Procesos Cualquier operación a ser controlada. Ejemplos: procesos biológicos, químicos y económicos.

Transcripción

1 1 VARIABLES DE INTERES Y ERRORES DE MEDICION La variable contralada es la cantidad o condición que es medida y controlada. La variable manipulada es la cantidad o condición que es variada por el controlador de tal manera que afecte el valor de la variable controlada. Normalmente, la variable controlada es la salida de un sistema. Se dice Control al hecho de realizar la medición del valor de la variable controlada del sistema y actuar sobre la variable manipulada del sistema para corregir o limitar la desviación del valor medido desde el valor deseado. Planta Cualquier objeto físico a ser controlado. Procesos Cualquier operación a ser controlada. Ejemplos: procesos biológicos, químicos y económicos. Sistemas Un sistema es una combinación de componentes (procesos) que actúan juntos y llevando a cabo cierto objetivo. Un sistema no está limitado a los temas solamente físicos. Perturbaciones Una perturbación es una señal que tiende a afectar adversamente el valor de la salida del sistema. Si una perturbación es generada dentro del sistema, ésta es llamada interna, mientras que una perturbación fuera del sistema es llamada externa y ésta es una entrada. Instrumentación INSTRUMENTACIÓN. 1. Variables de interés y errores de medición. Instrumentación: Es la rama de la ingeniería que se encarga de controlar y medir ciertos parámetros de una variable Instrumentación: Rama de la ciencia que trata de la medición y control Instrumentación: Conjunto de instrumentos de una planta o proceso Instrumentación: es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. En estos casos incluye instrumentación como control de procesos, pero también otros temas como comunicaciones, telefonía, sistemas de video, redes de computadores, y otros. La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico de la ciencia actual

2 1.1. OBJETIVOS DE LA INSTRUMENTACION. Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos categorías: procesos continuos y procesos discontinuos. En ambos tipos, deben mantenerse en general las variables (presión, caudal, nivel, temperatura). Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de productos: la fabricación de los productos derivados del petróleo, de los productos alimenticios etc. En todos estos procesos es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el ph, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de roció. Dentro de la ingeniería multidisciplinaria, es la disciplina que se encarga de toda la instrumentación. En estos casos incluye instrumentación como control de procesos, pero también otros temas como comunicaciones, telefonía, sistemas de video, redes de computadores, y otros. La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico de la ciencia actual en casos tales como: La automatización de los procesos industriales. VARIABLES INCONTROLADAS Las variables incontrolables afectan el resultado del curso de acción que se tomó. Estas variables crean las condiciones y algunas de las restricciones con las cuales se ha de resolver el problema. Las variables incontrolables para una persona, pueden ser controlables para otra. Determinar los valores de las variables incontrolables es parte importante de la formulación de problemas. Evidente es lo que generalmente se acepta sin evidencia. El uso de estereotipos limita la búsqueda de alternativas a la reducida selección que permiten. El examen de algunos de los problemas comunes, revela cuán fácilmente se manipulan los aspectos para servir a las causas. La interpretación de los aspectos está siempre presente y la interpretación es siempre subjetiva y refleja las suposiciones propias y las restricciones auto impuestas. Al combinar variables incontrolables para ganar el control de una situación, se amplía el sistema en estudio.

3 El comportamiento de otros a menudo es el tipo de variable incontrolable menos productiva, pero esto ocurre porque generalmente no se les proporciona los incentivos apropiados, como los incentivos se pueden y deben tener bajo control; constituyen un medio potencialmente incontrolable para otros, aún cuando estos últimos sean autónomos. La habilidad de utilizar incentivos para modificar la conducta de otras personas, dependerá básicamente de cuán bien se comprenda dicha conducta. En general, no se comprende el comportamiento de los otros tan bien como se cree; esto impide la resolución creativa de los problemas. Los elementos de medición son considerados la base primordial para el control automático de los procesos u operaciones. ELEMENTOS PRIMARIOS. Los elementos de medición de acuerdo con su posición en el diagrama de bloques son los primeros en detectar o modificar a la variable de proceso y por eso son conocidos también como "elementos primarios de medición. Al decir que detectan o modifican a la variable de proceso, nos referimos a que son los primeros que utilizan o transforman la energía del medio que se está controlando, para producir un efecto que depende (es función) de la variable controlada. ELEMENTOS SECUNDARIOS. Los elementos secundarios de medición se encargan de recibir la señal proveniente de los elementos primarios y en muchos casos las transforman para transmitirla como una señal eléctrica, neumática, hidráulica etc., dependiendo del tipo de instrumento que se este usando, por lo tanto a estos elementos se les conoce como "elementos secundarios de medición y transmisión o transmisores". La señal transmitida por estos elementos es enviada en forma tal que pueda ser perfectamente interpretada por el instrumento receptor el cual puede ser, un indicador, registrador o un controlador. Esta señal puede ser transmitida en forma simultánea a varios receptores.

4 PUNTO DE AJUSTE : ES EL VALOR ALREDEDOR DEL CUAL SE DESEA MANTENER LA VARIABLE CONTROLADA (SP) ERROR : DESVIACION DEL VALOR DE LA VARIABLE CONTROLADA CON RESPECTO AL PUNTO DE AJUSTE (E) ACCION DE CONTROL : SENTIDO EN EL CUAL SE MOVERA LA VARIABLE MANIPULADA A FIN DE CORREGIR CUALQUIER ERROR EN LA VARIABLE CONTROLADA. ELEMENTO FINAL DE CONTROL : DISPOSITIVO QUE RECIBE DIRECTAMENTE LA SEÑAL DEL CONTROLADOR Y ACTUA DIRECTAMENTE SOBRE EL PROCESO, ALTERANDO EL VALOR DE LA VARIABLE MANIPULADA. ERRORES EN LA MEDICIÓN. Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad). Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas. Medida del error: En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos. Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente. Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura. El error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero. Error relativo = error absoluto valor convencionalmente verdadero Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces: Error relativo = valor leído -valor convencionalmente verdadero valor convencionalmente verdadero Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaie multiplicándolo por cien. Clasificación de errores en cuanto a su origen.

5 Errores de medición Errores por el instrumento o equipo de medición: Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera. El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante calibración. Errores del operador o por el modo de medición: Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador: Error por el uso de instrumentos no calibrados: instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso. Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones: La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos. Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como: - Cantidad de piezas por medir - Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.) - Tamaño de la pieza y exactitud deseada. Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de minima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa. Errores por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. En estos casos deben utilizarse puntos de apoyo especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel

6 Errores por método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumento puede causar errores un indicador de carátula esta sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición, la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo. La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte. Error por distorsión: Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumentó puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento. Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura. Error de posición: Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas por medir. Error por desgaste: Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. Error por condiciones ambientales: Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas. 1. Humedad 2. Polvo 3. Tempereratura