CAPITULO 1 creus

Apuntes de instrumentación instrumentación Industrial.

Siendo la palabra el vehículo de la instrucción, es de los primeros cuidados del Director que la dicción sea pura, clara y correcta: es decir, que no se admita el barbarismo, ni el solecismo; que se dé el valor a los acentos, y se llamen a las cosas por sus propios nombres sin alterarlos. Simón Bolívar.

CAPITULO I CONCEPTOS GENERALES.

1 INSTRUMENTACIÓN La instrumentación instrumentación es la técnica de aplicar aparatos de medición o/y control a un sistema o proceso, con el propósito de determinar, calificar, cuantificar y controlar sus variables físicas y químicas.

El campo de aplicación de la instrumentación es tan variado y amplio como las aplicaciones de la ingeniería en el mundo del ser humano contemporáneo entre otras tenemos por eemplo! •

"ndustr "ndustria! ia! fabricas fabricas de materias materias primas, primas, industri industria a petrole petrolera, ra, laminaci laminación, ón, servic servicios ios industriales, etc.

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#ampo militar! artillería, proyectiles teledirigidos, aeronáutica, etc.

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#ampo de transporte! $utomóviles, barcos, aviones, submarinos.

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%edicina! $tención instrumental de enfermos, terapia intensiva, farmacia. Conceptos Generales Generales

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Apuntes de instrumentación Industrial.

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"nvestigación! Laboratorios químicos, físicos y biológicos.

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En el hogar! #ocinas, neveras, lavadoras, aires acondicionados...

La importancia de la instrumentación se considera principalmente en los procesos industriales, y las ventaas que representa son principalmente económicas! meores productos, menor precio de costo, menor tiempo de operación y mayor  seguridad del personal y del equipo. 'u aplicación correcta conlleva a!

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 $horro directo de material!

%antenimiento uniforme la calidad del producto, y

reduciendo el desperdicio. •

Estimación de #ostos y facturación! Los instrumentos registradores conforman la base para la recolección sistemati(ada de datos.

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'eguridad de la )lanta! 'e utili(an para detectar la presencia de gases y vapores tó*icos y de llamas. +o solamente detectan, sino que hacen funcionar alarmas, cierran válvulas de combustibles, accionan sistemas de e*tinción o ponen en marcha sistemas au*iliares de ventilación. $demás de cumplir la función de la medición a distancia.

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#oordinación y control mediante "nstrumentación! 'olo una instrumentación adecuada puede conllevar a una planta en operación automática. Es imposible un automatismo sin una captación y manipulación de las variables del proceso mediante instrumentación.

1.1 DEFINICIONES BASICAS. #omo en cualquier área del conocimiento, la instrumentación industrial, tiene terminologías particulares erga-. ales definiciones, con el correr del tiempo y gracias a recomendaciones de grupos, asociaciones de fabricantes de equipos y organismos internacionales se han convertido en estándares. Entre muchas definiciones las más inmediatas son! Conceptos Generales

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1.1.1 Medición: Es la e*tracción de información de las variables o parámetros que act0an en los procesos o sistemas.

1.1.2 Rang  Ca!" de Medida! Espectro de valores de la variable medida que están comprendidos dentro de los límites superior o inferior de la capacidad de medida o de transmisión de instrumento. Esta representado por dos valores e*tremos. Eemplo! 1n termómetro que mide entre 23 y 4 5#.

1.1.# A$cance! Es la diferencia algebraica entre los valores e*tremos del rango. El alcance e*presa con un solo numero, dado en unidades del proceso. Eemplo! 67 5#. El alcance también es conocido con los términos 8ama o $mplitud, y con el termino 'pan del idioma ingles.

1.1.% Ca&ac'e&()'ica) E)'*'ica): 'on aquellos que deben considerarse cuando el instrumento es usado para medir una condición que no varia con el tiempo, o sea, en condiciones de régimen permanente.

1.1.+ E&&& e)'*'ic: Es la diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por  el instrumento y el valor real de la variable medida.

1.1., Sen)i-i$idad: Es la ra(ón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, viene dada en tanto por ciento de la amplitud.

1.1. /na M0e&'a: Es el campo de valores de la variable que no hacen variar la se9al de salida del instrumento. 'e e*presa en tanto por ciento de la amplitud.

1.1. Re"e'i-i$idad! Es la capacidad de reproducción de las precisiones del indicador  del instrumento, al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas

Conceptos Generales

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condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo toda la gama. 'e considera en general su valor má*imo y se e*presa en tanto por ciento de la gama.

1.1. 3i)'4&e)i): Es la diferencia má*ima que se observa en los valores indicados por  el indicador del instrumento para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los sentidos ascendente y descendente. 'e e*presa en tanto por ciento de la gama del instrumento. En todo caso el valor  presentado en el indicador del instrumento depende de los valores precedentes.

1.1.15 P&eci)ión! Es la tolerancia de medidas o de transmisión del instrumento y define los limites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea con condiciones normales de servicio. E*isten varias formas de e*presarlos! 

anto por ciento del alcance.

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anto por ciento del :ango má*imo.



anto por ciento de la lectura efectuada.



;irectamente, en unidades de la variable medida.

1.1.11 Ca&ac'e&()'ica) Din*!ica)! 'on aquellas que deben considerarse cuando el instrumento mide variables en condiciones cambiantes en función del tiempo. Este comportamiento dinámico se anali(a provocando cambios en conocidos y controlables en la variable. Los cambios más comunes son! 

#ambio en Escalón.



#ambio Lineal o rampa.



#ambio 'inuosidad.

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#ambio en impulso.

1.1.12 6e$cidad de Re)"0e)'a: Es la rapide( con la cual el instrumento responde a cambios en la cantidad medida.

Conceptos Generales

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1.1.1# Re'a&d de Medición: 1n retardo en la respuesta del instrumento a cambios en la variable medida.

1.1.1% Tie!" M0e&'! Es un tipo de retardo donde el instrumento comien(a a responder solamente cuando la variable ha cambiado en una magnitud lo suficientemente grande para vencer la inercia. El tiempo muerto depende de la velocidad con que la variable medida cambie y de la (ona muerta del instrumento.

1.1.1+ E&&& Din*!ic! Es la diferencia entre el valor real de la cantidad que esta variando con el tiempo y el valor indicado por el instrumento, si se asume que no hay error estático.

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dispositivo de salida o indicador.

2.1 EL DISPOSITI6O DE ENTRADA. Es el dispositivo que capta la variable física o química a medir y la transforma en una energía equivalente capa( de ser manipulada por alg0n medio o tecnología. La tendencia actual y del futuro es el uso de la electrónica, por lo tanto, el dispositivo de entrada debe transformar la energía de la variable física calor, presión, caudal, etc.- en una variable eléctrica. El dispositivo de entrada también es conocido con el termino de transductor, especialmente cuando se anali(a desde el punto de vista de energía de entrada y salida. ;e esta manera un concepto formal de transductor es! El transductor  es un dispositivo que toma una forma de energía de un sistema, la transforma y transfiere a otro sistema. En el caso de la instrumentación electrónica esta transmisión de energía puede ser de mecánica, química, óptica, radiante o térmica a

energía

eléctrica.

Es muy amplia la variedad de clasificaciones posibles de los ransductores, entre muchos casos tememos! a- 'eg0n su aplicación, b- 'eg0n el método de conversión de energía, y c- seg0n la naturale(a de la se9al, etc. odas estas clasificaciones terminan por solaparse y por lo general pueden llegar a refutarse, sin embargo se comparte la opción presentada por varios autores en aplicar una clasificación de los transductores eléctricos de acuerdo a los principios eléctricos en que se basan, de manera que se obtiene la siguiente clasificación!

2.1.1 T&an)d0c'&e) 80e &e80ie&en "'encia e9'e&na o pasivos. ?asados en la variación de su resistencia, capacitancia, o inductancia.

2.1.2 T&an)d0c'&e) gene&ad&e), o activos. ;ispositivos que producen un voltae o una corriente, digital o analógica al ser estimulados por la energía del sistema medido.

Conceptos Generales

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La selección del transductor apropiado es qui(ás el más importante paso para la obtención de resultados e*actos. #onviene hacer las siguientes preguntas para evaluar  la selección! •

A#uál es la cantidad física por medirB

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A#uál principio de transductor es el meor para medir esta cantidadB

•

ACué e*actitud se requiere en esta mediciónB

Los aspectos a evaluar en el entorno donde se va a aplicar el sistema de medición son! •

:ango de la medición, sensibilidad, orden de magnitud.

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Efectos de la no linealidad, histeresis, respuestas en frecuencia, resolución, velocidad de respuesta.

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#ondiciones ambientales! Efectos de la temperatura, aceleración, golpes y vibraciones. :esistencia a la corrosión, vibración, esfuer(os mecánicos.

•

#one*iones eléctricas y mecánicas, condiciones de montae, logística.

•

#ompatibilidad con el equipo asociado! #ondiciones de balance de peso, tolerancia de la sensibilidad, acoplamiento de impedancias, resistencia de aislamiento.

2.2 EL ACONDICIONADOR DE SE;AL. #onsiste en un sistema, electrónico o neumático, que amplifica, filtra, modifica y otorga un formato a la se9al entregada por el dispositivo de entrada, para que sea maneado y entendido por el dispositivo de salida.

2.# EL DISPOSITI6O DE SALIDA. )uede ser un simple medidor indicador de agua, un osciloscopio, un graficador  para presentación visual o una computadora digital para el procesamiento de los datos o proceso de control.

Conceptos Generales

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'eres humanos

"&ce)

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Acndicinad&  de )e-

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7-

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Digura 6.&! Eemplo de un plano de instrumentación con simbología "'$.

% NORMAS = NORMALI/ACIÓN Conceptos Generales

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Apuntes de instrumentación Industrial.

La instrumentación industrial se eecuta en dos grandes actos, medir y controlar. En el caso de medir, la normali(ación esta inmersa desde las unidades utili(adas hasta el método aplicado.

Es imposible aislarse del mundo y utili(ar unidades propias o

métodos de medición e*clusivos. Es necesario que las medidas sean reproducibles en cualquier sitio del planeta con el mínimo de error. )ara ello e*iste la norma, para reglamentar, para equilibrar, para mecani(ar y por supuesto para legislar.

La normali(ación es el resultado de un proceso continuado de comunicación entre productores y consumidores. Es el producto de la industriali(ación y el intercambio comercial internacional.

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#E! para la comunidad Económica Europea. '$! )ara los productos #anadienses. +J:=E+. )ara productos vene(olanos. 1L. )ara productos Estadounidenses.

Las normas son documentos. En ellos se plasma la e*periencia de muchas personas e instituciones. 'u importancia fundamental esta en la homogenei(ación de la calidad de los productos, aplicación correcta de métodos y tecnologías y la preservación del acervo tecnológico y del ambiente.

Conceptos Generales

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PREGUNTAS DE REPASO: 6.