Instrumentación Industrial

Transcripción

1 Instrumentación Industrial Magnitud (mensurable) Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que es susceptible de ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente. Glosario de términos Recurso didáctico Ing. Miguel A. Morales G. 2 Magnitud básica Cualquiera de las magnitudes que, en un sistema de magnitudes, se aceptan por convenio como funcionalmente independientes las unas de las otras. EJEMPLO: Las magnitudes longitud, masa y tiempo son generalmente tomadas como magnitudes básicas en el campo de la mecánica. NOTA: Las magnitudes básicas correspondientes a las unidades básicas del Sistema Internacional de unidades (SI). Unidad (de medida) Magnitud particular, definida y adoptada por convenio, con la que se comparan otras magnitudes de la misma naturaleza para expresarlas cuantitativamente con respecto a esta magnitud. Las unidades de medida tienen asignados por convenio sus nombres y símbolos. ETITC Ing. Miguel A. Morales G 3 4 Sistema de unidades (de medida) Conjunto de las unidades básicas y de las unidades derivadas, definidas según reglas dadas, para un sistema de magnitudes determinado. a) Sistema Internacional de unidades, SI b) Sistema de unidades CGS c) Sistema técnico ST Sistema Internacional de unidades, SI Sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). NOTA: El SI se basa actualmente en las siete unidades básicas siguientes: Magnitud Nombre Símbolo longitud metro m masa kilogramo kg tiempo segundo s corriente eléctrica ampère A temperatura termodinámica_ kelvin K cantidad de sustancia mol mol intensidad luminosa candela cd 5 6 1

2 Valor (de una magnitud) Medición Expresión cuantitativa de una magnitud particular, generalmente en forma de una unidad de medida multiplicada por un número. a) Longitud de una varilla: 5,34 m ó 534 cm; b) Masa de un cuerpo: 0,152 kg ó 152 g; c) Cantidad de sustancia de una muestra de agua.. (H2O): 0,012 mol ó 12 mmol Conjunto de operaciones que tienen por finalidad determinar un valor de una magnitud 7 8 Mensurando Indicación (de un instrumento de medida) Magnitud particular sometida a medición. EJEMPLO: Temperatura de vapor de una muestra dada de agua a 20 ºC. Valor de una magnitud proporcionado por un instrumento de medida. 1. El valor leído sobre el dispositivo visualizador puede denominarse indicación directa; la cual deberá multiplicarse por la constante del instrumento para obtener la indicación. 2. La magnitud puede ser el mensurando, una señal de medida o cualquier otra magnitud utilizada para calcular el valor del mensurando. 3. Para una medida materializada, la indicación es el valor que le es asignado Índice Escala (de un instrumento de medida) Parte fija o móvil de un dispositivo indicador cuya posición, con referencia a los trazos de una escala, permite determinar un valor indicado. a) aguja b) punto luminoso c) superficie de un líquido d) plumilla registradora Conjunto ordenado de trazos con cualquier numeración asociada, que forma parte de un dispositivo indicador de un instrumento de medida

3 División (de escala) Rango de indicación (campo) Parte de una escala comprendida entre dos trazos consecutivos cualesquiera. Conjunto de valores limitado por las indicaciones extremas. 1. Para una visualización analógica, este conjunto puede denominarse 'rango de escala'. 2. El rango de las indicaciones se expresa en unidades de la visualización, cualquiera que sea la unidad del mensurando y se especifica normalmente por sus límites inferior y superior, por ejemplo 50 ºC a 150 ºC Alcance (Span) Rango con supresión de cero: Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Ejemplo: El alcance del termómetro es: 50ºC (-40ºC) = 90 ºC Cantidad con que el valor inferior del campo supera el valor de cero de la escala Ejemplo: Rango es de 40 Km./h a 260Km/h La supresión es: (Supresión/alcance)*100 (40/220)*100: 18,18% Rango con elevación de cero: Exactitud (accuracy) Cantidad con que el valor cero de la escala supera el valor inferior del rango (campo). Ejemplo: El rango es de -1Bar a 2Bar. La elevación es: (Elevación/ alcance)*100 (-1/3)*100: 33,3% (Medición), grado de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando. (Instrumentos), es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud medida. La exactitud define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales

4 Expresión de la exactitud Se expresa de varias formas: % del Alcance, ejemplo ±0,5% Directamente, en unidades de la variable de medida, ejemplo ± 1ºC. % de la lectura efectuada, ejemplo ±0.1mm % del valor máximo de la escala, ejem ±1PSI % de la longitud de la escala. La exactitud es un valor determinado para el usuario y debe ser proporcionado por el fabricante del instrumento, para dar un margen de apreciación a las personas que efectúan calibración de los mismos. Precisión Es la cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas muy próximas unas a otras, es el grado de dispersión de las mismas Diferencia entre precisión y exactitud Zona muerta Máximo intervalo en cuyo interior puede hacerse variar la señal de entrada en los dos sentidos sin provocar una variación de la respuesta de un instrumento de medida. 1. La zona muerta puede depender de la rapidez de las variaciones Zona Muerta Sensibilidad Algunas veces, la zona muerta se aumenta deliberadamente para evitar las variaciones de la respuesta debidas a pequeñas variaciones de la señal de entrada. Cociente del incremento de la respuesta de un instrumento de medida por el incremento correspondiente de la señal de entrada. NOTA: El valor de la sensibilidad puede depender del valor de la señal de entrada

5 Ejemplo de sensibilidad Resolución Si un transmisor electrónico de 0 a 10 Bar, La presión pasa de 5 a 5,5 bar y la señal de salida cambia de 11,9 a 12,3 ma DC, la sensibilidad La menor diferencia de indicación de un dispositivo visualizador que puede percibirse de forma significativa. Magnitud de los cambios en escalón de la señal de salida. Es equivalente al menor valor, que el instrumento puede distinguir Resolución Para un dispositivo visualizador digital, es la diferencia de la indicación que corresponde al cambio de una unidad en la cifra menos significativa. 27 Repetibilidad (de un instrumento de medida) Aptitud de un instrumento de medida para dar indicaciones muy próximas durante la aplicación repetida del mismo mensurando en las mismas condiciones de medida. Estas condiciones comprenden: -reducción al mínimo de las variaciones debidas al observador - mismo procedimiento de medida - mismo observador -mismo equipo de medida, utilizándolo en las mismas condiciones - mismo lugar -repetición durante un corto período de tiempo 28 La repetibilidad puede expresarse cuantitativamente por medio de las características de dispersión de las Histéresis indicaciones Es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice 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 Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida

6 Por ejemplo un manómetro de 0-120psi, para el valor de 50psi el instrumento marca al subir desde 0 psi la presión 49.9psi, al bajar la presión desde 120 psi para los 50psi el instrumento marca 50.1psi * 100 : ±0.16% Error de un instrumento de medida Indicación de un instrumento de medida menos un valor verdadero de la magnitud de entrada correspondiente. 1. Dado que un valor verdadero no puede determinarse, en la práctica se utiliza un valor convencionalmente verdadero. 2. Este concepto se aplica principalmente cuando se compara el instrumento con un patrón de referencia. 3. Para una medida materializada, la indicación es el valor que le ha sigo asignado Error aleatorio Calibración Resultado de una medición menos la media de un número infinito de mediciones del mismo mensurando, efectuadas bajo condiciones de repetibilidad. NOTA Como no pueden hacerse más que un número finito de mediciones, solamente es posible determinar una estimación del error aleato Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud realizados por patrones Calibración 1. El resultado de una calibración permite atribuir a las indicaciones los valores correspondientes del mensurando o bien determinar las correcciones a aplicar a las indicaciones. 2. Una calibración puede también servir para determinar otras propiedades metrológicas tales como los efectos de las magnitudes de influencia. 3. Los resultados de una calibración pueden consignarse en un documento denominado, a veces, certificado de calibración o informe de calibración. Patrón Medida materializada, instrumento de medida, material de referencia o sistema de medida destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o varios valores de una magnitud para que sirvan de referencia. a) patrón de masa de 1 kg b) resistencia patrón de 100 W c) amperímetro patrón d) patrón de frecuencia de cesio e) electrodo de referencia de hidrógeno f) solución de referencia de cortisol en el suero humano, de concentración certificada

7 Patrón INVESTIGACIÓN 1. Un conjunto de medidas materializadas o de instrumentos de medida similares que, utilizados conjuntamente, constituyen un patrón, se denomina patrón colectivo. 2. Un conjunto de patrones de valores elegidos que, individualmente o por combinación, proporcionan una serie de valores de magnitudes de la misma naturaleza, se denomina serie de patrones Averigüe desde la óptica de instrumentación los siguientes términos: Deriva, cifras significativas, incertidumbre, error dinámico, error estático, estabilidad, fiabilidad, transparencia, ganancia, linealidad, trazabilidad, reproductibilidad, robustez, ruido, respuesta frecuencial, instrumento virtual, panel de control y vida útil