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TRIAL. 

1 de  8 

1.2. CARACTERISTICAS DE LOS INSTRUMENTOS 

Las características de mayor importancia para los instrumentos  son: 

Campo de medida o rango. 

Alcance (spam). 

Error. 

Exactitud. 

Precisión. 

Zona muerta. 

Saturación. 

Repetitividad. 

Histéresis. 

1.2.1. Campo de medida o rango 

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 un rango de 0 – 50 grados Celsius. 

1.2.2. Alcance (span) 

Es la diferencia  algebraica entre el valor superior e inferior del rango de medida. 

Para el caso del termómetro de ejemplo anterior será de 50 grados Celsius  

1.2.3.Error 

Es la diferencia que existiría entre el valor que el instrumento indique que tenga la variable de proceso, y el valor que realmente tenga esta variable en ese momento. 

1.2.4. Tipos de errores. 

Los  errores  se  pueden  presentar  por  origen  humano,  cuando  tomamos  una  mala  lectura,  ajustes incorrectos, aplicación inapropiada, equivocación en los cálculos de diseño entre otros. 

Errores sistemáticos: se deben a fallas de los instrumentos, como partes defectuosas o gastadas y efectos ambientales sobre el equipo. 

Errores aleatorios: generalmente son la acumulación de un gran número e errores  cuyo origen es difícil de  identificar. Estos errores son de preocupación   cuando se requiere de un gran grado de exactitud. Y para determinar su grado de incidencia en un proceso se establece estadísticamente su comportamiento.

1.2.5 Precisión 

En las especificaciones de un sensor, esto realmente quiere decir la falta precisión. Esta es la razón de la máxima desviación de un valor representado por el sensor con respecto al valor real. Normalmente este 

valor se da en porcentaje % de span. 

  

1.2.6 Resolución. 

Es la tolerancia mínima  de medida que permitiría indicar, registrar o controlar el instrumento. Es decir es la mínima división  de escala de un  instrumento indicador. Generalmente esta se expresa en porcentaje (%) de span. La precisión del  instrumento  indica  la capacidad de un  instrumento para reproducir cierta lectura con una exactitud dada. 

Ejemplo precisión y resolución 

Se  está midiendo  un  voltaje  conocido  de  100v.  Se  toman  5  lecturas  con  un  voltímetro  y  los  valores encontrados son 104, 103, 105,103, 105. Su span es de 100V. 

Cuál es la precisión y resolución del instrumento del instrumento. 

Ya que la desviación máxima del instrumento es de 5v  de la entrada real de 100v, se tiene una precisión de 5%, La resolución del instrumento  es del 1 %.  

1.2.7 Zona muerta 

Es el  campo de variación de  la variable en el proceso de  real, para el  cual el  instrumento no  registra ninguna variación, registro o control. 

1.2.8 Saturación 

Es el área en  la cual el  instrumento ha  sobrepasado  su capacidad máxima de operación por  lo que  se presenta un comportamiento distinto a la operación normal y por lo tanto no confiable.  

1.3.  CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS. 

Según su función los instrumentos se pueden clasificar: 

1.3.1  Instrumentos  registradores:  en  algunos  casos  podrá  ser  necesario  un  registro  histórico  de  la variable que se estudia en un determinado proceso. En este caso, se usaran instrumentos de este tipo. . 

1.3.2 Elementos primarios: algunos elementos entran en contacto directo con el  fluido o variable de proceso que  se desea medir,  con  el  fin de  recibir  algún  efecto de  este  (absorben  energía del proceso), y por este medio pueden evaluar la variable en cuestión.  

1.3.3 Sensor: Un sensor es un dispositivo que recibe una señal o estímulo y responde con una señal física diferente. Esto es  independiente de si el sensor  requiere excitación o no para generar  la señal. Ejemplos: Sensor piezoeléctrico, termopar, galga extensiométrica etc. 

1.3.4 Controladores:  este  es  uno  de  los  elementos más  importante,  ya  que  será  el  encargado  de ejercer  la  función de comparar  lo que está sucediendo en el proceso, con  lo que realmente se desea que suceda en él, para posteriormente, en base a la diferencia, envié una señal al proceso 

que tienda a corregir las desviaciones. 1.3.5 Elemento  final  de  control:  será  este  elemento  quien  reciba  la  señal  del  controlador  y  quien 

estando en contacto directo con el proceso en línea, ejerza un cambio en este, de tal forma que se cambien los parámetros hacia el valor deseado. Ejemplo: válvulas de control, compuertas, etc.

1.3.6 Transmisores: estos elementos reciben la variable de proceso a través del elemento primario, y la transmiten a algún lugar remoto. Estos transmiten las variables de proceso en forma de señales proporcionales a esas variables. 

1.3.7 Transductores: son instrumentos fuera de línea (no en contacto con el proceso), que son capaces de realizar operaciones lógicas y/o matemáticas con señales de uno o más transmisores. Paquete manufacturado que produce un voltaje de salida correspondiente a una variable o estímulo de entrada. Ejemplos: Celdas de carga, acelerómetros, etc. 

1.3.8 Convertidores: en ciertos casos,  la señal de un transmisor para ser compatible con  lo esperado por el receptor de esa señal, en ese caso se utilizara un elemento convertidor para lograr la ante mencionada compatibilidad de señal 

1.3.9 Receptores: son los instrumentos que generalmente son instalados en el panel de control, como interface entre el proceso  y el hombre. Estos  reciben  las  señales de  los  transmisores o de un convertidor. 

 

Según su ubicación los instrumentos se clasifican: 

1.3.11. Instrumentos de Campo. Los instrumentos de campo hacen referencia a los instrumentos locales situados   

en el proceso o en sus proximidades (es decir, en tanques, tuberías, la planta industrial, etc.) 

1.3.12. Instrumentos de panel. los instrumentos de panel hacen referencia a los instrumentos montados en 

paneles o armarios situados en las aisladas que pueden estar dentro de la planta industrial o totalmente alejados.

1.4 . GLOSARIO

En  la  industria,  se  debe  hablar  “el mismo  idioma”  en  lo  que  se  refiere  a Automatización,  Instrumentación  y Control. Por esto, reseñamos un pequeño diccionario de los conceptos que regularmente se usan: 

 

Alarma: Es un dispositivo o función que detecta la presencia de una condición anormal por medio de una señal  audible  o  un  cambio  visible  discreto,  o  puede  tratarse  de  ambas  señales  al mismo  tiempo,  las cuales tienen el fin de atraer la atención 

Asignable: Este término se aplica a una característica que permite el cambio (o dirección) de una señal de un dispositivo a otro sin la necesidad de la activación de un switch o algún otro elemento. 

Estación auto‐manual: Término empleado como sinónimo de estación de control. 

Binario: Término aplicado a una  señal o dispositivo que  tiene  solo dos posiciones o estados discretos. Cuando es usado en su forma más simple, como en “señal binaria” (lo que es opuesto a señal analógica), el término denota un estado de “encendido‐apagado” o de “alto‐bajo”.  

Board: Término en inglés el cual se interpreta como sinónimo de panel. 

Dispositivo  computable  o  de  cómputo:  Dispositivo  o  función  que  emplea  uno  o  más  cálculos  u 

operaciones lógicas, o ambas, y transmite uno o más resultados a las señales de salida.  

Configurable: Término aplicado a un dispositivo o sistema cuyas características  funcionales pueden ser seleccionadas a través de un programa o de otros métodos. 

Controlador: Dispositivo con una  salida que varía para  regular una variable de control de una manera específica. Un controlador manual varía su salida automáticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de un proceso variable. Un controlador manual es una estación manual de carga y su salida no depende  de  una  medida  de  un  proceso  variable  pero  puede  variarse  solamente  por  medio  de  un procedimiento manual. 

Válvula  de  control:  Es  un  dispositivo,  el más  comúnmente  usado,  que  actúa manualmente  o  por  sí mismo, que directamente manipula el flujo de uno o más procesos.  

Convertidor:  Es  un  dispositivo  que  recibe  información  en  determinada manera  de  un  instrumento  y transmite una señal de salida en otra forma. Un convertidor es también conocido como transductor, de cualquier  forma,  transductor  es  un  término  general,  y  su  uso  para  conversión  de  señales  no  es recomendado. 

Digital:  Término  aplicado  a  una  señal  o  dispositivo  que  usa  dígitos  binarios  para  representar  valores continuos o estados discretos. 

 

Elemento final de control: Dispositivo que controla directamente los valores de la variable manipulada en un lazo de control. Generalmente el elemento final de control es una válvula de control.  

Instrumentación:  Colección  de  instrumentos  o  sus  aplicaciones  con  el  fin  de  observar  mediciones, control, o cualquier combinación de estos.  

Panel  local: Que no está en un panel  central,  los paneles  locales están  comúnmente en el ámbito de subsistemas de plantas o sub‐áreas. El término instrumento local de panel no puede ser confundido con instrumento local. 

Lazo: Combinación de uno o más instrumentos o funciones de control que señalan el paso de uno a otro con el propósito de medir y/o controlar las variables de un proceso.  

Medida: Determinación de la existencia o magnitud de una variable. 

Panel: Estructura que tiene un grupo de  instrumentos montados sobre ella. El panel puede consistir de una o varias secciones, cubículos, consolas o escritorios. 

Elemento primario: Sinónimo de sensor. 

Proceso:  Es  cualquier  operación  o  secuencia  de  operaciones  que  involucren  un  cambio  de  energía, estado, composición, dimensión, u otras propiedades que pueden referirse a un dato.  

Variable  de  proceso:  Cualquier  propiedad  variable  de  un  proceso.  El  término  variable  de  proceso  es usado en como un standard para la aplicación a todas las variables. 

Controlador  lógico  programable:  Un  controlador,  usualmente  con  entradas  y  salidas  múltiples  que contiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comúnmente conocida como PLC.  

Relay:  Dispositivo  cuya  función  es  pasar  información  sin  alterarla  o  solo modificarla  en  determinada forma. Relay es comúnmente usado para referirse a dispositivos de cómputo.  

Sensor: Parte de un lazo o un instrumento que primero detecta el valor de una variable de proceso y que asume  una  correspondencia,  predeterminación,  y  estado  inteligible  o  salida.  El  sensor  puede  ser integrado  o  separado  de  un  elemento  funcional  o  de  un  lazo. Al  sensor  también  se  le  conoce  como detector o elemento primario. 

Set  point:  El  set  point,  punto  de  referencia  o  consigna;  puede  ser  establecido  manualmente, automáticamente o programado. Su valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada. 

Switch:  Dispositivo  que  conecta,  desconecta,  selecciona,  o  transfiere  uno  o más  circuitos  y  no  está 

diseñado como un controlador, un relay o una válvula de control. 

Punto de prueba: Proceso de una conexión el cual no está permanentemente conectado, su conexión es solamente temporal o intermitente a un instrumento. 

Transductor:  Término  general  para  un  dispositivo  que  recibe  información  en  forma  de  uno  o  más cuantificadores  físicos, modificadores de  información y/o su  forma si requiere, y produce una señal de salida  resultante.  Dependiendo  de  la  aplicación  un  transductor  puede  ser  un  elemento  primario,  un transmisor un relay, un convertidor u otro dispositivo. Porque el término transductor no es específico, su uso para aplicaciones específicas no es recomendado.  

Transmisor: Dispositivo que detecta la variable de un proceso a través de un sensor y tiene una salida la cual varía  su valor  solamente  como una  función predeterminada de  la variable del proceso. El  sensor puede estar o no integrado al transmisor. *1 

 

ACTIVIDADES 

Resolver las siguientes preguntas:

1. La instrumentación es la ventana que nos permite conocer cómo  se comporta un proceso, ante determinados  estímulos. la anterior afirmación es: a. Verdadera. b. Falsa.  

2. Si un termómetro puede dar lecturas con temperaturas de ‐15⁰C hasta 15⁰C. Su alcance o Span será de: a. 0⁰C. b. 30⁰C c. 15⁰C d. ‐15⁰C. 

  

3. Un sensor de presión  puede dar lecturas confiables para presiones entre los 10psi  y los 450psi.El rango de medida del sensor será de: 

 

4. Si un Voltímetro es utilizado para medir una diferencia de potencial eléctrico conocido de 440 Voltios, y nos arroja las siguientes lecturas: 445.3v,   438.9v,  441.5v,  440.8v. Cuál será su precisión  y  resolución?,  si tiene un rango entre 0v y 1000v. 

 

 

5. Relacione correctamente las siguientes definiciones:     

a. Configurable.  ___  Punto de referencia puede ser establecido manualmente, automáticamente o programado. Su valor se expresa en las mismas unidades que la variable controlada. 

b. Controlador lógico programable. 

___  Término aplicado a un dispositivo o sistema cuyas características funcionales pueden ser seleccionadas a través de un programa o de otros métodos. 

c. Set point.  ___  Término aplicado a una señal o dispositivo que usa dígitos binarios para representar valores continuos o estados discretos. 

d. Digital.  ___  Es un dispositivo o función que detecta la presencia de una condición anormal por medio de una señal audible o un cambio visible discreto, o puede tratarse de ambas señales al mismo tiempo, las cuales tienen el fin de atraer la atención 

e. Alarma.  ___  Un controlador, usualmente con entradas y salidas múltiples que contiene un programa alterable, es llamado de esta manera o comúnmente conocido como PLC. 

 

   

 6. Con base un proceso industrial que conozca: 

a. Descríbalo textual o gráficamente. b. Enumere los posibles escenarios del mismo. c. Para cada uno de los escenarios, indique cuales son las variables a medir y por qué. d. Cuáles son los factores (Ambientales, seguridad etc.) a tener en cuenta a la hora de elegir, 

qué instrumentación usar para el proceso que escogió. e. Sustentar en clase. 

 

   

*1. Tomado del libro Instrumentación Industrial, Creus Antonio, 6 Ed Alfaomega 1997.