Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Instrumentación Moderna - Coggle Diagram
Instrumentación Moderna
Introducción
Un instrumento de medición es un dispositivo capaz de suministrar una medida o de realizar una observación en el universo físico.
Podemos clasificar a los instrumentos de medición, denominándolos de acuerdo a la variable del proceso que tratemos de medir, ya sea en forma directa o indirecta
La instrumentación es una especialidad referente a los instrumentos de medición, principalmente a los utilizados en procesos industriales y forma parte primordial dentro de un sistema enfocado al control de los mismos, por lo que generalmente un instrumentista es un especialista en instrumentación y control, con conocimientos de metrología industrial.
1.1 La Instrumentación como factor de aumento de calidad y eficiencia en la producción.
Un proceso es una parte fundamental de una planta de manufactura, en la cual, el material o la energía es convertida a otras formas de material o energía, ejemplos de estos serían: cambio en presión, temperatura, velocidad, potencial eléctrico, etc.
1.2 Seguridad de los procesos.
En cuanto a la seguridad, se requiere preservar bajo cualquier condición la integridad del personal y el equipo involucrado en la operación de los procesos
1.3 Estabilidad de los procesos
Se requiere asegurar las condiciones de operación de los procesos a través del tiempo, para mantener en forma continua la calidad de los productos del proceso, dentro de los límites especificados
1.4 Optimización de los procesos
Se requiere asegurar la calidad y el máximo beneficio económico en la operación de los procesos.
1.5 Protección ambiental en la operación de los procesos
Se hace necesario reducir a su mínima expresión el impacto ecológico de los efluentes del proceso, para cumplir con todas las normatividades aplicables.
Exactitud y precisión de los procesos
Conceptos metrológicos.
La metrología es ciencia de las mediciones y sus aplicaciones
La metrología estudia la fiabilidad de la relación establecida entre cualquier magnitud y su patrón.
Medición es el proceso que consiste en obtener experimentalmente uno o varios valores que pueden atribuirse razonablemente a una magnitud.
Magnitud es el atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.
Características metrológicas de los instrumentos, dispositivos o sistemas de medición
Rango.
Región entre los límites en los cuáles una cantidad es medida, recibida o transmitida, expresada al establecer los valores de rango mínimos y máximos.
LRV (Valor de rango mínimo).
El valor mínimo de la variable medida al que un dispositivo esta ajustado para medir.
URV (valor de rango máximo).
El valor máximo de la variable medida al que un dispositivo esta ajustado para medir.
Span.
Diferencia algebraica entre los valores máximo y mínimo.
Características metrológicas de los instrumentos que afectan las mediciones
• La exactitud
Proximidad entre un valor medido y el valor verdadero de un mensurando
• La precisión
Proximidad entre las indicaciones o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, o de objetos similares, bajo condiciones especificadas.
• La resolución
Mínima variación de la magnitud medida que da lugar a una variación perceptible de la indicación correspondiente
• La repetibilidad
Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones de repetibilidad.
• La reproducibilidad
Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones de reproducibilidad.
• La linealidad
Se define como la cercanía con la cual una curva se aproxima a una línea recta. La linealidad es usualmente medida como una no linealidad y expresada como linealidad. Hoy en día algunos instrumentos tienen un ajuste de linealidad.
• La histéresis
Es la medida de la diferencia en respuesta de un dispositivo o sistema al incrementar la señal de entrada de un valor mínimo a un valor máximo y, con respecto a cuando se decrementa de un máximo a un mínimo sobre el mismo rango.
• El error
Diferencia entre un valor medido de una magnitud y un valor de referencia
Error de cero
Cuando todas las indicaciones del instrumento son consistentemente altas o bajas a través del rango completo del instrumento, cuando es comparado con la salida deseada.
Error de span
La desviación del valor ideal varía en diferentes puntos a lo largo del rango del instrumento. Normalmente se incrementa, cuando la señal de entrada se incrementa.
Error de linealización
Es cuando el resultado de la salida no presenta una línea recta con respecto al valor de entrada. El error de no linealidad puede ser corregido durante la calibración si el instrumento tiene un ajuste de no linealidad. Generalmente se recomienda tomar 5 puntos.
• La incertidumbre
Parámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza
Especificación de las características de un instrumento
Un instrumento de medición es un dispositivo empleado para efectuar mediciones por si solo o como integrante de otro equipo o sistema de medición.
Las características metrológicas de un instrumento están definidas en función de los factores que afectan su medición
Exactitud: ± 0.2% de span calibrado.
Aquí se incluyen efectos combinados de lo siguiente:
Repetibilidad: ± 0.05% de span calibrado
Linealidad: ± 0.1% de span calibrado
Histéresis: ± 0.05% de span calibrado.
Campos de aplicación de la instrumentación industrial
Ciencias exactas.
Respuesta a cuestiones planteadas por la ciencia.
Objetivos de la instrumentación industrial
Poder comparar mediciones con patrones de referencia.
Poderse comparar con otros laboratorios.
Interpretar resultados de la ciencia, la ingeniería, el comercio, la industria.
Tener un criterio objetivo para la adquisición de equipo.
Seleccionar el equipo adecuado para un proceso de medición específico.
Comprender reglamentaciones oficiales
Requisitos de la norma NMX EC 19025: 2017, relativos a la incertidumbre de medición.
Los laboratorios de ensayo y calibración deberán tener y aplicar procedimientos para estimar la incertidumbre de medición, el laboratorio debe al menos intentar identificar todos los componentes de la incertidumbre y hacer una estimación razonable basada en el conocimiento del desempeño del método y del alcance de la medición y deberá hacer uso, por ejemplo, de la experiencia previa y de la validación de los datos.
Cuando se esté estimando la incertidumbre de medición deben ser tomados en cuenta, todos los componentes de la incertidumbre que sean de importancia para la situación dada; usando métodos apropiados de análisis.
Calibración
Se define como la comparación de las indicaciones de un instrumento contra un patrón, sin efectuar ningún ajuste.
Con una calibración adecuada de un sistema de medición se consiguen mediciones mas exactas, con éstas se logra un buen control del proceso de medición y con esto tendremos seguridad y los costos de medición más bajos.
Trazabilidad de la medición
Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por la cual pueda ser relacionado a referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbres determinadas.
Para la medición local
Utilizamos instrumentos como: manómetros, mirillas de nivel, mirillas de flujo o termómetros, según estemos midiendo la variable de presión, nivel, flujo o temperatura.
Para la medición remota
Además de los instrumentos de medición, utilizamos: Transmisores neumáticos, transmisores eléctricos o transmisores digitales, dependiendo del uso que le vayamos a dar a la señal transmitida.
Hojas de especificación de instrumentos.
Hoja de datos de instrumentos
Es una tabla donde se introducen los datos de proceso mínimos necesarios para efectuar la especificación de un instrumento, como pueden ser
Temperatura normal y máxima de operación, presión normal y máxima de operación, material de la tubería, tipo de fluido, diámetro de la tubería, etc.
En un proyecto, generalmente estos datos se toman del diagrama de flujo de proceso y del diagrama de tubería e instrumentación, en el que se indican las condiciones de operación de los puntos importantes del proceso y las características de los recipientes y de las líneas de tubería.
Hojas de especificación de instrumentos.
Especifica las características generales y específicas del instrumento para su compra.
Es necesario conocer el tipo de instrumento que se ha seleccionado en base a las condiciones de operación plasmadas en las hojas de datos de instrumentos
Es un documento básico dentro de la ingeniería de proyecto, ya que fundamenta la compra y sirve de apoyo para las diferentes actividades subsecuentes de un proyecto, como los típicos de instalación, diagramas de alambrado, suministros de energía, etc.