Introducción a la Instrumentación

Conceptos Fundamentales

Alcance

El alcance es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. En los ejemplos anteriores es de 10 bar para el manómetro, de 25 bar para el transmisor de presión y de 200 ºC para el instrumento de temperatura.

Error

El error de la medida es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso con relación a las medidas teóricas o ideales, como resultado de las imperfecciones de los aparatos y de las variables parásitas que afectan al proceso.

Exactitud

En las especificaciones de un sensor, esto realmente quiere decir falta de exactitud. Es la razón máxima desviación de un valor representado por el sensor con respecto al valor ideal. Normalmente este valor se da en %.

Precisión

La precisión es la cualidad de un instrumento por la que entiende a dar lecturas muy próximas unas de otras, es decir, es el grado de dispersión de las mismas.

Transductores

Un transductor es un dispositivo que recibe energía de un sistema y suministra energía, ya sea del mismo tipo o de un tipo diferente a otro sistema, de tal manera que ciertas características deseadas de la energía de entrada aparecen en la salida. Generalmente los transductores transforman la señal recibida de una señal eléctrica o neumáticas, mucho mas fácil de medir y transmitir. Los transductores se clasifican en:

• Pasivos: son aquellos que necesitan de energía diferente de la señal de entrada.
• Activos: son aquellos que generan de una salida, aun sin una fuente de alimentación diferente de la propia señal de entrada.
• Digitales: son aquellos que generan salidas diferentes en el tiempo, señales digitales binarias. Ejemplos de los transductores digitales son: contador de eventos, disco de codificador para medir nivel.

Elemento Primario o Sensor

Un elemento primario o sensor es aquel que responde cuantitativamente a una medida, por ejemplo, un resorte responde a una fuerza según su elongación. Un buen sensor, debe perturbar lo menos posible la variable medida, de modo de no introducir errores en la medición. Así, un amperímetro debe poseer una baja impedancia de entrada, con el objeto de no producir una caída de voltaje que pueda modificar significativamente la corriente que circula por el circuito. Los elementos primarios de medición, los cuales son también transductores, pueden ser clasificados como:

• Intrusivos: son aquellos que necesitan estar en contacto físico directo con el cuerpo o material sobre el cual se desea realizar alguna medición.
• Invasivos: son aquellos que no solo necesitan estar en contacto físico directo con el cuerpo o material sobre el cual se desea realizar alguna medición, si no que además pueden modificar significativamente la dinámica del proceso.
• No intrusivos: Son aquellos que no necesitan estar en contacto directo con el cuerpo o material sobre el cual se desea realizar alguna medición.

Otros Elementos de Instrumentación

Receptores

Los receptores son el nombre genérico que se les da a los instrumentos que reciben las señales provenientes de los transmisores. Desde este punto de vista, los registradores, controladores e indicadores pueden ser instrumentos receptores los mismos están acoplados a un transmisor.

Transmisores

Los transmisores son instrumentos que captan la variable medida a través de un sensor, y la convierten en una señal estándar para su transmisor, la cual es solo función de la variable medida.

Indicadores

Los indicadores son instrumentos utilizados para mostrar visualmente el valor presente de una cantidad medida. Generalmente los indicadores disponen de un índice o aguja, y de una escala graduada en la que se puede leerse el valor de la variable directamente en unidades de ingeniería.

Registradores

Los registradores son instrumentos que registran con un tramo continuo o a puntos el valor de una variable en función de otra. La información registrada es utilizada para análisis posteriores.

Convertidores

Los convertidores se utilizan para cambiar de una señal estándar a otro tipo de señal estándar.

Controladores

Los controladores son dispositivos que regulan la variable controlada. Comparándola con un valor predeterminado o punto de consigna y ajustando la salida de acerado a la diferencia o resultado de la comparación a fin de ejercer una acción correctiva de acuerdo con la desviación.

Elementos de Acción Final

Los elementos de acción final son los elementos encargados de cambiar el valor de la variable de control o variable manipulada para ejercer el control sobre la variable de proceso. Es decir, el elemento de acción final recibe la señal del controlador y actúa sobre el proceso.

Interruptores de Límite

Los interruptores de límite son instrumentos que captan el valor de cierta variable de proceso, y cambian de estado cuando la variable excede cierto valor. Por ejemplo, un flotante en un tanque, el cual causa el cierre de la válvula de entrada de fluido al tanque, puede ser considerado un interruptor de límite.