Medición e instrumentación industrial

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA”

ÁREA DE TECNOLOGÍA

COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO

DEPARTAMENTO DE MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN

CÁTEDRA: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS

TEMA Nº 1

MEDICIÓN E INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

GUIA DE ESTUDIO PREPARADA POR:

ING. Esp. JOSE E CUAURO S.

Punto Fijo, Abril de 2012

TEMA Nº 1

MEDICIÓN E INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

• TÉRMINOS RELACIONADOS CON LA SEÑAL Y EL CAMPO DE MEDIDA:

En aquellos instrumentos que indican, transmiten o registran es importante conocer exactamente cual es la cantidad medida y la región de la escala sobre la cual esta siendo medida.

Para medir los aspectos anteriores se tienen:

1.- VARIABLE MEDIDA:

Es la cantidad física, propiedad o condición que esta siendo medida. Ej.: temperatura, presión, caudal, flujo, etc.

2.- SEÑAL MEDIDA:

Es una variable eléctrica, mecánica, neumática u otra variable aplicada a la entrada de un equipo. Ej.: en un termopar la señal medida es una fuerza electromotriz, la cual es el análogo eléctrico de la temperatura.

3.- SEÑAL DE ENTRADA:

Una señal aplicada a un dispositivo o sistema.

4.- SEÑAL DE SALIDA:

Una señal entregada por un dispositivo o sistema.

5.- RANGO DE UN INSTRUMENTO (CAMPO DE MEDIDA):

Es el conjunto de valores de la variable medida comprendidos dentro de los límites superiores e inferiores de la capacidad de medida o de transmisión de un instrumento. Ej. Un termómetro que esta calibrado entre 100ºC y 200ºC tiene un rango de 100ºC a 200ºC.

6.- AMPLITUD (SPAN):

Es la diferencia algebraica entre los valores o limites superiores e inferiores del rango de un instrumento. En el ejemplo anterior el span de un instrumento (termómetro) es 100ºC.

EJEMPLOS TIPICOS:

a.- Rango 0 a 100:

Valor mínimo = 0; Valor máximo= 100; amplitud = 100 – 0 = 100.

b. - Rango 20 a 100

c. - Rango -20 a 150

d. - Rango -100 a -20

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL

- DEFINICIÓN:

Es el campo de elementos que sirven para medir, controlar y registrar las variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en este.

En otras palabras la instrumentación nos permite en tiempo real de un proceso ver si el mismo va encaminado hacia donde deseamos y de no ser así se utilizan los instrumentos para actuar sobre el sistema y proceder de forma correctiva.

- CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS:

Los instrumentos de medición y 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 tiene sus ventajas y limitaciones.

 EN FUNCIÓN DEL INSTRUMENTO:

 INSTRUMENTOS CIEGOS:

Son aquellos que no tienen indicación visible de la variable. Ej. Transmisores de caudal, nivel y temperatura sin indicación

 INSTRUMENTOS INDICADORES:

Disponen de un índice y una escala graduada en la que pueden leerse el valor de la variable. Existen también indicadores digitales que muestran una variable en forma numérica con dígitos.

 INSTRUMENTOS REGISTRADORES:

Registran con trazo continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares o de gráficos o alargados según sea la forma del grafico.

 ELEMENTOS PRIMARIOS:

Están en contacto directo con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada.

 TRANSMISORES:

Captan la variable del proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3-15 Psia (lb/in2) o electrónica de 4-20 mA de corriente continua. El elemento primario puede o no ser parte integral del transmisor.

 TRANSDUCTORES:

Reciben una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida. Ej. Son transductores: un relé, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática).

 CONVERTIDORES:

Son aparatos que reciben una señal de entrada neumática (3-15 Psia) o electrónica (4-20 mA c.c.) procedente de un instrumento y después de modificarla envía la resultante en forma de señal de salida estándar.

 RECEPTORES:

Reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran.

 CONTROLADORES:

Comparan la variable controlada con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación.

 ELEMENTO FINAL DE CONTROL:

Recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. En el control neumático el elemento suele ser una válvula neumática o un servomotor neumático.

 EN FUNCION DE LA VARIABLE DEL PROCESO:

De acuerdo con la variable del proceso, los instrumentos de caudal, nivel, presión, temperatura, densidad y peso específico, humedad y punto de ocio, viscosidad, posición, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, fuerza, turbidez, etc.

- CARACTERISTICAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS DE LOS INSTRUMENTOS:

• CARACTERISTICAS ESTÁTICAS:

Son aquellas que exhiben un instrumento bajo condiciones de estado estacionario. Ellas permiten determinar la calidad de la medición bajo condiciones de estado estacionario.

Algunas características importantes son:

A.- EXACTITUD:

Es la conformidad de un valor indicado con respecto a un valor real. Define los límites de errores que se cometen cuando un instrumento se utiliza bajo condiciones de referencia.

B.- ERROR ESTÁTICO:

Es la diferencia algebraica entre el valor indicado por el instrumento y el valor real de la señal medida. Un error positivo indica que la medición indicada por el instrumento es mayor que el valor real.

C.- REPETIBILIDAD:

Es el grado de igualdad con que un valor dado puede ser repetidamente medido. Un instrumento que tiene una repetibilidad perfecta es aquel que no tiene desviación ósea su calibración no varia gradualmente en un periodo de largo tiempo.

D.- DESVIACIÓN:

Significa

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