Instrumentacion

INTRODUCCIÓN

Todos los días hacemos mediciones. Por ejemplo, de manera rutinaria nos pesamos en una báscula o Ieemos la temperatura de un termómetro en el exterior. La mayoría de las personas pone poco interés en la selección de instrumentos para estas sencillas mediciones.

Después de todo, el uso directo de los datos es claro para nosotros; los tipos de instrumentos y las técnicas se han establecido por costumbre y el resultado de estas mediciones no es lo bastante importante como para que se requiera poner mucha atención en sus características tales como la exactitud o los métodos alternativos. Sin embargo, cuando la importancia es mayor, la selección de equipo y técnicas de medición, así como la interpretación de los de los datos, pueden demandar una atención considerable. Sólo considere cómo podría verificar que un nuevo motor se construye tal y como se diseñó, que cumple las especificaciones de desempeño y los límites de emisión requeridos.

1. INSTRUMENTACIÓN

En todos los procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, etcétera. 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 operar o podría realizar.

En los inicios de la era industrial el control y la medición se llevaban a cabo manualmente utilizando instrumentos simples como manómetros, termómetros, válvulas manuales, entre otros siendo estos suficientes debido a la relativa simplicidad del proceso, más sin embargo debido a que la complejidad de los procesos va en aumento, está exigiendo la automatización progresiva de los instrumentos de medición y control esto ha provocado que el trabajo físico directo disminuya a la simple supervisión del proceso desde centros de control situados en el mismo y gracias a esto es posible lograr productos complejos con condiciones estables de calidad que para el operario seria muy difícil lograr.

Los instrumentos son herramientas indispensables que sirven para conseguir y conservar la calidad con que se identifica el producto que se está manufacturando. Se utilizan para controlar las variables de un proceso o sistema en forma tan exacta como se necesite para satisfacer las especificaciones del producto en lo que respecta a composición, forma, color o acabado.

La automatización, que requiere del control y la recopilación de datos por computadora, ha fomentado el uso de instrumentos para mediciones y control, tanto de una sola estación como de sistemas completos en todas las industrias modernas. Estos van desde una simple estación de control manual hasta un complejo centro de actividad y control utilizando computadoras. Para cada aplicación debe existir una comprensión clara y concisa del funcionamiento de cada instrumento y de sus limitaciones en el sistema de medición y control. Es esencial que se conozca la teoría adecuada, la operación funcional y las interacciones entre los componentes en el proceso que se va a medir o controlar.

La utilidad de un instrumento en cualquier sistema de medición y control depende de la medida en que se pueda poner en marcha con éxito un dispositivo de control y del grado de seguridad con que se logre reproducir la iniciación del control. Tanto la exactitud como la seguridad de un instrumento depende de su construcción y de la manera en que conserve su calibración. Un instrumento mal calibrado produce un riesgo de medición y no sirve al utilizarlo para medir. Para que un instrumento industrial pueda ser útil para usarlo en procesos, el instrumento se debe calibrar de acuerdo con una norma ya aceptada.

2. SISTEMA GENERAL DE MEDICIÓN

La medición y el control automáticos pueden ser parciales, totales o de alguna extensión intermedia. El control comprende siempre un valor preestablecido o predeterminado llamado punto fijo o de ajuste. El sistema se diseña para medir y controlar económicamente cualquier desviación de la variable dentro del alcance y rango de los controles, de manera que se mantenga el valor predeterminado dentro de los límites escogidos con el objeto de producir un artículo de calidad.

La medición automática y los sistemas de control operan con base en un principio de error, y establecen un limite definido de su valor. El sistema de medición detecta el error y produce una medición para indicar que se requiere un control manual, o bien, el propio medidor la realiza en forma automática mediante un sistema de control para corregirlo. Normalmente, esto se logra mediante alguna forma de sistema de retroalimentación, anticipación o alimentación directa. La precisión necesaria en el control del sistema, al igual que la velocidad de respuesta para la acción correctiva en una aplicación particular, determinan tanto el tipo del sistema como su costo. La variedad disponible en desde un simple conmutador manual hasta un complejo sistema de control por computadora.

Un sistema de control que permite el mantenimiento de las variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable a condición a controlar 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 pues para esta comparación y subsiguiente corrección sean posible, que se incluya una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final y el propio proceso. Este conjunto de unidades forman un bucle o lazo que recibe el nombre de bucle de control, este puede ser abierto o cerrado.

El instrumento o el sistema de instrumentos puede ser mecánico, neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o una combinación de dos o más de estas formas básicas. Cada instrumento o sistema de instrumentos tiene tres funciones básicas que son:

Detector

Dispositivo intermedio de transferencia

Dispositivo final

El dispositivo de entrada debe captar la señal y transferirla a algún sistema de salida. El tipo de instrumento o sistema depende de las variables que se van a controlar o a medir y de la rapidez y la precisión con que se debe efectuar la medición o el control.

3. RELACIÓN ENTRE VALOR REAL DE UNA VARIABLE Y EL VALOR MEDIDO

Todas las variables conocidas del proceso deben listarse y evaluarse para cualquier posible relación de causa y efecto. Si un cambio en una variable no afectara el valor de otra variable, las dos se consideraran independientes una de otra. Una variable que puede cambiar independientemente de otras se conoce como variable independiente.

Una variable

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