miércoles, 25 de abril de 2007

Tipos de Instrumentos

INSTRUMENTOS CIEGOS: son aquellos que no tienen indicación visible de la variable.

TRANSMISOR: Capta la señal del elemento primario de medida y la transmite a distancia en forma eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica y ultrasónica.

TRANSDUCTOR: Dispositivo que recibe una o varias señales provenientes de la variable medida y pueden modificarla o no en otra señal.










CONVERTIDOR: Es el que se encarga de modificar la señal de entrada y la entrega en una señal de salida estándar.

INDICADORES: disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Las características electromecánicas de sus sistemas móviles determinan sus comportamientos. y limitaciones, así como el campo de aplicaciones para efectuar con ellos diversas clases de mediciones.













CONTROLADORES: comparan la variable controlada con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación.




REGISTRADORES. registran con trazo continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según sea la forma del gráfico. Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 revolución en 24 horas mientras que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico es de unos 20 mm/hora.













ELEMENTO FINAL DE CONTROL: recibe la señal de controlador y modifica el agente de control, también se le conocen como actuadores.

Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.
Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento
Los actuadores más comunes son los motores, válvulas y bombas. Existen otro tipo como son los piezoelécticos. Ver vínculo:
http://ingenierias.uanl.mx/6/pdf/6_Miguel_Cupich_et_al_actuadores_Piezo.pdf

Especificaciones generales de los Instrumentos de Mediciones

Todos los instrumentos deben ser especificados a un punto tal que aseguren la operación del proceso y que permita la estimación de sus costos. Estas especificaciones se pueden sistematizar, aplicándolas tanto a sistemas sensores como a sistemas actuadores, sin que todas y cada una de las definiciones que siguen a continuación sean aplicables a todo sensor o actuador. Sin embargo, las definiciones conforman parte del léxico básico del proyecto de instrumentación.

Campo de medida (rango): Conjunto de valores de la variable medida comprendido dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.

Campo de medida con elevación de cero. Es aquel campo de medida en el que el valor cero de la variable o señal medida es mayor que el valor inferior del campo. Por ejemplo, -10º a 30º C

Campo de medida con supresión de cero. Es aquel campo de medida en el que el valor cero de la variable es menor que el valor inferior del campo. Por ejemplo 10º - 30º C

Alcance (span): Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento.

Error: Es la diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor de la variable medida. Cuando una medición se realiza con la participación de varios instrumentos, colocados uno a continuación del otros, el valor final de la medición estará constituído por los errores inherentes a cada uno de los instrumentos.

Precisión: Todo sistema sensor responde a un principio físico, químico o biológico que permite su funcionamiento. Por ende, todo sistema sensor tendrá limitaciones que serán inherentes a sus principios. Una de tales limitaciones es la precisión, que regula el margen de imprecisión instrumental.

Habitualmente, la precisión se expresa como porcentaje de la escala completa. Por ejemplo, un termómetro cuyo tope de escala fuese 100ºC y de precisión 0,5% significa que toda lectura de T ºC estará sujeta a una imprecisión de 0,5ºC (si se mide 37,2ºC, la temperatura estará entre 36,7 y 37,7 ºC). Sin embargo, has varias formas de expresar la precisión.

a) Tanto por ciento del alcance. Ejemplo: se tiene un instrumento para medir temperatura en el rango de 100 a 300ºC, (alcance 200ºC) y una precisión de +/- 0.5%, Si se realiza una medición cuya lectura es 150ºC, entonces el valor real de la lectura estará comprendido entre 150 +/- (0.5*200/100) = 150 +/- 1, es decir, entre 149 y 151º C.
b) Directamente, en unidades de la variable medida. Ejemplo: precisión de +/- 1ºC.
c) Tanto por ciento de la lectura efectuada. Ejemplo, precisión de +/- % de 150ºC, es decir, +/-1.5º C

Repetibilidad (repeatibility). Es la capacidad de reproducción de la señal de medida del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo.
Así, por ejemplo, si a una misma presión de 25 psig., un manómetro de precisión de 1 psi., entrega las lecturas de 25,5; 26; 24,3; y 24 psig. su operación es repetible; una lectura de 27 psig. indicaría un problema de repetibilidad del instrumento (a menos que conste que fuese un problema de histéresis).


Histéresis (hysteresis): Es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el instrumento para el mismo valor, 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, por ejemplo si un manómetro de 0-100% la presión real es de 18 psig y la lectura en el indicador marca 18.2 psig al ir del cero al 100% de la variable y cuando se encuentra la variable en 18 al desplazarse del cien al 0% el valor indicado es 17.7 la histéresis se calcularía así:
(18.2 - 17.7/100 -0) * 100 =+- 0.5 %

Zona muerta (dead zone). Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce respuesta. Viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida. Por ejemplo: si la zona muerta especificada es de +/- 0.1%, si el alcance es de 200 entonces tendrá un valor de 0.1 * 200/100 = +/- 0.2

Sensibilidad: es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona. Viene dada en tanto por ciento del alcance de medida.

Otros Términos:

RUIDO: señales impuras que afectan a las diferentes señales del sistema de medición.
LINEABILIDAD: Es la proporcionalidad directa y libre de errores con equivalencias de alta calibración.
ESTABILIDAD: son los instrumentos de altas calidad, que tienen una probabilidad de tener una larga vida útil.
TEMPERATURA DE SERVICIO: Son las temperaturas de trabajo del instrumento.

lunes, 23 de abril de 2007

Definiciones y Conceptos básicos

Instrumento: elemento primario de medida (sensores), elementos finales de control (actuadores), equipos de computación (controladores), equipos de alarmas, registradores, indicadores, etc.
o Alarma: instrumento que señala la existencia de una condición anormal en el proceso, mediante un cambio discreto que puede ser audible o visible.
o Controlador : dispositivo cuya salida cambia para regular una Variable de Proceso, según una lista de especificaciones.
o El controlador puede ser:
Controlador Manual: la salida del controlador es fijado por el operador.
Controlador Automático: la salida del controlador, es calculada en función de la medida de la variable de proceso.
o Set- Point: un punto de referencia establecido por el operador.
o Transductor: dispositivo que recibe una señal de entrada de cierta naturaleza y la transmite o transforma en una señal de naturaleza distinta. strumento que señala la existencia de una condición anormal en el proceso, mediante un cambio discreto que puede ser audible o visible.

Los instrumentos industriales pueden realizar las siguientes funciones:

1. Sensar o captar una variable
2. Acondicionar una variable dada
3. Transmitir una variable
4. Controlar una variable
5. Indicar la magnitud de una variable
6. Totalizar una variable.
7. Registrar una variable
8. Convertir una variable
9. Alarmar por magnitud una variable
10. Interrumpir o permitir una secuencia dada
11. Transmitir una señal
12. Amplificar una señal
13. Manipular una variable del proceso, etc


El sensor o captor:


1. Temperatura
2. Nivel
3. Flujo
4. Presión
5. Conductividad
6. PH
7. Tensión eléctrica
8. Potencia eléctrica
9. Revoluciones por minuto
10. Posición
11. Intensidad de readiación
12. Turbidez
13. Intensidad luminosa
14. Consistencia, etc.

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martes, 17 de abril de 2007

Que es la Instrumentación Industrial?


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.



Un sistema de instrumentación es una estructura compleja que agrupa un conjunto de instrumentos, un dispositivo o sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y por último, y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso y de garantizar la repetibilidad de las medidas.



En términos abstractos, 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.



Una medición es, entonces, un acto de asignar un valor específico a una variable física. Dicha variable física es la variable medida. Un sistema de medición es una herramienta utilizada para cuantificar la variable medida.



El elemento clave fundamental de un sistema de instrumentación, es el elemento sensor. La función del sensor es percibir y convertir la entrada (variable física) percibida por el sensor, en una variable de la señal de salida.


El sensor es un elemento físico que emplea algún fenómeno natural por medio del cual sensar la variable a ser medida. El transductor, convierte esta información sensada en una señal detectable, la cual puede ser eléctrica, mecánica, óptica, u otra. El objetivo es convertir la información sensada en una forma que pueda ser fácilmente cuantificada.


A continuación se muestra un diagrama de medición y control.


Bibliografía Recomendada:

Creus, Antonio. (1998) Instrumentación Industrial. ( 6ta. Edición) Alfaomega. 2000