Proceso de Medida

Componentes

•      ROCESO: Ambiente, entorno o sistema cuya evolución o estado ha de ser controlado.

•      MEDIDA: Proceso empírico y objetivo de asignación de números a las cualidades de los objetos o acontecimientos del mundo físico real.

•      SENSOR: Transforma una señal mecánica en una eléctrica.

•      DETECTOR ERROR: Efectúa la comparación entre la variable de referencia y la variable a controlar.

•      CONTROLADOR: Realiza una acción determinada en función del detector de error.

•      ELEMENTO FINAL CONTROL: Ejecuta una acción determinada sobre la variable controlada o proceso en función de la respuesta del controlador. Representado por electroválvulas, motores, lámparas, relés, etc.

•      ACTUADOR: Elemento intermedio entre el controlador y el elemento final. Proporciona la energía que necesita el elemento final a partir de la señal (baja en energía) procedente del controlador.

Proceso de Medida

Comparación de la variable con una unidad estándar o patrón de medida. Puede ser directa o indirecta (variable intermedia)

Proceso de Medida

•      Elemento primario (sensor): En contacto con el proceso

•      Captador: Medida del sensor

•      Transductor: Adecuación de la señal

•      Transmisor:

§  Conversión.

§  Filtrado y potencia.

§  Transmisión de la señal.

Sistema de control

Normalmente un sistema de control opera formando un lazo o bucle (ABIERTO O CERRADO) en el que se mide el valor de una variable, se compara con un punto de consigna o valor deseado (set point, SP) y se toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación o error existente.

TIPOS DE CONTROL

ON – OFF                                 

CONTROL ANALÓGICO

CONTROL DIGITAL

Control ON-OFF    

1. El control On-Off es la forma mas simple de controlar.

2. Es comúnmente utilizado en la industria

3. Muestra muchos de los compromisos fundamentales inherentes a todas las soluciones de control

 La entrada no cambia tan rápidamente pero  El precio que pagamos es una oscilación (o ciclo lımite) en la temperatura de salida      

Elementos de un sistema de control     

Clasificación transmisores

Elementos de un sistema de control

Sensores Pasivos y Activos

Pasivos: No agregan energía como parte del proceso de medición.

Delta Temp. » Termocupla » Voltaje

Presión » Tubo Bourdon »Desplazamiento

Activos: Agregan energía al ambiente de la medición como parte del proceso de medición.

Radar » Ondas » Distancia

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE LOS INSTRUMENTOS

1.     Rango

2.     Alcance

3.     Error

4.     Precisión

5.     Zona muerta

6.     Repetibilidad

7.     Sensibilidad

8.     Repetición

9.     Histéresis

10.     Linealidad

11.       Sesgo

12.        Condiciones de servicio

Algunas definiciones de instrumentación

Rango (range): Conjunto de valores de la variable que puede ser medido por un instrumento. Límite superior (URV) y Limite inferior (LRV).

Range =  LRV  a  URV

Range = 50ºC a 150ºC

Alcance (span): Diferencia entre los valores superior e inferior del rango.

Span (Sp = URV - LRV)

Sp = 150ºC – 50 ºC = 100 ºC

Error de medida: Diferencia entre la medida producida por el instrumento y la medida ideal. (Calibración). Puede ser estático o dinámico.

Vm: Valor medido

Vr: Valor real       

Exactitud (accuracy):La inexactitud de un instrumento es una fuente de error en la medición, aunque generalmente no es la única. Muchos fabricantes de instrumentos incluyen en el valor de exactitud, los errores por histéresis, banda muerta, repetibilidad y linealidad de un instrumento

EJERCICIO 2: Considere un instrumento que tiene las siguientes características:

Rango: 200 ºC a 400 ºC

Exactitud: ± 0,5% del Span.

Vm: 300 ºC

Calcular entre qué valores puede estar comprendido el valor real.

Solución.

Span = RS - RI = 400 ºC - 200 ºC = 200 ºC.

Exactitud = ± 0,5% de 200 °C = ± 1ºC

El valor real debe estar comprendido entonces entre (300 -1) y (300 +1) °C, es decir,

299 ºC < Vr < 301 ºC.

FORMAS DE ESTIMAR LA EXACTITUD

Basada en el valor más alejado

error mayor obtenido durante el proceso de calibración del instrumento, ya sea que este haya sido recorriendo la escala en sentido ascendente o descendente

Basada en la desviación promedio

se calcula la desviación promedio de todas las mediciones tomadas para una misma entrada, y se expresa como la exactitud

Tolerancia (tolerance)

La tolerancia es un término íntimamente relacionada con la exactitud y define el máximo error esperado en cierto valor

LA CLASE DE EXACTITUD

•      tipo de error instrumental que es reportado por el fabricante

•      se obtiene de la mayor separación entre el valor medido de una cantidad con el instrumento dado y el valor obtenido con un instrumento patrón.

•      Si este error se multiplica por 100 y se divide por el rango de la escala del instrumento, se obtiene la clase de exactitud del instrumento que representaremos por k

los instrumentos eléctricos se clasifican de acuerdo con su número de clase k, las siguientes categorías

Categoría	Clase de exactitud
1. Patrón	K= 0,1 %
2. Precisos	K= 0,2 y k= 0,5 %
3. de Laboratorio	K= 1 y k = 1,5 %
4. de taller	K= 2,5 y k = 5 %