DEFINICIONES BÁSICAS

Transcripción

1 DEFINICIONES BÁSICAS 2 Metrología Ciencia que se ocupa de las mediciones, así como de las magnitudes, unidades y constantes básicas en que estas se apoyan. Su objetivo es cuantificar una magnitud correspondiente a un valor medido. 1

2 3 Instrumentación Grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. La instrumentación es la ventana a la realidad de lo que está sucediendo en un proceso. 4 Clases de instrumentos Instrumentos ciegos: no tienen indicación visible. P.ej., presóstato, termóstato, interruptor de presión, etc. Instrumentos Indicadores: disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. P.ej., un multímetro, manómetro, etc. 2

3 5 Clases de instrumentos Instrumentos registradores: grafican con trazo continuo o a puntos la variable del proceso. 6 Clases de instrumentos Elemento primario (sensor): están en contacto directo con la variable de proceso y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable de interés. El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida eléctrica, etc. 3

4 7 Clases de instrumentos Transductor: Termino general para un Dispositivo que recibe información de una o más formas de cantidades físicas, modificando esta información y/o su forma produciendo una señal de salida. Dependiendo de su aplicación en el proceso puede ser un elemento primario, transmisor, relé, convertidor u otro dispositivo. Pero el termino transductor no es específico por lo que su uso para aplicaciones especificas no se recomienda. 8 Clases de instrumentos Transmisores: captan la variable del proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de una señal estándar (neumática, corriente, voltaje, etc.). Conversores y bloques de computo: son aparatos que reciben una señal de entrada estándar y después de modificarla envían otra forma de señal de salida estándar. 4

5 9 Clases de instrumentos Controladores: comparan la señal de interés del proceso con un valor predeterminado y ejercen una acción correctiva, con base en una ley de control, y con el fin de entregar una señal de salida de acuerdo con el error calculado. Elemento final de control: recibe la señal del controlador y modifica la variable manipulada para obtener cambios en la variable controlada. 10 Rango: se define como el intervalo comprendido entre el valor mínimo y máximo que el instrumento puede medir, transmitir o indicar. Amplitud de trabajo (campo de medición): está comprendido por el conjunto de valores más adecuado para medir con dicho instrumento. Es recomendado por el fabricante. Como criterio práctico se toma entre el 25%-75% de la escala del instrumento. 5

6 11 Alcance (SPAN): es la diferencia algebraica entre los valores máximo y mínimo del intervalo de indicación. Apreciación: mínima información cuantitativa que un indicador es capaz de ofrecer con claridad entre dos valores consecutivos de la escala de trabajo: instrumento análogo es la división de escala, Instrumento digital el valor que cambia en la cifra menos significativa. 12 Resolución: es el mínimo cambio de la variable física que el sensor puede medir o detectar. Linealidad: es la característica que define que tanto se acerca la curva de calibración del instrumento a una línea recta. 6

7 13 14 Exactitud (accuracy): es la capacidad de un instrumento de medición de dar indicaciones que se aproximen al valor verdadero de la magnitud medida. La exactitud de un instrumento se establece comparando el valor medido con un valor conocido (patrón). Se puede expresar en varias formas. 7

8 15 Precisión (fidelity): capacidad de un instrumento de entregar el mismo valor para la magnitud medida al realizar varias mediciones y en unas mismas condiciones. La precisión es la tolerancia de medida o transmisión del instrumento y define los límite de los errores cometidos cuando el instrumento se usa en condiciones normales de servicio durante un periodo de tiempo determinado. 16 8

9 17 Sensibilidad: es la razón entre el cambio en la magnitud de la salida y el cambio en la magnitud de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo. Ganancia: Es la relación (división algebraica) entre el cambio obtenido en la salida con el cambio aplicado en la entrada para el estado estacionario. Ganancia nominal: en los catálogos se habla de una ganancia nominal del instrumento, la cual se calcula como el cociente entre el rango total de su salida sobre el rango de entrada. 18 Error: es la diferencia entre la salida real y la salida ideal. El error se puede expresar como un porcentaje de la lectura; como porcentaje Full Scale (%FS), lo que también se conoce como Full Scale Deflection. 9

10 19 Calibración del transductor: es el proceso de ajustar la salida del transductor (instrumento) aplicando entradas conocidas. En un proceso de calibración se aplican entradas conocidas sobre todo el rango del instrumento primero en dirección ascendente y luego en forma descendente. Se considera que un instrumento está bien calibrado cuando la diferencia entre el valor real de la variable y el valor medido está comprendida dentro de los límites dados por la precisión del instrumento. 20 Error de cero 10

11 21 Error de SPAN (Multiplicación) 22 Error de Angularidad 11

12 23 Error de Repetibilidad: capacidad de un instrumento para aproximarse al mismo resultado, cuando se mide varias veces el mismo valor de la variable, bajo las mismas condiciones: procedimiento, observador, lugar, condiciones de aplicación, intervalo de tiempo, etc. Reproducibilidad: se realizan mediciones en condiciones similares especificando cuál de ellas cambia entre cada medición

13 25 Error de Histéresis: para una entrada particular, la salida puede ser diferente dependiendo de si la entrada aumenta o disminuye. La histéresis se calcula como la diferencia entre estos dos valores de salida. 26 Otros términos Deriva: es una variación en la señal de salida que se presenta en un período de tiempo determinado mientras se mantienen constantes la variable medida y las condiciones ambientales. Trazabilidad: propiedad del resultado de las mediciones efectuadas con un instrumento o con un patrón, tal que puede relacionarse con patrones internacionales, mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones, con todas las incertidumbres determinadas. 13

14 Estructura general de un sistema de medición 27 El sistema de medición consta de varios elementos o bloques, aunque es posible que en un sistema en particular puede faltar un tipo de elemento, o aparecer en más de una ocasión. 28 Referencias Creus Sole, Antonio. Instrumentación industrial. Editorial Marcombo, sexta edición. Rivera Mejía, José. Instrumentación. Editorial Trillas, Wolf, Stanley y Smith F. Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio. Editorial Prentice Hall, segunda edición. González, Carlos. Metrología. Editorial Mc Graw Hill. Cooper, William. Instrumentación Electrónica y mediciones González, Carlos. Metrología. Editorial Mc Graw Hill. Catálogos de fabricantes 14