Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica, Puebla IMódulo

Aplicación de instrumentos de medición

Docente

José Mario Aguilar Romero

Carrera

Electromecánica, 401

Alumno

Flores López David

Ciclo EscolarFebrero-Junio

2014

18 de junio, 2014 CONALEP Puebla 1, EMEC 401

ÍNDICE

Unidad I – Descripción de la instrumentación industrial1.1 Identificar las características de la instrumentación industrial a partir del análisis de sus funciones1.2 Describe las características de los instrumentos de medición, considerando la función de la variable que evalúan

Unidad II – Aplicación de medidores de variables físicas2.1 Aplica instrumentos de medición de variables físicas considerando sus principios de funcionamiento2.2 Realiza procesos de transmisión y recepción de señales en instrumentos de medición integrados en sistemas automatizados, implementando sistemas de comunicación

Unidad III – Aplicaciones de medidores de variables físicas complementarias 3.1 Aplica instrumentos de medidores de variables físicas y químicas complementarias considerando su naturaleza3.2 Realiza procedimientos de calibración de instrumentos de medición de variables físicas, garantizando su puesta a punto

1.1.- Identificar las características de la instrumentación industrial a partir del análisis de sus funciones

a) Identificación de términos de instrumentación ambiental Instrumento de medición Dispositivo de medición Control de posición Proceso de control industrial Sistemas de control

b) Caracterización de los procesos de control industriales Control de lazo abierto Control de lazo cerrado

c) Identificación de la terminología SAMA (Scientific Apparates Makers Asosiation) Campo de medida Alcance Error Incertidumbre Exactitud Precisión Zona muerta Repetitividad

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Histéresis

1.2 Describe las características de los instrumentos de medición, considerando la función de la variable que evalúan

a) descripción de instrumentos ciegos Transmisores de caudal Transmisores de presión Transmisores de nivel Transmisores de temperatura Interruptores Presostatos Reóstatos

b) Descripción de instrumentos indicadores Índice Escala graduada Concéntricos Excéntricos Visión digital

c) Descripción de instrumentos registradores Elementos primarios Transmisores Convertidores Receptores Controladores Elemento final de control

d) Descripción de normas para instrumentación de medición Norma ISA-F5 Representación gráfica de instrumentación

2.1 Aplica instrumentos de medición de variables físicas considerando sus principios de funcionamiento

2.1.1 – Aplica instrumentos de medición de presión, fluido, nivel o temperaturaa) identificación de los elementos de sistemas de control automático Elementos de señal Señales de consignao Neumáticos o Electrónicoso Hidráulicoso Telemétricos

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Sistemas de controlo Lazo abiertoo Lazo cerrado

Señales de control Señales de realimentación Sensores o elementos de medición Elementos de potencia Accionamientos o actuadores Planta Respuesta

b) aplicación de instrumentos de medición de presión Concepto de presión Equivalencias Tipos de presióno Absolutao Atmosféricao Relativao Diferencial

Elementos mecánicos para la medición de presión Medición directao Barómetro de cubetao Tubo en Uo Tubo inclinadoo Tubo pendularo Manómetro de campana

Medición indirecta con dispositivos elásticoso Tubo de Bourdon tipo Co Tubo de Bourdon en espiralo Tubo de Bourdon helicoidalo Diafragmao Fuelleo De presión absolutao Sello volumétrico

Elementos electromecánicoso Resistenciaso Magnéticaso Capacitivaso Galgas extensiometricaso Piezoeléctricas

c) Aplicación de instrumentos de medición de caudal o flujo Características de los fluidoso Líquidoso Gaseosos

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Principios de operación de transductores o sensores de caudalo Detección por presión diferencial o presión estáticao Detección por presión dinámicao Detección de velocidad por inducción electromagnéticao Detección volumétrica por medio de turbinao Medidores de presión diferencial

Placas de orificio y bridaso Densidad y viscosidado Tubo de Ventori

Medidores de presión dinámicao Flotadoro Tubo piloto Tubo annabaro Medidor de caudal por ultrasonidoo Medidor de placa

Medidor por velocidad e induccióno Ley de inducción de Faraday

d) Aplicación de los instrumentos de medición de nivel Características generales

o Aplicacioneso Tipo de detección de niveles

Medidores de nivel de líquidos Instrumentos de medición directa

o Sondao Cinta y plomadao Nivel de cristalo Nivel de flotador

Visualización directa a través de mirillas de cristal Varillas de profundidad Transductores de presión hidrostáticao Medidor manométricoo Medidor de membranao Medidor tipo burbujeoo Medidor de presión diferencialo Sensores de radiacióno Haces de Sonido y ultrasonidoo Tubo Gelger

e) Aplicación de instrumentos de medición de temperatura Temperatura Escalas de medición de temperaturao Celsiuso Kelvin

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o Fahrenheit Métodos mecánicos de medición de temperaturao Transductores mecánicoso Termómetro de caños de vidrioo Termómetro con sistema de llenadoo Termómetro bimetálicoo Termostato

Métodos eléctricos de medición de temperatura o Transductores eléctricoso Termoparo Termómetros de resistenciao Pirómetros de radiación

2.2 Realiza procesos de transmisión y recepción de señales en instrumentos de medición integrados en sistemas automatizados, implementando sistemas de comunicación

2.2.1 – Realiza procesos de transmisión y recepción de señales de instrumentos de medición integrados a un sistema automatizadoa) Identificación de los fundamentos de transmisión y recepción de señales Tipos de señales

o Analógicaso Digitaleso Conversión de señales

Sistema de adquisición de datoso Multiplexor analógicoo Acondicionamiento de señalo Convertidos analógico-digitalo Reloj digitalo Entradas manualeso Buffer digital

b) Estructuración de redes industriales Niveles de estructura

o Nivel de bus de campoo Nivel LANo Nivel LAN/WAN

Normalización de bases de campo (fieldbus)o Nivel físicoo Velocidadeso Longitudeso Numero de periféricoso Tipo de cable

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o Conectoreso Conexión/Desconexióno Bus físicoo Longitud de ramificacioneso Aislamientoo Implementación de protocoloo Configuración de los fieldbuso Maestro/esclavoo ModBuso BitBus o ProfiBuso S-Bus

c) adquisición de datos y visualización por PC Datos de medición Datos de control Aplicación de métodos de adquisición de tiempo real

3.1 Aplica instrumentos de medidores de variables físicas y químicas complementarias considerando su naturaleza

3.1.1 Aplica instrumentos de medición de variables físicas u químicas complementarias para un proyecto en particulara) Aplicación de medidores de humedad Concepto de humedad Métodos de medición de humedado Directoso Indirectoso Psicrómetroso Higrómetroso De peloo De impedanciao Capacitivo

b) Aplicación de transductores de desplazamiento Tipos

o Galgas extensiometricaso Esfuerzo y deformacióno Transductores de deformación

c) Aplicación de Transductores magnéticos Dispositivos de efecto hall

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Lineales

3.2 Realiza procedimientos de calibración de instrumentos de medición de variables físicas, garantizando su puesta a punto

3.2.1 Realiza procedimientos de calibración de instrumentos de medición validando su funcióna) Identificación de condiciones de funcionamiento en instrumentos de medición en procesos industriales Función

o Transmisióno Recepcióno Control

Funcionamiento anormalo Valores erróneos de variables del procesoo Curva representativa de un instrumento

Principales errores en un instrumentoo Error ceroo Error de multiplicacióno Error de angularidad

b) Calibración de instrumentos de medición Ajuste del instrumento en el nivel mínimo Ajuste del instrumento en e nivel máximo Consulta de información técnica Toma de decisiones Comparación con instrumentos patrón Puesta a punto del instrumento

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1.1 Identificar las características de la instrumentación industrial a partir del análisis de sus funcionesa) Identificación de términos de red instrumentarlos industrial

o INSTRUMENTOS DE MEDICIÓNMedición es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos Medida y da como producto un número (cuantas veces lo contiene) que es la relación entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de medida establecida de algún sistema,

Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión o medida Apreciación es la mínima cantidad que el instrumento puede medir (sin

estimaciones) de una determinada magnitud y unidad, o sea es el intervalo entre dos divisiones sucesivas de su escala,

Sensibilidad es la relación de desplazamiento entre el indicador de la medida y la medida real

Precisión es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones

Exactitud es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real.

o DISPOSITIVOS DE MEDICIÓN Son aquellos que se utilizan en diferentes áreas como: En física, química e ingeniería, un instrumento de medición es el que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. para medirSirve para medir masa, tiempo, longitud, ángulos, temperatura, presión, velocidad, propiedades eléctricas, volúmenes y otras magnitudesEl dispositivo de medición se compone de piezas fijas que provocan e movimiento, y de un órgano móvil, cuya posición depende del valor de la magnitud a medir. Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta los microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.

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Instrumentos de medicion

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o CONTROL DE PROCESOSDerivado de que todo proceso de fabricación y manufactura requiere de un control, la ingeniería de instrumentación y control de procesos tiene una aplicación en el sector productivo en las siguientes áreas: diseño y mantenimiento.La misión del sistema de control de proceso será corregir las desviaciones surgidas en las variables de proceso respecto de unos valores determinados, que se consideran óptimos para conseguir las propiedades requeridas en el producto producido.El sistema de control nos permitirá una operación del proceso más fiable y sencilla, al encargarse de obtener unas condiciones de operación estables, y corregir toda desviación que se pudiera producir en ellas respecto a los valores de ajuste.

Las principales características que se deben buscar en un sistema de control serán:

Mantener el sistema estable e independiente de perturbaciones y desajustes.

Conseguir las condiciones de operación objetivo de forma rápida y continua.

Trabajar correctamente bajo un amplio abanico de condiciones operativas.

Manejar las restricciones de equipo y proceso de forma precisa.

Principalmente los beneficios obtenidos serán: Incremento de la productividad Mejora de los rendimientos Mejora de la calidad Ahorro energético Control medioambiental

Para lograr un buen control de procesos industriales es necesario tomar en cuenta los siguientes puntos:Diseño Analizar e incorporar los componentes básicos de medición, así como lazos de control, en el proceso de desarrollo de la ingeniería de un proyecto para la fabricación, construcción y/o modificación de parámetros de plantas industriales.Mantenimiento los instrumentos de medición y control componentes de los lazos de control de los procesos.

o PROCESO DE CONTROL INDUSTRIALLa introducción de los sistemas de control tuvo como consecuencia de la gran expansión que la industria estaba teniendo, fueron apareciendo ordenadores digitales capaces de llevar a cabo el control de procesos, añadiendo a éstos toda la flexibilidad que da una máquina programable.

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Graficas de control

El desarrollo de los dispositivos de control operados neumáticamente, permitieron un notable avance en el control de procesos. Con ésta tecnología, las variables del proceso podían ser convertidas a señales neumáticas y transmitidas hacia controladores remotos. Se entraba en la confección de los denominados “circuitos neumáticos”.

Esta, se basa En Matemáticas, Física, Química, Electricidad y Electrónica las cuales brindan posteriormente una base para adquirir conocimientos sobre sistemas de control, instrumentación, control de procesos, sistemas digitales y programación entre otras áreas ligadas al control automático.Posteriormente se analizan mediante Controladores Lógicos Programables (PLC), conjunto con Actuadores, Contactores, Relés, Válvulas de Control y entre otros instrumentos las diferentes técnicas de control industrial que existen hoy en día para lograr una optimización en los futuros procesos industriales.

Captación: En control de procesos, esto equivale a captar la variable a través de un elemento de medida (sensor/transductor, instrumento de medida). La captación está normalmente formada por componentes locales, es decir, próximos al lugar físico donde se producen los datos de interés.Evaluación: Consiste en atribuir la importancia adecuada a la captación hecha, de acuerdo con el algoritmo de control del proceso, es decir, por comparación entre la variable de proceso captada y el valor deseado o punto de consigna. A partir de aquí, se obtendrá una señal de corrección.Actuación: Va dirigida al elemento final de control, siempre y cuando dicha actuación sea requerida. El elemento final o actuador estará en consonancia con el tipo de proceso a controlar: motor, válvula, calefactor, etc.

o SISTEMAS DE CONTROLUn sistema de control es un tipo de sistema que se caracteriza por la presencia de una serie de elementos que permiten influir en el funcionamiento del sistema. La finalidad de un sistema de control es conseguir, mediante la manipulación de las variables de control, un dominio sobre las variables de salida, de modo que estas alcancen unos valores prefijados (consigna).

Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:1.-Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.2.-Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.

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Proceso de control industrial

Un sistema de control ideal debe ser capaz de conseguir su objetivo cumpliendo los siguientes requisitos:

Garantizar la estabilidad y, particularmente, ser robusto frente a perturbaciones y errores en los modelos.

Ser tan eficiente como sea posible, según un criterio preestablecido.

Normalmente este criterio consiste en que la acción de control sobre las variables de entrada sea realizable, evitando comportamientos bruscos e irreales.

Ser fácilmente implementable y cómodo de operar en tiempo real con ayuda de un ordenador.

Los sistemas de control automático son fundamentales para el manejo de los procesos de producción de las plantas industriales. Está comprobado que el aumento de la productividad está muy relacionado a la automatización de los procesos en la medida que se haga un uso enciente de los equipos y sistemas asociados.

b) caracterización de los proceso de control industrialo CONTROL DE LAZO ABIERTOEs aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera. Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en señal de entrada para el controlador. Ejemplo 1: el llenado de un tanque usando una manguera de jardín. Mientras que la llave siga abierta, el agua fluirá. La altura del agua en el tanque no puede hacer que la llave se cierre y por tanto no nos sirve para un proceso que necesite de un control de contenido o concentración. Ejemplo 2: Al hacer una tostada, lo que hacemos es controlar el tiempo de tostado de ella misma entrando una variable (en este caso el grado de tostado que queremos). En definitiva, el que nosotros introducimos como parámetro es el tiempo.

Estos sistemas se caracterizan por: Ser sencillos y de fácil concepto. Nada asegura su estabilidad ante una perturbación. La salida no se compara con la entrada. Ser afectado por las perturbaciones. Éstas pueden ser tangibles o intangibles. La precisión depende de la previa calibración del sistema.

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Sistema de control

o CONTROL DE LAZO CERRADOSon los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Los sistemas de circuito cerrado usan la retroalimentación desde un resultado final para ajustar la acción de control en consecuencia. El control en lazo cerrado es imprescindible cuando se da alguna de las siguientes circunstancias: Cuando un proceso no es posible de regular por el hombre, Una producción a gran escala que exige grandes instalaciones y el hombre no es capaz de manejar, Vigilar un proceso es especialmente difícil en algunos casos y requiere una atención que el hombre puede perder fácilmente por cansancio o despiste, con los consiguientes riesgos que ello pueda ocasionar al trabajador y al proceso.

Sus características son: Ser complejos, pero amplios en cantidad de parámetros. La salida se compara con la entrada y le afecta para el control del sistema. Su propiedad de retroalimentación. Ser más estable a perturbaciones y variaciones internas.Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termo tanque de agua que utilizamos para bañarnos. Otro ejemplo sería un regulador de nivel de gran sensibilidad de un depósito. El movimiento de la boya produce más o menos obstrucción en un chorro de aire o gas a baja presión. Esto se traduce en cambios de presión que afectan a la membrana de la válvula de paso, haciendo que se abra más cuanto más cerca se encuentre del nivel máximo.

c) Identificación en tecnología de SAMA (Scientific Apparates Makers Asosiation)o CAMPO DE MEDIDAEs el conjunto de valores dentro de los límites superior e inferior de medida en los cuales el instrumento es capaz de trabajar en forma confiable, viene expresado estableciendo los dos valores extremos por ejemplo un termómetro de mercurio con rango de 0 a 50 grados Celsius espectro o conjunto de valores de la variable de medidas que están comprendidas dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.

o ALCANCE Es la diferencia entre el valor superior e inferior del campo de medida Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento 

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Es el punto máximo con valor superior del rango de medición, para el caso del termómetro el valor de alcance será de 50 grados Celsius

o ERRORDiferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas. Las que se pueden de alguna manera prever, calcular, eliminar mediante calibraciones y compensaciones, se denominan determinísticos o sistemáticos y se relacionan con la exactitud de las mediciones. Los que no se pueden prever, pues dependen de causas desconocidas, o estocásticas se denominan aleatorios y están relacionados con la precisión del instrumento, estos pueden ser.

Error debido al instrumento de medida » Error de alineación.» Error de diseño y fabricación.» Error por desgaste del instrumento. » Error por precisión y forma de los contactos.

Error debido al operador» Error de mal posicionamiento. » Error de lectura y paralaje.» Errores que no admiten tratamiento matemático.

Error debido a los factores ambientales.» Error por variación de temperatura. » Otros agentes exteriores. (Humedad, presión

atmosférica, polvo, suciedad en general vibraciones) Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza.

» Errores de deformación» Errores de forma» Errores de estabilización o envejecimiento

o INCERTIDUMBREValor de la semi-amplitud de un intervalo alrededor del valor resultante de la medida, que se entiende como el valor convencionalmente verdadero. El carácter convencional, y no real de tal valor, es consecuencia de que el intervalo se entiende como una estimación adecuada de la zona de valores entre los que se encuentra el valor verdadero del mensurando, y que en términos tanto teóricos como prácticos es imposible de hallar con seguridad o absoluta certeza: teóricamente porque se necesitaría una sucesión infinita de correcciones, y en términos prácticos por no ser útil continuar con las correcciones una vez que la incertidumbre se ha reducido lo suficiente como para no afectar técnicamente al objeto al que va a servir la medida.

La incertidumbre es un parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que razonablemente podrían ser atribuidos al mensurando. Existen muchas formas de expresar la incertidumbre de medida o

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conceptos derivados o asociados: incertidumbre típica, incertidumbre expandida, incertidumbre de calibración, incertidumbre máxima, incertidumbre de uso, etc.

o EXACTITUDCapacidad de un instrumento de acercarse al valor de la magnitud real, depende de los errores sistemáticos que intervienen en la medición, denotando la proximidad de una medida al verdadero valor y, en consecuencia, la validez de la medida. Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una, sino la distancia a la que se encuentra la medida real de la media de las mediciones (calibración)

Esta cualidad también se encuentra en instrumentos generadores de magnitudes físicas, siendo en este caso la capacidad del instrumento de acercarse a la magnitud física real. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una estimación. Cuando se expresa la exactitud de un resultado, se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor 

o PRECISIÓN Capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. Refleja la proximidad de distintas medidas entre sí, y es función exclusiva de los errores accidentales 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 ellaEs un parámetro relevante, especialmente en la investigación de fenómenos físicos, ámbito en el cual los resultados se expresan como un número más una indicación del error máximo estimado para la magnitud. Es decir, se indica una zona dentro de la cual está comprendido el verdadero valor de la magnitud, visto desde otra perspectiva, equivale a la diferencia entre dos valores sucesivos representables en el tipo de dato y escala del número.

o ZONA MUERTAMáximo intervalo en cuyo interior puede hacerse variar la señal de entrada en los dos sentidos sin provocar una variación de la respuesta de un instrumento de medida, La zona muerta puede depender de la rapidez de las variaciones.Es el máximo campo de una variable en el proceso real, para el cual el

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instrumento no registra ninguna variación en su indicación, registro o control, es el área de valores de la variable que no hace variarla indicación del instrumento

o SENSIBILIDADEs la relación entre el desplazamiento de la marca en un aparato de medida y la variación de la magnitud, observada endicho aparato y la variación de la magnitud de medida que ha provocado dicho desplazamiento. Es la relación entre el desplazamiento de la marca en un aparato de medida y la variación de la magnitud, observada en dicho aparato y la variación de la magnitud de medida que ha provocado dicho desplazamiento.

o REPETIBILIDADAptitud de un instrumento de medición para proporcionar indicaciones próximas entre sí para aplicaciones repetidas del misma mensurando baja las mismas condiciones de medición.La proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones sucesivas del mismo mensurando bajo las mismas condiciones de medición. Dónde: Estas condiciones son llamadas condiciones de repetibilidad. Las condiciones de repetibilidad incluyen: el mismo procedimiento de medición, el mismo observador, el mismo instrumento de medición, utilizando bajo las mismas condiciones, el mismo lugar, repetición en un periodo de tiempo

o HISTÉRESISLa histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado a esas circunstancias. Resistencia al cambio, sucede cuando un sistema  al conservar algo de la situación inicial, produce un retardo en el reconocimiento de los cambios futuros, presentando una memoria remanente, que crea historia o posibilidad a la reversibilidad. También se concibe la histéresis como el momento entre dos estados transicionales que produce un retraso entre el efecto y la causa que lo produjo, a ese momento se le llama momento basculante o de transición, que se da entre dos umbrales de cambio

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1.2 Describe las características de los instrumentos de medición, considerando la función de la variable que evalúan

a) Descripción de instrumentos ciegoso TRANSMISORES DE CAUDALInstrumento de medida para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. En la cual tienen la tarea de a partir de una muestra, obtener los valores relativos a esta y expresarlos mediante señales, las cuales pueden ser convertidas e interpretadas por algún equipo electrónico

o TRANSMISORES DE PRESIÓNConvierten una presión aplicada en una señal eléctrica. Esta señal se envía a las computadoras que interpretan esta señal eléctrica y la utilizan para mostrar, registrar y/o cambiar la presión en el sistema que se está monitoreando.  La señal eléctrica indica el valor de presión recibida. Los cuatro principios más importantes son la medida con sensores resistivos, sensores pieza resistivos, sensores capacitivos y sensores piezoeléctricos.

o TRANSMISORES DE NIVELControl de nivel de precisión es crítica para muchas aplicaciones industriales, especialmente para los ajustes en el proceso que utilizan productos químicos agresivos. Este tipo de transmisores realiza la toma de datos del nivel que posee la sustancia en la cual se está realizando la medida, mediante el desplazamiento que se provoca por este en su interior, realizando la medida mediante sensores

o TRANSMISORES DE TEMPERATURA Los transmisores de temperatura transmiten una temperatura medida como una señal analógica de 0/4–20 mA a un receptor. El receptor suele ser un regulador electrónico o PLC (Controlador Lógico Programable). Esta conversión virtualmente elimina la interferencia del ruido de línea y permite la transmisión de señales a larga distancia, utilizando cable estándar

o INTERRUPTORESDispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica, se pueden dividir en: actuantes, interruptores pueden ser normalmente abiertos, en

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cuyo caso al accionarlos se cierra el circuito o normalmente cerrados en cuyo caso al accionarlos se abre el circuito.

Pulsadores, este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas o apartamentos. Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga.Los hay de 2 o más vías. Un ejemplo de un interruptor de 3 vías es el que podríamos usar para controlar un semáforo donde se enciende una bombilla de cada color por cada una de las posiciones o vías. Se pueden combinar las tres clases anteriores para crear diferentes tipos de interruptores. En el gráfico inferior podemos ver un ejemplo de un interruptor DPDT. Tipos de interruptores El interruptor magneto térmico  Interruptor diferencial  Reed switch  Interruptor centrífugo  Interruptor DIP  Hall-effect switch . Interruptor inercial . Interruptor de membrana Interruptor de nivel Sensor de flujo  Interruptor de mercurio 

o PRESOSTATOAparato que cierra o abre un circuito eléctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido. El fluido ejerce una presión sobre un pistón interno haciendo que se mueva hasta que se unen dos contactos; cuando la presión baja, un resorte, empuja el pistón en sentido contrario y los contactos se separan.Un tornillo permite ajustar la sensibilidad de disparo del presostato al aplicar más o menos fuerza sobre el pistón a través del resorte.

Los tipos de presostatos varían dependiendo del rango de presión al que pueden ser ajustados, temperatura de trabajo y el tipo de fluido que pueden medir. Pueden haber varios tipos de presostatos: Presostato diferencial: Funciona según un rango de

presiones, alta-baja, normalmente ajustable, que hace abrir o cerrar un circuito eléctrico que forma parte del circuito de mando de un elemento de accionamiento eléctrico, comúnmente motores.

Alta diferencial: Cuando se supera la presión estipulada para el compresor, el rearme puede ser manual o automático.

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Baja diferencial: Cuando la presión baja más de lo estipulado para el compresor, el rearme puede ser manual o automático.

o REÓSTATORegula la intensidad de corriente a través de la carga, de forma que se controla la cantidad de energía que fluye hacia la misma; se puede realizar de dos maneras equivalentes: La primera conectando el cursor de la resistencia variable a la carga con uno de los extremos al terminal de la fuente; la segunda, conectando el cursor a uno de los extremos de la resistencia variable y a la carga y el otro a un borne de la fuente de energía eléctrica, es decir en una topología, con la carga, de circuito conexión serie.

b) Descripción de los instrumentos indicadoreso ESCALAEs la proporción de aumento o disminución que existe entre las dimensiones reales y las dimensiones representadas de un objeto. En efecto, para representar un objeto de grandes dimensiones, deben dividirse todas sus medidas por un factor mayor que uno, en este caso denominado escala de reducción; y para representar objetos de pequeñas dimensiones, todas sus medidas se multiplican por un factor mayor que uno, denominado escala de ampliación. La escala a utilizar se determina entonces en función de las medidas del objeto y las medidas del papel en el cual será representado, deben indicarse las dimensiones del objeto real, y la escala en que ha sido elaborado.Para evitar la realización de multiplicaciones ó divisiones en la elaboración de un dibujo a escala, se trabaja con reglas graduadas denominadas escalas, las cuales son construidas en base a los factores de reducción ó ampliación de las respectivas escalas.

o GRADUACIÓNSucesión de medidas que permiten organizar datos en orden jerárquico. Las escalas de medición, pueden ser clasificadas de acuerdo a una degradación de las características de las variables. Estas escalas son: nominales, ordinales, intercalares o racionales. Según pasa de una escala a otra el atributo o la cualidad aumenta. Las escalas de medición ofrecen información sobre la clasificación de variables discretas o continuas, también más conocidas como escalas grandes o

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pequeñas. Toda vez que dicha clasificación determina la selección de la gráfica adecuada.

o CONCÉNTRICOSLos objetos concéntricos comparten el mismo centro, eje u origen. Los círculos, tubos, ejes cilíndricos, discos y esferas pueden ser concéntricos entre sí, dos objetos pueden tener radios iguales y ser concéntricos y diferentes, En el caso de los indicadores ciegos pueden existir de diversos tipos, pudiendo también ser concéntricos, ya que el punto de medición se puede encontrar con el de mas dispositivos dentro del área de trabajo de un conducto o paso, convergiendo en el mismo punto

o GRADUACIÓN DIGITALEste tipo de instrumentos funcionan mediante una escala graduada principal, sin embargo según el ángulo de visión (error de paralaje) puede ocasionar medidas poco precisas, si un calibrador es usado en un ambiente adverso en el que la cara graduada estuviera expuesta a rebabas o polvo, puede ser difícil leer las graduaciones debido a ralladuras o manchas, el movimiento del cursor también puede representar un problema al perder su uniformidad con el pasoCon el fin de superar estos problemas existen este tipo de instrumentos, los cuales de manera digital realizar la medida, detectando y autocorrigiendo errores y fallos en la medida

c) Descripción de instrumentos registradoreso ELEMENTOS PRIMARIOSEllos están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada. El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida eléctrica, etc. Por ejemplo: en los elementos primarios de temperatura de bulbo y capilar, el efecto es la variación de presión del fluido que los llena y en los de termopar se presenta una variación de fuerza electromotriz.

o TRANSMISORESEstos captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua. La señal neumática de 3 a 15 psi equivale a 0,206 - 1,033 bar (0,21 - 1,05 Kg/cm2) por lo cual,

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también se emplea la señal en unidades métricas 0,2 a 1 bar (0,2 a 1 Kg/cm2). Asimismo, se emplean señales electrónicas de 1 a 5 mA c.c., de 10 a 50 mA c.c. y de O a 20 mA c.c., la señal normalizada es de 4-20 mA c.c. La señal digital utilizada en algunos transmisores inteligentes es apta directamente para ordenador. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor; el primer caso lo constituye un transmisor de temperatura de bulbo y capilar y el segundo un transmisor de caudal con la placa orificio como elemento primario.

o CONVERTIDORESEstos son aparatos que reciben una señal de entrada neumática (3-15 psi) o electrónica (4-20 mA c.c.) procedente de un instrumento y después de modificarla envían la resultante en forma de señal de salida estándar. Ejemplo: un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida electrónica, un convertidor I/P (señal de entrada eléctrica a señal de salida neumática). Este último término es general y no debe aplicarse a un aparato que convierta una señal de instrumentos.

o RECEPTORESEstos reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran. Los receptores controladores envían otra señal de salida normalizada a los valores ya indicados 3-15 psi en señal neumática, o 4-20 mA c.c. en señal electrónica, que actúan sobre el elemento final de control.

o CONTROLADORES Estos comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un transmisor.

o ELEMENTO FINAL DE CONTROL Este recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. En el control neumático, el elemento suele ser una válvula neumática o un servomotor neumático que efectúan su carrera completa de 3 a 15 psi (0,2-1 bar). En el control electrónico la válvula o el servomotor anteriores son accionados a través de un convertidor de intensidad a presión (I/P) o señal digital a presión que convierte la señal electrónica de 4 a 20 mA c.c. o digital a neumática 3-15 psi. En el control eléctrico el elemento suele ser una válvula motorizada que efectúa su carrera completa accionada por un servomotor eléctrico. Las señales neumáticas (3-15 psi o 0,2-1 bar o 0,2-1 Kg/cm2) y electrónica (4-20 mA c.c.) permiten el intercambio entre instrumentos de la planta. No ocurre así en los instrumentos de

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señal de salida digital (transmisores, controladores) donde las señales son propias de cada suministrador.

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d) Descripción de normas para instrumentos de medicióno NORMA ISA-5. 1-84ISASociedad Americana de InstrumentaciónCada instrumento debe identificarse con sistemas de letras que lo clasifique funcionalmente. Una identificación  representativa es la siguiente:

 

 El número de letras funcionales  para un instrumento debe ser mínimo, no excediendo de cuatro. Para ello conviene:

Disponer las letras en subgrupos, por ejemplo: Un transmisor registrador de relación de caudales puede identificarse con dos círculos uno con FFRT-3 y el otro FFS-3En un instrumento que indica y  registra la misma variable medida puede omitirse la letra I (indicación). Los bucles de instrumentos de un proyecto o secciones de un proyecto deben identificarse con una secuencia única de números. Esta puede empezar con el numero 1 o cualquier otro número conveniente, tal como 301 o 1201, que puede incorporar información codificada tal como área de planta.

Si un bucle dado tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, es preferible añadir  un sufijo, ejemplo: FV-2A,  FV-2B, FV-2C, etc., TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc. Estos  sufijos pueden añadirse obedeciendo a las siguientes reglas. Deben emplearse letras mayúsculas A, B, C, etc.En un instrumento tal como un registrador de temperatura multipunto que imprime números para identificación de los puntos, los elementos primarios pueden numerarse TE-25-1, TE-25-2, TE-25-3, etc. Las subdivisiones interiores de un bucle pueden designarse por sufijos formados por letras y números. 

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Un instrumento que realiza dos o más funciones puede designarse por todas sus funciones. Por ejemplo: Un  registrador de caudal FR-2  con una pluma de presión PR-4  se designa preferentemente FR-2/PR-4 o bien UR-7; un registrador de presión de dos plumas como PR-7/8;  y una ventanilla de alarma para temperatura alta y baja como TAH/L-9.Los accesorios para instrumentos tales como rotámetros de purga, filtros manorreductores y postes de sellos que no están representados en el diagrama de  flujo, pero que necesitan una identificación  para otros usos debe tenerla  de acuerdo con sus función y deben emplear el mismo número del bucle  que el instrumento asociado; alternativamente, los accesorios pueden emplear el mismo número de identificación que el de sus instrumentos asociados, pero con palabras aclaratorias si ello es necesario.   

Por consiguiente una brida para una placa de orificio FE-7 debe designarse como FX-7 o bien como fe-7 brida.

Un rotámetro regulador de purga asociado con un manómetro PI-8 debe identificarse como FIVC-8 pero puede también marcarse PI-8 purga.

Una sonda empleada con un termómetro TI-9 será TW-9. o bien, TI-9 sonda.

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2.1 Aplica instrumentos de medición variables físico considerando sus principios de funcionamiento

2.1.1 Aplica instrumentos de medición de presentación de fluido, nivel o temperatura

o INSTRUMENTOS APLICADOSMedidores de flujo» CaudalímetroUn caudalímetro es un instrumento de medida para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. También suelen llamarse medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetros.Tipos: Mecánicos visuales (de área variable) (rotámetros), Electrónicos de turbina, Desplazamiento positivo, Medidores de Flujo Barómetros, etc.

Medidores de nivel» UltrasónicosLos medidores de nivel pueden clasificarse en dos grupos generales: directos e indirectos. Los primeros aprovechan la variación de nivel del material (líquido o sólidos granulares) para obtener la medición. Los segundos, usan una variable, tal como presión, que cambia con el nivel del material. Para cada caso, existen instrumentos mecánicos y eléctricos disponibles.Tipos: Medidor manométrico., Medidor de membrana, Medidor tipo burbujeo, Medidor resistivo, Medidor conductivo, Medidor capacitivo, Medidor Ultrasónico

Medidores de temperatura» TermómetroEs un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.Tipos de Termómetros: Termómetro de Mercurio, Clínico de Cristal y Digital, Digital de Exteriores» TermoparUn 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" el otro denominado "punto frío"Tipos de Termopares: Tipo K (Cromo (Ni-Cr) Chrome / Aluminio (aleación de Ni -Al) Alumel), Tipo E (Cromo / Constatan (aleación de Cu-Ni)), Tipo J (Hierro / Constatan),etc.,» PirómetrosUn pirómetro, dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella.

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Tipos de pirómetros: Existen 3 tipos de pirómetros: los de radiación, los infrarrojos y los ópticos

a) Identificación de elementos de sistemas de control automáticoo ELEMENTOS DE SEÑALLos mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y en parte de trabajo. Los elementos de señalización y demando modulan las fases de trabajo y se denominan válvulasLas válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la regulación de la presión o el caudal del fluido enviado por un compresor, bomba hidráulica o almacenada en un depósito, en el léxico internacional el término válvula o distribuidor es el termino general de todos los tipos, tales como válvulas de corredera, de bola, de asiento, grifos, etc. los elementos de potencia o trabajo (cilindros), a  partir de otras  señales de entrada(Pulsadores, interruptores, finales de carrera, etc.) Debidamente tratadas mediante válvulas.

o SEÑAL DE CONSIGNAEl controlador lee una señal externa que representa el valor que se desea alcanzar. Esta señal recibe el nombre de punto de consigna (o punto de referencia), la cual es de la misma naturaleza y tiene el mismo rango de valores que la señal que proporciona el sensor. Para hacer posible esta compatibilidad y que, a su vez, la señal pueda ser entendida por un humano, habrá que establecer algún tipo de interfaz (HMI-Human Machine Interface), son pantallas de gran valor visual y fácil manejo que se usan para hacer más intuitivo el control de un proceso.El controlador resta la señal de punto actual a la señal de punto de consigna, obteniendo así la señal de error, que determina en cada instante la diferencia que hay entre el valor deseado (consigna) y el valor medido. La señal de error es utilizada por cada uno de los 3 componentes del controlador PID. Las 3 señales sumadas, componen la señal de salida que el controlador va a utilizar para gobernar al actuador. La señal resultante de la suma de estas tres se llama variable manipulada y no se aplica directamente sobre el actuador, sino que debe ser transformada para ser compatible con el actuador utilizado.

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P constante de proporcionalidad: se puede ajustar como el valor de la ganancia del controlador o el porcentaje de banda proporcional. Ejemplo: Cambia la posición de la válvula proporcionalmente a la desviación de la variable respecto al punto de consigna. La señal P mueve la válvula siguiendo fielmente los cambios de temperatura multiplicados por la ganancia.o NEUMÁTICOSLa ventaja que implica la utilización de la energía hidráulica es la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeños elementos y la facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas ventajas hay también ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como medio para la transmisión. Esto debido a las grandes presiones que se manejan

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o HIDRÁULICOSLos mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por:Elementos de información.Órganos de mando.Elementos de trabajo.Elementos artísticos.

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Simbología neumática

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Simbología neumática

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Simbología neumática

O ELECTRÓNICOS

Forman parte de un circuito electrónico. Se suelen encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o

patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. El concepto de elemento eléctrico se utiliza en el análisis de redes eléctricas. Cualquier red eléctrica puede ser modelada descomponiéndola en elementos eléctricos múltiples, interconectados en un diagrama esquemático o diagrama de circuitos. Cada elemento eléctrico afecta al voltaje en la red o corriente a través de la red de una manera particular. Analizando el modo por el cual una red es afectada por sus elementos individuales,

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O TELEMÉTRICOSLa telemetría es una tecnología que permite la medición remota de magnitudes físicas y el posterior envío de la información hacia el operador del sistema. La palabra telemetría procede de las palabras griegas tele ("lejos") y metron ("medida"). El envío de información hacia el operador en un sistema de telemetría se realiza típicamente mediante comunicación inalámbrica, aunque también se puede realizar por otros medios (teléfono, redes de ordenadores, enlace de fibra óptica, etcétera). Los sistemas de telemetría reciben las instrucciones y los datos necesarios para operar, mediante el tele comandoEl sistema funciona bajo el concepto de “Maestro” – “Esclavo” en donde varios “esclavos” pueden reportar a un “Maestro” también conocido como Central de control.

O SISTEMA DE CONTROL LAZO ABIERTO/CERRADOEl control de un sistema se efectúa mediante un conjunto de componentes mecánicos, hidráulicos, eléctricos y/o electrónicos que, interconectados, recogen información acerca del funcionamiento, comparan este funcionamiento con datos previos y, si es necesario, modifican el proceso para alcanzar el resultado deseado. Este conjunto de elementos constituye, por lo tanto, un sistema en sí mismo y se denomina sistema de control. Para estudiarlo, es necesario suponer que sus componentes forman conjuntos, que reciben una orden o entrada y producen una respuesta o salida. La primera posibilidad es que encendamos la hornalla de la cocina, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y nos retiremos a realizar otras actividades. ¿Qué ocurre, entonces? El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a la temperatura de ebullición y la llama de la hornalla sigue encendida y el agua, tal vez, se desborde de la cacerola, con el riesgo de que se puede apagar la llama de la hornalla y continuar saliendo gas–. 

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La segunda posibilidad es que encendamos la hornalla de gas, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y permanezcamos frente a la cocina observando el agua de la cacerola. ¿Qué ocurre, en esta situación? El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a este punto, actuamos sobre la llave de la hornalla disminuyendo, poco a poco, la llama del gas, hasta que –llegado el punto de ebullición del agua– cerramos totalmente el paso de gas, apagándose así, la llama  de la hornalla.

O SEÑALES DE CONTROL Variaciones a lo largo del tiempo en la entrada o salida de un sistema, estas se pueden clasificar en dos grandes grupos: señales analógicas y señales discretas.

Señales Analógicas: Son aquellas que pueden tomar cualquier valor real en un instante de tiempo y es continua.Señales Discretas: Son aquellas de variaciones discontinuas, en el cual su proceso se maneja por un estipulado conjunto determinado de valores potenciales, con los valores de este conjunto podemos diferenciar entre señales discretas en amplitud o discreta en tiempo.Señales Discretas en Tiempo: Sus valores son en intervalos de tiempo establecidos, sin embargo su amplitud puede ser un valor cualquiera dentro del rango de los reales, el valor de la señal entre dos intervalos de tiempo consecutivos no está definido.Señales Discretas en Amplitud: La señal toma valor en cualquier intervalo de tiempo, pero estos valores de amplitud pueden hallarse entre los determinados conjuntos establecidos.

O SEÑALES DE REALIMENTACIÓNEn los sistemas de control pueden existir dos tipos de lazos de realimentación (Gay, A.; Ferreras, M. Op.cit.):  Realimentación positiva (aumento de la divergencia)Para comprender este concepto consideremos, inicialmente, el caso de las poblaciones y de la basura que en ellas se produce:Es éste un caso de realimentación positiva –en el lenguaje común se suele conocer como efecto “bola de nieve” Esto ocurre cuando un aumento de la señal de realimentación produce un aumento en la salida del sistema: la situación final cada vez tiene más divergencia con respecto a la situación inicial.

Realimentación negativa (convergencia hacia un fin)El sistema de realimentación negativa es el utilizado en los sistemas de control automático, ya que –en general– se desea que el sistema tienda al equilibrio.Esto sucede con: El control de la temperatura de una plancha,El ajuste a la ruta de un avión cuando éste está conducido por un piloto automático, El número de r.p.m. en un motor si aumenta o disminuye la carga,

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La regulación de la salida de agua de un dique si aumenta o disminuye el aporte de agua al embalse, etc.O SENSORES O ELEMENTOS DE MEDICIÓNSe denomina sensor a todo elemento que es capaz de transformar señales físicas como temperatura, posición, longitud etc. en señales eléctricas .Los procesos automáticos están gobernados por elementos, sensores y procesos de medición. Procesos como contadores, detectores de presencia, detectores de objetos, control de niveles, medidas de seguridad, chequeo de contenidos, inspecciones de calidad automáticos, posicionamiento y verificación y un largo etcétera serían impensables sin esta combinación de elementos. El sensor ideal es un instrumento que no altera la propiedad medida. Por ejemplo, si se mide temperatura, el sensor ideal no debería aportar ni recibir calor, es decir debería tener una masa igual a cero; o no debería estar en contacto con la masa a la que le está midiendo la temperatura

O ACCIONAMIENTOS O ACTUADORESDispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula. Existen varios tipos de actuadores como son: Electrónicos Hidráulicos Neumáticos EléctricosLos actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicas. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos.

O PLANTASe entiende por instalación industrial al conjunto de medios o recursos necesarios para llevar a cabo los procesos de fabricación y de servicio dentro de una organización.

La instalación industrial comprende: El edificio industrial. Las máquinas o bienes de equipo. Las instalaciones específicas.

La localización de una instalación, representa un elemento fundamental que se ha de tomar en cuenta en el momento de planificar las futuras operaciones de cualquier empresa; debido a que representa el arreglo de los recursos y actividades dentro de una organización; con la finalidad de evitar la acumulación de inventario de productos en proceso, las sobrecargas en los sistemas de manejo de materiales y las largas trayectorias que han de realizar para transportar los productos de un equipo a otro que influyen directamente en los costos totales de

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producción; y de esa forma contribuir con la eficiencia total de las operaciones de producción y de servicio.

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b) Aplicación de instrumentos de medición de presióno CONCEPTO DE PRESIÓNLa presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme,La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.

o EQUIVALENCIAS

o TIPOS DE PRESIÓNLa presión equivale a la división de la fuerza normal que es ejercida sobre un cuerpo o superficie sobre el valor de la superficie del cuerpo. Existen distintos tipos de presión, algunos de ellos son: Presión absoluta Presión relativa Presión atmosférica Presión manométrica

o AbsolutaEs la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Ester termino se creo debido a que la

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presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un término absoluto unifica criterios.

o ATMOSFÉRICAEl hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud

o DIFERENCIALLa presión diferencial se define como la diferencia de las medidas de la presión entre dos puntos en un sistema. Esta medida es importante en aplicaciones que tienen la funcionalidad de la presión, tales como la instrumentación meteorológica, los aviones y los automóviles, mide el cambio en la presión de los gases o líquidos. Es la fuerza por unidad de área. También se puede considerar como la fuerza requerida para evitar que un fluido se expanda. Un ejemplo de una medición de la presión es la presión manométrica del aire de un neumático. Una medición de 0 psi (libras por pulgada cuadrada) de presión manométrica es en realidad 14,7 psi de presión absoluta a nivel del mar.

o ELEMENTOS MECÁNICOS PARA LA MEDICIÓN DE PRESIÓNEste tipo de elementos en cada instrumento es el que realiza el trabajo mediante el cual se podrá calcular el nivel de presión, principalmente en estos se ejercerá esta fuerza y mediante transmisores o accionamientos presentara este valor en sus lecturas; principalmente pueden ser de los siguientes tipos:  Columnas de Líquido: Manómetro de Presión Absoluta. Manómetro de Tubo en U. Manómetro de Pozo. Manómetro de Tubo Inclinado. Manómetro Tipo Campana.

Instrumentos Elásticos: Tubos Bourdon. Fuelles. Diafragmas.

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o ELEMENTOS DE MEDICIÓN DIRECTAEn la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio con otras fuerzas conocidas que pueden ser la de una columna liquida, un resorte, un émbolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión, esta puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (Libras por pulgada cuadrada) Los elementos primarios de medida directa: miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas. Ejemplos barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro de toro pendular, manómetro de campana.

o TUBO EN USe trata de un tubo transparente doblado en forma de “U” y abierto en ambos extremos. Por cada rama se vierten dos líquidos de diferente densidad e inmiscibles entre sí; por ejemplo, agua y aceite de cocina. No importa cuál ocupe el fondo del tubo (eso dependerá de cuánto pongamos de cada uno), La ganancia se puede obtener analíticamente, de modo que este tipo de manómetros conforma un estándar de medición de presión. Si el gas sobre el líquido en ambos extremos del manómetro fuese de densidad despreciable frente a la del líquido, si el diámetro del tubo es idéntico en ambas ramas, si la presión en los extremos fuesen P1 y P2, si el líquido (a la temperatura de operación) tuviese densidad ρ, si la diferencia de altura fuese h, entonces la diferencia de presiones estará dada por P2-P1=ΔP=ρgh.

o TUBO INCLINADOUn manómetro inclinado es un tubo ligeramente curvo con un líquido adentro, generalmente una forma de mezcla de aceite. A lo largo de la porción media del tubo están las graduaciones. Las graduaciones son comúnmente centésimas de pulgada, dependiendo del fabricante del manómetro. Un usuario coloca el manómetro en un flujo de gas. La presión ejercida por el flujo presiona contra el líquido interno. La cantidad de desplazamiento del líquido es vista y medida a través de las graduaciones del tubo, produciendo un valor de presión. Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeña

o MANÓMETRO DE CAMPANAEste medidor se conoce también con el nombre de medidor de mercurio o campana de ledoux y es muy usual como medidor de flujo, consiste en 2

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recipientes unidos por la parte inferior similar al manómetro de "U"; en realidad mide presiones diferenciales.Uno de los recipientes contiene un flotador de acero al carbón que arrastra un mecanismo para mover una plumilla.Estos manómetros son muy usuales en mediciones de presiones bajas, (de 3 a 4 mmH2O). Cuando se usa para medir presión estática, la campana que está sumergida en aceite se balancea con un contrapeso pues estos aparatos no usan resorte y trabajan con una báscula romana. Cuando se usan como presión diferencial llevan 2 campanas y la calibración depende de la posición del contrapeso, puede medir hasta 3

o MEDICIÓN DIRECTA CON DISPOSITIVOS ELÁSTICOSEn la medida de presiones de fluidos corrosivos pueden emplearse elementos primarios elásticos con materiales especiales en contacto directo con el fluido. Sin embargo, en la mayoría de los casos es más económico utilizar un fluido de sello cuando él fluido es altamente viscoso y obtura el elemento (tubo Bourdon, por ejemplo), o bien, cuando la temperatura del proceso es demasiado alta. Tal ocurre en la medición de presión del vapor de agua en que el agua condensada aísla el tubo Bourdon de la alta temperatura del vapor.Se emplean asimismo sellos volumétricos de diafragma y de fuelle figura b y c que contienen un líquido incompresible para la transmisión de la presión.

o TUBO DE BOURDON TIPO “C”El tubo Bourdon es tal vez el manómetro más común en plantas de procesos que requieran medición de presiones. Consiste de un tubo metálico achatado y curvado en forma de "C", abierto sólo en un extremo. Al aplicar una presión al interior del tubo, la fuerza generada en la superficie exterior de la "C" es mayor que la fuerza generada en la superficie interior, de modo que se genera una fuerza neta que deforma la "C" hacia una "C" más abierta. Esta deformación es una medición de la presión aplicada, que puede determinarse por el desplazamiento mecánico del puntero conectado al tubo Bourdon, o mediante un sistema de variación de resistencia o campos eléctricos o magnéticos. Otras formas típicas del tubo son espiral y helicoidal.

o TUBO DE BOURDON EN ESPIRALEs un tubo de sección elástica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. AI aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón. La Ley de deformación del tubo Bourdon es bastante compleja y ha sido determinada empíricamente a través de numerosas observaciones y ensayos en varios tubos.

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El material empleado normalmente en el tubo Bourdon es de acero inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales como hastelloy y monel.El elemento en espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando más de una espira en forma de hélice. Estos elementos proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre y por ello, son ideales para los registradores.

o TUBO DE BOURDON HELICOIDALPara presiones altas se utilizan tubos de Bourdon con un número de espirales superpuestas del mismo diámetro (ej. Espirales helicoidales) o espirales con forma helicoidal en un nivel.Los tubos de Bourdon sólo pueden protegerse contra la sobrecarga hasta una extensión limitada. Para operaciones de medición con una dificultad particular los manómetros pueden mejorarse intercalando un sello químico, como separación o sistema de protección. Los márgenes de presión están entre 0... 0,6 y 0... 4000 bar con una lectura de precisión (o clase) desde 0,1 a 4,0 %.Tienen el mismo principio de operación, pero debido al enrollado hay mayor recorrido del extremo cerrado (son más sensibles)

o DIAFRAGMALos elementos de diafragma tienen forma circular y membranas onduladas. Estas están sujetas alrededor del borde entre dos bridas o soldadas y sujetos a la presión del medio actuando en un lado. La desviación causada de esta forma se utiliza como medición para la presión y es mostrada por la aguja indicadora del instrumento. En comparación con los tubos Bourdon, estos elementos de diafragma tienen una fuerza activadora relativamente alta y debido a ello la sujeción en su periferia del elemento es insensible a la vibración.

o FUELLESEs un recipiente cerrado, con lados que pueden expandirse o contraerse como un acordeón. La posición del fuelle sin presión puede ser determinada por el mismo fuelle o por un resorte. La presión es aplicada sobre la cara del fuelle y su deformación y su posición dependen de la presión.

o DE PRESIÓN ABSOLUTAEstos instrumentos se utilizan donde las presiones han de ser medidas con independencia de las fluctuaciones naturales de la presión atmosférica. Como norma general pueden ser aplicados todos los tipos de elementos conocidos y principios de medición. La presión de los elementos a medir se compara contra una referencia de presión, que a la vez, es cero absoluto. Para este propósito se da un vacío absoluto como presión de referencia, en una cámara de referencia, en el extremo del elemento de medición no sujeto a presión. Esta función se consigue sellando la cámara de medición apropiada o la carcasa que la rodea.

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La transmisión del movimiento de elementos de presión y la indicación de presión es igual que en los manómetros con sobrepresión ya descritos

o ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOSElectromecánicos • Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza • Resistivos • Magnéticos • Capacitivos • Extensiométricos • PiezoeléctricosPara este tipo de medidores se utiliza un transmisor electrónico que genera una señal en base a la posición de un sensor. La posición del sensor determina la presión ejercida sobre la misma. Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en:Medidores de Esfuerzo (Strain Gages) Transductores de Presión Resistivos Transductores de Presión Capacitivos Transductores de Presión Magnéticos Transductores de Presión Piezoeléctricos

o RESISTIVOSConsiste en un elemento elástico (tubo Bourdon o cápsula) que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión.El potenciómetro puede adoptar la forma de un solo hilo continuo o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistencia.El movimiento del elemento de presión se transmite a un brazo móvil aislado que se apoya sobre el potenciómetro de presión. Éste está conectado a un circuito de Puente de Wheatstone.El intervalo de medida de estos sensores/transmisores corresponden al elemento de presión que utilizan (tubo Bourdon, fuelle...) y varía en general de 0 a 300 Kg/cm2. La precisión es del orden de 1-2%.

o INDUCTIVOSSon los que el desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de ésta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina.El devanado de la bobina se alimenta con una corriente alterna y la f.e.m. de autoinducción generada se opone a la f.e.m. de alimentación, de tal modo que al ir penetrando el núcleo móvil dentro de la bobina la corriente presente en el circuito se va reduciendo por aumentar la f.e.m. de autoinducción.

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Los transductores de inductancia tienen las siguientes ventajas: no producen rozamiento en la medición, tienen una respuesta lineal, son pequeños y de construcción robusta y no precisan ajustes críticos en el montaje. Su precisión es del orden del 1%.

o CAPACITIVOSSe basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tiene dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes.Se caracterizan por su pequeño tamaño y su construcción robusta, tienen un pequeño desplazamiento volumétrico y son adecuados para medidas estáticas y dinámicas. Su señal de salida es débil por lo que precisan de amplificadores con el riesgo de introducir errores en la medición. Son sensibles a las variaciones de temperaturas y a las aceleraciones transversales y precisan de un ajuste de los circuitos oscilantes y de los puentes de C.A. a los que están acoplados.Su intervalo de medida es relativamente amplio, entre 0,5 a 600 bar y su precisión es del orden de 0,2 a 0,5%.

o GALGAS EXTENSOMETRICASSe basan en la variación de longitud y de diámetro, y por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensión mecánica por la acción de una presión.Existen dos tipos de galgas extensométricas: galgas cementadas, formadas por varios lazos de hilo muy fino que están pegados a una hoja base de cerámica, papel o plástico, y galgas sin cementar en las que los hilos de resistencia descansan entre un armazón fijo y otro móvil bajo una ligera tensión inicial.La galga forma parte de un puente de Wheastone y cuando está sin tensión tiene una resistencia eléctrica determinada. Se aplica al circuito una tensión nominal tal que la pequeña corriente que circula por la resistencia crea una caída de tensión en la misma y el puente se equilibra para estas condiciones. Cualquier variación de presión que mueva el diafragma del transductor cambia la resistencia de la galga y desequilibra el puente.

o SENSORES PIEZOELECTRICOSLos elementos piezoeléctricos son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica. Dos materiales típicos en los sensores piezoeléctricos son el cuarzo y el titanito de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150º C en servicio continuo y de 230º C en servicio intermitente. Son elementos ligeros, de pequeño tamaño y

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de construcción robusta. Su señal de respuesta a una variación de presión es lineal y son adecuados para medidas dinámicas, al ser capaces de respuestas frecuencia de hasta un millón de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios de temperatura y de experimentar deriva en el cero. Asimismo, su señal de salida es relativamente débil por lo que precisan de amplificadores y acondicionadores de señal que pueden introducir errores en la medición.

c) Aplicación de métodos de medición de caudal o flujoo CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOSMovimiento no acotado de las moléculas. Son infinitamente deformables, los desplazamientos que un punto material o molécula pueden alcanzar en el seno del fluido no están acotados, sus moléculas no tienen una posición de equilibrio, Compresibilidad. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son altamente incompresibles a diferencia de los gases que son altamente compresibles. Viscosidad, Hace que la velocidad de deformación puede aumentar las tensiones en el seno del medio continuo. Esta propiedad acerca a los fluidos viscosos a los sólidos visco elásticos.Fuerzas de Van der Waals: El volumen de las moléculas y las fuerzas intermoleculares y en la distribución de cargas positivas y negativas se relacionan entre presión, volumen, y temperatura de los fluidos.Ausencia de memoria de forma, es decir, toman la forma del recipiente que lo contenga, sin que existan fuerzas de recuperación elástica como en los sólidos. Debido a su separación molecular los fluidos no poseen una forma definida

Propiedades primarias Presión Densidad Temperatura Energía interna Entalpía Entropía Calores específicos Viscosidad

Peso y volumen específicosPropiedades secundarias

Viscosidad Conductividad térmica Tensión superficial Compresibilidad Capilaridad

o LÍQUIDOS Tensión superficial Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones, una molécula en la superficie del líquido no está rodeado por otras y solo experimenta la atracción de aquellas moléculas debajo y a los lados.

Capilaridad La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial. Las fuerzas entre las moléculas de un líquido se llaman fuerzas

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de cohesión y, aquellas entre las moléculas del líquido y las de la superficie de un sólido, se denominan fuerzas de adhesión, lo que les permite ascender por un tubo capilar (de diámetro muy pequeño).

Viscosidad Se define como la resistencia al flujo. La viscosidad de un líquido depende de las fuerzas intermoleculares: Cuanto mayores son las fuerzas intermoleculares de un líquido, sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto la sustancia es más viscosa.Los líquidos que están formados por moléculas largas y flexibles que pueden doblarse y enredarse entre sí, son más viscosos.

Presión de vapor Sabemos que las moléculas pueden escapar de la superficie de un líquido, hacia la fase gaseosa, por vaporización o evaporación y además, que hay sustancias que se evaporan más rápidamente que otras, si las moléculas del líquido poseen una mayor intensidad de fuerza intermolecular, entonces quedarán atrapadas en el líquido y tendrán menor facilidad para pasar a la fase gaseosa.

Punto de ebullición El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual que la presión ejercida sobre el líquido, (presión atmosférica).El valor del punto de ebullición del agua a 760 mm de Hg (1 atm), es de 100 °C, pero si la presión atmosférica es menor, entonces el punto de ebullición será menor de 100 °C,

o GASEOSOSComprensión Tomando como referencia el tamaño de las partículas de un gas, existe una gran distancia  de espacio vació entre ellas, lo que hace posible  su comprensión o compresibilidad, es decir, la reducción  o disminución  de los espacios  vacíos entre  sus moléculas; lo cual  se logra  aumentando  la presión  y/o disminuyendo la temperatura.

Expansión Cuando se calienta una muestra de gas, aumenta la velocidad promedio de sus partículas, las cuales se mueven  en un espacio mayor, dando como resultado que todo el gas aumenta su volumen se han expandido.

Ejercen presión sobre el recipiente que los contienen Al estar en continuo movimiento, las partículas de un gas chocan contra las paredes del recipiente  que los contiene, ejerciendo presión sobre ellas.

Difusión Cuando dos gases entran en contacto, se mezclan hasta quedar uniformemente  repartidas las partículas  de uno en otro, esto es posible  por el gran espacio  existente  entre sus partículas  y por el continuo  movimiento de estas.

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PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE TRANSDUCTORES O SENSORES DE CAUDALo DETECCIÓN DE PRESIÓN DIFERENCIALPresenta dos elementos básicos: una placa orificio y un transmisor de presión diferencial. La placa orificio es una placa delgada con un orificio que actúa como restricción en la corriente de flujo. Como el área de la corriente de flujo disminuye a medida que el fluido pasa a través del orificio, su velocidad aumenta. La energía requerida para incrementar la velocidad del fluido se obtiene a través de una reducción en la presión estática. Midiendo el cambio que se produce en la presión estática con un transmisor de presión diferencial, se puede inferir el caudal volumétrico. La raíz cuadrada de la salida del transmisor de presión diferencial es proporcional al caudal.

o DETECTOR VOLUMÉTRICO POR MEDIO DE TURBINASe usa para medir caudal de líquidos limpios mediante la detección de la rotación de los álabes de una turbina colocada en la corriente de flujo. Las partes básicas del medidor son el rotor de turbina y el detector magnético. El fluido que circula sobre los álabes del rotor lo hace girar y la velocidad rotacional es proporcional al caudal volumétrico. El detector magnético consiste de un imán permanente con devanados de bobina que capta el pasaje de los álabes de turbina. El paso de los álabes delante del detector hace interrumpir el campo magnético y produce una tensión en la bobina. La frecuencia con que se genera esta tensión es proporcional al caudal y se la acondiciona en una salida de pulsos y/o analógica

o DETECCIÓN VOLUMÉTRICA POR INDUCCIÓNSu funcionamiento se basa en la Ley de Faraday de inducción magnética. Dado que un líquido conductivo contiene partículas cargadas, al pasa r a través de un campo magnético, producirá una tensión Los caudalímetros magnéticos generan un campo magnético perpendicular a la corriente de flujo y miden la tensión producida por el fluido que pasa a través del instrumento. La tensión producida es proporcional a la velocidad media del fluido. Esta tensión es acondicionada y suministrada como salida analógica.

MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIALo PLACAS DE OFICIO Y BRIDASLa placa orificio es una placa delgada con un orificio que actúa como restricción en la corriente de flujo. Como el área de la corriente de flujo disminuye a medida que el fluido pasa a través del orificio, su velocidad aumenta, la placa se fija entre las bridas y debe ser completamente plana, El orificio puede ser de tres tipos: concéntrico, excéntrico y segmental, dependiendo de la viscosidad y tipo de fluido

o DENSIDAD Y VISCOSIDAD

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La densidad representa la masa por unidad de volumen y da idea de lo concentrada que está la materia. Los elementos más densos -no más pesados- son el osmio, el iridio y el platino. El núcleo de los átomos es muy denso y los agujeros negros son infinitamente densos.La viscosidad es la resistencia a fluir de líquidos y gases y está relacionada con espeso. Es decir, que un líquido es más viscoso que otro cuando fluye más lentamente o cuando es más espeso. Si se vacían un litro de aceite y otro de agua contenidos en recipientes idénticos que tengan la misma boca, el aceite tarda más tiempo en vaciarse

o TUBO VENTANAEstos transductores son muy sensibles y capaces de medir vacíos extremadamente altos. Su señal eléctrica de salida es lineal con la presión. Tienen el inconveniente de ser sensibles a la composición del gas, de tal modo que en ocasiones el filamento caliente provoca cambios significativos en su composición entre el volumen medido y el volumen contenido dentro del tubo electrónico. El intervalo de medida de estos transductores es de 10-3 a 10-11 mm Hg.

o MEDIDORES DE PRESIÓN DINÁMICAFlotadorEl movimiento del flotador dentro del tubo y mueve el brazo de un potenciómetro. Se obtiene una tensión alta a la salida proporcional a la posición del flotador.Puente de impedancias: un transformador diferencial de núcleo móvil y un convertidor. Al variar el caudal, un imán montado en el flotador o en la varilla de extensión del mismo hace girar un mecanismo magnético de posición formado por una hélice de hierro

o TUBO DE PITOT Se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente opresión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica), se forma un punto de estancamiento. Ahí la velocidad (v1) es nula, y la presión

o TUBO ANNUBAREs una innovación derivada del tubo Pitot consta de dos tubos similares, el primero de presión total y el segundo de presión estática, logrando a ser mucho más sensible que el anterior, este medidor es de mayor precisión que el tubo de Pitot.

o MEDIDOR DE CAUDAL POR ULTRASÓNICOLos transductores de ultrasónico miden el caudal por la diferencia de velocidades de sonido, al propagarse este en el sentido del fluido y en el sentido contrario. Los sensores están ubicados en una tubería de la que se conocen área y el perfil de velocidades. Los principios de funcionamiento de estos instrumentos son variados

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o MEDIDO DE PLACAEl material entra en el medidor de caudal por la placa de guía del caudal y pega en la placa sensor, generando una fuerza mecánica y continua sin interrumpir el proceso o la producción. La fuerza horizontal es convertida en una señal eléctrica, controlada por la unidad electrónica utilizada con el medidor de caudal, para la visualización del caudal instantáneo y de la cantidad de material totalizada. La medición solo se basa en la fuerza horizontal de la fuerza de impacto.Medidor por velocidad y por inducciónSe basa en que la aceleración absoluta de un móvil es la resultante de la relativa, la de arrastre y la de CoriolisTres bobinas El flujo atraviesa (dos) tubos en forma de U, estando sometido a una velocidad lineal "v" y una velocidad angular "ω" de rotación alrededor de O-O’, por lo que sufre una aceleración de Coriolis de valor a=2 ω x v

o LEY DE INDUCCIÓN DE FARADAYel voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:2

(*)

Donde   es el campo eléctrico,   es el elemento infinitesimal del contorno C,   es la densidad de campo magnético y S es una superficie arbitraria, cuyo borde

es C. Las direcciones del contorno C y de   están dadas por la regla de la mano derecha.

d) Aplicación de instrumentos de medición de nivel de fluidoso CARACTERÍSTICASLos instrumentos mecánicos de medición y control de niveles o cargas hidrostáticas, incluyen dispositivos visuales e indicadores, el dispositivo más simple para medir niveles es una varilla graduada, sobre todo si el material es tóxico o corrosivo, ya que el individuo que lo aplica tiene que estar de pie sobre la abertura manejando la varilla con las manos. Los instrumentos de nivel pueden dividirse en medidores de nivel de líquidos y de sólidos que son dos mediciones claramente diferenciadas por sus distintas peculiaridades y las aplicaciones particulares de las que son objeto.

o APLICACIONESEn la industria, la medición de nivel es muy importante, tanto desde el punto de vista del funcionamiento correcto del proceso como de la consideración del balance adecuado de materias primas o de productos finales. Ya sea dentro del espacio de trabajo con sustancias corrosivas o toxicas, así como la producción y tratamiento de diversas manufacturas

o TIPOS DE DETECCIÓN DE NIVEL

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Los instrumentos de medida directa se dividen en: sonda, cinta y plomada, nivel de cristal e instrumentos de flotador. Usan el principio mecánico de transmisión de movimiento entrando en contacto directo con el líquido mediante algún brazo de extensión, operan a presión atmosférica generalmente y se puede decir que son los más simples y menos costosos.

Aparatos que miden el nivel aprovechando la presión hidrostática Medidor manométrico. Medidor de membrana Medidor tipo burbujeo Medidor de presión diferencial de diafragma.

Instrumentos que utilizan las características eléctricas del líquido Medidor resistivo Medidor conductivo Medidor capacitivo Medidor Ultrasónico Medidor de radiación Medidor de láser.

MEDIDORES POR VELOCIDAD Y POR INDUCCIÓNo SONDAVarilla o sonda: Consiste en una varilla o regla graduada, de la longitud conveniente para introducirla dentro del depósito. La determinación del nivel se efectúa por la lectura directa de la longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el tanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se emplea en tanques de agua a presión atmosférica. Un sistema parecido a los descritos anteriormente es el medidor de cinta graduada y plomada que se emplea cuando es difícil que la varilla o regla tenga acceso al fondo del tanque 

o CINTA Este sistema consta de una cinta graduada y un plomo en la punta. Se emplea cuando es difícil que la varilla tenga acceso al fondo del tanque. También se usa midiendo la distancia desde la superficie del líquido hasta la parte superior de

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tanque, obteniendo el nivel por diferencia entre la comparación de ambos niveles a medir En este caso el flotador actúa al mecanismo indicador por medio de una cinta que se enrolla sobre un carrete cilíndrico, un contrapeso mantiene tensa la cinta, usando este método el rango de medición ya no es una limitante

o NIVEL DE CRISTALEl nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados por prensa estopas, que están unidos al tanque, generalmente, mediante tres válvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo, para impedir el escape del líquido en caso de rotura del cristal, y una de purga- La ventaja principal de los medidores de nivel de cristal es la gran seguridad que ofrece en la lectura del nivel del líquido, pudiendo controlar con ellos, la lectura de los otros tipos de aparatos de nivel.Se emplea para presiones hasta de 7 kg/cm2. A presiones más elevadas el cristal es grueso, de sección rectangular y está protegida por una armadura metálica. La lectura del nivel se efectúa con un cristal a reflexión o bien por transparencia.

o FLOTADOR Ubicado en el seno del líquido y conectado al exterior del tanque, indicando directamente el nivel sobre una escala graduada. Es el modelo más antiguo y el más usado en tanques de capacidad grande. Tiene el inconveniente de que las partes móviles están expuestas al fluido y pueden romperse. El flotador debe mantenerse limpio, es de un material más liviano que el fluido, sigue el movimiento del nivel de líquido. El flotador puede tener formas muy variadas y estar formado por materiales muy diversos según sea el tipo de fluido. Los instrumentos de flotador tienen una precisión de 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en tanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, y son independientes del peso específico del líquido.El flotador conectado directamente está unido por un cable que desliza en un juego de poleas a un índice exterior que señala sobre una escala graduada. Es el modelo más antiguo y el más utilizado en tanques de gran capacidad tales como los de fuel-oil. Tiene el inconveniente de que las partes están expuestas al fluido y pueden romperse y de que el tanque no puede estar sometido a presión. Además, el flotador debe mantenerse limpio.

o VISUALIZACIÓN DIRECTA A TRAVÉS DE MINI VISTAS DE CRISTALVisor de vidrio: consiste en un tubo de vidrio con su extremo inferior conectado al tanque generalmente mediante tres válvulas (dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo, para impedir el escape del líquido en caso de rotura del cristal y una de purga). Funciona por principio de vasos comunicantes. El nivel de vidrio va acompañado de una regla graduada. Se emplea para presiones hasta 7 bares. A presiones más elevadas el vidrio es grueso, de sección rectangular y está protegido por una armadura metálica.

o VARILLA DE PROFUNDIDAD

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Consiste en una varilla parcialmente sumergida en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión, unido al tanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre hay una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al tanque. El ángulo de rotación del extremo libre del tubo de torsión es función directa de la fuerza aplicada. Al subir el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre el flotador igual al volumen de la parte sumergida multiplicada por la densidad del líquido

MEDICIÓN POR PRESIÓN HIDROSTÁTICAo MEDIDOR DE MEMBRANA Usa una membrana conectada al instrumento receptor por un tubo estanco. El peso de la columna de líquido sobre el área de la membrana comprime el aire interno a una presión igual a la ejercida por la columna de líquido. El instrumento es delicado ya que una fuga del aire contenido en el diafragma destruiría la calibración del instrumento.

o MEDIDOR MANOMÉTRICOConsiste en un manómetro conectado directamente a la parte inferior del tanque. El manómetro mide la presión debida a la altura de líquido que existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento. Sólo sirve para fluidos limpios, ya que los líquidos sucios pueden hacer perder la elasticidad del fuelle. La medición está limitada a tanques abiertos y el nivel viene influido por las variaciones de densidad del líquido.

o MEDIDOR DE TIPO BURBUJAMediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depósito hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de líquido. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos o con materiales en suspensión, ya que el fluido no Penetra en el medidor ni en la línea de conexión.

o MEDIDOR DE PRESIÓN DIFERENCIALEl medidor de presión diferencial consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que permite medir la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. El diafragma forma parte de un transmisor neumático o electrónico de

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presión diferencial. La precisión de los instrumentos de presión diferencial es bastante buena. El material del diafragma debe ser compatible con el fluido que se encuentra en el tanque.

SENSORES DE RADIACIÓNo HACES DE SENSORESEn las aplicaciones de alarma de nivel, los sensores vibran a una frecuencia de resonancia determinada, que se amortigua cuando el líquido los moja. En el segundo caso de indicación continua de nivel, la fuente ultrasónica genera impulsos que son detectados por el receptor una vez transcurrido el tiempo correspondiente de ida y vuelta de la onda a la superficie del sólido o del líquido.El sensor emisor dispone de un oscilador excitador para enviar un impulso ultrasónico a la superficie del fluido y el sensor receptor recibe esta señal reflejada enviando una señal función del tiempo transcurrido, y por lo tanto del nivel, a un indicador. En otras palabras, el nivel se mide en función del tiempo necesario para que la señal se desplace del transmisor a la superficie del líquido y retorne al receptor.

o TUBO GEIGEREl sistema de medición por rayos gamma consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del tanque y con un contador Geiger que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua. Como la transmisión de los rayos es inversamente proporcional  a la masa del líquido en el tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del líquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida. Los rayos emitidos por la fuente son similares a los rayos x, pero de

longitud de onda más corta. La fuente radiactiva pierde igualmente su radioactividad en función exponencial del tiempo.

e) Aplicación de instrumentos de medición de temperatura o TEMPERATURAMagnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslaciones, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de

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un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos trasnacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibración deben tomarse en cuenta también)Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas.

o ESCALAS DE TEMPERATURA Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto Mientras que las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse.

o CELSIUSEl grado Celsius pertenece al Sistema Internacional de Unidades, con carácter de unidad accesoria, (símbolo °C) es la unidad termométrica cuyo 0 se ubica 0,01 grados por debajo del punto triple del agua y su intensidad calórica equivale a la del kelvin.En 1742 considerando las temperaturas de ebullición y de congelación del agua, asignándoles originalmente los valores 0 °C y 100 °C, respectivamente La escala de Celsius es muy utilizada para expresar las temperaturas de uso cotidiano, desde la temperatura del aire a la de un sinfín de dispositivos domésticos (hornos, freidoras, agua caliente, refrigeración, etc.). También se emplea en trabajos científicos y tecnológicos, aunque en muchos casos resulta obligado el uso de la escala de Kelvin.

o KELVINSimbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala sobre la base del grado Celsius, (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión, su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero

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absoluto' y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible Es una de las unidades del Sistema Internacional de Unidades y corresponde a una fracción de 1/273,16 partes de la temperatura del punto triple del agua.2 Se representa con la letra K, y nunca °K. ActualmenteEs la escala de temperaturas que se usa en ciencia, especialmente en trabajos de física o química.o FAHRENHEIT Representado como °F, es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724. La escala establece como las temperaturas de congelación y ebullición del agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente. El método de definición es similar al utilizado para el grado Celsius (°C). Esta escala se utilizaba en la mayoría de los países anglosajones para todo tipo de uso, en los Estados Unidos sigue siendo utilizada por la población para usos no científicos y en determinadas industrias muy rígidas, como la del petróleo. Además, se utiliza esta escala en los informes meteorológicos y en gastronomía.

o MÉTODOS MECÁNICOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA Transductores mecánicosTransductores de temperatura TDT son los dispositivos con los cuales se puede convertir la variación de valor óhmico de un sensor térmico en una señal proporcional de corriente. La señal sirve para activar:- instrumentos indicadores convencionales de bobina móvil- indicadores digitales de temperatura - registradores de temperatura- centros de control y procesamiento de datos.Bajo el aspecto eléctrico, los transductores TDT fueran especialmente concebidos y desarrollados para atender las severas condiciones de surtos de tensión normalmente presentes en las subestaciones eléctricas y usinas generadoras.Bajo el aspecto mecánico, fueran proyectados y construidos para garantizar gran robustez y resistencia a los choques y vibraciones, lo que los hace apropiados para instalación directa en grandes transformadores y generadores, o cualquiera aplicación sujeta a solicitaciones mecánicas rudas. Están disponibles en la versión caja de acero con pintura electrostática ceniza escura  y caja en plástico ABS negro 

o TERMÓMETRO DE CAÑÓNSuelen estar formado por cristal líquido encapsulado incrustado en una tira de plástico flexible y adhesivo. Esto permite que sean de menor peso, tamaño y más

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seguros (en comparación con los tradicionales, que poseen vidrio o mercurio), haciéndolos más prácticos. Estos termómetros están constituidos por un depósito de vidrio, esférico o cilíndrico, que se prolonga por un tubo capilar también de vidrio, cerrado por el otro extremo. Por el calor, el líquido encerrado en el depósito se expande y asciende por el tubo de vidrio. La temperatura se lee gracias a una escala graduada cuyo valor corresponde al extremo de la columna del líquido cuando ésta se para.

o TERMÓMETRO DE CISTERNA Estos termómetros como lo indica su nombre, determinan la temperatura a medir teniendo contacto con el cuerpo, o colocados dentro del mismo ambiente donde está este. Lo común es que tengan un elemento sensor con alguna propiedad variable con la temperatura y que esta variación se refleje en una escala graduada directamente en las unidades correspondientes. Un bulbo lleno con gas es la parte principal del sensor de temperatura que se coloca dentro del volumen al que quiere medirse la temperatura. Un fino tubo capilar conduce la presión del gas en el bulbo al manómetro, cuya escala ya ha sido calibrada en grados de temperatura.o

TERMÓMETRO DE LÁMINAS BIMETÁLICASDispositivo para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de dos láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica). Los cambios de temperatura producirán en las láminas diferentes expansiones y esto hará que el conjunto se doble en arco.Dos láminas se suelen bobinar en espiral o en forma helicoidal, dejando un extremo libre al que se suelda un índice o es solidario con una aguja indicadora que muestra, realmente, la rotación angular de la misma sobre una escala graduada, La ventaja de los termómetros bimetálicos sobre los líquidos es su mayor manejabilidad y su gran abanico de medidas. Son ampliamente utilizados en la industria textil y constituyen el fundamento del termógrafo, ampliamente utilizado en estaciones meteorológicas.

METODOS ELECTRICOSo TRANSDUCTORES ELÉCTRICOSEn Instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con temperaturas inferiores a un grado CelsiusAdemás de lidiar con la compensación de unión fría, el instrumento de medición debe además enfrentar el hecho de que la energía generada por un termopar no es una función lineal de la temperatura. Esta dependencia se puede aproximar por un polinomio complejo. Los

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métodos analógicos de línea son usados en medidores de termopares de bajo costo.

o TERMOPARCuando se sueldan en un extremo dos conductores de diferente naturaleza, y esta unión soldada se somete a una temperatura diferente a la de los extremos libres se produce una pequeña diferencia de voltaje en estos extremos libres. Este dispositivo se conoce como termopar. El voltaje generado guarda una relación fija con la diferencia de temperatura entre el extremo libre y la unión soldada, por lo que puede servir para construir un termómetro; simplemente colocando un mili voltímetro con la escala calibrada en grados de temperatura a medir el voltaje generado.

Hay que tener en cuenta que la magnitud del voltaje no depende solo de la temperatura del extremo soldado, si no, de la diferencia de temperatura entre este, y los extremos libres, por lo que si se quiere tener un instrumento exacto debe mantenerse la temperatura del extremo libre constante. Si esta temperatura constante es cero grados entonces la medición será más fácil ya que se parte de una referencia cero. 

o TERMÓMETROS DE RESISTENCIAEstos termómetros se basan en el cambio de resistencia eléctrica de las sustancias conductoras de la electricidad cuando cambia su temperatura. Como elemento sensor de estos termómetros pueden usarse conductores metálicos o semiconductores.

Los conductores metálicos cambian ligeramente su resistencia eléctrica cuando cambian de temperatura; casi universalmente, se produce un aumento de resistencia cuando aumenta la temperatura. Los semiconductores tienen el efecto contrario, disminuyen notablemente la resistencia eléctrica con el aumento de la temperatura.

Para construir uno de estos termómetros se coloca la resistencia dentro de un cuerpo para fabricar el sensor y se conectan a través de cables a un dispositivo de medir la resistencia ya calibrado en grados de temperatura.

o PIRÓMETROS DE RADIACIÓNSe emplean para medir temperaturas altas. Se basan en la radiación visible emitida por objetos muy calientes (incandescentes).

Para medir la temperatura de un metal incandescente, se observa éste a través del pirómetro, en el campo visual del instrumento hay una lámpara con filamento de tungsteno. Girando un botón graduado en grados de temperatura se suministra más o menos voltaje al filamento y con ello se cambia su color de incandescencia,

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mientras pueda observarse el filamento es porque su color es diferente al del metal cuya temperatura quiere medirse (fondo). En el momento en que desaparezca el filamento del campo visual se han igualado las temperaturas y la escala del botón nos mostrará la temperatura.

2.2.1Realiza procesos de transmisión y recepción de señales en instrumentos de medicióna) identificación de fundamentos de transmisión y representación de señalesREPRESENTACIÓN DE SEÑALESo ANALÓGICASUna señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc.En la naturaleza, el conjunto de señales que percibimos son analógicas, así la luz, el sonido, la energía etc., son señales que tienen una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continúa.Una onda sinusoidal es una señal analógica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son señales analógicas que varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la información que se está transmitiendo.Por ejemplo: el altavoz, que se emplea para amplificar el sonido de forma que éste sea oído por una gran audiencia.Las ondas de sonido que son analógicas en su origen, son capturadas por un micrófono y convertidas en una pequeña variación analógica de tensión denominada señal de audio. Esta tensión varía de manera continua a medida que cambia el volumen y la frecuencia del sonido y se aplica a la entrada de un amplificador lineal.

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o DIGITALESLa señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagadaLos sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan la lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa.Cabe mencionar que, además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadas flanco de bajada y de subida, respectivamente. En la figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos.

o CONVERSIÓN DE SEÑALES Con el propósito de facilitar su procesamiento y hacer la señal resultante más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas. Una señal analógica es aquella cuya amplitud proviene de un transductor y amplificador puede tomar en principio cualquier valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no está limitado a un conjunto finito de niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.

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o MULTIPLEXOR ANALÓGICOEl multiplexor analógico está constituido por una serie de entradas/salidas conectadas a una línea común de entrada/salida. Unas entradas de selección determinan cuál es la entrada que se conectará a la salidaDesde el punto de vista interno el multiplexor está formado por un conjunto de interruptores analógicos, de tal manera que en cada instante sólo uno de ellos puede estar cerrado. Las entradas de selección actúan sobre un decodificador digital, cuyas salidas rigen los diferentes interruptores analógicos, de tal forma que en cada momento eligen el interruptor que debe ser cerrado. La principal ventaja que presentan los multiplexores analógicos, frente a los digitales, es su carácter bidireccional, lo que le permite que cada terminal del multiplexor sea posible usarlo como entrada o como salida y el manejo de señales analógicas en vez de digitales.

O ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALLos siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de una señal: Protección para evitar daño al siguiente elemento, por ejemplo un

microprocesador, como consecuencia de un voltaje o una corriente elevados. Para tal efecto, se colocan resistencias limitadoras de corriente, fusibles que se funden si la corriente es demasiado alta, circuitos para protección por polaridad y limitadores de voltaje

Convertir una señal en un tipo de señal adecuado. Sería el caso cuando es necesario convertir una señal a un voltaje de cd, o a una corriente. Por ejemplo, el cambio en la resistencia de un deforma metro se debe convertir en un cambio de voltaje. Para ello se utiliza un puente de Wheatstone y se aprovecha el voltaje de desbalance. Aquí también podría necesitarse una señal analógica o digital.

Obtención del nivel adecuado de la señal. En un termopar, la señal de salida es mili volts. Si la señal se va a alimentar a un convertidor analógico al digital para después entrar a un microprocesador, será necesario ampliarla en forma considerable, haciéndola de una magnitud de mili volts a otra de volts. En la amplificación es muy común utilizar amplificadores operacionales.

Eliminación o reducción del ruido. Por ejemplo, para eliminar el ruido en una señal se utilizan filtros.

Manipulación de la señal, por ejemplo, convertir una variable en una función lineal. Las señales que producen algunos sensores, por ejemplo los medidores de flujo, son alinéales y hay que usar un acondicionador de señal para que la señal que se alimenta, en el siguiente elemento sea lineal

O CONVERTIDOR ANALÓGICO-DIGITALDispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica de voltaje en una señal digital con un valor binario. Se utilizan en equipos electrónicos como computadora, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones, se conecta a la entrada del dispositivo Estos conversores

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poseen dos señales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en el cual se convertirá una señal de entrada.El dispositivo establece una relación entre su entrada (señal analógica) y su salida (digital) dependiendo de su resolución. Esta resolución se puede saber, siempre y cuando conozcamos el valor máximo que la entrada de información utiliza y la cantidad máxima de la salida en dígitos binarios. A manera de ejemplo, el convertidor análogo digital ADC0804 tiene la capacidad de convertir una muestra analógica de entre 0 y 5 voltios

O RELOJ DIGITALUn reloj electrónico es un reloj en el que la base de tiempos es electrónica o electromecánica, al igual que la división de frecuencia. La exactitud del reloj depende de la base de tiempos, que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que, a partir de una referencia, genera una señal periódica.El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. Si se quiere mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz. Esta frecuencia pasa al módulo de presentación, que puede ser de carácter electrónico o mecánico, donde otros divisores van separando los segundos, minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de pantalla 

O BUFFER DIGITAL

Corriente: Se utiliza para transferir una corriente desde un primer circuito, que tiene un nivel de salida de baja impedancia, a un segundo circuito con una entrada de alta impedancia. El buffer impide que el segundo circuito cargue demasiado al

primero, provocando un funcionamiento incorrecto. En un buffer ideal la impedancia de entrada es cero y la impedancia de salida es infinita. En un buffer de corriente, la ganancia suele ser 1, la corriente no varía.Voltaje Se utiliza para transferir una tensión de un primer circuito, que tiene un nivel de salida de alta impedancia, a un segundo circuito con un nivel de entrada de baja impedancia. El buffer impide que el segundo circuito cargue demasiado al primero, provocando un funcionamiento incorrecto. En un buffer ideal, la resistencia de entrada es infinita y la resistencia de salida es 0.En un buffer de voltaje, la ganancia suele ser 1, el voltaje no varía.

Un buffer de ganancia unidad se puede construir con un amplificador operacional seguidor de tensión. La señal se introduce por la entrada no inversora

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del amplificador operacional (Vin), a causa de la realimentación de la entrada inversora con la señal de salida se obtiene esa señal con el mismo voltaje.

b) Estructuración de redes industrialesO NIVELES DE LA ESTRUCTURANivel de Bus de campoUn bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de producción. El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de corriente de 4-20mA. Típicamente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLC, transductores, actuadores y sensores. Cada dispositivo de campo incorpora cierta capacidad de proceso, que lo convierte en un dispositivo inteligente, manteniendo siempre un costo bajo. Cada uno de estos elementos será capaz de ejecutar funciones simples de diagnóstico, control o mantenimiento, así como de comunicarse bidireccionalmente a través del bus

O NIVELESLos dispositivos que analizan la trama a nivel de enlace. Se utilizan sobre todo en LAN 802.x, donde funcionan en la subcapa MAC (por lo que también se denominan puentes MAC). Permiten una cierta optimización del tráfico y la interconexión de LAN de diferentes tipos (con algunas restricciones). Los conmutadores LAN utilizados actualmente, son en realidad puentes multipuerta con conmutación por hardware. Es posible montar una red LAN-WAN con puentes remotos. La mayoría de los buses trabajan en el nivel 1 con interfaz RS 485.ASI (Actuator Sensor Interface)Es el bus más inmediato en el nivel de campo y más sencillo de controlar. Consiste en un bus cliente/servidor con un máximo de 31 participantes que transmite por paquetes de solo 4 bits de datos. Es muy veloz, con un ciclo de 5 ms aproximadamente. Alcanza distancias de 100 m o hasta 300 m con ayuda de repetidores. y p.o.p.oBITBUSEs el más difundido en todo el mundo; es del tipo cliente/servidor y admite como máximo 56 clientes; el paquete puede transmitir hasta 43 bytes de datos.

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Profibus (PROcess FIeld BUS)Es el estándar europeo en tecnología de buses; se encuentra jerárquicamente por encima de ASI y BITBUS, trabaja según procedimiento híbrido token passing, y dispone de 31 participantes hasta un máximo de 127. Su paquete puede transmitir un máximo de 246 bytes, y el ciclo para 31 participantes es de aproximadamente 90 ms. Alcanza una distancia de hasta 22300 m.FieldBus en OSIEn la arquitectura OSI, fieldbus ocupa los niveles 1 (Físico), 2 (Enlace de Datos) y 7 (Aplicación); teniendo en cuenta que este último no solo se encarga de la interfaz de usuario sino de aplicaciones específicas, dependiendo de cada aplicación

O NIVEL DE LANNivel inferiorEste es el nivel de Bus de campo, también llamado nivel de sensores y actuadores, es el más próximo al proceso y se encarga de la integración de pequeños automatismos (PLC compactos, multiplexores de entradas y salidas, controladores PID, equipos de medición, etc). Generalmente, en el nivel más alto de estas redes, se suelen encontrar uno o varios PLC´s modulares de gama alta, que pueden actuar como maestro de la red o en estructuras de maestro flotante. Una gran cantidad de los dispositivos conectados suministra o necesita señales binarias. La cantidad de datos necesaria en este nivel no es muy elevada, sin embargo, la velocidad y la frecuencia de transmisión debe ser muy grande. El conjunto constituye lo que suele llamarse célula de fabricación. Nivel Medio de fabricaciónEste nivel se encuentra jerárquicamente encima del anterior y se encarga normalmente de enlazar células de fabricación en grupos más grandes. En este nivel se suelen encontrar los autómatas de gama alta. Máquinas de control numérico y computadoras dedicadas a las tareas de diseño, control de calidad, etc. Nivel alto o de gestiónEn este nivel, se conectan entre sí las PC y las estaciones de trabajo de la instalación. A veces, incluso se conectan PC de diferentes instalaciones o se conectan PC´s con estaciones de trabajo remotas. Todos estos equipos se encargan de supervisar y gestionar todo el proceso. El volumen de datos se mueve en el entorno de mega bites, la velocidad de transmisión es muy alta, pero normalmente la frecuencia de transmisión no es muy elevada.

O NIVEL LAN/WANEn las tablas de rutas o de circuitos establecidos. Se suelen utilizar para interconectar LAN con WAN, y también para conexiones LAN-LAN o WAN-WAN. A diferencia de los puentes los routers no mantienen una tabla exhaustiva de

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todas las direcciones de la red sino que realizan una suma gracias a la estructura jerárquica de las direcciones de red. Esto mejora el tiempo de respuesta al usuario ya que la información solicitada se le sirve localmente y reduce el nivel de ocupación de la línea WAN

NIVELACION DE BUSES DE CAMPOO NIVEL FÍSICOEl modo más sencillo de comunicación con el bus es el sondeo cliente/servidor. Más eficiente pero también más costoso es el Token bus (IEEE 802.4) donde, desde el punto de vista físico tenemos un bus lineal, y desde el punto de vista lógico un token ring. El procedimiento token passing es una combinación entre cliente/servidor y token bus. Todo servidor inteligente puede ser en algún momento servidor.El repetidor o amplificador es un dispositivo que intensifica las señales eléctricas para que puedan viajar grandes distancias entre nodos. Con este dispositivo se pueden conectar un gran número de nodos a la red; además, se pueden adaptar a diferentes medios físicos como cable coaxial o fibra óptica.En la arquitectura OSI, fieldbus ocupa los niveles 1 (Físico), 2 (Enlace de Datos) y 7 (Aplicación); teniendo en cuenta que este último no solo se encarga de la interfaz de usuario sino de aplicaciones específicas, dependiendo de cada aplicación

O VELOCIDADLos dispositivos esclavo o depósitos de medida no tienen capacidad para acceder directamente al bus y solo pueden enviar acuses de recibo de mensajes enviados por algún mensajero o contestar a las peticiones de datos que estos les hagan, por ello los esclavos también se denominan pasivas. Como solo necesitan implementar una parte del protocolo de acceso al medio, su fabricación resulta barataTodos los nodos con repetidosVelocidad 500 KbpsVelocidades: 1 Mbit/s para distancias cortas, o valores inferiores, entre (250 a 64) Kbits/s para distancias largas.

O LONGITUDESOtra forma de favorecer un tiempo de respuesta pequeño es la capacidad para establecer mensajes con diferentes prioridades de forma que mensajes de alta prioridad como por tiempo una alarma tengan más facilidad para acceder al medioTopología anillo activoMaestro-Esclavo con longitud fija msgTodos los nodos con repetidorVelocidad 500 KbpsLongitud bus

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400 m entre dispositivos13 Km longitud totalAplicación: Sensor/actuador, control indicadorLongitudes: 40 m para la máxima velocidad y 350 m a velocidades más bajas.Longitud de ramificaciones: máxima longitud de las derivaciones de 10 m.Longitud de mensajes: mínimo 16 bytes por mensaje.

O NUMERO DE PERIFERIASLas entradas/salidas ya no se conectan a los módulos del control central, sino que estas señales se encuentran distribuidas en módulos de E/S conectados a un bus de campo con un control de señales. A esta distribución se le denomina conexión de periferia descentralizada.Para poder gestionar en una empresa las enormes y complejas cantidades de información, se dispone de una jerarquía de diferentes niveles dentro del rango de la automatización. El intercambio de información tiene lugar dentro y entre los diferentes niveles de la pirámide de la automatización.Profibus-DP (Periferia Descentralizada) Optimizado para alta velocidad y costo reducido, intercambio de datos cíclico. Transferencia de pequeñas cantidades de datos. Plug & Play. Diseñado especialmente para la comunicación entre los sistemas de control de automatismos y las entradas/salidas distribuidas en procesos de manufactura.

O TIPOS DE CABLEPar trenzado y apantallado Características definidas en EN50170, Se utilizan cables y conectores según el estándar Se logran baudrates > 1.5MBaud utilizando conectores especiales, Se utilizan

preferentemente el conector 9 pin Sub D. Provee IP20 Otros conectores son posibles. Ej. M12 para IP65/67. Cableado de Profibus DP/FSM

Fibra óptica de plástico o vidrio (inmunidad al ruido) Terminación RS485Segmentos Se necesitan: Se excede la longitud máxima Se excede la cantidad de dispositivos 32 (incluidos los repetidores) Se pueden usar: Se quiere ramificar el bus Se quieren utilizar las 126 estaciones disponibles

O CONECTORESUna gran cantidad de los dispositivos conectados suministra o necesita señales binarias. La cantidad de datos necesaria en este nivel no es muy elevada, sin embargo, la velocidad y la frecuencia de transmisión debe ser muy grande. El

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conjunto constituye lo que suele llamarse célula de fabricación. Se utilizan conectores y módulos específicos Ventajas: Inmunidad al ruido Aislamiento galvánica, distintos potenciales Grandes distancias Operación redundante es posible Configuraciones de anillo y estrella

O CONEXIÓN Las entradas/salidas ya no se conectan a los módulos del control central, sino que estas señales se encuentran distribuidas en módulos de E/S conectados a un bus de campo con un control de señales. A esta distribución se le denomina conexión de periferia descentralizada.Bus físico. Básicamente es la ampliación de Profibus-DP con una tecnología apta para ambientes peligrosos y con riesgo de explosión, MBP technology (estándar IEC 1158-2) o Permite la conexión de sensores y actuadores a una línea de bus común en áreas especialmente protegidas.

O LONGITUD DE RAMIFICACIONESLos componentes para sistemas de bus de campo aumentan el rendimiento de instalaciones extensas con lógica de control distribuida porque permiten una estructuración clara de arquitecturas de bus complejas, dividir redes en segmentos de bus individuales e interconectar varias redes. La longitud de estos componentes para sistemas de bus de campo se suministra en varias versiones con diferentes funciones. Con los componentes de sistema para SafetyBUS p, por ejemplo, puede mejorarse el rendimiento de instalaciones extensas con lógica de control distribuida. Existen además componentes para la integración de controles del sistema de automatización PSS 4000 en redes externas. La topología suele ser en bus, y admite ramificación, apareciendo diferentes segmentos. Distancias máximas de 2 kilómetros son habituales actualmente.

O AISLAMIENTOSLa puesta en marcha se efectúa mediante diálogos: primero se mide el tronco  y se verifican la tensión de alimentación y la corriente de carga. Para ambos cables se realiza una medición de fallos de conexión a tierra, lo que garantiza un equilibrio y aislamiento correctos. Después, se comprueban la potencia, el ruido y la inestabilidad de las señales de comunicación de cada dispositivo de campo.

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Esta puede variar de acuerdo al FP300 y del tipo de señal empleada durante el proceso

O IMPLEMENTACIÓN DE PROTOCOLOTodos los participantes en la supervisión y control se comunican por el mismo medio (cable de par trenzado o sobre interfaz RS485), con protocolo común (abierto o propietario). Terminales de operarios permiten incorporar parámetros y diagnósticos frecuentes sobre los procesos, de una forma rápida y eficaz. La velocidad de comunicación en estos niveles se centra en los 2 a 10 Mbps, con cables trenzados. La topología suele ser en bus, y admite ramificación, apareciendo diferentes segmentos. Distancias máximas de 2 kilómetros son habituales actualmente: Tarjetas Ethernet y fibra óptica, módems y dispositivos físicos que permiten la conexión a grandes distancias, más de 100 metros, y velocidades de transmisión de más de 100 Mbps. En este nivel se integran las tecnologías, estrategias y protocolos ya comentados como TCP/IP.

CONFIGURACION DE LOS FIELDBUSO MAESTRO-ESCLAVONodos: Son los elementos esenciales del bus. Activos: son nodos que pueden actuar como maestro del bus, tomando enteramente el control del bus. Pasivos: son nodos que únicamente pueden actuar como esclavos y no tienen capacidad de control sobre el bus. Dialogan con los nodos activos mediante un mecanismo de pregunta-respuesta, pero no pueden dialogar directamente entre sí.

O MOD BUSModbus es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 2 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por compara su gama de controladores lógicos programables (PLC). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de comunicaciones son: es público su implementación es fácil y requiere poco desarrollo maneja bloques de datos sin suponer restricciones

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Modbus permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador. Modbus también se usa para la conexión de un ordenador de supervisión con una unidad remota (RTU) en sistemas de supervisión adquisición de datos (SCADA). Existen versiones del protocolo Modbus para puerto serie y Ethernet (Modbus/TCP).

O BIT BUSModbus es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 2 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por compara su gama de controladores lógicos programables (PLC). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de comunicaciones son: es público su implementación es fácil y requiere poco desarrollo maneja bloques de datos sin suponer restriccionesModbus permite el control de una red de dispositivos, por ejemplo un sistema de medida de temperatura y humedad, y comunicar los resultados a un ordenador. Modbus también se usa para la conexión de un ordenador de supervisión con una unidad remota (RTU) en sistemas de supervisión adquisición de datos (SCADA).

O PROFIBUS Profibus es un estándar de comunicaciones para bus de campo. Deriva de las palabras PROcess Field BUS. Los terminadores de bus crean la carga que convierte la señal de bus de campo transmitida como un cambio de corriente en una tensión detectada en el cable. Esto acentúa la importancia de una terminación de bus correcta y fiable, que desempeña una función importante en la disponibilidad del sistema. El terminador de bus debe estar configurado para una disponibilidad muy alta.

O S-BUSSon capaces de soportar comunicaciones a nivel de todos los niveles de la producción CIM. Aunque se basan en buses de alta velocidad, algunos presentan problemas debido a la sobrecarga necesaria para alcanzar las características funcionales y de seguridad que se les exigen. La capa de aplicación tiene un gran número de servicios a la capa de usuario, habitualmente un subconjunto del estándar MMS (Manufacturing Message Specification). Entre sus características incluyen: · Redes multi-maestro con redundancia. · Comunicación maestro-esclavo según el esquema pregunta-respuesta. · Recuperación de datos desde el esclavo con un límite máximo de tiempo · Capacidad de direccionamiento unicast, multicast y broadcast,

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· Petición de servicios a los esclavos basada en eventos.

ADQUISICIÓN DE DATOS Y VISUALIZACIÓN POR PCO DATOS DE MEDICIÓNLos componentes de los sistemas de adquisición de datos, poseen sensores adecuados que convierten cualquier parámetro de medición de una señal eléctrica, Los controles y visualizaciones se pueden desarrollar utilizando varios lenguajes de programación de propósito general, utilizada en la construcción de grandes sistemas de adquisición de datos. Estos entornos de adquisición proporcionan un lenguaje de programación además de bibliotecas y herramientas para la adquisición de datos y posterior análisis.

O DATOS DE CONTROLSe toma una señal eléctrica y se transforma en una digital para enviarla al ordenador, se puede también tomar una señal digital o binaria y convertirla en una eléctrica. En este caso el elemento que hace la transformación es una tarjeta o módulo de Adquisición de Datos de salida, o tarjeta de control. La señal dentro de la memoria del PC la genera un programa adecuado a las aplicaciones que quiere el usuario y, luego de procesarla, es recibida por mecanismos que ejecutan movimientos mecánicos, a través de servomecanismos, que también son del tipo transductores.

O APLICACIÓN DE MÓDULOS DE ADQUISICIÓNLos datos adquiridos se visualizan, analizan, y almacenan en un ordenador,Las tareas automatizadas de control y visualización que se efectuaban con PLC (controladores lógicos programables o autómata) se están realizando con sistemas de control basados en PC, utilizando tarjetas de expansión o de adquisición de datos.La adquisición de datos se inicia con el fenómeno físico o la propiedad física de un objeto (objeto de la investigación) que se desea medir. Esta propiedad física o fenómeno podría ser el cambio de temperatura o la temperatura de una habitación, la intensidad o intensidad del cambio de una fuente de luz, la presión dentro de una cámara, la fuerza aplicada a un objeto, o muchas otras cosas. Un eficaz sistema de adquisición de datos puede medir todas estas diferentes propiedades o fenómenos.A veces el sistema de adquisición es parte de un sistema de control, y por tanto la información recibida se procesa para obtener una serie de señales de control. En este diagrama podemos ver los bloques que componen nuestro sistema de adquisición de datos.

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3.1.1 Aplicación de instrumentos de medición variables, físicos, químicos, complementarios, para un proyecto en particular

a) Aplicación de medidores de humedadO CONCEPTO DE HUMEDADSe denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor presente en la atmósfera. El agua está presente en todos los cuerpos vivos, ya sean animales o vegetales, y esa presencia es de gran importancia para la vida.La cantidad de vapor de agua presente en el aire, se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad. La humedad relativa es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura.La humedad del aire es un factor que sirve para evaluar la comodidad térmica del cuerpo vivo que se mueve en cierto ambiente. Sirve para evaluar la capacidad del aire para evaporar la humedad de la piel, debida a la transpiración

fundamentalmente. También es importante, tanto la del aire, como la de la tierra, para el desarrollo de las plantas.Es importante conocer la humedad que contienen los materiales de construcción por dos razones: cuanto más contenido de humedad tienen, menor resistencia ofrecen al paso del calor, cuando el contenido de humedad es grande y se produce una helada, el agua se congela desmenuzando la pieza.El contenido de humedad de una pieza situada en ciertos ambientes, puede

conocerse con un proceso semejante al descrito para conocer la humedad del suelo.

METODOS DE MEDICION DE HUMEDADO DIRECTOSEste tipo de medición obtiene la medida real y directa de la humedad existente, como por ejemplo la ReflectometríaLa reflectometría se basa en la relación que existe entre el contenido de humedad del suelo y su constante dieléctrica. El agua tiene una constante dieléctrica mucho más alta que la del suelo, por lo que la constante dieléctrica del suelo húmedo dependerá principalmente de su contenido de húmedoAprehensor de neutrones Los neutrones rápidos son termalizados cuando ellos chocan con un cuerpo de masa similar, tales como los núcleos de hidrógeno. La energía de los neutrones es

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transmitida a los protones y el “rebote o choque” neutrónico es mucho más bajo. Este principio ha sido adoptado para estimar la densidad del núcleo de hidrógeno en el suelo, El número de neutrones lentos detectados es proporcional al número de colisiones entre neutrones y núcleos de hidrógeno, los cuales reflejan el contenido de a gua del suelo, este resulta muy preciso

O INDIRECTOSEste tipo de medidores actúa indirectamente sobre el material a medir, puesto que se realizara sobre un muestreo y mediante una calibración se desglosa el contenido hasta obtener el valor de humedad, como por ejemplo:Tensiómetros. Método indirecto de determinación de humedad de suelo Mide Potencial mático (ψm)Funcionan en el rango de 0 a -0,07 Mpa (-70 cb), que corresponde al 50% de la humedad aprovechable aproximadamente. Menos sujeto a la variabilidad espacial que muestreo gravimétricoBloques de resistenciaSu operación se basa en el hecho de que la conductividad eléctrica de muchos materiales varía en función del contenido de agua. La conductividad de los bloques aumenta a medida que la cantidad de agua del suelo absorbido por los bloques aumenta.

O PSICRÓMETROAparato utilizado para medir la humedad relativa o contenido de vapor de agua en el aire, Los psicrómetros constan de un termómetro de bulbo húmedo y un termómetro de bulbo seco. La humedad relativa del aire se calcula a partir de la diferencia de temperatura entre ambos aparatos. El húmedo es sensible a la evaporación de agua, y debido al enfriamiento que produce la evaporación, medirá una temperatura inferior. Si hay poca diferencia entre una y otra temperatura, hay poca evaporación, lo cual indica que la humedad relativa es alta. Si hay mucha diferencia, hay mucha evaporación, lo cual indica que la humedad relativa es baja. Una tabla nos puede proporcionar el dato exacto de humedad relativa, expresada como un porcentaje con respecto a la saturación.Conociendo la temperatura y la humedad relativa, podemos calcular también el punto de rocío o temperatura a la que se producirá la condensación del vapor de agua.Es importante, para el correcto funcionamiento del psicrómetro, que este se instale aislado de vientos fuertes y de la luz solar directa.

O HIGRÓMETROSEl higrómetro es considerado el método más preciso para la medición del punto de rocío. Esta es una medición primaria, que mide, como su nombre indica, el punto

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efectivo de condensación del gas ambiente y para el que se pueden con facilidad establecer estándares internacionales de calibración. El sensor contiene un pequeño espejo metálico cuya superficie es enfriada hasta que el agua de la muestra de gas condense. El espejo es iluminado por una fuente de luz y su reflexión es detectada por un fototransistor. Cuando la condensación ocurre la luz reflejada sufre una dispersión y por lo tanto disminuye la intensidad captada por el detector. Un sistema de control se encarga de mantener la temperatura de espejo en el punto necesario para mantener una delgada capa de condensación. Un PRT embebido en el espejo mide su temperatura y por lo tanto la temperatura de punto de rocío.

O DE PELOLos higrómetros de cabello muestran la humedad relativa. Utilizan pelo desengrasado (higroscópico), que cambia de longitud con la humedad. Cada hebra de cabello tiene una estructura similar. La parte exterior de la hebra tiene una capa de células de la cutícula aplanadas. Estas células tienen una capa de lípidos, que son una parte de aceite. Estos aceites repelen el agua. Las células de la cutícula rodean a las células corticales fibrosas. En el centro del cabello son las células medulares. Bajo el microscopio, las células de la cutícula tienen un aspecto escamoso, y tienen la apariencia de un revestimiento multicapa en la superficie de la célula de pelo. La célula cortical es visible debido a que contienen gránulos de pigmentos, que parecen pequeños paquetes oscuros debajo de un microscopio.

O DE IMPEDANCIAEste método no mide el contenido de humedad que tiene el material en su interior, sino que mide las variaciones en las propiedades dieléctricas del material, o más exactamente, las variaciones que tienen lugar en la constante dieléctrica  ¨Ɛ¨ del material. La constante dieléctrica ¨Ɛ¨, al igual que la conductividad eléctrica son propiedades de los materiales, cuyos valores se incrementan si éstos absorben agua. Los valores de estas propiedades también se incrementan  cuanto más densos sean los materiales. Es debido a esto, que una pequeña variación en el contenido de agua de un dieléctrico, es fácilmente detectado mediante este método de medición. Si se posiciona el material de construcción (dieléctrico) al que se le quiere medir el contenido de humedad, dentro de un campo eléctrico capacitivo de alta frecuencia constante, inducido por un electrodo esférico activo, la medición.

O CAPACITIVOLa ventaja de este método no destructivo, es que permite determinar el contenido de humedad en el interior de un material de construcción con rapidez e independientemente del contenido de sales presentes en el material. La constante dieléctrica de un material es un coeficiente que nos muestra cuantas veces un

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material dieléctrico incrementa la capacitancia respecto a la capacitancia del aire (¨Ɛ¨=1). Por ejemplo, la constante dieléctrica del agua es¨Ɛ¨=80, mientras que la constante dieléctrica de todos los materiales minerales de construcción está usualmente entre ¨Ɛ¨=3 y ¨Ɛ¨=6.Es debido a esto, que una pequeña variación en el contenido de agua de un dieléctrico, es fácilmente detectado mediante este método de medición.Esquemáticamente, un capacitor se representa como dos platos opuestos de material eléctricamente conductor, separados por un material no conductor que denominaremos dieléctrico.

b) Aplicación de transductores de desplazamientoO TIPOSTransductores de desplazamiento para medida de grandes distancias Se basan en la utilización del radar, detectan la presencia y la distancia a la que se encuentran objetos por medio de ondas electromagnéticas que se ven perturbadas por la presencia de objetos que interceptan en su propagación. Transductores de desplazamiento para medidas de distancias cortasSe utilizan para situaciones con distancias reducidas (de hasta algún metro). Se usa un potenciómetro acoplado a un eje roscado, el giro del eje fija la posición del elemento móvil, cuya posición se desea conocer.Transductores de desplazamiento para pequeños desplazamientosUtilizan bandas extensiométricas que modifican su resistencia al ser deformadas. También se emplean potenciómetros sobre los que se desplaza un cursor, pueden ser lineales o circulares y así miden distancias lineales.Medidores de ángulosSu uso más habitual es determinar la posición del eje de un motor.Se basan en efectos resistivo, inductivo y capacitivo. Aunque los más empleados son los encoders, que son discos con perforaciones codificadas que permiten digitalizar la posición angular que se desea conocer.

O GALGAS EXTENSIOMETRICAS Una galga extensiométrica o extensómetro es un sensor, para medir la deformación, presión, carga, torque, posición, entre otras cosas, que está basado en el efecto pieza-resistivo, el cual es la propiedad que tienen ciertos

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materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le someten a ciertos esfuerzos y se deforman en dirección de los ejes mecánicos. Un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica,

O ESFUERZO Y DEFORMACIÓNEl sensor de deformación está ligado a una estructura, de modo que los porcentajes de cambio de longitud del sensor y la estructura son idénticos. El modelo típico es el tipo “hojuela”, como el mostrado en la Fig. 15. La longitud activa del sensor está a lo largo del eje transversal. Éste debe quedar orientado en la misma dirección del movimiento de la estructura, muestra también sus dimensiones principales. Se aprecian la anchura del soporte, longitud del soporte anchura de la galga, longitud activa y otras dimensiones. Si se le somete a un esfuerzo en dirección longitudinal, todas las magnitudes que intervienen en la expresión de la resistencia anterior, se ven afectadas según

O TRANSDUCTORES DE DEFORMACIÓNLa estructura donde se monte el sensor debe poseer el mismo cambio porcentual de longitud que el sensor. En Ingeniería Mecánica se utiliza la deformación unitaria y el módulo de elasticidad del material de la estructura (p. e. una viga), con el fin de encontrar el esfuerzo (σ), o cantidad de fuerza que actúa en un área unitaria. La unidad para el esfuerzo es de libras por pulgada (psi) o Nw/m2Cuando la barra se somete a tensión, el conductor del sensor se alarga o acorta. En el primer caso su resistencia aumenta y en el segundo disminuye. Los sensores basados en la carga, miden la cantidad de ésta que se produce en la dirección de los ejes eléctricos, al someter al cristal a un esfuerzo en los ejes mecánicos. La densidad de carga producida es proporcional a la presión ejercida sobre el cristal, la constante de proporcionalidad para el cuarzo

c) Aplicación de transductores magnéticosO DISPOSITIVOS DE EFECTO HALLEl sensor de efecto Hall, se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición.Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se conoce el valor de la corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo magnético; si se crea el campo magnético por medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se puede medir el valor de la corriente en el conductor o bobina.

O LINEALESUn transductor de desplazamiento tiene un núcleo de hierro y níquel ferromagnéticos con un bobinado principal y dos bobinados secundarios, los

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cuales miden la separación realizada mediante sus campos magnéticos, pueden ser de diversos tipos como: Transductor de principio Eddy Current Transductor de desplazamiento sin contacto, inductivo Transductor de desplazamiento por carrera larga, corrientes de foucault Transductor de desplazamiento de media óptica

3.2.1 Realiza procedimientos de calibración de instrumentos de modulación validando su funcióna) identifica condiciones de funcionamiento anormal de medición en procesos industriales

FUNCIÓNO TRANSMISIÓNEste tipo de sistemas cuenta con diversos componentes configurados a diversas medidas, de entre las cuales existe una gran posibilidad de que surja un inconveniente de transmisión, resultando en que este proceso no se efectué de manera planeada, como por ejemplo la salida de un controlador a un nodo y transmisión a otros nodos ubicados en una red MAD Otro ejemplo seria cuando se mide la variable controlada a la salida del proceso y se compara con la consigna (el valor deseado de la variable controlada). La diferencia (error) se alimenta al controlador por retroalimentación que cambia la variable manipulable, resultante de acontecimientos anormales durante una actividad industrial, que supone un peligro grave para los trabajadores, la población o el medio ambiente, sea inminente o no, dentro o fuera de la instalación, y en el que intervienen una o más sustancias peligrosasOtra causa de este tipo de anormalidades puede ser el desalineamiento de los sectores provocados por una sobre carga o un nivel no previsto para el transmisor

O RECEPCIÓNDespués de lo captura primaria, antes de la interpretación se encuentra la recepción, en la cual se encuentran sub procesos menores los cuales son la base de los siguientes pasos (A-017.C)En caso de avería, el gestor de la instalación reducirá o detendrá el funcionamiento de la instalación lo antes posible hasta que éste pueda reanudarse normalmente.La instalación de incineración o con incineración de residuos o los hornos que formen parte de una instalación de incineración o con incineración de residuos no podrá, en ningún caso, seguir incinerando residuos durante un período superior a cuatro horas ininterrumpidas si se superan los valores límite de emisión. Además, la duración acumulada del funcionamiento en dichas circunstancias durante un

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año natural será de menos de 60 horas, teniendo en cuenta que dicha duración se aplica a los hornos conectados a un único dispositivo de depuración de los gases residuales.En las condiciones descritas en los apartados 1 y 2, el contenido total en partículas de las emisiones de una instalación de incineración a la atmósfera no superará en ningún caso 150 mg/m3, expresados como valor medio semi horario. Por otra parte, no podrán superarse los valores límite de emisión a la atmósfera para el CO y el COT fijados en el anejo 2,

O CONTROL“El enemigo de todo proceso es la variación". Un administrador exitoso es aquel que logra controlarla. Todo efecto tiene una causa, todo defecto también. El control de la variación, solo puede darse en sus causas, principalmente en el control de su causa raíz. De entre todos los sucesos que pueden surgir para un inconveniente en el sistema de control industrial, pero el más importante puede ser la interpretación errónea de valores, con los cuales los procesos y protocolos no pueden ser llevados a cabo, paralizando toda la línea de producción subsecuente. La principal contramedida ante esta posibilidad es la evaluación periódica de este procesoIdentificable: esta originada por factores que son identificables; esta variabilidad no presenta un comportamiento estadístico y, por tanto, no son previsibles las salidas. La organización debe identificar las estas causas y eliminarlas como paso previo a poner el proceso bajo control; ejemplos de estas causas son roturas de herramientas, averías de máquinas, errores

humanos, cambios err6neos de material, fallos en los sistemas de control, etc.

FUNCIONAMIENTO ANORMALO VALORES ERRÓNEOS DE VARIABLESEl acondicionamiento de señales es la parte más importante de los sistemas de monitorización o control de procesos, ya que si no se realiza correctamente producirá lecturas erróneas de las variables, bien por interferencias o, por un acondicionamiento inadecuado. En general, el acondicionamiento implica los siguientes tratamientos de la señal: Amplificación. Amplificación y acondicionamiento del sensor para proporcionar la señal adecuada: Termopar J, K, etc., PT100, 0-5 V, 0-20 mA, etc. Ver Transductor más adelante. AislamientoPara evitar que un problema eléctrico en un circuito pueda provocar una avería en el sistema y viceversa. Los sistemas de aislamiento más utilizados son:

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Aislamiento óptico. Protección…FiltradoPara evitar interferencias. En una planta existen una gran variedad de interferencias que perturban las débiles señales procedentes de los sensores.

Se generan menos puntos pero puede perderse información de la señal, de tal forma que su reconstrucción sea errónea o imposible

O CURVA REPRESENTATIVA DE UN INSTRUMENTOCon el diagrama de dispersión o nube de puntos, es posible frecuentemente representar una curva que se aproxime a los datos.Tal curva se llama curva de aproximación.En la mayor parte de las nubes de puntos obtenidas a partir de casos reales es difícil imaginarse cuál sería la mejor curva de aproximación y, generalmente, hay que optar por una determinada (usando algunos criterios específicos) que se suele denominar curva de ajuste.Nosotros vamos a usar como criterio el de la simplicidad y dado que la curva mas sencilla es la recta, vamos a optar por buscar una recta de ajuste que se ajuste adecuadamente a nuestra nube de puntos. Lo único que puede deducirse es que los datos no se ajustan a una recta. Pero esto no significa que no haya relación entre ellos dado que podrían

ajustarse a una parábola o a cualquier otra curva. Sólo se deduce que no hay correlación lineal aunque pudiera haber una correlación no lineal.

Este es el gran inconveniente del coeficiente de correlación lineal: no sirve para decidir si hay o no una posible relación entre dos variables, sólo sirve para decidir si hay o no una posible relación lineal entre dos variables.

Ello hace que, definitivamente, la única manera de decidir inicialmente si debe sospecharse o no la existencia de relación entre dos variables es estudiar detenidamente el diagrama de dispersión correspondiente, o sea la nube de puntos.

Y, en su caso, sólo después habrá que decidir con que curva se intentan ajustar los datos.

Las desviaciones de la curva variable real-lectura de un instrumento típico, con relación a la recta ideal representan los errores de medida del aparato.  Esta curva puede descomponerse en tres que representan individualmente los tres tipos de

errores que pueden hallarse en forma aislada o combinada en los instrumentos:

PRINCIPALES ERRORES EN UN INSTRUMENTOO ERROR CEROTodas las lecturas están desplazadas un mismo valor con relación a la recta representativa del instrumento. En la que se observará que el desplazamiento puede ser positivo o negativo. El punto de partida o de base de la recta

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representativa cambia sin que varíe la inclinación o la forma de la curva es la indicación cuando el instrumento se halla en las condiciones del uso especificadas y se le aplica una magnitud física de valor cero.

O ERROR DE MULTIPLICACIÓNTodas las lecturas aumentan o disminuyen progresivamente con relación a la recta representativa, se observará que el punto base no cambia y que la desviación progresiva puede ser positiva o negativa, el valor de las lecturas aumentan o disminuyen progresivamente respecto a la característica según aumenta la variable de medida.

O ERROR DE ANGULARIDADLa curva real con los puntos 0 y 100% de la recta representativa, pero se aparta de las mismas en los restantes. El máximo de la desviación suele estar a la mitad de la escala. Los instrumentos pueden ajustarse para corregir estos tipos de errores, algunos por sus instrumentos por su tipo de construcción, no pueden tener error de angularidad.

b) Calibración de instrumentos de mediciónO AJUSTE DEL INSTRUMENTO EN NIVEL MÍNIMODurante el ajuste de instrumentos y herramientas, La tolerancia de mecanizado es la diferencia permisible entre una cota nominal máxima (o cota de referencia) y otra mínima para que su medida real pueda validarse según el acople de la pieza. Cuanto menor sea la tolerancia necesaria, más difícil será realizar la pieza.2El valor de la tolerancia se representa por letras, indicándose los valores de las cotas máximas y mínimas de tolerancia agregando números. Las letras mayúsculas de la A a la H identifican tolerancias de hembra con un valor mayor al de la cota nominal, mientras que de la J a la Z se refieren a tolerancias de hembras con valor está por debajo de la cota nominal. La H representa el valor nominal exacto. Las cotas de los machos se representan con letras minúsculas acompañadas del grado de calidad IT. Las letras de la a a la h corresponden a valores por debajo de la cota nominal (en forma inversa a los de las hembras). El valor máximo de la letra h es la cota nominal. Los valores de la j a la z corresponden a valores por encima de la cota nominal. Ejemplo: 50H7--(50 + 30 + 0) - Valor más admisible: 50,030; Valor mín. admisible: 50,00Ejemplo: 30 m6--(30 + 21 + 8) - Valor más admisible: 30,021; Valor mín. admisible: 30,008Tal acuerdo debería ser consistente con el número mínimo de pruebas

O AJUSTE DEL INSTRUMENTO EN NIVEL MÁXIMO

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El acople está relacionado con la tolerancia en los tamaños de ambas piezas. Si una tiene un tamaño mucho mayor que la otra no ajustarán. Debido a ello se desarrollaron normas ISO para estandarizar las medidas, lo que ha permitido la intercambiabilidad de las piezas y la producción en serie. El valor de tolerancia para un eje se identifica con una letra minúscula, mientras que para los agujeros se utilizan las mayúsculas. El juego máximo de un ajuste es la diferencia entre el valor máximo real de una cota hembra y el valor mínimo real de una cota macho, mientras que el juego mínimo es un concepto similar excepto que en lugar de tomar los valores máximos toma los mínimos.El valor del juego mínimo en los ajustes holgados deslizantes y giratorios siempre es mayor que cero; por el contrario, el juego máximo y mínimo en un ajuste forzado siempre es 

O CONSULTA DE INFORMACIÓN TÉCNICASon todas aquellas características específicas en las que se proporciona los datos y reglas para la obtención de resultados específicos, este material puede ser un conjunto de planos, diseños, especificaciones, manuales, etc.a) Cronogramasb) Plano de fabricaciónc) Planillas con diseños y cálculosd) Especificaciones de procedimientoe) Instrucciones de operaciónf)Especificaciones de materialEste tipo de contrato indica una transferencia de tecnología pero lo hace en relación con un objeto u operación especifica sin incluir el flujo de conocimientos aplicables a una generalidad de situaciones.La persona que proporciona la información debe tener como respaldo la experiencia y los conocimientos suficientes así como la autorización legal para transmitirla. Generalmente este tipo de contratos no tienen una limitación temporal, solo se transmite la información y nada más.La naturaleza jurídica de este tipo de contratos es que se trata de un contrato de información. Este tipo de contrato indica una transferencia de tecnología pero lo hace en relación con un objeto u operación especifica sin incluir el flujo de conocimientos aplicables a una generalidad de situaciones.

O TOMA DE DECISIONESDespués de conocer las causas del fenómeno y la información técnica, tomar las contramedidas para solucionarse y para prevenir que dicho suceso pueda repetirse, debe ser considerada de acuerdo a todos los factores La ingeniería de sistemas, más que un conjunto de técnicas, es un enfoque diferente que coloca en primer plano a los objetivos globales y a  las relaciones entre las partes de una fábrica, una empresa, la sociedad, o cualquier otro sistema.  Con esta perspectiva, además de obtener mejores  soluciones a los problemas tradicionales, la ingeniería industrial y sus practicantes

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enfrentaron problemas diferentes, especialmente de la economía y la sociedad.

O COMPARACIÓN CON INSTRUMENTOS PATRÓNA un dispositivo usado como referencia para comparar su respuesta frente a la respuesta de un instrumento es llamado "calibration standard" o "patrón". En palabras simples, un patrón es algo que nosotros podemos utilizar para comparar un instrumento calibrado. Por tanto, cualquier calibración podrá solo ser tan buena como el patrón que estemos usando. Los instrumentos patrón usados para calibración en los talleres de instrumentación, deben ser enviados periódicamente a los laboratorios de metrología para su re-calibración o re-estandarización, donde su exactitud es revisada comparándola con otro En laboratorios de metrología, los últimos estándares se basan en las constantes fundamentales de la naturaleza, y se llaman normas intrínsecas. Un ejemplo moderno de un estándar intrínseco para el tiempo es el llamado reloj atómico

O PUNTO A PUNTO DEL INSTRUMENTOPara comprender cabalmente qué se entiende por nivelación diferencial, es preferible partir de una situación en la cual se toman en cuenta sólo dos puntos, A y B, ambos visibles desde una estación central de nivelaciónEs posible utilizar diferentes métodos de nivelación, tales como:Nivelación directa, que comporta la medición directa de las diferencias de nivel; se trata del método usado más frecuentemente;Nivelación indirecta, que comporta el cálculo de las diferencias de altura a partir de las pendientes y distancias horizontales medidas.Si se desea indicar resultados de medición cualitativos para el punto de medida (por ejemplo, satisfactorio, rojo, rayado, demasiado seco), debe asignar al punto de medida una característica cualitativa con conjunto de selección.

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