Conceptos Fundamentales de Medición y Control en la Industria

Magnitudes Físicas

Temperatura: Es una medida del calor o energía térmica de las partículas en una sustancia. Como lo que medimos es su movimiento medio, la temperatura no depende del número de partículas en un objeto y, por lo tanto, no depende de su tamaño.

Cantidad de sustancia: Se expresa en mol. Es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades elementales de materia (átomos, moléculas, iones) como átomos hay en 0.012 kg de carbono-12.

Patrones de Medición

Un patrón de medición es una representación física de una unidad de medición. Una unidad se realiza con referencia a un patrón físico arbitrario o a un fenómeno natural que incluye constantes físicas y atómicas. Hay diferentes tipos de patrones de medición, clasificados por su función y aplicación en las siguientes categorías:

• Patrones internacionales
• Patrones primarios
• Patrones secundarios
• Patrones de trabajo

Los patrones internacionales se definen por acuerdos internacionales. Representan ciertas unidades de medida con la mayor exactitud que permite la tecnología de producción y medición.

Los patrones primarios se encuentran en los laboratorios de patrones nacionales en diferentes partes del mundo. Representan unidades fundamentales y algunas de las unidades mecánicas y eléctricas derivadas. Se calibran independientemente por medio de mediciones absolutas en cada uno de los laboratorios nacionales.

Los patrones secundarios son los patrones básicos de referencia que se usan en los laboratorios industriales de medición. Estos patrones se conservan en la industria particular interesada y se verifican localmente con otros patrones de referencia en el área.

Los patrones de trabajo son las herramientas principales de un laboratorio de mediciones. Se utilizan para verificar y calibrar la exactitud y el comportamiento de las mediciones efectuadas en las aplicaciones industriales.

Transductores y Sensores

Transductor: 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 en una señal eléctrica o neumática, mucho más fácil de medir y transmitir. Los transductores se pueden clasificar en:

• Pasivos: Son aquellos que necesitan una fuente de energía diferente de la señal de entrada.
• Activos: Son aquellos que generan una salida, aun sin una fuente de alimentación diferente de la propia señal de entrada.
• Digitales: Son aquellos que generan salidas discretas en el tiempo (típicamente señales digitales binarias).

Elemento primario o sensor: Es aquel que responde cuantitativamente a una medida. Un buen sensor debe perturbar lo menos posible la variable medida, de modo de no introducir errores en la medición. 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 la medición.
• Invasivos: Son aquellos que no solo necesitan estar en contacto físico con el cuerpo o material sobre el cual se desea realizar alguna medición, sino que además pueden modificar significativamente la dinámica del proceso. Los sensores invasivos son también intrusivos.
• No intrusivos: Son aquellos que no necesitan estar en contacto directo con el cuerpo o material sobre el cual se desea realizar alguna medición.

Instrumentos de Medición y Control

Receptores: Es el nombre genérico que se les da a los instrumentos que reciben señales provenientes de los transmisores.

Transmisores: Son instrumentos que captan la variable medida a través de un sensor y la convierten en una señal estándar para su transmisión, la cual es solo función de la variable medida.

Indicadores: Son instrumentos utilizados para mostrar visualmente el valor presente de una cantidad medida.

Registradores: Son instrumentos que registran con un trazo continuo o a puntos el valor de una variable en función de otra.

Convertidores: Se utilizan para cambiar de una señal estándar a otro tipo de señal estándar.

Controladores: Son dispositivos que regulan la variable controlada, comparándola con un valor predeterminado o punto de consigna, y ajustando la salida de acuerdo a la diferencia o resultado de la comparación, a fin de ejercer una acción correctiva de acuerdo con la desviación.

Elemento de acción final: Son los instrumentos 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: Son instrumentos que captan el valor de cierta variable de proceso y cambian de estado cuando la variable excede cierto valor.

Exactitud y Precisión

Exactitud: En las especificaciones de un sensor, esto realmente quiere decir falta de exactitud. Esta es la razón de la máxima desviación de un valor representado por el sensor con respecto al valor ideal.

Precisión: Es la cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas muy próximas unas de otras. Es decir, es el grado de dispersión de las mismas.