Introducción a la instrumentación 

Instrumentación; Es el arte o ciencia de aplicar instrumentos de medición y control a un proceso para determinar la identidad y/o magnitud de  ciertas variables físicas o química de limites específicos.

Es la aplicación de técnica y conocimientos de ingeniería, de dispositivos y de mecanismos para  detectar, medir, registrar y controlar una variable o un conjunto de ellas, que pueden estar asociadas en la elaboración de un producto, en la operación de una máquina o en cualquier tipo de proceso.

Objetivos:

• Disminuir la mano de obra.
• Aumentar la eficacia del proceso.
• Asegurara la seguridad del proceso de operación. 
• Aumentar la seguridad del equipo involucrado.

Clasificación de las variables

En instrumentación las cantidades o características que se miden dentro de un proceso se denominan comúnmente como variables de medición, variables de instrumentación o variables de proceso.

Variable térmicas:

• Temperatura.
• Calor especifico.
• Variable de energía térmica.
• Valor calorífico.

Variable radiación:

• Radiación nuclear.
• Radiación electromagnética
• Variable fotométrica.
• Variable de acústica.

Variable de fuerza:

• Fuerza total.
• Momento.
• Presión o vasio.

Variable de velocidad:

• Flujo.
• Rapidez 
• Aceleración.

Variable de cantidad:

• Masa.
• Peso.

Variable de tiempo:

• Tiempo.
• Frecuencia.

Variable Geométrica:

•  Posición.
• Contorno.
• Dimensión.
• Nivel.

Variable de propiedades físicas:

• Densidad.
• Peso especifico.
• Humedad.
• Contenido de humedad.
• Viscosidad

Variable eléctricas:

• Voltaje.
• Corriente eléctrica.
• Inductancia.
• Capacitancia. 

Definiciones y conceptos

Precisión:

• Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella.  

Exactitud:

• Se refiere a cuan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación. Cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero. También es la mínima variación de magnitud que puede apreciar un instrumento.

 Error:

• Es la desviación que presenta las medidas practicas de una variable de procesos con relaciones a las medidas teóricas o ideales, como resultado de las imperfecciones de las operaciones de los aparatos y de las variables paracitas que afectan el proceso.

Clases de instrumentos:

• Sensores.
• Indicadores.
• Controladores.
• Transmisiones.
• Válvulas de control.
• Convertidores.

Zona muerta:

• Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal del instrumento, es decir que no produce una respuesta, viene dada, en tanto por ciento del alcance de la medida.

Sensibilidad:

•  Es la razón entre el incremento de la señal de la salida o de lectura y el instrumento de la variable que la ocasiona después de haberse alcanzado el estado de reposo.

Resolución: 

• magnitud de los cambios en escalón de la señal de salida, expresada en tanto por ciento de la salida de toda la escala al ir marcando constantemente la medida en todo el campo. Es el grado con que el instrumento puede discriminar valores equivalentes de una cantidad.

Ruido:

• Cualquier perturbación eléctrica o señal accidental no deseada que modifica la transición, indicación ó registro de los datos deseados, un caso especial es la interferencia de radio transmisiones RFI.

Linealidad:

•  La aproximación de una curva de calibración a una linea recta especifica.

 Clases de instrumentos:

• Los instrumentos de medición y de control son relativa mente complejos y su función puede comprenderse bien si están incluidas dentro de una clarificación adecuada. Como es lógico, pueden existir varias formas para clasificar los instrumentos.

  

Instrumentos ciegos:

• Son aquellos  que no tienen indicación visible de la variable, son ciegos los instrumentos de alarma tales como presostatos y termostatos (indicadores de presión y de temperatura), que poseen una escala exterior con un índice de selección de la variable, ya que solo ajustan el punto de disparo del interruptor o computador al cruzar la variable el valor seleccionado.

Instrumentos indicadores:

• Disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable, según la amplitud de la escala se dividen concéntricos y excentricos. Existen también indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica con dígito.

Instrumentos registradores:

•    Estos registran un trazo continuo o/a puntos, la variable pueden ser circulares o de gráfica, rectangular o alargado, según sea la forma del gráfico.

Elementos primarios de medición:

• Son los que están en contacto con la variable y utilizan u obsorven energía del medio controlado para dar el sistema de medición, una indicación en respuesta a la variable de la controlada. Efecto producido por el efecto primario, puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medición y eléctricas.
  

Transmisores:

• Son los que captan la variable de proceso a traves del elemento primario de medición y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen  de 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada), o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua a una señal digital. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor.  

Transductores: 

• Resibe una señal de entrada función de una o mas cantidades físicas y la convierte modificada a no a una señal de salida.

Termopar:

• Un termopar (también llamado termocupla) es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia. 

Actudor:

http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/actuadores.pdf