1.1    Terminología de instrumentación.

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Un instrumento de medición es un dispositivo que transforma una variable física de interés, que se denomina variable medida, en una forma apropiada para registrarla o visualizarla o simplemente detectarla, llamada medición o señal medida. Instrumentación Es el conocimiento de la correcta aplicación de los equipos encaminados para apoyar al usuario en la medición, regulación, observación, transformación, ofrecer seguridad, etc., de una variable dada en un proceso productivo. Es el sistema físico que estamos intentando controlar o medir.

 

• Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos procesos obtenidos.

• Es necesario medir, controlar y mantener constante algunas magnitudes: presión, caudal, nivel, temperatura, pH y conductividad.

• Existen procesos continuos y discontinuos.

• Sistemas de control:

  • Unidad de medida. Unidad de control.

  • Elemento final de control.

• Bucle de lazo abierto o lazo cerrado.

 

1. Campo de medida (Range).

Es el área comprendida entre dos límites en la cual una cantidad o valores son medidos. Esta medición es escrita basándose en los límites superior e inferior a escala.

1. Exactitud.

Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños. Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto. La estadística (media en este caso) nos podrá acercar al valor verdadero. La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento. En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo.

 

1. Precisión.

Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del valor medido.  Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto.  La precisión está asociada a estadísticas como la varianza y el desvío standard.  En la técnica se suele exigir que los valores de variables importantes para la calidad del producto se mantengan dentro de un campo dado por tres desvíos standard en más o en menos del valor especificado, y estos desvíos deben ser pequeños para tener buena precisión.

 

 

 

1. Repitibilidad.

Es la variación de las mediciones obtenidas con un instrumento de medición, cuando es utilizado varias veces por un operador/automáticamente, al mismo tiempo que mide las mismas características en una misma parte.

1. ​

Es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice o pluma del instrumento o la señal de salida para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos

ascendente y descendente.

 

1. Proceso de variación.

• La variación está presente en todos los procesos y cada aspecto de la medición.

• El exceso de variación reduce el desempeño del proceso, decrece la satisfacción del cliente, y tiene un impacto negativo en el resultado final.

• Aplica en todos los aspectos de la fábrica.

1. ​

La palabra se usa por extensión toda una serie de aparatos y dispositivos. Sin embargo entrando más en detalle se puede decir que el sensor en sí es el elemento primario de medición. Para el caso de una medición de caudal por ejemplo lo puede ser una placa orificio, Venturi, tobera, turbina, etc. 

Como se ve, el elemento primario o Sensor toma una cierta magnitud que saca del proceso y en consecuencia de ella nos da otra magnitud física que podremos aprovechar para obtener la información que queremos que en definitiva es la medición.

1. Transmisor.

Se conoce como transmisor en el campo de la instrumentación y control al conjunto acondicionador de señal, en casos integrado al sensor y en otros como un dispositivo independiente conectado al sensor mediante conductores eléctricos, caños etc. 

 

1. Transductor.

Es el instrumento o dispositivo capaz de transformar la energía disponible en una magnitud física dada en otra magnitud, física que el sistema pueda aprovechar para realizar su objetivo de medición y control. 

Se usan por ejemplo para pasar de magnitudes acondicionadas en presión a corriente o tensión y modernamente a variables digitales para buses de campo. 

También se podría llamar Transductor al conjunto Sensor Transmisor, pues toma la magnitud del proceso y la traduce a una variable normalizada para el sistema de control.

1. Resolución.

Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir una salida perceptible en el instrumento. Se expresa en general como un porcentaje del Límite Superior de medición del instrumento (valor a fondo de escala del mismo). 

 

 

1. ​

Se lo define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. El error tiene en general variadas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o Sistemáticos. Los que no se puede prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios.

 

1. Intercambiabilidad.  

Cuando se hace referencia al intercambiabilidad de instrumentos pueden aparecer varios aspectos.  Respecto de la exactitud, si un instrumento de +/- 1% es reemplazado por otro con la misma exactitud, habida cuenta que los errores se pueden sumar en ciertas condiciones, al hacer el cambio diremos que podemos asegurar la medición en +/- 2%, si no tomamos recaudos especiales de calibración. Existen sin embargo aspectos industriales tales como: Compatibilidad Química de los materiales. Compatibilidad del sistema de comunicaciones o norma del instrumento. Otras son salvables con adaptaciones por ejemplo las conexiones físicas al proceso.

 

1. Calibración.

Una calibración del instrumento es un conjunto de valores de la relación entre la variable de entrada (del proceso) y la variable de salida (medición), donde se mantienen las restantes condiciones constantes. Como vemos habrá infinitas calibraciones si variamos las condiciones en las que se levanta la curva de calibración. Se trata de alguna forma de obtener expresiones que relacionen las variables externas que influyen en la obtención de la medición a fin de corregir la calibración en condiciones standard. Un ejemplo típico es la temperatura como variable que hace derivar las mediciones de otros parámetros en control de procesos.

 

1. Sensibilidad.

Es la variación en la salida del instrumento por unidad de variación de la variable del proceso (entrada), en definitiva se puede decir que es la ganancia del instrumento. El ideal es que la misma se mantenga constante. En general los elementos primarios presentan derivas de la sensibilidad con otras variables, fundamentalmente la temperatura, por lo que el acondicionamiento de señal que realiza el instrumento se debe encargar de compensar esas derivas. En muchos instrumentos industriales se mide también a la temperatura para realizar esta compensación. 

 

1. Error de sensibilidad.

Como venimos mencionando la temperatura en general produce una deriva o variación de la sensibilidad del elemento primario. En gran medida esta deriva es compensada por el sistema electrónico de acondicionamiento de señales del instrumento. Los distintos primarios tienen una salida variable según la temperatura. En general esta característica se especifica mediante los denominados coeficientes de temperatura. Cuando se profundiza estos coeficientes, en lugar de ser constantes, pueden ser polinomios función de la temperatura de diversos grados.

 

1. Error de cero.  

Aun cuando el valor de la variable del proceso esté en el mínimo del rango, donde la salida del instrumento debe ser el valor asociado al cero del rango ( en corriente por ejemplo 4mA), el instrumento marca a su salida un valor distinto de cero. 

Ese valor es el error de cero. En general existen en los instrumentos sistemas para anular, o compensar el error de cero, estos sistemas pueden ser ajustes mediante movimientos en el instrumento o bien por software.

 

1. ​

En control clásico la linealidad se toma como un requisito puesto que toda la teoría se basa en ese tipo de dinámica de sistemas (ecuaciones diferenciales lineales). Si bien esto ha sido superado la falta de la linealidad siempre representa complicaciones por lo que: la linealidad de los instrumentos de medición y control siempre es una característica buscada. 

Si el proceso es lento respecto de la dinámica del instrumento se puede pensar que el mismo se establece en el valor de la medición a una velocidad mucho mayor que los cambios que puede efectuar la variable medida. En estas condiciones se puede considerar que el instrumento tiene una alinealidad estática es decir no tengo en cuenta su dinámica. Así puedo tener una curva de calibración levantada en condiciones estáticas y usarla para compensar las alinealidades del instrumento. En la práctica las compensaciones del sistema de acondicionamiento de señales llega a eliminar en gran medida los errores por alinealidad, pero en una cierta persisten, y se suelen expresar en valor porcentual de la máxima desviación respecto de la salida lineal en todo el rango del instrumento respecto del valor del fondo de escala del mismo.

 

1. Estabilidad.  

La estabilidad de la exactitud calibrada se especifica como una garantía de funcionamiento, e influye en el precio, por ejemplo 1% OR por 5 años o 10 años. Es interesante destacar a que se refiere el 1% del que se habla. En general se refiere a la exactitud a lo largo del todo el rango del instrumento (Accuracy) y se puede especificar como ya mencionamos respecto del valor medido (OR of reading) o bien del fondo de escala del instrumento (OFS of full scale).

 

1. Instrumento de deflexión.

En los instrumentos de deflexión la variable que activa el instrumento trabaja en contra de un efecto antagónico hasta que el equilibrio encontrado indique cuánto vale la variable medida.

 

1. Instrumentos de balance o deflexión nula.

La variable que activa el instrumento se compensa con un mecanismo o circuito interno hasta que el equilibrio encontrado consigue una deflexión nula. El valor de la cantidad necesaria de compensación para conseguir la deflexión nula da el valor medido, en general este método puede ser más sensible pues siempre trabaja en el entorno de cero. La exactitud del instrumento de deflexión depende de la calibración del medio físico que se deflecta, (Resorte o Semejante). El Instrumento de Vuelta a Cero o Deflexión Nula es en general más preciso y trabaja en contra del patrón en forma directa. La desventaja de los métodos de medición de balanceo alrededor de cero aparece en las mediciones dinámicas cuando no se puede perder mucho tiempo en realizar el balanceo, con aplicación de sistemas electrónicos veloces esto es factible en mediciones cada vez más exigentes.