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INSTRUMENTACIÓN U2

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Ingeniería Eléctrica
Instrumentación
Unidad 2
T 2.1
José de Jesús Chávez
Sánchez17200556
2.1

Medición de Presión
Principios de funcionamiento de sensores de presión (imágenes)
El tubo de bourdon
Es un tubo de secc1on elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por extremo. al
aumentar la presión en el interior del tubo, este ende a enderezarse y el movimiento es
transmitido a la aguja indicadora.
Elemento espiral
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 hè1ice. Estos elementos
proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre y por ello, son ideales para los
registradores.
Diafragma
El diafragma consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por
soldadura, de forma que, al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños
desplazamientos es amplificada por un juego de palancas. El sistema se proyecta de tal modo que,
al aplicar presión, el movimiento se aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo más
amplio posible con una mínima de histéresis y de desviación permanente en el cero del instrumento.
Fuelle
El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede
dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable
Bloque amplificador de dos etapas. Los transmisores neumáticos se basan en el sistema toberaobturador que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática. El
sistema tobera-obturador consiste en un tubo neumático alimentado a una presión constante P,
con una reducción en su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lamina
llamada
obturador,
cuya
posición
depende
del
elemento
de
medida
Transmisor de equilibrio de movimientos: compara el movimiento del elemento de medición
asociado al obturador con un fuelle de realimentación de la presión posterior de la tobera. El
conjunto se estabiliza según la diferencia de movimientos alcanzando siempre una posición de
equilibrio tal que existe una correspondencia lineal entre la variable y la señal de salida. Estos
instrumentos se utilizan, en particular, en la transmisión de presión y temperatura donde los
elementos de medida tales como tubo Bourdon, manómetros de fuelle, elementos de temperatura
de bulbo y capilar son capaces de generar un movimiento amplio, sea directamente o bien a través
de palancas con la suficiente fuerza para eliminar el error de histéresis que pudiera producirse.

Transductores de sensores de presión
Hay una distinción clara entre el sensor de presión y un transductor de presión. El sensor
proporciona la base de la medición, el transductor convierte la energía de una forma a otra. En los
instrumentos de presión completamente mecánicos descritos anteriormente, un resorte puede
proporcionar la restauración de fuerza y, por medio de vínculos y de la palanca, amplificar y
transmitir el valor de sensor a un indicador, grabador, o controlador mecánicamente operado.
En los transductores de presión neumática, una contrapresión de aire actúa sobre el diafragma,
fuelle, bourdon, u otro elemento elástico para igualar la presión detectada (proceso). Un sistema de
balance fuerza o posición puede ser utilizado en los instrumentos neumáticos. Los transductores de
corriente a presión utilizados para la operación del control neumático diafragma En los
transductores electrónicos u electro-ópticos, los valores de sensor son convertidos en cantidades
eléctricas (corriente, resistencia, capacitancia, resistencia, y alteraciones en las salidas
piezoeléctricas y ópticos). La invención de la banda extensométrica ( galga extensométrica, strain
gage) sirvió de impulso inicial para utilizar transductores eléctricos. Hay numerosas ventajas para
un gran número de aplicaciones que derivan de una cierta forma de transducción electrónica.
El hecho de que la energía del proceso sea transformada en una señal eléctrica, a partir de un
movimiento mecánico, hace que a estos instrumentos se les dé el nombre de “Transductores”. Entre
estos instrumentos electromagnéticos utilizados para medir presión se pueden mencionar: Strain
Gages o Estensómetros. Transductores Resistivos. Transductores Capacitivos. Transductores
Magnéticos. Transductores Piezoeléctricos.
• Strain Gage (también galgas o bandas estensométricas): los transductores de presión tipo Strain
Gage proporcionan un medio conveniente y confiable para medir presión de gases y líquidos. Son
especialmente adecuados para ser utilizados en sistemas viscosos y corrosivos.
Un Strain Gage (galga estensométrica), es un mecanismo que utiliza el cambio de la resistencia
eléctrica de un alambre o elemento semiconductor de resistencia, sometido a esfuerzo, para medir
presión. El Strain Gage cambia un movimiento mecánico en una señal eléctrica cuando la resistencia
varía por compresión o tensión. El cambio en la resistencia es una medida de la presión que produce
la distorsión mecánica. La figura 8 ilustra el principio de operación de un Strain Gage.
• Transductores resistivos: Estos transductores operan bajo el principio de que un cambio en la
presión produce un cambio en la resistencia del elemento sensor. Están constituidos por un
elemento elástico (tubo Bourdon, fuelle, diafragma), el cual hace variar la resistencia de un
potenciómetro en función de la presión. La figura 9 muestra dos tipos de transductores resistivos.
En uno de ellos el elemento sensor lo constituye un fuelle y el otro un diafragma. La figura 10
muestra un tipo de transductor resistivo en el cual no se utiliza un elemento elástico como sensor.

• Transductores Capacitivos: La figura 11 muestra un sensor de presión que utiliza capacitancias
en vez de resistencias como elementos del puente de Wheatstone. En este caso, el elemento
sensor es un diafragma que está en contacto con la presión del proceso. Cuando la presión
aplicada produce una deflexión en el diafragma, la capacitancia del elemento cambia en
proporción a la presión aplicada; ya que la capacitancia es función del material dieléctrico entre
las placas del capacitor y de las distancias entre las placas. Este cambio en la capacitancia
produce un cambio en la señal de voltaje d.c. del circuito del puente. Esta variación de voltaje
se convierte en una señal estándar de 4-20 mA. Estos transductores pueden censar presiones
bajas, se usan frecuentemente en transmisores de presión manométrica, así como diferencial y
en aplicaciones de medición de presión, flujo y nivel.
- Transductores magnéticos: Existen dos tipos, los de inductancia variable y los de reluctancia
variable.
- Transductores de Inductancia Variable: Utilizan una bobina con un núcleo magnético móvil. La
inductancia en la bobina varía proporcionalmente según la posición que ocupe el núcleo dentro de
la bobina. De este modo, variaciones de presión sobre el sensor producen cambios en la posición
del núcleo, lo que a la vez origina un cambio en la inductancia (figura 12). Este tipo de sensor ha
venido siendo utilizado para detectar pequeños desplazamientos de cápsulas y otros instrumentos.
- Transductores de Reluctancia Variable: En este caso existe un electroimán que crea un campo
magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético. El circuito magnético se
alimenta de una fuerza magnetomotriz constante, de este modo, al variar la presión en el sensor,
varía la posición de la armadura produciéndose un cambio en la reluctancia y por lo tanto el flujo
magnético. Los dos tipos de transductores magnéticos utilizan como sensor un elemento elástico y
circuitos eléctricos constituidos por un puente de Wheatstone. Aplicaciones: estos transductores se
utilizan en algunos instrumentos para medición de presión absoluta, manométrica y diferencial, y
en aplicaciones de medición, flujo y nivel. También se utilizan en ciertos convertidores
presión/voltaje
Transductores piezoeléctricos: La piezoelectricidad se define como la producción de un potencial
eléctrico debido a la presión sobre ciertas sustancias cristalinas como el cuarzo, titanato de bario,
etc. En un sensor piezoeléctrico las presiones aplicadas sobre varios cristales producen una
deformación elástica. Un semiconductor piezoresistivo se puede describir como un elemento que
produce un cambio en la resistencia, causado por un esfuerzo aplicado sobre un diafragma. De esta
manera, resistencias de estado sólido se pueden utilizar como instrumentos de presión, del mismo
modo que los alambres de un Strain Gage, pero con varias ventajas. La alta sensibilidad o factor de
medida es aproximadamente 100 veces mayor que en los Strain Gages de alambre. Las
piezoresistencias están difundidas en un medio homogéneo de silicona cristalino. De esta manera,
las resistencias están integradas al elemento sensor. El valor de la resistencia cambiará dependiendo
de la cantidad de presión aplicada al diafragma.
Materiales Semiconductores (silicio) para Strain-Gage. Los material semiconductores tiene una
ventaja sobre los metales debido a que su factor de galga es de aproximadamente 50 a 70 veces
superior. Sin embargo, el aumento deseable en factor de galga está parcialmente compensado por
su mayor coeficiente térmico de resistividad (el término común es el efecto de la temperatura)
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Marcas de sensores
Aesculap®
Ahlborn
AVS Ing. J.C. Römer
Bürkert GmbH & Co. KG Fluid Control Systems }
Çağdaş Medical
EnviteC
GRI-Alleset
HiTec Zang GmbH
Honeywell Advanced Sensing Technologies
IDEX Health & Science
LP-RESEARCH Inc.
Metallux SA
Particle Measuring Systems
Pewatron AG
Steelco SpA
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SUTO iTEC GmbH
TE Connectivity
Tecnosoft SRL
Thyracont Vacuum Instruments
ÜZÜMCÜ
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Simbología isa

Simbología eléctrica

Conexión
2.2 Medición de Nivel y densidad
Principios de funcionamiento de sensores de nivel y densidad
Medición de nivel Los medidores de nivel de líquidos se basarán en la medida bien directamente
de la altura de líquido, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento de un flotador que
descansa en el líquido, o bien a partir de características eléctricas del líquido. Instrumentos de
medida directa El medidor de sonda efectúa la medida por lectura directa de la longitud moja por
el líquido.
El nivel de cristal basa la medida de nivel en la altura de la columna de líquido en un tubo de
cristal.
Instrumentos de Medida Directa
Nivel de cristal. Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y
cerrados por prensaestopas que están unidos al tanque, generalmente mediante tres válvulas,
dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape de líquido en caso de
rotura del cristal y una de purga. Solo permite indicación local y es susceptible de ensuciarse por
lo que solo puede aplicarse en fluidos limpios.
Flotador. Consisten en un flotador situado en el seno del líquido y conectado al exterior del
tanque, indicando directamente el nivel mediante una conexión mecánica, magnética o
hidráulica. El flotador puede atascarse en el tubo guía por un eventual depósito de sólidos,
ademas puede sufrir daño por caídas abruptas y olas.
Instrumentos de Presión Hidrostática
Medidor de tipo burbujeo. Emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través se hace
bubujear aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire
en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna de líquido, es decir, al
nivel. Se utiliza en fluidos corrosivos o con sólidos en suspensión. Es de muy fácil mantenimiento.
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. También se emplean en la
medida de interfases entre líquidos de diferente densidad, masa y volumen.
Transductores de sensores de nivel
Instrumentos basados en características eléctricas del líquido El medidor de nivel conductivo o
resistivo consiste en uno o varios electrodos que se cortocircuitarán al ser mojados por el líquido.
El medidor de capacidad mide la capacidad del condensador formado por el electrodo sumergido
en el líquido y las paredes del tanque. La capacidad del conjunto dependerá del nivel de líquido.
El sistema ultrasónico de medición de nivel se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una
superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la captación
del eco depende del nivel del tanque.
Medidores de nivel de sólidos
Detectores de nivel de punto fijo.
En ellos sólo se considerará el nivel en un punto determinado y constante del tanque. Varilla
flexible. Consiste en una varilla de acero que al hacer contacto con los sólidos actúa sobre un
interruptor, emitiendo una señal de salida
Medidor conductivo. Se basa en la disposición de unos electrodos que se cortocircuitan cuando
son alcanzados por los sólidos.
Detectores de nivel continuos Basaran su medición en lecturas realizadas en cualquier punto del
tanque. El medidor de nivel de sondeo electromecánico basa su medida en la longitud necesaria
hasta que un peso de tensión alcance la superficie del sólido. La pesa desciende en puntos
aleatorios movidos por un motor
El medidor de presión diferencial se empleará en la medida y el control de lechos fluidizados. Su
funcionamiento es idéntico al utilizado para líquidos. El medidor de nivel de ultrasonidos tendrá la
misma configuración que el usado en líquidos
Rotatorio con aspas
Detectores de nivel cuya operación se basa en la rotación continua de aspas a muy baja velocidad.
Las aspas se detienen cuando encuentran resistencia del material, activando el microscitch que
señala la presencia del material mismo. Los detectores de nivel de aspas de Camlogic pueden ser
instalados vertical o horizontalmente en tolvas y silos de almacenaje, midiendo la carga y la
descarga de polvos y granulados.
La selección de las aspas depende del material que se quiera medir, la aplicación, la densidad y el
método de instalación. El flujo del material no debe golpear directamente al instrumento. Estos
instrumentos no necesitan mantenimiento ordinario y cuentan con garantía de 24 meses a partir de
la fecha de compra.
Capacitivo
Los detectores de nivel tipo capacitivo son empleados en las instalaciones industriales en tolvas,
silos o tanques, con el propósito de detectar el nivel del material a granel. El control de nivel consta
de una unidad de censado o sonda capacitiva y un microprocesador, el cual permite el control de
nivel máximo y mínimo. El principio de medición capacitivo es uno de los métodos de medición de
nivel más difundido en la tecnología de medición industrial. Su funcionamiento es una variación del
campo magnético generado por el sensor cuando el equipo se somete a inmersión o en proximidad
con el material a granel.
Péndulo
Instrumentos cuya operación depende del hecho que, materiales en polvo o gránulos forman en la
parte alta del silo, un cono cuyo ángulo en el vertex es siempre muy pronunciado. Cuando el nivel
del material aumenta, el péndulo se mueve causando un acto en el contacto eléctrico. El detector
de nivel del tipo péndulo de la marca Camlogic puede ser instalado en una posición vertical a través
del uso de un tubo con rosca de 3/4" Gas.
Flotador
Sensores utilizados para detectar el nivel de líquidos en tanques y cisternas, utilizan el principio
mecánico de transmisión de movimiento mediante un empaque de hule negro, el cual al ser movido
por el líquido alcanza una inclinación que activa el microswitch interno. Los detectores de nivel para
líquidos del tipo flotador pueden ser instalados en posición horizontal o paralela al liquido.
Impermeable al 100% - el movimiento del flotante se transmite por inducción magnética, ninguna
posibilidad de pasaje de líquido entre el tanque y el interior del indicador de nivel.
Marcas de sensores
InterControl
Camlogic

ABB Measurement & Analytics

ACS-CONTROL-SYSTEM GmbH

AECO

AFRISO-EURO-INDEX

Agisco s.r.l.

Airmar Technology

Airtrol Components Inc

AMA S.p.A.

AMETEK Drexelbrook

AMETEK Factory Automation

AMETEK PMT Products

Anderson Instrument

Anderson-Negele | Negele Messtechnik GmbH

APLISENS S.A.

Applied Measurements

AQUALABO

ATMI

Audiowell Electronics (Guangdong) Co., Ltd.

autosen GmbH

Balluff GmbH

Barksdale

BCM SENSOR TECHNOLOGIES bv

BD|SENSORS GmbH

Berthold Technologies Process Control

BinMaster

BossPac Engineering and Technology

Broyce Control

BÜRKERT FLUID CONTROL SYSTEMS

CAODURO impianti S.r.l.

CAPTRON

CARLO GAVAZZI

celduc relais

CHEMITEC

Clark

CS Instruments GmbH & Co. KG

DANFOSS Refrigeration & Air Conditioning

Delta Mobrey Limited

di-soric

DIVATEC,SL

Dropsa spa

DWYER

EBE

EGE

EIT Solutions Co., Ltd

ELETTROTEC s.r.l.

Eljunga

ELOBAU

Endress+Hauser AG

Engler Steuer-Mess- und Regeltechnik

ENVEA

Environnement S.A.

Escort Monitoring Systems

EUGEN WOERNER GmbH & Co. KG

Euroswitch

FAE Srl

FAFNIR

Feejoy Technology

FIAMA

FineTek Co., Ltd.

Fischer Mess- und Regeltechnik

FISHER REGULATORS

Fluidwell bv

FLYGT
Simbología isa
Simbología eléctrica
Conexión
Medición de flujo
Medidores volumétricos Instrumentos de presión diferencial En este tipo de instrumento es
posible deducir el caudal que circula por el mismo a partir de la lectura de la presión diferencial
entre dos puntos del sistema con diferente sección de tubería, es decir en los que existe diferente
velocidad del fluido al ser el caudal constante.
• Placa-orificio o diafragma. Se dispone una placa perforada en el seno de la tubería como forma
de obtener la diferencia de presiones de medida necesaria.
• Tobera. Con este elemento conseguimos reducir la sección de paso, con lo que reducirá la presión
del fluido en él. • Tubo Venturi. Su esquema constructivo obedece a la siguiente figura
• Tubo Pitot. Este dispositivo mide directamente la diferencia entre la presión total y la presión
estática, o sea la presión dinámica del fluido, a partir de la que se pude deducir el caudal.
Instrumentos de área variable (rotámetros) Los rotámetros son medidores de caudal de área
variable en los cuales un flotador cambia su posición dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo
del fluido. Así partiendo de una calibración previa del dispositivo, conociendo la posición del flotador
podremos deducir el caudal de paso. Existen diversas configuraciones de este tipo de elemento
Instrumentos basados en la medida de la velocidad
• Vertederos. Se utilizan en la medición del caudal en canales abiertos. Se utiliza la diferencia de
alturas de líquidos en el canal entre la zona anterior al vertedero y el punto más bajo en éste, para
deducir el caudal que circula por el canal.
Turbinas. Consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente
proporcional al caudal.

Sensor de flujo de pistón: Como su nombre lo indica, consiste en un pistón que
cambia de posición al circular el fluido por la tubería. Es uno de los más usados en
los procesos de producción y tiene un alcance de detectar caudales entre 0,5 LPM
y 20 LPM

Sensor de flujo de paleta: Posee una paleta que se encuentra unida al eje que
cruza la pared el sensor generando el apagado o encendido del sensor

Sensor de flujo de elevación: Es compatible para casi todos los tipos de flujos, por
ello su uso es compatible para diversos procesos. Su principio de funcionamiento
está basado en un tapón que tiene el objetivo de cortar el flujo. La sensibilidad del
sensor se obtiene abriendo perforaciones en el tapón

Sensor de flujo electromagnético: Están basados en la Ley de Faraday de la
inducción electromagnética. Las bobinas generan una corriente magnetizante que
activa las bobinas del sensor. La corriente se vigila y corrige permanentemente. Un
circuito de autovigilancia registra los errores o fallos de cable, En esta categoría
Siemens ofrece varios modelos. Los cuales pueden ser aplicados en industrias
relacionadas con la química, agua, petróleo, gas, entre otros.

Sensor de flujo coriolis: Es compatible con procesos donde se utilicen flujos
frágiles. Está diseñado para garantizar un rendimiento y fiabilidad superior. Ofrece
baja perdida de presión y alta capacidad para procesar ruidos en las plantas de
fabricación.

Sensor de flujo ultrasónico: Está elaborado con tecnologías avanzadas que
mejoran su rendimiento y su precisión. Compatible para aplicaciones industriales
con grandes diámetros.

Sensor de flujo vortex: Ideal para mediciones en caudales másicos y volumétricos.
Funciona para vapor, líquidos y gases. Unifica el control de caudal, la temperatura
y la presión en un dispositivo fácil de utilizar y de instalar

Sensor de fluido para áreas variable: Como lo indica si nombre, es un dispositivo
que cuenta con las condiciones para ser implementados en áreas variables de tipo
robustas como metálicos para líquidos y gases en ambientes agresivos

Sensor de fluido para presión diferencial: Este tipo de dispositivos pueden ser
utilizados en las industrias que requieran mediciones de flujo de calidad para
líquidos gases y vapores.
Transductores de sensores flujo
• Transductores ultrasónicos. Los transductores ultrasónicos miden el caudal por diferencia de
velocidades del sonido al propagarse éste en el sentido del flujo y en el sentido contrario.
Existen diversas disposiciones de distribuir los sensores
Transductor de Flujo radial
Este medidor de flujo radial utiliza una turbina de baja inercia

Marcas de sensores
ABB
ALLEN-BRADLEY
CARLO-GAVAZZI
DWYER-INSTRUMENTS
EDISON
ENDRESS-HAUSER
FASCO
FLOWLINE
GEMS-SENSORS
GF-SIGNET
HONEYWELL
IFM-EFECTOR
JOHNSON-CONTROLS
KEYENCE
KING-INSTRUMENT
MADISON
MATHESON
MCDONNELL-AND-MILLER
MERCOID
MURPHY
NOHKEN
OMEGA-ENGINEERING
OMRON
ONICON
ROSEMOUNT
SAGINOMIYA
SIEMENS
SMC-CORPORATION
SYSTEM-SENSOR
TACO-HVAC
TECFLUID
TURCK
WARRICK-CONTROLS
YOKOGAWA

Simbología isa
Simbología eléctrica

Conexión
Medición de temperatura
Instrumentos de medida de temperatura La medida de la temperatura constituye una de las
mediciones más importantes y más frecuentes que se llevan a cabo en los procesos de una
industria. De este parámetro dependerá tanto la buena marcha como la economía de toda
operación. Los instrumentos de medida de temperatura utilizan diversos fenómenos que son
influidos por la temperatura y entre los cuales figuran: • Variaciones en volumen o en estado de
los cuerpos (sólidos, líquidos o gases); • variación de resistencia de un conductor (sondas de
resistencia); • variación de resistencia de un semiconductor (termistores); • fuerza electromotriz
creada en la unión de dos metales distintos (termopares)
• intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros de radiación); • otros
fenómenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas, frecuencia de resonancia de
un cristal...
Termómetros de bulbo Los Termómetros de Bulbo de uso industrial están diseñados para proveer
una indicación o registro de la temperatura a distancia del punto de medición. El sistema
generalmente está formado por un elemento sensitivo a la temperatura (Bulbo)
Dependiendo del fluido que está dentro del bulbo, estos termómetros se clasifican de la siguiente
manera: Sistema Clase I (bulbo lleno de líquido, excluyendo mercurio). Sistema Clase II (bulbo lleno
de vapor). Sistema Clase III (bulbo lleno de gas). Sistema Clase V (bulbo lleno de mercurio).
Los sistemas clase I y V operan bajo el principio de expansión volumétrica del líquido con la
temperatura y dan una respuesta aproximadamente lineal frente a los cambios de temperatura.
Los sistemas de Clase II (bulbo lleno de vapor) operan bajo el principio del cambio en la presión de
vapor de un líquido volátil con la temperatura; dando una relación no lineal entre la presión de
vapor y la temperatura.
Termómetros bimetálicos Todos los metales se dilatan cuando son calentados y la cantidad de
dilatación depende de la temperatura y del coeficiente de dilatación de cada metal. Si dos láminas
de metal con coeficientes de dilatación diferentes se funden la una a la otra, ocurre una distorsión
al ser calentados ya que uno de los metales tratará de dilatarse más que el otro. Este es el principio
de operación de los termómetros bimetálicos
Termopares El termopar es uno de los sensores más comunes y simples usados para determinar la
temperatura de los procesos. Básicamente, un termopar está constituido por dos metales diferentes
tales como alambres de hierro. Los conductores de un termopar forman un circuito eléctrico, por el
cual fluye la corriente como resultado de la Fem. generada. Esta Fem. es proporcional a la diferencia
de temperatura entre las dos juntas. La corriente fluirá en el circuito siempre y cuando T1 sea
distinto de T2.
Pirómetros de radiación Los pirómetros de radiación se fundamentan en el hecho de que un cuerpo
a temperatura emite una energía radiante de intensidad proporcional a la cuarta potencia de la
temperatura del cuerpo. Partiendo de este hecho, un pirómetro de radiación mide la temperatura
de un cuerpo a distancia en función de su radiación. y los que, se llaman pirómetros de radiación
total. Los pirómetros pueden corresponder a dos configuraciones básicas que son las siguientes: •
Pirómetros ópticos. Miden la temperatura de un cuerpo en función de la radiación luminosa que
éste emite. • Pirómetros de radiación total. Miden la temperatura captando toda o una gran parte
de la radiación emitida por el cuerpo.
Un termistor es un elemento de detección de temperatura compuesto por material semiconductor
sinterizado que presenta un gran cambio en la resistencia en proporción a un cambio pequeño en
la temperatura. En general, los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos, lo que
significa que la resistencia del termistor disminuye a medida que aumenta la temperatura.
Termistor del coeficiente de temperatura negativo (NTC)
Un termistor es una resistencia térmicamente sensible que exhibe un cambio de resistencia
grande, predecible y preciso correlacionado con las variaciones de temperatura. Un termistor NTC
proporciona una resistencia muy alta a bajas temperaturas. A medida que la temperatura
aumenta, la resistencia disminuye rápidamente. Debido a que un termistor NTC experimenta un
cambio tan grande en la resistencia por ° C, los pequeños cambios de temperatura se reflejan muy
rápido y con una alta precisión (de 0,05 a 1,5°C). Debido a su naturaleza exponencial, la salida de
un termistor NTC requiere linealización. El rango operativo efectivo es de -50 a 250 ° C para
termistores encapsulados en gas o 150 ° C para estándar.
Detector de temperatura de resistencia (RTD)
Un RTD, también conocido como termómetro de resistencia, mide la temperatura al correlacionar
la resistencia del elemento RTD con la temperatura. Un RTD consiste en una película o, para mayor
precisión, un cable envuelto alrededor de un núcleo de cerámica o vidrio. Los RTD más precisos se
fabrican con platino, pero los RTD de menor costo se pueden fabricar con níquel o cobre. Sin
embargo, el níquel y el cobre no son tan estables ni repetibles. Los RTD de platino ofrecen una
salida bastante lineal que es altamente precisa (de 0,1 a 1 ° C) a través de -200 a 600 ° C. Si bien
proporcionan la mayor precisión, los RTD también tienden a ser los sensores de temperatura más
costosos.
Termopar
Este tipo de sensor de temperatura consta de dos cables de diferentes metales conectados en dos
puntos. La tensión variable entre estos dos puntos refleja cambios proporcionales en la
temperatura. Los termopares no son lineales, requieren conversión cuando se usan para control
de temperatura y compensación, normalmente se logran usando una tabla de búsqueda. La
precisión es baja, de 0.5 a 5 ° C. Sin embargo, operan en el rango de temperatura más amplio, de 200 a 1750 ° C.
Sensores basados en semiconductores
Un sensor de temperatura basado en semiconductores se coloca en los circuitos integrados (IC).
Estos sensores son efectivamente dos diodos idénticos con voltaje sensible a la temperatura que
se pueden usar para controlar los cambios de temperatura. Ofrecen una respuesta lineal pero
tienen la precisión más baja de los tipos básicos de sensores a 1 a 5 ° C. También tienen la
respuesta más lenta (5 a 60 s) en el rango de temperatura más estrecho (-70 a 150 ° C).
2.5 Medición de otras variables
Comparación con otros pesos patrones La comparación con otros pesos patrones la realizan las
balanzas y las básculas. La balanza clásica está constituida por una palanca de brazos iguales llamada
cruz que se apoya en su centro y de cuyos extremos cuelgan los platillos, que soportan los pesos. En
uno de los platos se colocará la masa a determinar, mientras que en el otro se irán depositando las
masas patrón hasta conseguir el equilibrio. La báscula clásica consiste en una palanca donde en uno
de sus extremos se coloca el peso a medir, mientras que en el otro hay una estructura en la cual se
encuentran los pesos de referencia. Estos últimos se colocarán a distancia variable del punto de
apoyo de la palanca hasta conseguir el equilibrio del conjunto
Célula de carga de galgas extensiométricas Consiste en una célula con una pieza de elasticidad
conocida a la que se encuentra unida una galga extensiométrica. La tensión creada por el peso
provocará la deformación del resorte, variando la longitud de la galga y con ello su resistencia. De
esta manera podremos cuantificar el empuje sufrido, y con ello el valor del peso
Célula de carga hidráulica En las células hidráulicas encontramos un pistón sobre el que se apoya
la carga, el cual ejercerá una presión sobre un fluido hidráulico. De la medida de la presión
generada se podrá conocer el valor del peso a medir.
Instrumentos de medida velocidad La medición de la velocidad de los equipos rotativos de la
planta es de gran importancia en el control de su nivel de carga. Para efectuar dicho control se
puede recurrir a sistemas bien mecánicos, o bien eléctricos.
Tacómetro mecánicos Consiste en un eje elástico que apoyado sobre eje del equipo transmite el
movimiento giratorio a un tren de engranajes que actúan sobre un indicador exterior. La posición
de este indicador constituirá la señal de salida.
Tacómetros eléctricos Basan su funcionamiento en las características de la señal producida por
generadores eléctricos rotativos, movidos por el movimiento de la máquina, cuya velocidad se
desea conocer. Existen diversos tipos de diseño en función de la señal eléctrica generada.
Instrumentos de medida de la densidad Los instrumentos utilizados para determinar la densidad
basan su funcionamiento en diversos principios. Estos principalmente serán: • Empuje
experimentado por un cuerpo sumergido en un fluido. • Presión debida a una columna de líquido
de altura conocida. • Velocidad del sonido en el fluido • Cambio de punto de ebullición del fluido
al ser disuelto con agua, etc
Instrumentos de medida de la humedad en aire y gases Cabe decir que la humedad de un gas se
referirá a la masa de vapor de agua contenida en una masa determinada de gas. Para la
determinación de la humedad pueden emplearse varios métodos: Método de elemento de cabello
(o nailon). Se basan en la variación lineal de la longitud de ciertos materiales sensibles a la
humedad Célula de cloruro de litio. Este dispositivo tiene la propiedad de variar su resistencia en
función de la humedad ambiente.
Instrumentos de medida de la viscosidad. Viscosímetros La viscosidad de un fluido se puede
determinar de forma discontinua o continua. A continuación se presentan diversos tipos de
viscosímetros discontinuos, basan su medida en el tiempo de fluencia del fluido, y la resistencia al
movimiento de un cuerpo en el seno del mismo.
Así mismo estos diseños corresponderán al tipo continuo. Tienen un fundamento parecido al de
los continuos, recurriendo también a la pérdida de carga del fluido.
Instrumentos detectores de llama La detección de la llama en la industria es muy importante
desde el punto de vista de seguridad. Este tipo de sistema se utilizará en hornos y calderas donde
por cuestiones de seguridad es muy importante conocer si existe llama en el hogar. Existen
distintos tipos de dispositivos para este fin, de los que se presentan los principales: Detectores de
calor. El calor desprendido por la llama activa detectores térmicos, como termopares, etc.
Detectores de ionización-rectificación. En este tipo de detectores la presencia de la llama produce
la existencia de corriente entre electrodos. Esta circulación es posible por fenómenos de
ionización y de rectificación respectivamente.
Instrumentos detectores de variables químicas Conductividad La conductividad es la capacidad de
una solución acuosa para conducir una corriente eléctrica, la facilidad que ofrece a ello. Para
medir tal parámetro sólo tendremos que disponer un sistema que induzca una tensión alterna en
el fluido produciéndose por ello un paso de corriente a través de la disolución. Del valor de esta se
puede deducir la conductividad de la disolución. Se presentan dos esquemas constructivos:
2.6 Procedimiento para la calibración
Calibración: Es el conjunto de operaciones con las que se establece, en ciertas condiciones específicas, la
correspondencia entre los valores indicados en un instrumento o equipo y los valores conocidos
correspondientes a una magnitud de medida o patrón, asegurando así la trazabilidad de las medidas y
procediendo a su ajuste o corrección.
Patrón: Instrumento de medición destinado a definir o materializar, conservar o reproducir la unidad de
medida de una verificación, para transmitirla por verificación a otros instrumentos de medición.
Ajuste: Operación para ubicar un instrumento de medición en un estado de funcionamiento para uso.
Verificación: consiste en comparar el equipo de medición con un patrón certificado. Se realiza con mayor
frecuencia que la calibración y con un método rápido con el fin de comprobar y afirmar que el instrumento
de medición está dentro de error máximo permitido.
REGLAS INTERNAS
5.1. Este documento normativo es de aplicación obligatoria para todos los servidores del GAD
Portoviejo que operan procesos agregadores de valor. El no cumplimiento por parte de los
funcionarios responsables del control y la ejecución, será causal para la determinación de
sanciones y responsabilidades en conformidad con las leyes y normas vigentes.
5.2. Este procedimiento se encuentra sujeto a actualización permanente, con el propósito de
incluir los cambios que se produzcan, como efecto de la actualización de las leyes, normas y
políticas emitidas o las necesidades administrativas que surjan.
POLÍTICAS
6.1. Todo equipo o instrumento que se utilice para realizar una medición, cuyo resultado sea
crítico para un proceso que genere un servicio a una parte interesada, debe estar dentro de los
Equipos del Programa Metrológico.
6.2. Cada director de área es responsable de establecer qué instrumentos de medición son críticos
para sus servicios y deben entrar al Programa Metrológico. Así mismo, ellos son responsables de
su calibración y adecuación para el uso.
6.3. Terminada la calibración, los equipos o instrumentos deben quedar protegidos contra
alteraciones que puedan afectar sus ajustes de calibración, tales como golpes, exceso de
temperatura, fallas de manipulación o almacenamiento irregular.
6.4. Para los equipos que tengan instrumentos, éstos se codifican con el código del equipo
principal y un dígito consecutivo.
6.5. Se deben emplear los mecanismos que impidan las alteraciones de los dispositivos ajustables
(si existen) en los equipos de medición, para lo cual se pueden utilizar los siguientes:
 Banda autoadhesiva.
 Pintura.
 Alambre.
 Soldadura.
 Llave/Candado.
6.6. Se retiran del Programa Metrológico los equipos que presenten las siguientes características: 
Mal funcionamiento.
 Por cambio de tecnología.
 Cuando el equipo se encuentre averiado u obsoleto.
 Por retiro o cambio de un procedimiento.
 Cuando el equipo ha sufrido sobrecargas o ha sido manipulado irregularmente.
 Cuando el equipo no permite ningún tipo de ajuste y/o la desviación presentada es superior a la
máxima permitida.
6.7. El “Programa Anual de Calibración y Mantenimiento de Equipos” PRO-DPP-006-04 es un
Cronograma donde se lleva el control de la calibración de los equipos, con base en las frecuencias
de calibración establecidas para cada uno de ellos.
El Cronograma debe ser actualizado en los siguientes casos: - Cuando no se haya realizado una
Calibración por una razón justificada. - Cuando se necesite realizar una calibración que no haya
estado contemplada en el Programa.
6.8. La información documentada de la calibración y ajuste de los instrumentos y equipos de
medición debe ser conservada como evidencia de su ejecución.
Paso 1
Para el ingreso al Programa se deben desarrollar los siguientes documentos y actividades:
a) Los equipos relacionados con el Programa Metrológico, son identificados con una etiqueta, la
cual indica el Estado de Calibración del Equipo. (ver Anexo 1). Esta etiqueta debe estar protegida
para evitar su deterioro, además debe encontrarse en un lugar visible.
b) Elabora la “Ficha Técnica de Equipo” (PRODPP-006-01) y/o “Ficha Técnica de Instrumento”
(PRO-DPP-006-02).
c) Ingresarlo al “Inventario de Equipos del Programa Metrológico” (PRO-DPP-006-03).
d) Efectúa el procedimiento de Control y Calibración del Equipo o Instrumento (que incluye:
Operación, Calibración, Verificación, Ajuste y Mantenimiento del Equipo).
e) Ingresarlo al “Programa Anual de Calibración y Mantenimiento de Equipos” (PRO-DPP-006- 04).
Paso 2
¿Algún equipo presenta daño? SI: Identificarlo con una etiqueta roja que indique “FUERA DE USO”
NO: Se establecen los criterios de protección contra daños y deterioro durante la manipulación, el
mantenimiento y el almacenamiento y se los registran en las Fichas Técnicas y en los
procedimientos de Control y Calibración de cada equipo.
Paso 3
¿El equipo es considerado NO CONFORME?
SI: Retirarlo del Programa, para lo cual se deben desarrollar las siguientes actividades:
a) Retiro del equipo de la “Ficha Técnica de Equipo” PRO-DPP-006-01 y/o Ficha Técnica de
Instrumento” PRO-DPP-006-02.
b) Retiro del equipo del Procedimiento de Control y Calibración (si lo amerita).
c) Retiro del equipo del “Inventario de Equipos del Programa Metrológico” PRO-DPP-006-03.
d) Retiro del equipo del “Programa Anual de Calibración y Mantenimiento de Equipos” PRO-DPP006-04. Al retiro de un equipo, la documentación correspondiente debe ser archivada y enviada al
Archivo Inactivo.
NO: Paso 2.
2.6.1 Consideraciones previas para la calibración.
Cuando el instrumento se calibra contra un 1nstrumento de referencia, su exactitud muestra si esta
fuera dentro de los límites de exactitud, si el instrumento está dentro del límite de medición, el
único curso de acción requerido es registrar los resultados de calibración en la hoja de control del
instrumento y ponerlo en funcionamiento hasta el s1guiente periodo de calibración.
DOCUM ENTACION DE LOS S1STEMAS DE MEDICION Y SU CALIBRACION:
Todos los sistemas de medición y calibración implementados deben estar documentados, en el
caso de pequeñas compañías toda informac1on relevante debo estar conten1da dentro de un
manual, mientras que para una empresa grande es apropiado tener volúmenes separados
cubriendo procedim1entos corporativos y por áreas.
Registro de los instrumentos
Se debe tener un registro separado para cada instrumento del sistema donde se especifique como
mínimo:
Su número de serie.
El nombre de la persona responsa8le para su calibración.
Frecuencia de calibración requerida.
Fecha de la última calibración.
Resultados de la calibración.
RECOLECCION DE DATOS
Cuando se procede a recolectar datos referentes a med1ciones es necesario registrar factores
externos como humedad, temperatura, altura sobre el nivel del mar, ruido externo, etc. debido a
que en la medida de lo posible dichas condiciones ambientales deben ser reproducidas en el
laboratorio de calibración para que d1cho instrumento se comporte de manera similar a su
entorno de trabajo habitual y cotid1ano.
2.6.2 Error
Al momento de hacer la medición el sensor o instrumento si no está bien calibrado va a hacer una
medición con error
Error sistemático: aquel que es constante a lo largo de todo el proceso de medida y, por tanto,
afecta a todas las medidas de un modo definido y es el mismo para todas ellas. Estos errores
tienen siempre un signo determinado y las causas probables pueden ser:
Errores instrumentales (de aparatos); por ejemplo, el error de calibrado de los instrumentos.
Error personal: Este es, en general, difícil de determinar y es debido a las limitaciones de carácter
personal. Como, por ejemplo, los errores de paralaje, o los problemas de tipo visual.
Errores de método de medida, que corresponden a una elección inadecuada del método de medida;
lo que incluye tres posibilidades distintas: la inadecuación del aparato de medida, del observador o
del método de medida propiamente dicho.
Errores accidentales son aquellos que se deben a las pequeñas variaciones que aparecen entre
observaciones sucesivas realizadas por el mismo observador y bajo las mismas condiciones. Las
variaciones no son reproducibles de una medición a otra y se supone que sus valores están
sometidos tan sólo a las leyes del azar y que sus causas son completamente incontrolables para un
observador.
Los errores accidentales poseen, en su mayoría, un valor absoluto muy pequeño y si se realiza un
número suficiente de medidas se obtienen tantas desviaciones positivas como negativas. Y, aunque
con los errores accidentales no se pueden hacer correcciones para obtener valores más
concordantes con los reales, si pueden emplearse métodos estadísticos, mediante los cuales se
pueden llegar aalgunas conclusiones relativas al valor más probable en un conjunto de mediciones.
2.6.3 Incertidumbre
Incertidumbre de medición es el parámetro asociado con el resultado de una medición que
caracteriza la dispersan de los valores que en forma razonable se le podría atribuir a una magnitud
por medir.
Cuando se expresa el resultado de medición en una magnitud, es conveniente y a veces obligatorio,
dar alguna indicación cuantitativa de la calidad del resultado, de tal forma que quienes utilicen este
resultado puedan evaluar su idoneidad. sin esta indicación, las mediciones no pueden compararse
entre sí, ni con otros valores de referenc1a dados en especif1caciones 0 normas tecn1cas.
El método ideal para evaluar y expresar la incertidumbre de medida debe ser capaz de proporcionar
tal intervalo, en particular, aquel con la probabilidad o con el nivel de conf1anza que corresponda,
de forma acorde a las neces1dades particulares de cada caso.
2.7 Criterios de selección
Cuando se intenta hacer una medición de una cantidad no eléctrica convirtiendo la cantidad a una
forma eléctrica, se debe seleccionar un transductor adecuado para llevar a cabo una conversión.
Por lo cual hay que considerar algunos puntos tales como:
1.- Rango. el rango del transductor debe ser lo suficiente grande tal que abarque todas las
magnitudes esperadas de la cantidad a ser medida.
2.- Sensibilidad. para obtener datos significativos, el transductor debe producir una señal de salida
suficiente por unidad que se da en la entrada.
3.- Efectos de carga como los transductores siempre consumirán algo de energía del efecto físico,
debe determinarse si se puede despreciar o si pueden ser aplicados factores de corrección para las
perdidas.
4.- Respuesta a la frecuencia. el transductor debe ser capaz de responder a velocidad máxima de
cambio en el efecto que se esté observando.
5.- Formato de salida Electrica forma Electrica de salida del transductor debe ser compatible con el
resto del sistema de medición, por ejemplo, un voltaje de salida de no ser compatible con un
amplificador que solo pueda responder a señales de corriente alterna.
6.- Impedancia de salida. debe tener un valor que lo haga compatible con las siguientes fases
eléctricas del sistema.
7.- Requerimiento de potencia los transductores pasivos necesitan de excitación externa por lo
que si en el sistema se encuentra uno debe haber fuentes de poder adecuadas para operarlos
8.- Medio físico. el transductor seleccionado debe poder resistor a las condiciones ambientales a
las que estará sujeto.
9.- Errores, los errores inherentes a la operación del transductor o aquellos errores originados por
malas condiciones del ambiente, deben ser lo suficientemente pequeños o controlables para que
permitan tomar datos.
Una vez seleccionado el transductor se deben seguir algunas recomendaciones como:
1.- Calibración del transductor se debe calibrar con algún estándar conocido y llevar acabo
calibraciones de manera regular a medida que se hagan mediciones.
2.- Monitorear de forma continua los cambios en las condiciones ambientales del transductor.
3.- Controlar arterialmente el ambiente de medición, como ejemplo encerrar el transductor en
una caja de temperatura controlada, aislamiento del dispositivo a golpes y vibraciones externas.
2.8 Acondicionamiento de señal
Señal de salida del sensor de un sistema de medición en general se debe procesar de una forma
adecuada para la siguiente etapa de la operación.
La señal puede ser, por ejemplo, demasiado pequeña, y seria necesar1o amplificarla; podría
contener interferencias que eliminar; ser no lineal y requerir su linealizacion; ser analógica y requerir
su digitalización; ser digital y convertirla en analógica, ser un cambio en el valor de la resistencia, y
convertirla a un cambio en corriente; consistir en un cambio de voltaje y convertirla en un cambio
de corriente de magnitud adecuada, etc.
Los dispositivos de entrada y de salida están conectados con un sistema de microprocesador
mediante puertos el término "interfaz" se refiere a un elemento que se usa para interconectar
diversos dispositivos y un puerto existen así entradas de sensores, interruptores y teclados, y salidas
para indicadores y actuadores la más sencilla de las interfaces podría ser un simple trozo de alambre,
en realidad, la interfaz cuenta con acondicionamiento de señal y protección; esta última previene
daños en el sistema del microprocesador por ejemplo, cuando es necesario proteger las entradas
de voltajes excesivos o de señales de polaridad equivoca.
1.- Protección para evitar daño al siguiente elemento, por ejemplo, un microprocesador, como
consecuencia de un voltaje o una corriente elevados.
2.- Convertir una señal en un tipo de señal adecuada sería el caso cuando es necesario convertir una
señal a un voltaje de cd, o a una corriente
3.- Obtención del nivel adecuado de la señal en un termopar, la señal de salida es de unos cuantos
mV, si la señal se va a aumentar a un convertidor a análogo a digital para después entrar a un
microprocesador, será necesario ampliarla en forma considerable.
4.- Eliminación o reducción del ruido, por ejemplo, para eliminar el ruido de una señal se utilizan
filtros,
5.- Manipulación de la señal, per ejemplo, convertir una variable en una función lineal, las señales
que producen algunos sensores, per 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.
Bibliografía
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