Los procesos industriales requieren un control riguroso en la fabricación de diversos productos. Estos procesos son variados y abarcan múltiples tipos de productos, tales como derivados del petróleo, productos alimenticios, cerámica, generación de energía, siderurgia, tratamientos térmicos, industria papelera, industria textil, entre otros.
En todos estos procesos, es esencial controlar y mantener constantes ciertas magnitudes, como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de rocío, etc. Los instrumentos de medición y control permiten mantener y regular estas constantes en condiciones óptimas, superando las capacidades del operador manual.
En los inicios de la era industrial, el control de estos procesos se realizaba manualmente utilizando instrumentos simples como manómetros, termómetros y válvulas manuales, lo cual era suficiente debido a la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la creciente complejidad de los procesos ha exigido una automatización progresiva mediante instrumentos de medición y control. Estos instrumentos han liberado al personal de campo de la intervención física directa en la planta, permitiéndoles supervisar y vigilar el proceso desde centros de control situados en el propio proceso o en salas aisladas. Además, gracias a estos instrumentos, ha sido posible fabricar productos complejos con condiciones estables de calidad y características, condiciones que serían imposibles o muy difíciles de lograr mediante un control manual exclusivo.
Un sistema de control auntomatico compara el valor de la variable con el valor deseado y corrige cualquier desviación sin intervención del operario. Este sistema incluye una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control y el propio proceso, formando un lazo de control que puede ser abierto o cerrado.
En un lazo de control abierto, normalmente el operador ajusta manualmente las variables, lo que puede ser ineficiente en procesos complejos ya que no se cuenta con una retroalimentacion directa al control del elemento final de control.
En un lazo de control cerrado, el sistema ajusta automáticamente las variables para mantenerlas en el punto deseado, independientemente de la intervención del operador y leyendo e incluyendo la variable de control al sistema.
Es el valor deseado que se establece para una variable en un sistema de control. Este valor actúa como referencia para que el sistema ajuste la variable medida y la mantenga lo más cerca posible de este punto. La consigna es esencial en procesos automatizados, ya que define el objetivo que el sistema debe alcanzar.
Es el rango de valores que un instrumento puede medir, recibir o transmitir. Este rango está definido por un límite superior y un límite inferior. En otras palabras, es el conjunto de valores que se encuentran entre estos dos extremos.
Ejemplos: un manómetro de intervalo de medida 0- 10 bar, un transmisor de presión electrónico de 0-25 bar con señal de salida 4-20 mA c.c. o un instrumento de temperatura de 100-300 °C.
El alcance (span) es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento.
¿Cual es la diferencia entre RANGO Y SPAN? ...
El error de la medida es la desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso con relación a las medidas teóricas o ideales.
Podemos definirlo como la resta entre el SETPOINT y el valor real de proceso.
Tambien hay otra clase de error que se maneja en la industria, este es el error relativo que presentan los instrumentos y elementos de control, debido a la incertidumbre natural de la fabricacion de estos elementos. Esto va mas aya de nuestra platica pero se presentara un ejemplo a continuacion:
Cuando la incertidumbre de medicion es bastante debe remplazarse el instrumento o calibrarse.
La exactitud es la capacidad de un instrumento de medida para proporcionar lecturas cercanas al valor verdadero de la magnitud que se está midiendo.
Se puede especificar de varias maneras:
Precisión es la capacidad de un instrumento para dar lecturas muy cercanas entre sí, es decir, mide cuán dispersas están las lecturas. Un instrumento puede ser muy preciso pero no necesariamente exacto.
Por ejemplo, imagina un manómetro que mide de 0 a 10 bar. Si este manómetro marca 2 bar cuando no hay presión, tiene un error considerable. Sin embargo, si mide 7.049, 7.05, 7.051 y 7.052 bar en condiciones constantes para una presión real de 5 bar, aunque tiene un error práctico de 2 bar, las lecturas son muy cercanas entre sí, con una dispersión máxima de 0.003 bar. Esto indica que el instrumento es muy preciso.
Los fabricantes diseñan los instrumentos para que sean precisos, pero con el tiempo pueden descalibrarse y necesitar ajustes para ser exactos. La precisión también se conoce como repetibilidad.
La zona muerta (dead zone o dead band) es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce su respuesta. Viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida. Por ejemplo: Un instrumento tiene una zona muerta de ± 0,1%, es decir, de 0,1 × 200/100 = ± 0,2 °C. La medida no variara hasta que el valor incremente más de 0.2 grados.
La sensibilidad (sensitivity) es la razón entre el incremento de la señal de salida o de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo. Por ejemplo, si un instrumento sufre un cambio de variable de una unidad: 0 psi - 1psi y esto ocasiona un cambio de señal de 2mA tiene una sensibilidad de 2 mA/psi.
La histéresis (hysteresis) es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice o la pluma del instrumento o la señal de salida para el mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sen dos, ascendente y descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida. Por ejemplo: si en un termómetro de 0-100%, para el valor de la variable de 40 °C, la aguja marca 39,9 °Cal subir la temperatura desde 0 °C, e indica 40,1 °C al bajar la temperatura desde 100 °C, el valor de la histéresis es de:
40,1-39,9 = 0,2%