jueves, 3 de septiembre de 2015

Terminología de Instrumentación

TÉRMINOS DE LA INSTRUMENTACIÓN 

RANGO NOMINAL

Región dentro de los límites en los cuales una cantidad es medida, recibida o transmitida y expresada por los valores inferior y superior de la escala del instrumento.

INTERVALO DE MEDIDA (SPAN)

Diferencia algebraica entre los límites superior e inferior del rango nnominal del instrumento.

TIEMPO DE RESPUESTA

Es  la  cantidad  de  tiempo  requerido  por  un sensor para que  responda completamente a los cambios de una entrada.
El tiempo de respuesta de un lazo de control es la combinación de los tiempos de respuesta de todas sus partes, incluyendo el sensor.

PRECISIÓN:


Es la reproductividad con la cual medidas sucesivas de la misma variable pueden ser realizadas bajo condiciones idénticas.


EXACTITUD

Grado de conformidad del valor medido a un valor aceptado como estándar o la cercanía de la lectura o indicación de un sensor al valor actual o la cantidad que está siendo medida.



RANGO DE EXACTITUD

Un   número  que  define  un  límite   de  error  que  no  deberá excederse bajo las  condiciones  de  operación  de  referencia. 
Puede incluir los efectos combinados de histéresis, linealidad y repetibilidad.

COEFICIENTE DE TEMPERATURA

La cantidad de desplazamiento que puede resultar de un cambio de la temperatura ambiente de 1°C  y  expresado en porcentaje de full escala.

BANDA MUERTA

El rango a través del cual una entrada puede ser variada sin causar una respuesta medible. La banda muerta usualmente es expresada en porcentaje del intervalo de medida (Span). 

TIEMPO MUERTO

El intervalo entre la iniciación de un cambio en la entrada y el comienzo de una respuesta observable en el instrumento. 

LINEABILIDAD

Es la máxima desviación de un punto de calibración respecto a la línea recta especificada durante un ciclo de calibración. Es expresada con +/- X.X % de la salida máxima del instrumento.

HISTERESIS

Es la máxima diferencia en la salida de algún valor del rango especificado del instrumento, cuando el valor se aproxima primero incrementando y luego decrementando la magnitud medida.

REPETIBILIDAD

Capacidad de un instrumento para repetir las lecturas de la salida cuando el mismo valor de la variable es aplicado, consecutivamente bajo las mismas condiciones y la misma dirección.

RANGO DE AJUSTE

Describe   la   relación  entre  el  rango  nominal  y  la  mínima cantidad que puede ser medida con la precisión especificada por el fabricante.

TURNDOWN

Se define como la relación entre el valor máximo y mínimo que puede tomar el span del instrumento.

SENSIBILIDAD


Es el mas pequeño cambio en el valor actual de la magnitud medida  que  pueda  producir  un  cambio  perceptible en un instrumento indicador, registrador, etc.

ESTABILIDAD

Es  la  habilidad  de  un  transductor  para mantener sus características de desempeño por un periodo de tiempo relativamente largo. Es expresado  en porcentaje de full escala por un periodo de tiempo dado en meses.

ERROR

Diferencia algebraica entre la indicación y el valor real de la señal medida.

ERROR ESTÁTICO

Diferencia   que  presenta  el  instrumento  respecto  al  valor verdadero, cuando se mantienen constantes las condiciones del proceso.

ERROR DINÁMICO

Se produce debido a la variación de las condiciones del proceso como velocidad del fluido, temperatura, presión, viscosidad, etc 




















Metrologia e Instrumentación

METROLOGÍA
Estudio de los sistemas de medida, incluye todos los aspectos de la medición a cualquier nivel de exactitud y en cualquier campo.

DEFINICIONES
Calibración:
La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). Según la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, la calibración es "una operación que, bajo condiciones específicas, establece en una primera etapa una relación entre los valores y las incertidumbres de medida provistas por estándares e indicaciones correspondientes con las incertidumbres de medida asociadas y, en un segundo paso, usa esta información para establecer una relación para obtener un resultado de la medida a partir de una indicación".1
Precisión:
Es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.
Exactitud:
Es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real.
Repetibilidad:
Capacidad de un instrumento para repetir las lecturas de la salida cuando el mismo valor de la variable es aplicado, consecutivamente bajo las mismas condiciones y la misma dirección.

ESTANDARES / NORMAS
NTC-ISO 10012 Parte 1 Sistemas de confirmación metrológica
ASME PTC 1 Instrucciones generales
ASME PTC 2 Definiciones y valores
ASME PTC 19.1 Incertidumbre de medición
ASME PTC 19.2 Medición de presión
ASME B40.100 Indicadores de presión y accesorios
ASME PTC 19.3 Medición de temperatura
ASME PTC 19.5 Part II Medidores de flujo de tipo presión diferencial
ASME PTC 19.14 Mediciones lineales
ASME PTC 25 Aparatos de alivio de presión

REQUISITOS ISO 9001 - 2000
Determinar el seguimiento y la medición a realizar, y los dispositivos de medición y seguimiento necesarios para proporcionar la evidencia de la conformidad del producto con los requisitos determinados (véase 7.2.1)          
Establecer procesos para asegurarse de que el seguimiento y medición pueden realizarse y se realizan de una manera coherente con los requisitos de seguimiento y medición.

REQUISITOS ISO 9001 - 2000
Cuando sea necesario asegurarse de la validez de los resultados         
a. Calibrarse o verificarse a intervalos especificados o antes de su utilización, comparado con patrones de medición trazables o patrones de medición nacionales o internacionales cuando no existan tales patrones debe registrarse la base utilizada para la calibración o la verificación        
b. Ajustarse o reajustarse, según sea necesario             
c. Identificarse para poder determinar el estado de calibración               
REQUISITOS ISO 9001 - 2000
d. Protegerse contra ajustes que pudieran invalidar el resultado de la medición            
e. Protegerse contra los daños y el deterioro durante la manipulación, el mantenimiento y el almacenamiento.
Evaluar y registrar la validez de los resultados de las mediciones anteriores cuando se
detecte que el equipo no está conforme con los requisitos      
Tomar las acciones apropiadas sobre el equipo y sobre cualquier producto afectado-
                   
REQUISITOS ISO 9001 - 2000
Mantenerse registros de los resultados de la calibración y la verificación.
Confirmarse la capacidad de los programas informáticos para satisfacer su aplicación  
prevista cuando éstos se utilicen en las actividades de seguimiento y medición de los requisitos especificados llevarse a cabo antes de iniciar su utilización y confirmarse de nuevo cuando sea necesario.

QUE HACER EN TÉRMINOS PRÁCTICOS
Seleccionar el equipo apropiado según las mediciones a realizar
Calibrarlo a intervalos definidos con patrones reconocidos
Usar procedimientos documentados
Asegurar que el equipo está en la capacidad de exactitud necesaria.

QUE HACER EN TÉRMINOS PRÁCTICOS
El equipo debe indicar su estado de calibración
Los registros de calibración deben conservarse
Garantizar condiciones adecuadas de almacenamiento y manipulación (validez calibración)
Validez de resultados cuando el equipo se encuentre descalibrado-

Patrón Internacional
Patrón Nacional
Patrón de Referencia
Patrón de Trabajo
Instrumento de Medición.

CARACTERIZAR UN INSTRUMENTO
Variable a medir
Nombre del instrumento, tipo
Identificación única
Rango de lectura / escala
División mínima
Error máximo permisible
Intervalo de confirmación
Patrón de verificación

COHERENCIA EN LA MEDICIÓN.
NO SE DEBE MEDIR CON LA MÁXIMA EXACTITUD POSIBLE SINO CON LA EXACTITUD NECESARIA


Conceptos de Instrumentación

CONCEPTOS DE INSTRUMENTACIÓN

LAZOS DE CONTROL




PROCESO:

Lugar donde materiales y energía van juntos para producir un producto deseado.
Un proceso es identificado como una o más variables asociadas que deber ser controladas.

VARIABLE CONTROLADA:

Es la variable física a la cual debemos mantener en un valor constante en el lazo de control. Por ejemplo en un horno de fundición  se desea mantener una temperatura de 1100 °C, independiente de la cantidad de material que se mantenga en su interior.

VARIABLE MANIPULADA:

Es aquella que el controlador varía en su esfuerzo por mantener la variable controlada en el valor deseado. Por tal motivo siempre vamos a encontrar una válvula de control o un elemento final de control afectándola.

PERTURBACIÓN:

La o las variables que ocasionan que la variable de control se desvíe del valor del valor deseado o punto de ajuste.

SET POINT O PUNTO DE AJUSTE:

Valor de la variable programado en el controlador que fija el punto donde se desea mantener la variable controlada. 

Tipico Controlador de Presión Fischer

INDICADOR:

Instrumento que gráficamente muestra un valor de una variable.

ELEMENTO PRIMARIO:

Instrumento que mide el valor de la variable del proceso y envía una señal  previamente determinada. 

TRANSMISOR:

Instrumento que responde a los cambios de la variable medida por medio de elemento sensor y convierte ésta a una señal de transmisión estándar. (4..20 mA o 3..15 Psig). 

CONTROLADOR:

Equipo que opera automáticamente para regular una variable controlada. Un controlador automático varia su señal de salida en respuesta a los cambios de la variable medida.  

Controlador de nivel Fischer. 




REGISTRADOR:


Instrumento encargado de graficar bien sea mediante trazos continuos o con puntos, los valores tomados por una o más variables en los lazos de control. 





VÁLVULA DE CONTROL:

Elemento que controla presión, rata de flujo o dirección de flujo  de un fluido.
Válvula de Control de Nivel, LCV. Instalada en Campo para controlar el nivel de una vasija Gun Barrel. 


POSICIONADOR:


Es un elemento mecánico conectado a la parte en movimiento del elemento final o actuador de la válvula y que permite el ajuste automático de la presión de salida con el fin de mantener una posición deseada que mantenga una relación predeterminada con la señal de entrada. 













Calibración de instrumentos

¿Qué es la Calibración de instrumentos?
Se entiende por calibración al conjunto de operaciones que establece, bajo condiciones específicas, la relación entre las señales producidas por un instrumento analítico y los correspondientes valores de concentración o masa del juego de patrones de calibrado.
Calidad de una Calibración
La calidad de la determinación de una concentración no puede ser mejor que la calidad intrínseca de la calibración. Los factores que determinan la calidad de una calibración son:
La precisión de las medidas: estimada a través de la repetitividad y la reproducibilidad de las medidas. La repetitividad se evalúa a través del cálculo de la desviación estándar relativa (RSD%) de la medida de los patrones de calibrado. En la práctica puede ocurrir que la repetitividad para los patrones sea más pequeña que para las muestras, por lo que será necesario fabricar patrones similares a las muestras o agregar el analito a las mismas.
Exactitud de los patrones. El valor de concentración o masa asignado a cada patrón trae aparejado un error pequeño si es preparado a partir de reactivos puros (grado analítico) con estequiometría bien definida. Este error en general se desprecia, frente al error en las medidas de las señales producidas por el instrumento.
Validez de la calibración. Generalmente es el factor más importante. Cuando se calibra un instrumento se debe tener una razonable certeza de que éste responderá de igual manera a los patrones así como a las muestras, aunque estas tengan una matriz relativamente diferente. Si estas diferencias son muy grandes, pueden llegar a invalidar el proceso de calibración. Es necesario estar completamente seguro de que el calibrado es válido antes de utilizarlo para obtener el valor de concentración de muestras incógnita. En caso contrario, pueden cometerse serios errores en la determinación.
Imagen de un Manómetro para medir a presión:
Dada en:
Kg/cm2
ó en Psi.