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
Exactitud (accuracy)
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
Exactitud (accuracy)
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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Clases de Instrumentos
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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Clases de Instrumentos
Segn la funcin del instrumento:
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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Clases de Instrumentos
Segn la funcin del instrumento:
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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Clases de Instrumentos
Segn la funcin del instrumento:
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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Clases de Instrumentos
Segn la funcin del instrumento:
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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Clases de Instrumentos
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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