Elementos secundarios

Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA

de corriente continua o digital. La señal digital es la más ampliamente utilizada y es apta directamente para las comunicaciones, ya que utiliza protocolos estándar.

1.3.3. Elementos terciarios o de control final.

Un elemento final de control es un mecanismo que artera el valor de variable manipulada en respuesta a una señal de salida des el dispositivo automático; típicamente recibe una señal del controlador y manipula un flujo de material o energía para el proceso. El elemento final puede ser una válvula de control, variadores de frecuencia y motores eléctricos, una servo válvula, un relé, elementos calefactores de carácter eléctricos o un amortiguador.

1.4.1. Clasificación de Instrumentos de Medición

Los instrumentos de medición y de control son relativamente complejos y su funcionamiento puede comprenderse bien si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Como es lógico, pueden existir varias formas para clasificar los instrumentos, cada una de ellas con sus propias ventajas y limitaciones. Se consideraran dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la función del instrumento y la segunda con la variable del proceso.

Los instrumentos de medición y de control son relativamente complejos y su función puede comprenderse bien si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Como es lógico, pueden existir varias formas para clasificar los instrumentos, cada una de ellas con sus propias ventajas y limitaciones. Se considerarán dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la función del instrumento y la segunda con la variable del proceso.

Según la función del instrumento, estos pueden clasificarse de la siguiente manera:

• Ciegos: sin indicación visible (alarmas);

• Indicadores: poseen un índice y una escala graduada;

• Registradores: capaces de graficar la evolución de la variable controlada;

• Sensores: captan el valor de la variable y envía una señal predeterminada;

• Transmisores: reciben la señal del sensor y la envían a distancia;

• Transductores: reciben una señal de entrada física y la convierten en una de salida (relé, convertidor PP/I o PP/P);

• Convertidores: reciben una señal de entrada procedente de un instrumento y la envían en forma de señal de salida estándar;

• Receptores: registran la señal

Procedente de los transmisores;

• Controladores: Comparan la variable controlada con un valor

1.4.2. Errores de paralaje.

Se origina de la falta de perpendicularidad entre el rayo visual del observador y la escala respectiva. Si la visual del observador hacia el apuntador de un instrumento indicador no es perpendicular a la superficie de la escala del instrumento, la lectura será mayor o menor, dependiendo esto de sí el ojo del observador se encuentra a la izquierda o derecha de la perpendicular. El grado de error de paralela dependerá de la altura del apuntador con respecto a la escala, y del seno del ángulo entre la visual y la perpendicular. Esta incertidumbre se puede reducir con la colocación de un espejo en la parte posterior del índice. Así la perpendicularidad se lograra cuando el observador no vea la imagen del mismo en el espejo. Error límite del separador de ojo La magnitud de este error es típicamente subjetiva, pues hay personas que tienen una visión mejor o peor que la normal. Este ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente.

1.4.3. Errores de escala (exactitud).

Hay un tipo de errores cuya cuantía se conoce pero que no se pueden obviar y que se refieren por una parte a la escala de los aparatos de medida y por otra a la incertidumbre asociada a un dato o un valor de una magnitud.

DE ESCALA:

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

1.4.4. Errores de proceso (montaje).

Se deben a los procedimientos de medición elegidos.

Muchas de las causas del error del proceso se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador.

Otro tipo de errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición, el principal es la falta de un método definido y documentado.

1.4.5. Errores de calibración.

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 medida del aparato es lineal y lo podemos ver en la imagen. En condiciones de funcionamiento estático, las relaciones respecto a la relación lineal indicada, dan lugar a los errores de calibración de los instrumentos, suponiendo que estas desviaciones no superan la exactitud dada por el fabricante del instrumento se considera que el instrumento esta calibrado aunque no coincidiera exactamente a la curva recta ideal.

Las desviaciones de la curva variable real-lectura de un instrumento típico, tal como lo muestra la figura, con relación a la recta ideal representan errores de medida del aparato, esta curva puede descomponerse en tres, que representan individualmente los errores que pueden hallarse en forma aislada o combinada en los instrumentos.

1.5. Simbología

Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean normas muy variadas que a veces varían de industria a industria. Esta gran variedad de normas y sistemas utilizados en las organizaciones industriales indica la necesidad universal de una formalización en este campo; varias sociedades han dirigido sus esfuerzos en este sentido, entre ellas se encuentra como una de las importantes la Sociedad de Instrumentos de Estados Unido, ISA; cuyas normas tienen por objeto establecer sistemas de designación(códigos y símbolos) de aplicación a las industrias químicas, petroquímicas, airea condicionado, etc.

1.5.1. Simbología ISA.

Un sistema de símbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de Instrumentistas de América). La siguiente información es de la norma: ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992).Las necesidades de varios usuarios para sus procesos son diferentes. La norma reconoce estas necesidades, proporcionando métodos de simbolismo alternativos. Se mantienen varios ejemplos agregando la información o simplificando el simbolismo, según se desee. Los símbolos de equipo en el proceso no son parte de esta norma, pero se incluyen para ilustrar aplicaciones de símbolos de la instrumentación.

1.5.2. Letras de identificación.

Cada instrumento debe identificarse con un sistema de letras que lo clasifique funcionalmente. Una identificación representativa es la siguiente:

El número de letras funcionales para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro, para ello conviene:

1. Disponer las letras en subgrupos, ejemplo, un transmisor registrador de relación de caudales con un interruptor de alarma de relación de caudales puede identificarse con dos circulaos uno con FFRT-3 y el otro FFS-3.

2. En un instrumento que indica y registra la misma variable medida puede omitirse la letra I (indicación).

3. Los bucles o lazos de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto deben identificarse con una secuencia única de numeras; esta puede comenzar con el 1 o cualquier otro número conveniente, tal como 101, 301

1201que puede proporcionar información codificada tal como área de planta.

4. Si un bucle dado tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir un sufijo, ejemplo FV-2A, FV-2B,FV-2C, etc.

1.5.4. Códigos colores.

El código de colores es muy importante en el área de la reparación de cualquier electrodoméstico, ya que nos va a indicar su valor, su tolerancia y su potencia.

Una de las cosas que se debe tener en cuenta es que nos va a servir para resistencias, condensadores, y bobinas, que usen colores.

Existen resistencias de cuatro, cinco, y seis bandas de colores las cuales nos van a dar el valor correspondiente.

Por ejemplo: una de cuatro bandas se lee así, la primera banda me da un número, la segunda banda me da otro número y la tercera banda es la cantidad de ceros que le agrego al número, la cuarta banda es su tolerancia que consiste en aumentar o disminuir su valor dependiendo de su porcentaje .las de cinco bandas nos indican que la primera, segunda, y tercera banda es darle un número a cada una de ellas y la cuarta es la cantidad de ceros que debo agregar al número por lo tanto la quinta es su tolerancia.