Instrumentacion Y Control

1.1 Terminología de la Instrumentación

Los instrumentos de control empleados, en las industrias de proceso tales como química, petroquímica, alimenticia, metalúrgica, energética, textil, papel, etc., tienen su propia terminología. La experiencia ha demostrado que se pueden presentar una gran cantidad de malas interpretaciones cuando los ingenieros discuten la eficacia de la instrumentación dentro de un proceso. Los términos empleados definen las características propias de medida y de control y las estáticas y dinámicas de los diversos instrumentos utilizados: Indicadores, registradores, controladores, transmisores y válvulas de control. La terminología empleada se ha unificado con el fin de que los fabricantes, los usuarios y los organismos o entidades que intervienen directa o indirectamente en el campo de la instrumentación industrial empleen el mismo lenguaje. Las definiciones de los términos empleados se relacionan con las sugerencias Las hechas por la SAMA (Sdentific Apparatus Makers Association) en su norma PMC 20-2-1970.

Los términos utilizados se encuentran representados en la siguiente figura:

1.2.1 Campo

Espectro o conjunto de valores de la variable medida que están comprendidos dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medición o transmisión del instrumento. Viene expresado estableciendo los dos valores extremos.

1.2.2 Rango

Conjunto de valores de la variable medida que estáncomprendidos dentro delos limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión de un instrumento. Región dentro de la cual se mide, se recibe o se transmite un valor, se expresa como los valores más bajos y más altos de un rango.

1.2.3 Exactitud

En el análisis de mediciones a menudo se malinterpretan las palabras exactitud y precisión y se emplean en forma incorrecta. La exactitud de una medición especifica la diferencia entre y el valor real de una cantidad.

Grado de conformidad de un valor respecto a un valor estandarizado, aceptado y reconocido. La exactitud se expresa como la máxima desviación positiva o negativa respecto al valor real de una magnitud que está siendo medida para condiciones específicas, usualmente se expresa como un porcentaje del valor, del rango del instrumento o del valor a plena escala.

Cuando la lectura se acerca al valor real de la variable.

En el valor cero de la variable marca 3 psi, y en el valor al 100% de la variable marca 15psi. Luego la supresión de cero esta entre 0 y 3psi y la elevación de cero esta entre 3 y 4psi. La zona muerta es equivalente 7psi -+1%.

1.2.4 Precisión

La precisión es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.

Una forma de expresar la precisión:

Tanto por ciento del alcance. Ejemplo: en el instrumento de la figura 1.3, para una lectura de 150°C y una precisión de ± 0,5 % el valor real de la temperatura estará comprendido entre 150 ± 0,5 X 200/100== 150 ± 1, es decir, entre 149 y 151°C.

La precisión varía en cada punto del campo de medida si bien, el fabricante la especifica en todo el margen del instrumento indicando a veces su valor en algunas zonas de la escala. Por ejemplo: un manómetro puede tener una precisión de ± 1 % en toda la escala y de ± 0,5 % en la zona central. Cuando se desea obtener la máxima precisión del instrumento en un punto determinado de la escala, puede calibrarse únicamente para este punto de trabajo, sin considerar los valores restantes del campo de medida. Por ejemplo: un termómetro de 0-150°C y de ± 1 % de precisión situado en un baño de temperatura constante a 80°C, puede ser calibrado a este valor, de modo que su precisión en este punto de trabajo será la máxima que se pueda obtener con un termómetro patrón.

Es obvio que para los valores restantes, en particular los correspondientes a los extremos de la escala, la precisión se apartará de ± 1 %.

Hay que señalar que los valores de precisión de un instrumento se consideran en general establecidos para el usuario, es decir, son los proporcionados por los fabricantes de los instrumentos. Sin embargo, estos últimos suelen considerar también los valores de calibración en fábrica y de inspección. Por ejemplo, un instrumento que en fábrica tiene una precisión de calibración de ± 0,8 %, eninspección le corresponde ± 0,9 % y la dada al usuario es ± 1 %.

Con ello se pretende tener un margen de seguridad para compensar los efectos de las diferencias de apreciación de las personas que efectúan la calibración, las diferentes precisiones de los instrumentos de medida utilizados, las posibles alteraciones debidas al desplazamiento del instrumento de un punto a otro, los efectos ambientales y de envejecimiento, etc…

Supongamos que se realiza una prueba con un sensor de temperatura, en la que se mide en distintas ocasiones el mismo valor de temperatura de entrada, indicada en color verde en la grafica. Las respuestas del sensor de temperatura ante la señal de entrada tienen la forma indicada por las graficas azules. La señal de salida real difiere del valor correcto debido a las imperfecciones inherentes en el control. El grado de aproximación el cual la señal de salida se aproxima al valor correcto es la precisión.

1.2.5 Repetibilidad

Especifica la habilidad del instrumento para entregar la misma lectura en aplicaciones repetidas del mismo valor de la variable; cuando se mide bajo las mismas condiciones de operación y aproximándose en la misma dirección. Se expresa usualmente como un porcentaje del span y no incluye histéresis; también se le llama precisión. Por ejemplo, si a una misma presión de 25psi, un manómetro de precisión de1psi, entrega las lecturas de 25.5, 26, 24.3 y24 psi su operación es repetible; unalectura de 27psi indicaría un problema de repetibilidad del instrumento (amenos que conste que fuese un problema de histéresis).

Repetibilidad (de los resultados de las mediciones)

Grado de concordancia entre resultados de sucesivas mediciones del mismo mensurando, mediciones efectuadas con aplicación de la totalidad de las mismas condiciones de medida.

Condiciones de repetibilidad:

- El mismo procedimiento de medida

- El mismo observador

- El mismo instrumento de medida utilizado en las mismas condiciones

- El mismo lugar

- Repetición durante un corto periodo de tiempo

La repetibilidad puede expresarse cuantitativamente por medio de las características de dispersión de los resultados.

1.2.6 Histéresis

Diferencia máxima entre los valores indicados

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