Instrumentación y Medición de Temperatura en Procesos Industriales

Instrumentación

Un instrumento es un objeto, dispositivo, proceso o sistema que tiene un propósito u objetivo particular como función. Se utiliza directa o indirectamente para medir o controlar una variable.

La instrumentación es el área o campo que estudia los instrumentos, ya sea un conjunto de instrumentos o su aplicación con el propósito de observar, medir, controlar o cualquier combinación de estos.

Importancia de la Instrumentación

• Principalmente de orden económico, seguridad y confort humano.
• Los instrumentos realizan actividades de medición y control.
• Liberan al ser humano de su actuación física directa en procesos industriales.
• Permiten la supervisión y vigilancia de procesos en salas de control remotas.
• Facilitan la fabricación de productos complejos con mejor calidad y optimización de tiempo y costos.

Clasificación de los Instrumentos

Los instrumentos se pueden clasificar según su función o la variable del proceso:

Según su Función

• Ciegos: Aquellos que no tienen indicación visible o registros de la variable. Ej: transmisores de caudal, nivel, temperatura.
• Indicadores: Disponen de un índice y una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable.
• Registradores: Registran con trazo continuo o a puntos la variable. Pueden ser circulares o de gráfico.
• Sensores: Captan el valor de la variable de proceso y envían una señal de salida predeterminada.
• Transmisores: Captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en señal neumática.
• Transductores: Reciben una señal de entrada en función de una o más cantidades físicas y la convierten o modifican en una señal de salida.
• Convertidores: Reciben una señal de entrada neumática o electrónica procedente de un instrumento y, después de modificarla, envían la resultante en forma de señal de salida.
• Receptores: Reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran.
• Controladores: Comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación.

Variables del Proceso

• Campo de Medida (Range): Conjunto de valores de la variable medida comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medición, recepción o transmisión del instrumento. Ej: un termómetro de 0 a 100 °C.
• Alcance (Span): Diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Ej: alcance del termómetro -5 a 60 °C = 65 °C.
• Error: Desviación que presentan las medidas prácticas de una variable de proceso.
  Error = Valor leído - Valor verdadero
  Error absoluto = Valor leído - Valor verdadero
  Error relativo = Error absoluto / Valor verdadero
• Exactitud: Cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas próximas al verdadero valor de la magnitud (tanto % del alcance o campo de medida). Ej: 150 °C y una exactitud de ± 0.5%, valor real entre 149 y 151 °C.
• Precisión: Cualidad de un instrumento por la que tiende a dar lecturas muy próximas unas a otras. Se puede expresar en: tanto % del alcance, en unidades de la variable de medida, o tanto % de la longitud de escala.
• Zona Muerta: Campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida, no produce respuesta. Se expresa en tanto %. Ej: ± 0.1%.
• Sensibilidad: Razón entre el incremento de la señal de salida o de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona.
• Repetitibilidad: Capacidad de un instrumento de repetir o reproducir las posiciones del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable operacional.
• Histéresis: 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.

Medición de Temperatura

Escalas de temperatura: Fahrenheit (°F), Celsius (°C), Kelvin (K), Rankine (°R), Réaumur (°Re).

La detección, medición y control de temperatura en procesos industriales es esencial en los siguientes casos:

• En operaciones que involucran transferencia de calor.
• Control de reacciones químicas sensibles a la temperatura.