POSTGRADO DE INGENIERIA LUZ

INSTRUMENTACIN Y CONTROLACTIVIDAD III

CARACTERISTICAS ESTATICAS Y DINAMICASTRABAJO 2 G22 I 2015

REALIZADO POR:

DIANA CAMPO.

CI-. 17.878.407I PARTE.1-. Definir Caractersticas dinmicas de un sistema de Medicin.

Las caractersticas dinmicas de un sistema de medida describen sucomportamiento ante una entrada variable. Es la manera en que un elemento responde a cambios sbitos de entrada, Y se representa mediante una funcin de transferencia G(s). El tipo de entrada puede ser transitoria (impulso, escaln, rampa),peridica (senoidal) o aleatoria (ruido). Dentro de sus caractersticas ms importantes se encuentra:

FUNCION DE TRANSFERENCIA:modelo matemticoque a travs de un cociente relaciona la respuesta de un sistema (modelada) a unasealde entrada o excitacin, Cualquier sistema fsico puede ser representado como un conjunto de entradas y salidas. Ante una excitacin en la entrada existir una reaccin de la salida.

SISTEMAS DE ORDEN CERO: En un sistema de orden cero se tiene que en la ecuacin diferencial no hay derivadas, su respuesta temporal y frecuencial no experimentar cambios.

SISTEMAS DE PRIMER ORDEN: El parmetro dinmico que representa un sistema de primer orden es suconstante de tiempo aunque se pueden definir otros parmetro quetambin pueden caracterizar lo rpido que resulta un sistema de primerorden como son Tiempo de subida (rise time, tr):Definido como el tiempo que transcurre entre que el sistema alcanza el 10% y el 90% del valor final y Tiempo de establecimiento es el que tarda el sistema en alcanzar un parmetro establecido.

SISTEMAS DE SEGUNDO ORDEN: En sistemas de segundo orden la respuesta ante una entrada en escaln no tiene un aspecto nico, sino que pueden presentarse tres casos diferentes segn la inercia y la amortiguacin que presente el sistema:

Sistemas Sobre-amortiguados:Sistemas lentos cuya respuesta es similar a la de un sistema de primer orden.

Sistemas Sub-amortiguados:Sistemas rpidos que presentan sobrepaso al valor de estabilidad final.

SistemasCrticamenteAmortiguados:Estn entre los dos comportamientos anteriores, ms rpidos que lossobreamortiguadospero con un aspecto de respuesta muy parecido.

ERROR DINMICO:El error dinmico de un instrumento se define como la diferencia entre la cantidad indicada en un instante de tiempo dado y el verdadero valor del parmetro que se est midiendo.

TIEMPO DE RESPUESTA:Es el tiempo transcurrido entre la aplicacin de una funcin escaln y el instante en que el instrumento indica un cierto porcentaje (90%, 95% o 99%) del valor final. Para instrumentos con aguja indicadora, el tiempo de respuesta es aqul que tarda la aguja en estabilizarse aparentemente, lo cual ocurre cuando ha llegado a un porcentaje determinado (por ejemplo 1%) de su valor final.

TIEMPO NULO:Es el tiempo transcurrido desde que se produce el cambio brusco a la entrada del instrumento hasta que l alcanza el 5% del valor final.

Fuente: Sensores y Acondicionadores de seal. Ramn PallsAreny.

2-. Cules son las Caractersticas estticas de un sistema de Medicin

PRECISIN:es la cualidad que caracteriza la capacidad deun instrumento de medida de dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismascondiciones determinadas,prescindiendo de su concordancia o discrepancia conel valor real de dicha magnitud.

EXACTITUD:es la capacidad de un instrumento de medida de dar indicaciones que se aproximenal verdadero valor de la magnitud medida.

SENSIBILIDAD:es la pendiente de la curva de calibracin, es decir, la relacin entre el cambio en la seal de salida y el cambio en la seal de la medida. Si la curvade calibracin es una recta la sensibilidad es constante y se dice que el sensor es lineal.

LINEALIDAD:es el grado de aproximacin de la curva de calibracin a una lnea recta. Cuando elsensor se supone lineal (Sensibilidad = cte.)

NO LINEALIDAD:es lamximadesviacinde la curva decalibracincon respecto a la lnea recta por la que seha aproximado. La linealidad expresa hasta qupunto es constante la sensibilidad del sensor.

RESOLUCIN:es el incremento mnimo de la entrada para que haya cambio en la salida. Cuandoes a partir de cero se habla de umbral. En instrumentos digitales se debe tener en cuentalas caractersticas del convertidor A/D y el rango de medida considerado.

ZONA MUERTA:es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacin, tambin se define como la regin de la curva de calibracin que presenta una sensibilidad nula.

HISTRESIS:es la diferencia en la medida dependiendo del sentido en el que se ha alcanzado. Un mismo valor de la magnitud de entrada puede provocar salidas diferentes dependiendo del sentido en el que se haya modificado la entrada (creciente o decreciente) hasta alcanzar dicho valor.Viene expresada en tanto por ciento del alcance.

DERIVA:es la variacin de algn aspecto de la curva de calibracin con respecto a algn parmetro ambiental (Temperatura, Humedad) siempre que el parmetro no sea el objeto de la medida.

REPETIBILIDAD:indica la capacidad de reproduccin de la salida del sensor al medir repetidamente valores idnticos de la variable de entrada, con el mismo sensor y en idnticas condiciones de servicio, y en el mismo sentido de variacin.

RANGO DE MEDIDA (RANGE):es el campo de medidas de magnitud de entrada comprendido entre el mximo y el mnimo, detectados por un sensor, con una tolerancia de error aceptable.

ALCANCE (SPAN):es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento.

ERROR:expresa la diferencia entre la magnitud medida y la lectura instrumental.

INCERTIDUMBRE DE UNA MEDIDA:es la dispersin de los valores que pueden ser atribuidos razonablemente al verdadero valor de la magnitud medida.

REPRODUCIBILIDAD:La mxima diferencia entre un cierto nmero de salidas para la misma entrada, tomadas en un perodo de tiempo extenso, aproximndose por ambas direcciones.

FUERA DE RANGO:indica la capacidad del sensor para discernir entre valores muy prximos de la variable de entrada.

RANGEABILIDAD:es el cociente entre el valor de medida superior e inferior de un instrumento.

BANDA MUERTA:rango de valores en el cual puede variar la entrada sin reproducir un cambio observable en la salida.

FIABILIDAD:medida de que la probabilidad de un instrumentocontinecomportndose dentro de lmites especificados de error a lo largo de un tiempo determinado y bajo condiciones especificadas.

RUIDO:cualquier perturbacin elctricao seal accidental no deseada que modifica la transmisin, indicacin o registro de los datos deseados.

Fuente: Instrumentacin industrial. A. Creus.

3-. Defina:

a-. Coeficiente de Amortiguamiento Es la reduccin progresiva en las oscilaciones de la respuesta de un instrumento cuando la variable sufre un cambio escalonado. Esta caracterstica se debe a perdidas de energa dentro del propio instrumento.

En un instrumento pueden existir dos tipos de amortiguacin.

1. Peridica (subamortiguada): La respuesta inicial oscila alrededor del nuevo valor de la variable y luego alcanza su valor final que debe estar cerca del nuevo valor de la variable.

2. No peridica (sobrebamortiguada): La salida se estabiliza sin sobrepasar nunca el valor final.

El punto de cambio entre sobreamortiguado y subamortiguado se denomina crticamente amortiguado.

Es posible observar los dos tipos de amortiguamiento en los instrumento de segundo orden o de orden superior, siendo los instrumentos de primer orden siempre sobreamortiguados. En el caso de los instrumentos de segundo orden el amortiguamiento depende del coeficiente de amortiguamiento.

Fuente: Instrumentacin industrial. A. Creus.

b-. Ilustre con un Ejemplo.

4-. Defina:a-. Constante de Tiempo (t)

Tiempo que tarda el sistema en alcanzar el 63'2% de su valor final, representando la velocidad del sistema. Si la constante de tiempo es pequea implica que el sistema es rpido y viceversa si la constante de tiempo es grande el sistema es lento.

b-. Ilustre con un Ejemplo

5-. Definaa-. Sensibilidad (Sensitivity)

Es la razn entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, despus de haberse alcanzado el estado de reposo. Por ejemplo, si en un transmisor electrnico de 0-10 bar, la presin pasa de 5 a 5,5 bar y la seal de salida de 11,9 a 12,3 mA C.c., la sensibilidad es el cociente:

Viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida. Fuente: Instrumentacin industrial. A. Creus.

b-. Ilustre con un EjemploSi la sensibilidad del instrumento de temperatura es de 0,05 %, su valor ser de 0,05 X 200/100 = 0,1 oC/oc.

II PARTE:

Una empresa de suministros de equipos para instrumentacin y control, hizo un estudio relacionada con las fallas en los lazos de control y se determino que la mayora de las fallas provenan de los transmisores electrnicos. Por la responsabilidad que esto significaba para la empresa, el gerente decidi implementar un plan de mantenimiento con una contratista, en el que le aseguraban que los transmisores quedaran como nuevos.

Para confirmar si la contratista cumpli con lo ofrecido, se realizo una prueba en la que los transmisores se pusieron a trabajar durante 2000 horas, bajo observacin y cronometraje, en ese periodo, nueve de los transmisores fallaron, siendo el registro final del tiempo de fallas como se ve la tabla.

Transmisor12345678910

Funcionamiento(horas x 100)57.312.29151213.813.351414.520.8

Se Pide:a-. El experimento termino por falla o por tiempo. Justifique su respuesta

R/

Por Falla, debido a que nueve de los diez transmisores fallaron antes de las 2000 horas del tiempo en la que se estableci la prueba.b-. Encuentre el tiempo medio entre fallas

c-. Numero de FallasR/

Nueve

III PARTE

1-. Se necesita determinar el error que presenta un dispositivo de medicin, para ello se compara con un instrumento patrn y se tiene la siguiente data:

Patrn051015202530

Dispositivo781318232833

Se pide:a-. Identifique el Error

R/El error que presenta el dispositivo de medicin con respecto al instrumento patrn es ERROR DE MULTIPLICACION; es decir, las lecturas aumentan progresivamente con la relacin a la recta patrn, segn pueden verse en la grafica. En la que se observa que el punto base no cambia y que la desviacin progresiva es positiva.

b-. Cuantifique la Magnitud del error con la Desviacin Estndar

Error.

Promedio:

Desviacin estndar:

Error estndar:

_1492280708.unknown

_1492280834.unknown

_1492279073.unknown