apÍtulo marco teÓrico

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO

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CAPITULO II. “MARCO TEÓRICO”

A. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA

SMART INSTRUMENTACIÓN, C.A., es una empresa fundada en el

año 1996, especializada en el área de Mantenimiento de Equipos de

Medición Electrónicos, específicamente transmisores de presión, diferencial

de presión, registradores e indicadores.

Además, ofrece asesorías en el Diseño de Sistemas de Medición y

Control de Procesos y suministra los equipos necesarios para realizar dichas

mediciones.

Igualmente, es importante destacar, que Smart Instrumentación, C.A.,

actualmente presta servicios de Mantenimiento a las empresas filiales de

Hidroven.

Dentro de la Estructura Organizativa, la empresa está conformada por

un Presidente y un Vice-Presidente, que toman las decisiones más

importantes, dictan las políticas y orientan los destinos de la Organización. El

Vice-Presidente, suple las ausencias temporales del Presidente y participa

activamente en la orientación de la empresa.


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Para sus operaciones, administración y mercadeo, Smart

Instrumentación, C.A., cuenta con un personal altamente calificado y de

reconocida trayectoria en el área.

Además, cuenta con tres (3) Gerencias que se describen a

continuación:

Gerencia de Mantenimiento: Su misión es controlar las operaciones de

manera integral. Este le reporta directamente al Vice-Presidente de la

Empresa.

Gerencia de Administración: Tiene la misión de prestar asesoría

especializada y apoyo administrativo cuando se requiera. Está constituida

por Finanzas e Informática.

Gerencia de Mercadeo: Está encargada de promocionar a la empresa y

controlar los Procesos Licitatorios en los cuales ésta participe.

Por otra parte, cuenta con el apoyo de una Secretaria-Recepcionista,

junto con un Mensajero, los cuales facilitan la continuidad operativa de la

empresa.

B. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

La presente investigación se fundamenta en libros, trabajos de grado y

manuales previamente verificados y aceptados por personal calificado. A


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continuación, se da a conocer esta bibliografía la cual contribuyó al análisis y

desarrollo de la investigación.

En el año 1997, la Gerencia de Mantenimiento de Smart

Instrumentación, C.A., elaboró un Manual de “Mediciones Puntuales de

Flujo, Presión y Nivel de Agua”. El propósito de este manual es

reglamentar y estandarizar el procedimiento a seguir por el personal de la

empresa en las mediciones puntuales de flujo, presión y nivel de agua.

Dicho manual aporta información valiosa a la presente investigación debido a

que es la medición puntual una de las principales actividades a ejecutar con

el Laboratorio Móvil.

Asimismo, en el mismo año, la mencionada empresa elaboró un

Manual de “Mantenimiento a Transmisores de Presión, Diferencial de

Presión y Equipos Indicadores/Registradores”. En este Manual, se

especifica la metodología que el personal de la empresa debe seguir para

realizar mantenimiento preventivo y/o correctivo a este tipo de equipos. Al

igual que el manual anterior, éste proporciona el procedimiento básico para

llevar a cabo las labores de mantenimiento a transmisores de presión,

diferencial de presión y registradores/indicadores.

En el año de 1998, Gutiérrez presentó su trabajo especial de grado

titulado “Diseño de un Sistema de Telemetría para la Planta de

Tratamiento Pueblo Viejo de la empresa HIDROLAGO”. Esta


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investigación tuvo el propósito de desarrollar un sistema para centralizar las

variables de campo de la Planta de Tratamiento Pueblo Viejo para lograr una

automatización que facilite las operaciones de dicha planta. El principal

aporte a la investigación que se pretende desarrollar radica en la información

sobre cómo recoger información de campo y llevarla a los tableros e

instrumentos de recepción de señal.

Castillo (1998), realizó un proyecto titulado “Diseño e

Implementación de un Programa de Mantenimiento Preventivo para los

Equipos de la Planta MVC-I, PEQUIVEN, S.A., El Tablazo”. El propósito de

este estudio fue diseñar e implementar un programa de mantenimiento con el

fin de optimizar las labores de mantenimiento prevenivo de los transmisores

electrónicos de la Planta MVC-I de PEQUIVEN. Esta investigación sirve de

referencia debido a que aporta información valiosa en cuanto a los procesos

de mantenimiento preventivo de equipos de medición.

Por otra parte, en el año 1999, se realizó una revisión exhaustiva de

los Trabajos de Mantenimiento y de los Resultados obtenidos hasta el año

1998, con la finalidad de mejorar los procesos operativos en la ejecución de

dichos trabajos.

Miller (1999), en su trabajo especial de grado “Desarrollo de un

Laboratorio para Calibración, Mantenimiento, Reparación y Diseño de

Instrumentos Electrónicos Basado en la Norma COVENIN 2534 para la


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Empresa United Industrial Supply, C.A.”, en la que el propósito de esta

investigación fue desarrollar un laboratorio que cumpla con los estándares de

la norma venezolana COVENIN 2534 y que cumpliendo con las exigencias

de metrología legal logre la acreditación para ejecución de calibraciones y

certificaciones. Es prácticamente invalorable los aportes intelectuales que

este proyecto de investigación aporta al que se pretende desarrollar, pues

define los pasos básicos a seguir para desarrollar un laboratorio de

instrumentación.

Como puede observarse, los mencionados Manuales y

Trabajos de Grado sirven de apoyo en el desarrollo y análisis minucioso de la

investigación objeto de estudio.

C. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

La presente investigación se fundamenta principalmente en la teoría

existente de acuerdo a las variables definidas en este capítulo.

1. Instrumentación

Es el conjunto de equipos e instrumentos que son utilizados para

llevar a cabo todas las labores referentes al control de un proceso. Entre

estas labores estan: medición de variables, control de elementos finales

como actuadores, válvulas, motores, señales de alarma, entre otras.


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2. Laboratorio

Según el Diccionario Básico de la Lengua Española (1999, p.232)

laboratorio es un “lugar dotado de todo lo necesario para hacer experimentos

médicos o químicos, o realizar investigaciones técnicas o científicas”.

3. Laboratorio Móvil

Basándose en el concepto anterior, se puede definir que laboratorio

móvil es un vehículo dotado de todo lo necesario para hacer experimentos

médicos, químicos o de otra índole, además de realizar investigaciones

técnicas o científicas.

4. Metrología

Según González (2000, p.41), “Metrología es la ciencia que trata de

las medidas, de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos

usados para efectuarlas e interpretarlas.” La Metrología abarca varios

campos, tales como metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional,

física, entre otras.

En la presente investigación se utilizará como referencia

principalmente la normativa referente a la Metrología eléctrica, física y en

menor grado, la térmica.


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5. Medición

La medición se refiere a la evaluación de una magnitud hecha según

su relación con otra magnitud de la misma especie adoptada como unidad.

Tomar la medida de una magnitud es compararla con la unidad de su misma

especie para determinar cuantas veces ésta se halla contenida en aquella.

En la práctica, y especialmente en el área en el cual se desarrolla la presente

investigación, las mediciones se realizan de manera continua para poder

monitorear el proceso, es decir, se están comparando en todo momento

diferentes variables existentes con las unidades que se han establecido

previamente para evaluar dicho proceso.

5.1. Variables Medibles

Existen infinidad de variables medibles, pero esta investigación se

limitará a estudiar las siguientes:

Flujo: Es la cantidad de líquido o gas que circula por una sección de

tubería o canal en un momento determinado. En otros términos, es el

movimiento de un fluido con respecto a un sistema inercial de coordenadas,

generalmente ubicado en un contorno sólido.

Presión: Es la fuerza que ejerce un cuerpo, en estado líquido, sólido o

gaseoso sobre un área deterrminada.


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Nivel: Es la altura que ocupa determinado producto dentro de un

contenedor o tanque de almacenamiento.

Temperatura: Indica la cantidad de calor o energía que disipa un

producto, sólido, líquido o gaseoso.

5.2. Métodos y Equipos para Realizar Mediciones

Dependiendo de la variable a medir, existen diversas formas de

realizar mediciones de las variables anteriormente nombradas.

En primer lugar, para realizar mediciones de flujo, existen varios

métodos que son seleccionados tomando en consideración varias

características propias del medio o producto a medir.

Uno de los métodos más comunes es la medición de flujo por presión

diferencial, el cual consiste en realizar una restricción al caudal con un

elemento que se encuentra en contacto con el medio, produciéndose una

caída de presión y generando así dos presiones distintas. La diferencia de

estas presiones, según el Teorema de Bernoulli, es proporcional al cuadrado

del flujo. Luego, esta señal es enviada a un transmisor, el cual se encarga

de extraer dicha raiz cuadrada y generar otra señal eléctrica a un registrador

o indicador ubicado en la sala de mandos.

Otro método utilizado para la medición de flujo es el de la velocidad, el

cual consiste en determinar el tiempo que tarda un líquido o gas en atravesar


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una sección de una tubería o canal. Luego de determinar dicho tiempo, se

realizan los cálculos matemáticos correspondientes utilizando información

adicional como diámetro de la tubería, material de construcción,

compresibilidad del producto medido, para así determinar la cantidad total

que atravesó dicha tubería en un tiempo dado.

Por último, existe otro método conocido como tensión inducida.

Consiste en hacer circular el líquido o gas a través de una sección que se

encuentra dentro de un campo magnético inducido por un equipo diseñado

para tal fin.

Luego, para realizar mediciones de presión, existe una gran

variedad de elementos mecánicos para tal fin. Los más conocidos o

utilizados son los siguientes:

• Tubo Bourdon tipo C

• Tubo Bourdon Espiral

• Tubo Bourdon Helicoidal

• Diafragma

• Fuelle

El tubo Bourdon tipo C consta de, como su nombre lo indica, de un

tubo en forma de “C” dentro del cual entra el elemento que está siendo

medido. La presión del proceso tiende a “enderezar” el tubo, deformándolo


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levemente. Cuando esta deformación ocurre, la punta del tubo mueve una

aguja a través de un piñón dentado y ésta indica la presión que está

soportando el tubo. 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.

El material usado en el tubo Bourdon es normalmente acero

inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales como hastelloy y

monel.

El tubo Bourdon en espiral se forma enrollando el tubo Bourdon en

forma de espiral alrededor de un eje común. Por su parte, el helicoidal se

forma enrollando 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.

El diafragma consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas

rígidamente entre sí por soldadura, de forma tal que al aplicar presión, cada

cápsula se deforma y la suma de pequeños desplazamientos es amplificada

por un juego de palancas. El material de fabricación es normalmente

aleación de níquel o inconel. Se utiliza para pequeñas presiones.

El fuelle es parecido al diafragma, pero de una sola pieza flexible

axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento

considerable.


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Luego, para realizar mediciones de nivel, existen varios métodos e

instrumentos. Uno de ellos es la Sonda. Este medidor consiste en una

varilla o regla graduada, con la longitud conveniente para introducirla dentro

del depósito o tanque de almacenamiento. La determinación del nivel se

efectúa por lectura directa de la longitud mojada por el líquido. En el

momento en el que realiza la lectura, el tanque debe estar abierto a presión

atmosférica.

Además de las Sondas, también existen los Indicadores visuales de

cristal. También llamado Sight Glass, consiste en un tubo de vidrio que tiene

sus extremos conectados 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.

Existen otros tipos de instrumentos para medir nivel de manera

indirecta. Una forma es por presión hidrostática. Existen varios instrumentos

para realizar mediciones utilizando la presión hidrostática, uno de ellos es el

medidor manométrico, el cual consiste en un manómetro conectado

directamente a la parte inferior del tanque. Un transmisor electrónico de

presión puede fungir como un manómetro. El transmisor o manómetro, mide

la presión debida a la altura de líquido que existe entre el nivel del tanque y

el eje del instrumento.


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Otro instrumento es el conocido como medidor de membrana. Este

utiliza una membrana conectada con un tubo al instrumento receptor. Luego,

la fuerza ejercida por 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 volumen del aire interno es relativamente grande, por lo cua l el

sistema está limitado a distancias no mayores de unos 15 metros debido a la

compresibilidad del aire.

Finalmente, el medidor de presión diferencial consiste en un diafragma

en contacto con el líquido del tanque, que mide 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.

En el tipo más utilizado, el diafragma está fijado en una brida que se

monta rasante al tanque para permitir sin dificultades la medida de nivel de

fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión. Hay

que señalar que el nivel cero del líquido se selecciona en un eje a la altura

del diafragma, esto es, si el instrumento se calibra en el tanque, el 0% del

aparato debe comprobarse con el nivel más bajo en el borde inferior del

diafragma.

Existen varios fenómenos que son influidos por la temperatura, por lo

que son utilizados para realizar mediciones de esta variable. Estos son:

• Variaciones en volumen o en estado de los cuerpos


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• Variación de resistencia de un conductor

• Variación de resistencia de un semiconductor

• Fuerza electro – motriz creada en la unión de dos metales distintos

• Intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo

De este modo se emplean los instrumentos siguientes: Termómetros

de vidrio, termómetros bimetálicos, elementos primarios de bulbo y capilar

rellenos de líquido, gas o vapor, termopares, pirómetros de radiación,

termómetros de resistencia, termómetros ultrasónicos, termómetros de cristal

de cuarzo.

La mayoría de estos elementos pueden ser conectados a un

transductor de temperatura, el cual se encarga de convertir el valor de

temperatura registrado por el sensor o elemento primario en una señal

eléctrica para ser enviada por un transmisor a un receptor, ya sea algún

módulo de control o simplemente un indicador.

5.3. Transmisores de Señal

Según Creus (1996, p.47), los transmisores son instrumentos que

captan las variables de proceso y la transmiten a distancia a un ins trumento

receptor indicador, registrador, controlador o una combinación de estos.

Generalmente, la construcción de un transmisor se hace de manera tal

que resista condiciones atmosféricas adversas, tales como humedad, altas


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temperaturas, golpes, entre otros; todo esto, con la finalidad de proteger la

circuitería y diafragmas del equipo, partes éstas que son excesivamente

delicadas.

Transmisores Neumáticos

Como su nombre lo indica, los transmisores neumáticos generan una

señal neumática variable linealmente de 3 a 15 psi (libras por pulgada

cuadrada) para el campo de medida de 0-100% de la variable.

Los transmisores neumáticos funcionan basándose en el sistema

tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en

una señal neumática.

Transmisores Electrónicos Convencionales

Los transmisores electrónicos son generalmente de equilibrio de

fuerzas. Consisten en una barra rígida apoyada en un punto sobre la que

actúan dos fuerzas en equilibrio: La fuerza ejercida por el elemento mecánico

de medición (tubo Bourdon), espiral, fuelle, entre otros) y la fuerza

electromagnética de una unidad magnética.

El desequilibrio entre dichas fuerzas produce una variación de

posición relativa a la barra, excitando un transductor de desplazamiento el

cual puede ser un detector de inductancia o un transformador diferencial.

Luego, un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores


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alimenta una unidad magnética y la fuerza generada devuelve a la posición

original a la barra de equilibrio de fuerzas. Se completa de esta manera un

circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma

proporcional al intervalo de la variable del proceso.

Estos instrumentos, debido a su formación mecánica, presentan un

ajuste del cero y del alcance complicado y una alta sensibilidad a

vibraciones. Su precisión es del orden del 0,5-1%.

Transmisores Electrónicos Inteligentes

Estos equipos poseen funciones adicionales que se añaden a las

propias de la medida exclusiva de la variable. Dichas funciones son

realizadas por un microprocesador. Hay dos modelos básicos de

transmisores inteligentes: El capacitivo y el de semiconductor.

Según Creus (p.57), el capacitivo está basado en la variación de

capacidad que se produce en un condensador formado por dos placas fijas y

un diafragma sensible interno y unido a las mismas, cuando se les aplica una

presión o presión diferencial a través de dos diafragmas externos.

La transmisión de la presión del proceso se lleva a cabo a través de

un fluido (aceite) que rellena el interior del condensador. El diafragma

sensible sufre un desplazamiento de 0,1 mm como máximo. Luego, un


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circuito formado por un oscilador y demodulador transforma la variación de

capacidad en señal analógica.

Paralelamente, esta señal es convertida a digital, y luego pasa a un

microprocesador inteligente que la transforma a la señal analógica de

transmisión de 4-20 m.A. c.c.

Por otro lado, el transmisor electrónico inteligente de semiconductor,

aprovecha las propiedades eléctricas de los semiconductores al ser sometido

a tensiones. El modelo de semiconductor difundido está fabricado a partir de

una delgada película de silicio y utiliza técnicas de dopaje para generar una

zona sensible a los esfuerzos. Se comporta igual a un circuito dinámico de

puente de Wheatstone aplicable a la medida de presión, presión diferencial y

nivel, compuesto por una pastilla de silicio difundido en el que se hallan las

cuatro resistencias de un puente de Wheatstone. El desequilibrio del puente

originado por cambios en la variable, da lugar a una señal de salida de 4-20

m.A. c.c.

Transmisores Electrónicos Inteligentes de Señal Digital

Este equipo posee las mismas características de funcionamiento que

el descrito anteriormente, pero tiene la particularidad de poder generar la

señal de salida en códigos binarios (1 y 0), lo que se traduce en un aumento

en la precisión del lazo en el orden de 0,15%, y lo que es más importante,


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unas posibilidades de calibración y de cambio del margen de medida que

supera con creces al equipo electrónico convencional.

Tanto los transmisores electrónicos de señal análoga como los de

señal digital, permiten cambiar los parámetros de calibración y programación

en el sitio donde se encuentran funcionando. Anteriormente, con los equipos

electrónicos convencionales, las acciones de calibración y programación

debían realizarse en el taller de instrumentos, lo que se traduce en paradas

frecuentes de producción o funcionamiento a ciegas del proceso.

5.4. Errores en la Medición

Un ins trumento se considera que está bien calibrado cuando en todos

los puntos de su campo de medida, la diferencia entre el valor real de la

variable y el valor indicado o registrado o transmitido, está comprendido entre

los límites determinados por la precisión del instrumento. Cuando lo anterior

no se cumple, entonces el nivel de incertidumbre en torno al equipo en

cuestión será mayor y por lo tanto debe considerarse su sustitución o

reparación.

5.5. Medida del Error

En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la

inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y


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mínimo obtenidos. Asimismo, el error absoluto es la diferencia entre el valor

leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente.

5.6. Tipos de Error

Error de Multiplicación

Se presenta cuando todas las lecturas aumentan o disminuyen

progresivamente con relación a la recta representativa. Es decir, si en el 0%

de la escala presenta un error del 3%, dicho error será mayor en los demás

puntos de la escala.

Error de Angularidad

La curva real coincide con 0 y 100% de la recta representativa, pero

se aparta de la misma en los puntos restantes. Por ejemplo, un manómetro

puede presentar desviaciones en cualquier punto de la escala menos en el

0% y 100%.

Error de Cero

Ocurre cuando todas las lecturas están desplazadas un mismo valor

con relación a la recta representativa del instrumento. Esto es, el error que

presenta un instrumento en el 0%, lo presenta en cualquier punto de la

escala.


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5.7. Telemetría

Básicamente se refiere a la acción de realizar mediciones de

determinadas variables a distancias muy largas, generalmente a través de

señales de transmisión aérea. Existen diversas aplicaciones de la telemetría,

pero principalmente se utiliza para centralizar las mediciones hechas en

campos, remotos o locales, en las salas de mando de determinada planta, y,

en algunos casos, en niveles gerenciales para facilitar la toma de decisiones.

6. Calibración

Los instrumentos industriales pueden medir, transmitir y controlar las

variables que intervienen en un proceso. En la ejecución de todas estas

funciones existe una relación entre la variable de entrada y la de salida del

instrumento, como por ejemplo, presión del proceso a lectura de presión en

la escala de un manómetro. Así pues, un instrumento o una de sus partes

pueden considerarse como dispositivos de conversión de señales

(transductores) que pasan de una variable de entrada (presión, caudal, nivel,

temperatura) a una o varias funciones de salida, como por ejemplo:

indicación de variable de entrada, lectura de una pluma de registro, entre

otras.

Existirá entonces una correspondiencia entre la variable de entrada y

la de salida, representando esta última el valor de la variable de entrada.


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Siempre que el valor representado corresponda exactamente al de la

variable de entrada, el instrumento estará efectuando una medición correcta.

Ahora bien, en la práctica, los instrumentos determinan en general

unos valores inexactos en la salida que se apartan en mayor o menor grado

del valor verdadero de la variable de entrada, lo cual constituye el error de la

medida.

El error es universal e inevitable y acompaña a toda medida, aunque

ésta sea muy elaborada, o aunque se efectúe un gran número de veces. Es

decir, el valor verdadero no puede establecerse con completa exactitud y es

necesario encontrar unos límites que lo definan, de modo que sea práctico

calcular la tolerancia de la medida.

6.1. Calidad de Calibración según Norma ISO 9002

La norma ISO 9000 (ISO es International Organization for

Standarization) fue publicada en 1987 y consta de cinco partes:

• ISO 9000. Generalidades

• ISO 9001. Proyecto, fabricación, instalación y servicios.

• ISO 9002. Producción e instalación.

• ISO 9003. Inspección y ensayo final del producto.

• ISO 9004. Sistemas de dirección de la calidad.


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La norma ISO 9002 abarca específicamente la dirección de la calidad

en el proceso de la producción del producto y define, en forma de

instrucciones y pocedimientos, la forma específica en que debe operar una

empresa. Todo el conjunto de la información generada constituye el Sistema

de Calidad, el cual asegura a los clientes de la empresa que los productos

que ellos compran están perfectamemente controlados. La calidad queda

perfectamente asegurada a través del control de la fabricación y de los

procesos, que después de la inspección de los productos terminados.

Desde el punto de vista de la aplicación de la norma ISO 9002, el

término verificación de los instrumentos significa “la comprobación de que

cada instrumento incluído dentro de la norma ISO 9002, está dentro de la

tolerancia en la medida aceptada por el Departamento de fabricación de la

empresa”. Esta definición se aparta de la clásica de calibración “realización

de las operaciones necesarias para que el instrumento tenga los mínimos

errores posibles como si hubiera salido de inspección de la fábrica del

suministrador”.

Con relación al apartado de “Equipos de inspección, medida y

ensayo”, el sistema de calidad ISO 9002 establece que el suministrador de

un producto debe:

• Identificar, calibrar y ajustar todo el equipo de inspección, medida y

ensayo que puede afectar la calidad del producto, a intervalos


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definidos con relación a equipos de calibración certificados por un

organismo reconocido.

• Establecer, documentar y mantener los procedimientos de

calibración de los instrumentos y de los equipos de calibración.

• Asegurar que las condiciones ambientales son adecuadas para las

operaciones de calibración, inspección, medida y ensayos que se

efectúen en los instrumentos.

La implantación de la norma ISO 9002 presupone la redacción de

manuales de calibración de los instrumentos afectados, la creación de

procedimientos documentados para la calibración y conformidad o no

conformidad de los instrumentos y equipos de calibración, el entrenamiento

del personal destinado a la calibración ISO 9002, y la creación de un área

separada dentro del Laboratorio de instrumentación donde se encontrarán

ubicados los equipos y herramientas de calibración.

6.2. Calibración de Instrumentos de Presión, Nivel y Caudal

Para calibrar los instrumentos de presión, nivel y caudal, pueden

utilizarse varios dispositivos que utilizan en general manómetros patrón.

Estos manómetros se emplean como testigos de la correcta calibración de

los instrumentos de presión. Son manómetros de alta precisión con un valor

mínimo de 0,2% de toda la escala. Esta precisión se consigue de varias

formas:


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• Dial con una superficie especular, de modo que la lectura se

efectúa por coincidencia exacta del índice y de su imagen,

eliminando así el error de paralaje.

• Dial con graduación lineal, lo que permite su fácil y rápida

calibración.

• Compensación de temperatura con un bimetal.

• Tubo Bourdon de varias espiras.

• Se consigue mayor precisión (de 0,1%) situando marcas móviles

para cada incremento de lectura del instrumento.

También pueden utilizarse como aparatos patrón de presión, los

transmisores digitales inteligentes, por la precisión elevada que poseen, del

orden del 0,2%.

La calibración periódica de los manómetros patrón se consigue con el

comprobador de manómetros de peso muerto, o con el digital.

Para presiones bajas, del orden de 1 bar, se emplean columnas de

mercurio portátiles para pruebas de campo, o defijación mural en el

laboratorio de instrumentación.

Para la medida de presiones más bajas que las anteriores, se utilizan

columnas de agua hasta 1,5 metros de longitud, que tienen conexiones en la

parte inferior y superior para medir presión o vacío, respectivamente.


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6.3. Calibración de Instrumentos de Temperatura

Para realizar las calibraciones de instrumentos de temperatura, se

emplean baños de temperatura (calibradores de bloque metálico, de baño de

arena y de baño de líquido) y hornos.

El calibrador de bloque metálico consiste en un bloque metálico

calentado por resistencias con un controlador de temperatura de precisión ( ±

2°C), adecuado para aplicaciones de alta temperatura (-25 a 1200°C). El

control de temperatura se realiza con aire comprimido, lo que permite reduc ir

la temperatura desde 1200°C a temperatura ambiente en 10-15 minutos. En

el calibrador hay orificios de inserción para la sonda de resistencia o el

termopar patrón y para las sondas de temperatura a comprobar.

El calibrador de baño de arena consiste en un depósito de arena muy

fina que contiene tubos de inserción para la sonda de resistencia o el

termopar patrón y para las sondas de temperatura a comprobar. La arena

caliente es mantenida en suspensión por medio de una corriente de aire,

asegurando así la distribución uniforme de temperaturas a lo largo de los

tubos de inserción.

El calibrador de baño líquido consiste en un tanque de acero

inoxidable lleno de líquido, con un agitador incorporado, un termómetro

patrón sumergido y un controlador de temperatura que actúa sobre un juego


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de resistencias calefactoras y sobre un refrigerador mecánico dotado de una

bobina de refrigeración.

Finalmente, los hornos de temperatura son calentados por resistencias

eléctricas y con tomas adecuadas para introducir los elementos primarios del

instrumento a comprobar.

7. Generalidades de Mantenimiento

Se conoce por mantenimiento al conjunto de acciones que se aplican

a los equipos con el objeto de detectar, corregir y prever condiciones

desfavorables en su funcionamiento (fallas), asegurando de esta manera que

la calidad de servicio permanezca dentro de los límites establecidos.

7.1. Tipos de Mantenimiento

Los objetivos de un departamento de mantenimiento en cualquier

empresa son: la conservación de los equipos en buen estado de

funcionamiento que garantice la continuidad del proceso productivo o la

prestación eficiente de servicios, solucionar rápidamente aquellas situaciones

de emergencia en las que surjan averías y reducir los gastos incurridos en la

función de mantenimiento.

Dependiendo de la eficacia, seguridad y otros detalles ofrecidos por el

mantenimiento se emplea una clasificación aceptable del sistema de

mantenimiento, siendo esta la siguiente:


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Mantenimiento Correctivo

Según Newbrough, (1990, p.92) es el conjunto de acciones necesarias

para a devolver a un equipo o instalación sus condiciones operativas de

funcionamiento, luego de la aparición de la falla.

Estas son imprevistas surgen en un momento dado por defectos no

detectados en inspecciones preventivas o por posibles errores, negligencias,

poca preparación del personal o la no exigencia de algún tipo de

mantenimiento preventivo.

La aplicación de este tipo de mantenimiento, llamado también

mantenimiento por fallas o por “crisis”, implica el requerimiento de inventario

elevado de partes y materiales, baja confiabilidad de los equipos,

interrupciones operacionales no programadas y la utilización ineficiente del

personal de mantenimiento. Entre las ventajas se deben mencionar entre

otras: el no requerimiento de una organización de mantenimiento, ni personal

altamente tecnificado, ni inversiones en equipos de medición.

Mantenimiento Preventivo

Es una actividad planificada en cuanto a inspección, detección y

prevención de fallas incipientes y cuyo obje tivo es mantener el equipo o

instalación bajo condiciones específicas de operación. En él, se realizan


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programas para ser aplicados a los equipos, determinando cualquier

condición que pudiese afectar el servicio del mismo.

Este tipo de mantenimiento tiene varias ventajas, las más importantes

son:

• Minimiza el número de averías imprevistas, pudiendo llegar a

eliminarlas totalmente en algunos casos.

• Los trabajos quedan totalmente programados y controlados.

• La vida del equipo se alarga considerablemente.

• Al no haber urgencias, la calidad de la operación mejora.

Los inconvenientes son principalmente económicos. Hay que tener en

cuenta que tratamos de revisar un equipo que está funcionando

aparentemente bien, buscamos alguna deficiencia que desconocemos y, por

tanto, hay que emplear un gran número de horas en su búsqueda.

Mantenimiento Predictivo

También llamado “mantenimiento en base a condiciones”, intenta

reemplazar los intervalos o frecuencia del mantenimiento preventivo

mediante el monitoreo de las condiciones de los equipos y ejecutar las

labores especificas de mantenimiento que resulten ser necesarias.


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La aplicación del mantenimiento predictivo tiene la ventaja de poder

determinar el tipo de reparación y el tiempo en el que se requiere un equipo

antes de que ocurra una falla la cual podría causar una parada no planificada

del proceso.

Las desventajas en su aplicación consisten en la necesidad de invertir

en equipos de medición y análisis de resultados, así como disponer de

personal altamente calificado.

Importancia del Mantenimiento

En la dinámica situación actual, en la que se ha observado una

profunda transformación, pasando de una situación de recursos abundantes,

donde los costos de producción y operación eran relativamente poco

importantes frente a márgenes de ganancia y presupuestos generosos, a una

situación de inflación importante, presupuestos decrecientes y mercados

cada vez más competitivos y restringidos, muchas empresas tienen que

hacer frente al desafío que representa mejorar la utilización de sus recursos

(humanos, materiales y financieros) que permitan incrementar su

productividad y elaborar productos de mejor calidad que satisfagan las

necesidades de los clientes, a fin de poder asegurar su supervivencia y

mantener su posición competitiva dentro del mercado.

Dentro de este contexto, la importancia de la gestión de

mantenimiento en empresas de producción o de servicios, adquiere una


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nueva dimensión. En mantenimiento, el éxito se traduce en mejorar la

disponibilidad de los equipos, aumentar la productividad del personal de

mantenimiento, resolver a la brevedad las posibles fallas o averías y reducir

el costo de la gestión de mantenimiento.

El mantenimiento tiene una alta incidencia sobre la productividad de la

empresa. Si no existe una eficiente gestión de mantenimiento no se puede

garantizar la disponibilidad de los equipos y su continuidad operacional, lo

que dificulta realizar una mejor planificación y programación de la producción

que permita el cumplimiento de los compromisos adquiridos con los clientes.

Por otra parte, el mantenimiento permite disminuir los costos que se

generan por las paradas no planificadas, las cuales llevan implícitas no sólo

el tiempo que se deja de producir, sino también los esfuerzos requeridos

para alcanzar nuevamente el ritmo normal de producción una vez que los

equipos han sido reparados.

D. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

• Análogo: Que posee una forma de onda continua.

• Banda Muerta: Rango en el cual una señal puede variar sin causar una

respuesta medible. Es usualmente expresada en porcentaje.

• Calibración: Acto de ajustar la señal de salida de un equipo a una señal

patrón.


39

• Campo de Medida: Espectro o conjunto de valores de la variable medida

que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la

capacidad de medida o de transmisión del instrumento; viene expresado

estableciendo los dos valores extremos.

• Diafragma: Elemento sensor que consiste en un disco delgado que se

deforma por una diferencia de presión, convirtiendo dicha diferencia en

otro tipo de señal.

• Diferencial de Presión: Es el resultado de la medición de dos presiones

aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, del elemento sensor.

• Digital: Es el uso de dígitos binarios (1 y 0) para representar valores

continuos o estados discretos.

• Error: En un proceso de instrumentación, es la diferencia algebraica entre

el valor indicado y el valor real de una señal medida.

• Flujo : Cantidad de fluido que circula a través de una sección de tubería

en un determinado tiempo. Puede ser líquido, gas o sólido.

• Indicador: Dispositivo que muestra el valor de una variable medida.

• Laboratorio: Local con los instrumentos e instalaciones necesarios para

realizar calibraciones precisas de equipos de instrumentación.

• Laboratorio Móvil: Vehículo equipado con los instrumentos de un

Laboratorio Convencional.

• Medición: Acción de determinar una cantidad referente a la variable del

proceso.


40

• Precisión: Es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento y

define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se

emplea en condiciones normales de servicio.

• Prensastopa: Dispositivo que impide el paso de algún líquido o gas a

través de un eje rotativo.

• Presión: Fuerza ejercida por un cuerpo sobre un punto determinado.

• Proceso: Es el cambio físico o químico de algo, o la conversión de

energía.

• Protocolo HART: Protocolo de comunicación que busca la

estandarización de las comunicaciones con los instrumentos de campo.

• Registrador: Equipo utilizado para evidenciar el valor de una variable

gráficamente.

• Sensor Primario: Equipo utilizado para convertir la variable medida en

una señal hidráulica.

• Span: Es la diferencia algebraica entre el límite máximo y el mínimo del

rango de medición.

• Variable: Cantidad o propiedad física que puede ser medida

• Zero: Es el límite mínimo del rango de medición.


41

E. SISTEMAS DE VARIABLES

CONCEPTUALIZACIÓN

1. Laboratorio Móvil de Instrumentación

Es aquel vehículo dotado de los equipos, instrumentos y espacio físico

necesarios para realizar mediciones puntuales, calibraciones,

programaciones y mantenimiento preventivo, correctivo y predictivo a los

dispositivos utilizados para medir las diferentes variables existentes en un

proceso industrial determinado.

2. Mediciones Puntuales

Es aquella que se realiza en un momento determinado por un período

de tiempo muy corto con el fin de tomar el valor de la variable medible

instantáneamente.

3. Mantenimiento de Equipos

Según Newbrough (p.92), se conoce por mantenimiento al conjunto de

acciones que se aplican a los equipos con el objeto de detectar, corregir y

prever condiciones desfavorables en su funcionamiento (fallas), asegurando

de esta manera que la calidad de servicio permanezca dentro de los límites

establecidos.


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OPERACIONALIZACIÓN

Variables Indicadores Instrumentos

Laboratorio Móvil de Instrumentación

• Infraestructura Básica • Instalaciones Eléctricas • Módulo de Mediciones

Puntuales • Módulo de Mantenimiento de

Equipos

• Observación Directa, Bibliográfica y Documental

Mediciones Puntuales

• Mediciones Puntuales de Flujo • Mediciones Puntuales de

Presión • Mediciones Puntuales de Nivel • Mediciones Puntuales de

Temperatura


Mantenimiento de Equipos

• Mantenimiento de Equipos de Medición de Flujo

• Mantenimiento de Equipos de Medición de Presión

• Mantenimiento de Equipos de Medición de Nivel

• Mantenimiento de Equipos de Medición de Temperatura


apÍtulo marco teÓrico

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