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Instrumentacin

Industrial Introduccin

Introduccin

En la industria se producen una gran diversidad de productos:

Productos Alimenticios, derivados del petrleo, industria papelera, industria textil, minera, etc.

En todos aquellos es necesario mantener (controlar) algunas magnitudes (variables):

Humedad, presin, temperatura, nivel, pH, conductividad, velocidad, etc.

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Introduccin

Los instrumentos de medicin y control permiten el mantenimiento y la regulacin de estas variables.

Actualmente la automatizacin de los procesos permite a los especialistas monitorear las distintas variables desde

las salas de control.

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Definiciones

Entre los instrumentos que encontramos en los distintos procesos estn:

Indicadores

Registradores

Controladores

Transmisores

Vlvulas de control

La terminologa utilizada, se ha unificado segn las sugerencias hechas por ANSI/ISA-S51.1

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Definiciones

Campo de medida (range)

Conjunto de valores de la variable medida que estn comprendidos dentro de los lmites superior e inferior de la

capacidad de medida, RX o TX del instrumento.

Ej: transmisor de presin de 0 25 bar, instrumento de temperatura de 100 - 300C

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Definiciones

Dinmica de medida o rangeabilidad (rangeability)

Cociente entre el lmite superior y el inferior del campo de medida.

Ej: vlvula de control lineal que regule el caudal desde el 2% al 100%, tendr una rangeabilidad de 50 (100/2)

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Definiciones

Alcance (Span)

Diferencia entre el valor superior e inferior del campo de medida del instrumento.

Ej: transmisor de presin de 0 25 bar, span = 25 bar, instrumento de temperatura de 100 - 300, span = 200

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Definiciones

Error

Corresponde a la desviacin que presentan las medidas prcticas de una variable con relacin a las medidas tericas

o ideales.

= =

= /

Donde el error relativo representa la calidad de la medida.

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Definiciones

Error esttico: cuando el proceso est en condiciones de rgimen permanente

Error dinmico: En condiciones dinmicas, el error vara debido a que los instrumentos tienen caractersticas

comunes a los sistemas fsicos: absorben energa del

proceso y esta transferencia requiere tiempo para ser

transmitida, generando errores en la lectura del instrumento.

=

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Definiciones

Incertidumbre de la medida (uncertainty)

Al realizar la calibracin de los instrumentos, se compara el instrumento con un aparato patrn.

En el proceso existen diversas fuentes de error, lo que da origen a la incertidumbre de la medida.

Condiciones ambientales

Diferentes lecturas de instrumentos

Variaciones en la observaciones bajo similares condiciones

Valores inexactos del aparato patrn

Muestra del producto no representativa

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Definiciones

Incertidumbre de la medida (uncertainty)

Existen 2 tipos de incertidumbre:

Tipo A: relacionadas con fuentes de error aleatorios. Se evalan a partir de distribuciones estadsticas

Tipo B: asociada a errores de tipo sistemtico (incertidumbre del calibrador, resolucin del instrumento, influencia de otras

magnitudes)

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Definiciones

Exactitud (accuracy)

Grado de conformidad de un valor indicado a un valor estndar aceptado o ideal, considerando el valor ideal como

valor verdadero.

Se da en trminos de inexactitud. Ej:

Un instrumento de medicin de temperatura de 0-100, en un proceso con temperatura de 100 marca 99,98, se aproxima en

0,02, es decir, tiene una inexactitud de 0,02C.

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Definiciones


Se expresa de diversas formas:

Tanto por ciento del campo de medida

Ej: un instrumento de temperatura con campo de 200 y una exactitud de 0,5% para una lectura de 150. El valor real estar

entre: 1500,5%, es decir entre 149 y 151 (1500,5*200/100)

Directamente en unidades de la variable medida (1)

Tanto por ciento de la lectura efectuada (1% de 150)

Tanto por ciento del valor mximo del campo de medida

Tanto por ciento de la longitud de la escala

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Definiciones


La exactitud puede variar en cada punto del campo de medida. Ej. Un manmetro puede tener una exactitud de

1% en toda la escala, pero en la zona central es de 0,5%

Un instrumento puede ser calibrado para tener altos grados de exactitud en solo algunos puntos y no en toda las escala

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Definiciones

Precisin (precision)

Cualidad de un instrumento de dar lecturas muy

cercanas unas de otras

(grado de dispersin)

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Definiciones

Zona muerta (dead zone o dead band)

Campo de valores de la variable que no hace variar la medicin (indicacin, salida del instrumento)

Dada por el tanto por ciento del alcance de la medida

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Definiciones

Sensibilidad (sensibility)

Razn entre el incremento de la seal de salida y el incremento de la variable que lo ocasiona.

Ej: en un transmisor electrnico de 0-10bar, la presin pasa de 5 a 5,5 bar y la salida del instrumento de 11,9 a 12,3 mA,

por lo que la sensibilidad es:

(12,3 11,9)

(5,5 5)/10 = 0,5/

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Definiciones

Repetibilidad (repetibility)

Capacidad de reproduccin de seal de salida del instrumento, al medir repetidamente valores idnticos de la

variable en las mismas condiciones de servicio y en el

mismo sentido de variacin.

Sinnimo de precisin

Se expresa en tanto por ciento del alcance

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Definiciones

Histresis (hysteresis)

Diferencia mxima que se observa en los valores de salida del instrumento, para el mismo valor del campo de medida,

cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos

(ascendente y descendente)

Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida

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Definiciones 20

Clases de Instrumentos

Existen varias formas de clasificar los instrumentos, se estudiarn:

Segn la funcin del instrumento

Segn la variable del proceso

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Segn la funcin del instrumento:

Instrumentos ciegos: son aquellos que no tienen indicacin visible del valor de la variable. Ej: presostatos, termostatos,

transmisores de caudal, presin, nivel y temperatura.

Instrumentos indicadores: disponen de un ndice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la

variable. Tambin existen indicadores digitales, donde el

valor se muestra en forma numrica con dgitos.

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Instrumentos registradores: registran con trazo continuo o a puntos los valores de las variables (circulares, de grfico

rectangular o alargado) Tambin existen registradores sin

papel

Sensores: captan el valor de la variable y enva una seal de salida predeterminada. Puede ser parte de un transmisor o

estar separado. Conocido como elemento primario.

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Transmisores: captan la seal proveniente del elemento primario y la transmiten a distancia de distintas maneras:

Neumtica: seal de 3 a 15 psi

Electrnica: seal de 4 a 20 mA de corriente continua o digital. Tambin se puede transmitir de 1 a 5 mA cc, 10 a 50 mA cc y

de 0 a 20 mA cc.

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Transductores: reciben una seal de entrada y la convierten modificada o no, a una seal de salida. Ej: rel, elemento

primario, transmisor, entre otros.

Convertidores: reciben una seal de entrada (neumtica o electrnica) y luego de modificarla envan la resultante en

forma de seal de salida estndar. Ej: convertidor P/I

(neumtica a electrnica)

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Elemento final de control: recibe la seal del controlador e interviene en el proceso para mantener la variable dentro

de los lmites requeridos.

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Segn la variable de proceso:

De caudal

De nivel

De presin

De temperatura

Densidad

Humedad

Peso especfico

Punto de roco

Etc.

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