historia

Principios y Fundamentos de Instrumentación Industrial Mecatrónica
Raúl E. Córdova Ortega

Departamento de Energía y Mecánica, Universidad de las Fuerzas Armadas – ESPE
Sangolquí, Ecuador

ralcordova@gmail.com



Abstract--- Este documento contiene los conceptos y ejemplificación de los temas más destacados a estudiarse en la materia de Instrumentación Mecatrónica. This documentcontains the basic concepts and exemplifying outstanding issues to be studied in the field of Instrumentation Mechatronics.

I. INTRODUCCIÓN
Este documento es una guía para familiarizarnos con los conceptos de instrumentación, desde los más básicos hasta profundizar en las características principales y secundarias de los instrumentos electrónicos como mecatrónicos de la actualidad, como suutilización y operación, características estáticas y dinámicas, resolución, precisión, repetitividad, y sus respectivos errores.

II. INSTRUMENTACIÓN

Es la ciencia orientada al desarrollo de técnicas de medición, indicación, registro, monitoreo y control de procesos industriales, en busca de la optimización en la eficiencia de los procesos.
A. Objetivo

El uso de instrumentos enprocesos industriales busca la obtención de un producto de mayo calidad con menor costo, menor tiempo y con una calidad reducida de mano de obra. (p.e.[1]).

B.Utilización de Instrumentos

Mejorar y controlar la calidad del producto.
Incrementar la producción y el rendimiento.
Obtener y suministrar datos seguros de la materia prima y la cantidad producida.
Disponer de datos a la economía delproceso.


C. Cadena de Medida

Es una serie de elementos de un instrumento de medida que constituye el camino que recorre toda señal medida desde la entrada hasta la salida. Comúnmente una cadena de medida suele estar compuesta por los siguientes elementos que podemos observar en la Fig. 1.


Fig. 1 Elementos de la Cadena de Medida

III. PROCESOS INDUSTRIALES

Losprocesos industriales se tienen su propósito principal el de transformar materias primas en un producto final. Durante el proceso de la producción de estos bienes, se tienen diversos procesos, ya sea que sean reutilizados los materiales, o se convierta energía para producir el producto final. (p.e.[2])

A. Variables:

En todo proceso se trabaja con diversas variables, las cuales afectan lasentradas o salidas de los procesos. Temperatura, nivel, flujo, presión, son las variables más comunes en los procesos industriales. Por lo que es sumamente útil comprender los temas vistos en las secciones II.B y II.C.
Por ejemplo, podemos plantearnos un sistema de
control de presión de un calentador, en donde un sensor monitorea la temperatura de salida del fluido del proceso y envía una señal altransmisor. El transmisor retransmite la señal de temperatura al controlador. El controlador compara la señal de salida del transmisor con el set point y decide si es requerida una acción correctiva, como podemos observar en la Fig. 2.






Fig.2 Proceso de control de presión de un calentador.

IV. CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE MEDICIÓN

A. Resolución

Es el cambio más pequeñode la señal que puede ser observado por el instrumento. (p.e.[1]). Para cuantificar la resolución es necesario dividir la señal continua en un número finito de valores, donde es necesario utilizar la siguiente fórmula para hallar el bit menos significativo (LSB siglas en ingles):

(1)

Donde viene a ser .

El error en cuantificación hará que el valor cuantificado nocorresponda exactamente con uno de los códigos disponibles.

B.Sensibilidad

Se conoce como la mínima variación en la magnitud medida que puede apreciar el aparato. (p.e.[3]).
La sensibilidad viene limitada por la pendiente de la curva de calibración y la reproducibilidad o precisión del sistema de medida. Y viene dada por la siguiente fórmula:

Sensibilidad en el punto x=....