CARACTERISTICAS-DE-LOS-INSTRUMENTOS-DE-MEDICION-resumido2.ppt

este documento describe las principales caracteristicas como rango, alcance entre otras

2. Eselconjuntodevaloresdelavariablemedida
queestáncomprendidosentreloslímitessuperior
einferiordelacapacidaddemedidaode
transmisióndelinstrumento,seexpresa
estableciendolosdosvaloresextremos.
Campo de medida (Rango, Range)

3. Para el manómetro de la figura el rango es:
(0 –60) bar ó 0 bar -60 bar

4. Otrotérmicousadoesladinámicademedidao
rangeabilidad(rangeability),queeselcociente
entreelvalordemedidasuperioreinferiordeun
instrumento.
Porejemploparauntermómetroconrangode100
°Ca400°C,larangeabilidades400/100=4.

5. Alcance (Span)
Esladiferenciaentrelosvaloressuperiore
inferiordelcampodemedidadelinstrumento.
Span:(100–0)mbar
=100mbar

6. Error
Esladiferenciaalgebraicaentreelvalorleídoo
transmitidoporelinstrumentoyelvalor
convencionalmenteverdaderodelavariable
medida.Sielprocesoestáencondicionesde
régimenpermanente(estadoestable)sedenomina
errorestático.Encondicionesdinámicaselerror
puedecambiar(errordinámico).

7. TIPOS DE ERRORES
ERRORALEATORIO:sedebeaefectosfortuitosno
controladosporeloperadordelinstrumentode
medición.Lascausasprincipalesdeerrores
aleatoriosson:
 Rozamientosinternos
 Acciónexternacombinada
 Erroresdeapreciacióndelaindicación

8. Para una medida, Ai, el error aleatorio es:
donde: es la media de todas las mediciones.
Ejemplo: si se mide un patrón de pH = 7,00 y el valor
medio de una serie de mediciones es 7,13; el error
aleatorio para una medida de 7,08 es:AiAiE
Aleatorio
 Ai 05,013,708,7 E

9. ERROR SISTEMATICO: son aquellos que se repiten
de manera “sistemática” en las mediciones que se
realizan en condiciones de repetibilidad. Pueden ser
producidos por:
Errores de ajuste de los instrumentos
Errores de conexión de los instrumentos o errores de
método.
Variaciones en las magnitudes de influencia.
Errores del observador.

10. Elerrorsistemáticodeunamedidaesigualala
diferenciadelamediadetodaslasmedicionescon
respectoalvalorrealdelavariable(Ar).
Paraelejemploanterior:ArAiE
oSistemátic
 13,000,713,7 
oSistemáticE

11. ERRORES DE MEDICION
Sepuedendividiren:
•ERRORESHUMANOS
•ERRORESDELSISTEMA:
•Erroresdelinstrumento
•Erroresambientales
•ERRORESALEATORIOS

12. ERRORES HUMANOS
EJEMPLOS:
Equivocación en la lectura
Cálculos erróneos
Selección inadecuada del instrumento.
Ajuste incorrecto u olvido de ajuste de cero
No tener en cuenta los efectos de carga
No es posible estimar sus valores matemáticamente

13. Métodos de eliminación o reducción
Atención cuidadosa a los detalles cuando se
efectúan mediciones y cálculos.
Conciencia de las limitaciones del
instrumento.
Emplear dos o más observadores para tomar
datos críticos.
Tomar al menos tres lecturas para reducir la
ocurrencia posible de los errores grandes.
Motivación adecuada acerca de la
importancia de los resultados correctos.

14. ERRORES DEL INSTRUMENTO
EJEMPLOS.
Fricción en cojinetes.
No linealidad de componentes.
Errores de Calibración.
Instrumental defectuoso.
Pérdidas durante la transmisión
Cómo estimarlos:
1.Comparar con un estándar más exacto
2. Determinar si es error constante o es proporcional

15. Métodos de eliminación o reducción
Calibración cuidadosa de los instrumentos
Revisión del equipo para asegurar una operación
adecuada.
Aplicar factores de corrección después de
encontrar un error instrumental.
Usar más de un método para medir un parámetro

16. ERRORES AMBIENTALES
EJEMPLOS:
Cambios en la temperatura
Variaciones de humedad y presión.
Campos eléctricos y magnéticos parásitos
Cómo estimarlos:
1.Vigilancia cuidadosa de cambios en las variables
2. Cálculo de los cambios estimados

17. Métodos de eliminación o reducción
Sellar herméticamente el equipo y los
componentes que se estén probando
Mantener temperatura y humedad constantes
mediante el acondicionamiento de aire
Resguardar los componentes y el equipo contra
campos magnéticos parásitos (blindaje)
Empleo de equipo que no se afecte mucho por
cambios ambientales.

18. ERRORES ALEATORIOS
EJEMPLOS:
Eventos desconocidos que causan pequeñas
variaciones en las mediciones
Resultados inexplicables y demasiado al azar.
Cómo estimarlos:
1. Efectuar muchas mediciones y aplicar el análisis
estadístico a las variaciones no explicadas.

19. Métodos de eliminación o reducción
Diseño cuidadoso del aparato de medición para
reducir la interferencia.
Uso de evaluación estadística para calcular la
mejor estimación de las lectura de medición.

20. En una medición de temperatura del fluido de un
proceso, el valor medido depende de varios factores:
Tipo de fluido
Velocidad de flujo
Tipo de elemento de primario (termopar, termocupla,
bulbo y capilar)
Del medio de protección (vaina).

21. Incertidumbre de medición
(uncertainty)
Esladispersióndelosvaloresquepuedeser
atribuidarazonablementealvalorverdaderodela
magnitudmedida.
Enelcálculodelaincertidumbresedebenteneren
cuentalasdesviacionesdeseriesdemediciones,las
característicasdelinstrumento,delospatrones,de
lacalibración,etc.

22. Exactitud
Eslacaracterísticadelinstrumentodemediciónde
obtenermedidaspróximasalvalorverdadero.
Usualmenteparaunaseriedemedicionessetomael
valormedioparacompararloconelvalor
convencionalmenteverdadero.

23. TOLERANCIA
Determinaelrangodevaloresdentrodeloscuales
seencuentraelvalorverdaderodelamedida.Define
loslímitesdeerrorquesepresentancuandoel
instrumentoseutilizaencondicionesnormalesde
operación
Existenvariasmanerasdeexpresarlatolerancia:
1.Unidadesdelamagnitudmedida:por
ejemplo±0,1mL.

24. 2.Porcentajedelalcance:paraelmanómetro
delafigura,silalecturaesde45baryla
toleranciadelinstrumentoes±0,2%delspan:
Precisión=0,002x60bar
=0,12bar
Elvalorrealdelalecturaes
45bar±0,12bar

25. 3.Porcentajedelalectura:sielfabricantereporta
unatoleranciade0,5%delalectura,paraelcaso
anteriorseríade±0,225bar.
4.Porcentajedelvalormáximodemedida:
ejemplo:toleranciade±0,5%de60bar,esdecir±
0,3bar.
5.Porcentajedelalongituddelaescala:sila
longituddelaescalaesde150mm,unatolerancia
de±0,5%representará±0,75mm.

26. ZONA MUERTA
Eselcampodevaloresdelavariablequenohacevariarla
indicaciónolaseñaldesalidadelinstrumento,esdecir,que
noproducerespuesta.Seexpresacomoporcentajedel
alcance.
SENSIBILIDAD
Eslarazónentreelincrementodelalecturayelincrementode
lavariablequeloocasiona.Porejemplosienuntransmisor
electrónicode0–10bar,lapresiónpasade5a5,5baryla
señaldesalidade11,9mAa12,3mA,lasensibilidades:5,0
10/)55,5(
)420/()9,113,12(



s

27. HISTERESIS
Esladiferenciamáximaqueseobservaenlosvalores
indicadosporelíndiceparaelmismovalor
cualquieradelcampodemedida,cuandolavariable
recorretodalaescalaenlosdossentidos,
ascendenteydescendente.Seexpresacomo
porcentajedelaescalademedida

28. Ejemplo:enuntermómetrode0–100°C,
paraelvalordelamagnitudde40°C,si
marca39,9°Calsubirlatemperatura
desde0eindica40,1°Calbajardesde
100°C,elvalordelahistéresisesde:%2,0100
0100
9,391,40



 xH

29. TERMINOS ADICIONALES
Campodemedidaconelevacióndecero:es
aquelenelqueelvalordecerodelavariableo
señalmedidaesmayorqueelvalorinferiordel
campo.Porejemplo,-10°Ca30°C.
Campodemedidaconsupresióndecero:enel
queelvalordecerodelavariableoseñalmedidaes
menorqueelvalorinferiordelcampo.Porejemplo,
10psia100psi.

30. Elevacióndecero:eslacantidadconqueelvalor
decerodelavariablesuperaelvalorinferiordel
campo.Puedeexpresarsecomounvalordela
variablemedidaoenporcentajedelalcance.
Supresióndecero:eslacantidadconqueelvalor
inferiordecamposuperaelvalordecerodela
variable.Puedeexpresarsecomounvalordela
variablemedidaoenporcentajedelalcance.
Ruido:cualquierperturbacióneléctricaoseñal
accidentalnodeseadasquemodificalatransmisión,
indicaciónoregistrodedatos-

31. Deriva:esunavariaciónenlaseñaldesalidaque
sepresentaenunperíododetiempodeterminado
mientrassemantienenconstanteslavariablemedida
ytodaslascondiciones(magnitudesdeinfluencia).
Sesuelenconsiderarladerivadecero(variaciónen
laseñaldesalidaparaelvalordecerodelamedida
atribuibleacualquiercausainterna)yladeriva
térmicadecero(variaciónenlaseñaldesalida
debidaaefectosúnicosdelatemperatura).

32. INDICE

33. INSTRUMENTOS ANÁLOGOS
Sonaquellosenlosquelaindicacióndelamedida
semuestramedianteeldesplazamientodeuna
agujasobreunaescalagraduada.
PRINCIPIODEFUNCIONAMIENTO :elmecanismo
sensormáscomúnqueseempleaenlos
amperímetrosyvoltímetrosdecorrientecontinua,
fuedesarrolladoporD’Arsonvalen1881.

34. EnelmecanismodeD’Arsonvalunabobinao
alambresefijaaunejequegiraendos
cojinetesdejoya,enunespacioentreun
núcleocilíndricodehierrosuaveydospiezas
polaresmagnéticas.Laspiezaspolarescrean
elcampomagnéticoyelnúcleodehierro
restringeelcampoalespaciodeaireentreél
ysuspiezaspolares.

35. FIGURA 1. Fuerza sobre un conductor que lleva
una corriente en un campo magnético externo.
F= i LX B

36. ElmovimientodeldispositivoindicadordetectalaCorriente
empleandolafuerzaquesurgedelainteraccióndeun
campomagnéticoylacorrientequepasaatravésdeél.La
fuerzaseempleaparagenerarundesplazamientomecánico,
quesemideenunaescalacalibrada.
F= i LX B
SiendoFlafuerzaennewtonenelconductor,iesla
corrienteenampere,Llalongituddelconductoren
metrosyBladensidaddelcampomagnéticoen
weberpormetrocuadrado.

37. Alaplicarunacorrientealabobina
suspendida,lafuerzaresultanteharáque
gire.Aestegiroseoponendosresortes.Las
fuerzadelosresortessecalibrandemodo
queunacorrienteconocidaorigineuna
rotacióndeángulodefinido.Elpunterodel
instrumentomuestralacantidadderotación
deánguloconocido.VerFIGURA2.

38. FIGURA 2. Movimiento de D’Arsonval

39. INSTRUMENTOS DIGITALES
Estosinstrumentosindicanlacantidadqueesta
siendomedidaenunapantalladigital.Algunas
ventajasdelosinstrumentosdigitalesson:
Generalmentelaexactitudesmayorqueenlos
análogos.
Lalecturaesunnúmerodefinido.Estopermitela
eliminacióndelerrordeparalaje.
Sonfácilmenteacoplablesacomputadoraso
registradoras.

40. FUNCIONAMIENTO
Elinstrumentodigitalrecibelaseñal
análogaqueestásiendomedida,éstaes
sometidaaamplificaciónyposteriormente
esdigitalizadamedianteuncircuito
analógico-digital(A/D),laseñaldigitalse
muestraenunapantalla.EnlaFIGURA3
semuestraeldiagramadebloquesdeun
instrumentodigitalbásico.

41. Figura 3. Funcionamiento de un instrumento
digital