1. Variables de Instrumentación
Equipo
•Orta Cervantes Victoria
•Jaramillo Paz Erick
•Govela Olguín Diego
•Cárdenas Pozos Félix
•De León Reyes Mohamed
•Cazares Cruz Onathia Itzel

2. Objetivo
•El alumno relacionara las variables involucradas en los procesos, para registrar sus intervalos de operación.

3. Instrumentación Es el arte o ciencia de aplicar instrumentos de medición y control a un proceso para determinar la identidad y/o magnitud de ciertas variaciones físicas o químicas con el propósito de mantenerlas dentro de límites específicos. Es la aplicación de técnicas y conocimientos de ingeniería, de dispositivos y de mecanismos para detectar, medir, registrar y controlar una variable o conjunto de ellas que pueden estar asociadas en la elaboración de un producto, en la operación de una máquina o en cualquier tipo de proceso. Objetivos de la instrumentación
•Disminución de la mano de obra
•Aumentar la eficiencia del proceso
•Aumentar la seguridad del personal de operación.
•Aumentar la seguridad del equipo involucrado.

4. Conceptos de Variables En instrumentación, las cantidades o características que se miden dentro de un proceso se denominan comúnmente como variables de medición, variables de instrumentación o variables de proceso. Variable: es una cantidad o condición que varía con respecto al tiempo y que es factible de controlarse y medirse. Clasificación de Variables
•Variables térmicas. Toda sustancia por encima de los 0 kelvin (-273,15 °C) emite calor. Si dos sustancias en contacto se encuentran a diferente temperatura, una de ellas emitirá más calor y calentará a la más fría. El equilibrio térmico se alcanza cuando ambas emiten, y reciben la misma cantidad de calor, lo que iguala su temperatura.
•Variables de radiación. Las variables de radiación se refieren a la emisión, propagación y absorción de energía a través del espacio o de algún material en la forma de ondas; y por extensión, la emisión, propagación y absorción corpuscular.

5. Clasificación de Variables
•Variables de fuerza. Las variables de fuerza son aquellas cantidades físicas que modifican la posición relativa de un cuerpo, la modificación puede incluir hasta la alteración de las dimensiones en forma permanente (deformaciones plásticas) o en forma transitoria (deformaciones elásticas), las fuerzas pueden tener un carácter estático (peso propio) o dinámico.
•Variables de velocidad. Estas variables están relacionadas con la velocidad a la que un cuerpo se mueve hacia o en dirección opuesta a un punto de referencia fijo. El tiempo siempre es uno de los componentes de la variable velocidad, el término velocidad se asocia a un fluido a través del flujo o caudal, en caso de cuerpos se puede apreciar la rapidez con que el cuerpo recorre una medida por unidad de tiempo, la medida puede ser lineal o angular.
•Variables de cantidad. Las variables de cantidad se refieren a la cantidad total de material que existe dentro de ciertos límites específicos, así por ejemplo: la masa es la cantidad total de materia dentro de límites específicos. En este caso, el peso es la medida de la masa en base a la atracción de la gravedad.

6. Clasificación de Variables
•Variables de tiempo. Las variables de tiempo son las medidas del lapso transcurrido, es la duración de un evento en unidades de tiempo, la cantidad de periodos que se repiten en una unidad de tiempo se define como la frecuencia, la cual por lo general se mide en Hertz.
•Variables geométricas. Estas se refieren a la posición o dimensión de un cuerpo. Las variables geométricas están relacionadas con el estándar fundamental de longitud. Se puede apreciar como variable la posición de un cuerpo con respecto a una referencia, se puede dimensionar un cuerpo tomando la distancia relativa entre dos puntos, se puede determinar la superficie de un cuerpo partiendo del área encerrada por al menos tres puntos de distancias entre sí conocida.
•Variables de propiedades físicas. Las variables de propiedades físicas se refieren a las propiedades físicas de sustancias, sin considerar aquellas que están relacionadas con la masa y la composición química.

7. Clasificación de Variables
•Variables de composición química. Son las propiedades químicas de las sustancias referidas a su composición, a su acidez o alcalinidad.
•Variables eléctricas. Las variables eléctricas son las necesarias para evaluar energía eléctrica, por ejemplo: diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, corriente eléctrica que circula por un conductor (impedancia),resistencia que ofrece un elemento al paso de corriente (resistividad), capacidad de un cuerpo en retener energía eléctrica (capacitancia) o inducir campos magnéticos (inductancia).

8. Características de los instrumentos De acuerdo con las normas SAMA (Scientific Apparatus Maker Association), PMC20. Las características de mayor importancia para los instrumentos son:
•Campo de medida o rango (range) Es el conjunto de valores dentro de los límites superior e inferior de medida en los cuales el instrumento es capaz de trabajar en forma confiable por ejemplo un termómetro de mercurio con rango de 0 a 50 grados Celsius espectro o conjunto de valores de la variable de medidas que están comprendidas dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.
•Alcance (span) Es la diferencia entre el valor superior e inferior del campo de medida. Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Es el punto máximo con valor superior del rango de medición.
•Errores (grande, sistemático y aleatorio) Un error sistemático es aquel que se produce de igual modo en todas las mediciones que se realizan de una magnitud. Puede estar originado en un defecto del instrumento, en una particularidad del operador o del proceso de medición, etc. El error aleatorio o accidental es aquel error inevitable que se produce por eventos únicos imposibles de controlar durante el proceso de medición. Se contrapone al concepto de error sistemático.

9. Características de los instrumentos
•Exactitud Es las especificaciones de un sensor esto realmente quiere decir falta de exactitud. esta es la razón de la máxima desviación de un valor representado por el sensor con respecto al valor ideal.
•Precisión Esto es la tolerancia mínima de medida que permite indicar, registrar o controlar el instrumento en otras palabras es la mínima división de escala de un instrumento indicador generalmente esta se expresa en porcentajes. La presión de un instrumento indica su capacidad para reproducir cierta lectura con una exactitud dada se expresa en porcentaje (%).
•Zona muerta Son aquellas donde la sensibilidad del instrumento es nula lo que hace que no cambie su indicación y señal de salida.
•Sensibilidad Es la relación éntrela lectura del instrumento y el cambio en el proceso que cambia este efecto. Es la respuesta del instrumento al cambio de la entrada o parámetro medido. Es decir, se determina por la intensidad de I necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala.

10. Características de los instrumentos
•Repetibilidad Este parámetro define si un campo es repetible (o sea que puede presentarse más de una vez en un registro dado), o no. Una R indica que el campo es repetible
•Histerisis La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los platos de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización, que se codifica como un 0 o un 1 en las regiones del disco. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.
•Campo de medida con supresión de cero Es aquel rango de un instrumento cuyo valor mínimo se encuentra por encima del cero real de la variable.
•Supresión de cero Es la cantidad de desfase que hay por debajo del valor inferior del rango.
•Campo de medida con elevación de cero. Es aquel rango de un instrumento cuyo valor mínimo se encuentra por debajo de cero de las variables.
•Ruido Señales impuras que afectan a las diferentes señales del sistema de medición.
•Fiabilidad Es la probabilidad de que el instrumento permanezca en ciertos límites de error.

11. Características de los instrumentos
•Resolución Es la de visualización a escala del instrumento.
•Lineabilidad Es la proporcionalidad directa y libre de errores con equivalencias de alta calibración.
•Estabilidad Son los instrumentos de altas calidad, que tienen una probabilidad de tener una larga vida útil.
•Temperatura de servicio Son las temperaturas de trabajo del instrumento.
•Vida útil de servicio La vida útil es la duración estimada que un objeto puede tener, cumpliendo correctamente con la función para el cual ha sido creado. Normalmente se calcula en horas de duración.

12. Clases de instrumentos Los instrumentos de medición y de control son relativamente complejos y su función puede comprenderse bien si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Como es lógico, pueden existir varias formas para clasificar los instrumentos, cada una de ellas con sus propia s ventajas y limitaciones Una de las más sencillas es la clasificación de acuerdo con la función del instrumento. Clasificación de los instrumentos de acuerdo con la función del instrumento.
•Instrumentos ciegos. No tienen indicación visible, son todos aquellos que generalmente son de manipulación como interruptores, termostatos, presos tatos, válvulas, transmisores etc. que solo cumplen con su trabajo sin la necesidad de expresar los cambios graduales de la señal
•Instrumentos indicadores. Poseen una escala para expresar la equivalencia de los datos al operario, pueden ser manómetros, tensiómetros, entre otros. Pueden ser concéntricos, excéntricos y digitales.
•Instrumentos registradores. Expresan la señal con trazos continuos a puntos.

13. Clasificación de los instrumentos de acuerdo con la función del instrumento.
•Elementos primarios de medición.
•Transmisores, Convertidores y Controladores. Los transmisores y controladores son de la misma manera que los convertidores, solo varían en la nomenclatura teniendo en cuenta que:
P: PRESION.
T: TEMPERATURA O TRANSMISOR.
L: NIVEL (LEVEL).
F: FLUJO.
I: INDICADOR O CORRIENTE.
C: CONTROLADOR.
R: REGISTRADOR.
•CON TODO ESTO YA PODEMOS CONSTRUIR UN SISTEMA GRAFICO CON SU INSTRUMENTACION: 1. Válvula de paso. 2. Indicador de nivel de cristal. 3. Tanque. 4. motobomba. 5. válvula controlada.

14. Clasificación de los instrumentos de acuerdo con la función del instrumento.
•Receptores. Un receptor es una estructura de un ser vivo que detecta diferentes estímulos del medio y los transmite al sistema nervioso para que este genere una respuesta mediante un efecto. Para que se active el estímulo, debe superar la umbral de excitación. Los receptores son específicos, esto quiere decir que solo reciben un tipo de estímulo dependiendo del receptor como ejemplo el foto receptor se estimula solo con luz.
•Elemento final de control.

15. Presión Es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. En el sistema internacional de unidades SI la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal Pa que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. Presión absoluta y relativa. En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta si no como la presión por encima de la presión atmosférica denominándose presión relativa , presión normal, presión de gauge o presión manométrica. Consecuentemente la presión absoluta es la presión atmosférica mas la presión manométrica presión que se mide con el manómetro.

16. •PRESION DE VACIO: es aquella que se mide como la diferencia entre una presión atmosférica y la presión absoluta cero absoluto.
•PRESION ATMOSFERICA: es la presión medida con referencia a la presión atmosférica la diferencia entre la presión medida y la presión atmosférica real.
•PRESION HIDROSTATICA: es la presión existente bajo la superficie de un liquido ejercida por el mismo
•PRESION DE LINEA: es la fuerza ejercida por el fluido por unidad de superficie sobre las paredes de una conducción por la que circula.
•PRESION DIFERENCIAL: es la diferencia entre un determinado valor de presión y otro utilizado como referencia.

17. Clasificación de los medidores de Presión
1.Mecánicos de tubo Bourdon, fuelle y diafragma.
2.Electromecánicos de equilibrio de fuerzas, resistivos, magnéticos, capacitivos, de galgas extenso métricas, piezoeléctricos y de silicio difundido.
3. Transductores electrónicos de vacío de fuelle y diafragma, de comprensión, de fundamento térmico y de ionización. Medidores de presión Manómetros diferenciales, Switch de presión, transmisores, etc.

18. Simbología para indicadores de presión

19. Medidores de presión
Manómetro de seguridad con frontal solido
Manómetro analógico
Manómetro para baja presión

20. Temperatura.
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío, por lo general un objeto mas “caliente” tendrá una mayor temperatura. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como “energía cinética” que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más “caliente” es decir, que su temperatura es mayor.

21. Temperatura.
El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.

22. Escala de Temperaturas
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a alguna de las escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el sistema internacional de unidades , la unidad de temperatura es el grado Kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin absoluta, que asocio el valor “cero Kelvin (0 K) ” al “cero absoluto”. Y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala mas extendida es la Celsius (antes llamada centígrada) y en mucho menor medida, y prácticamente solo en Estados Unidos la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual a Fahrenheit, y es usada únicamente en los Estados Unidos, y solo en algunos campos de la ingeniería.

23. Escalas de medición
Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas . Los valores que se puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto. Mientras que las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse.

24. Medidores de temperatura (termopares)
Un termopar es un sensor de temperatura que consiste en dos conductores metálicos diferentes, unidos en un extremo, denominado junta caliente suministrando una señal de tensión eléctrica que depende directamente de la temperatura; este sensor puede ser conectado a un instrumento de medición de FEM (fuerza electro motriz) o sea un milivoltímetro o potenciómetro. Un termopar no mide temperaturas absolutas, sino la diferencia de temperatura entre el extremo caliente y el extremo frío.

25. EXISTEN MUCHOS METODOS CONFIABLES Y PRECISOS PARA MEDIR EL FLUJO. ALGUNOS SON APLICADOS SOLAMENTE A LIQUIDOS, OTROS A GASES Y A VAPORES. EL FLUIDO PUEDE SER LIMPIO O SUCIO, SECO O HUMEDO, EROSIVO CORROSIVO. LAS CONDICIONES TALES COMO PRESION,TEMPERATURA, VISCOSIDAD, ETC. PUEDEN VARIAR. APLICACIÓN DE FLUJO
MEDIR LAS CANTIDADES DE GASES O LIQUIDOS UTILIZADOS ES UN PROCESO DADO.
CONTROLAR LAS CANTIDADES ADICIONALES DE DETERMINADAS SUSTANCIAS APORTADAS EN CIERTAS FACES DEL PROCESO.
MANTENER UN PROPORCION DADA ENTRE LOS FLUIDOS.
MEDIR EL REPARTO DE VAPOR DE UNA PLANTA
VARIABLES DE INSTRUMENTACION DE FLUJO

26. TIPOS PRINCIPALES DE MEDICION
CAUDALES VOLUMETRICAS.
CAUDALES DE MASA O MASICOS.
CAUDALES VOLUMETRICOS.
SE MIDE EN :
CAUDAL POR PRECION DIFERENCIAL.
TURBINAS
MEDIDOR DE DESPLAZAMINETO POSITIVO
RATOMETROS

27. CAUDALES DE MASA
SE MIDE EN:
PLACA DE ORIFICIO
TUBERIAS
TUBO DE VENTURI
TUBO DE PITOT
TUBO DE ANNUBAR

28. FACTORES QUE INFLUYEN
LOS FACTORES PRINCIPALES QUE INFUYEN EN EL CAUDAL DE UN FLUIDO QUE CIRCULA POR UNA TUBERIA SON:
VELOCIDAD DE FLUIDO
RAZONAMIENTO DE FLUIDO CON EL TUBO O FRICCION EN CONTACTO CON LA TUBERIA.
VISCOSIDAD DEL FLUIDO
DENSIDAD DEL FLUIDO
TEMPERATURA
PRECION

29. POSICION: LUGAR DONDE SE ENCUENTRA UN CUERPO RESPECTO DE UN SISTEMA DE REFERENCIA.
VELOCIDAD: MAGNITUD VECTORIAL QUE DETERMINA LA RELACION ENTRE EL ESPACIO RECORRIDO POR UN CUERPO Y EL TIEMPO QUE TARDA EN RECORRERLO
FUERZA: ACCION QUE AL ACTUAR SOBRE UN CUERPO PROVOCA UN CAMBIO DE SU ESTADO DE REPOSO A DE MOVIMIENT O.
MASA: MAGNITUD FUNDAMENTAL QUE REPRESENTA LA CANTIDAD DE MATERIA DE UN CUERPO.
PESO: FUERZA CON LA QUE UN CUERPO ATRAE A OTRO.
VALTAJE: VALOR DE LA TENCION ELECTRICA QUE ACTU EN UN APARATO ELECTRICO O CIRCUITO.
CORRIENTE: FLUJO REGULAR DE CARGA ELECTRICA QUE PASA POR UN PUNTO DETERMINADO.
POTENCIA: MAGNITUD FISICA QUE DETERMINA LA RELACION ENTRE EL TRABAJO REALIZADO POR UN CUERPO Y EL TIEMPO QUE TARDA EN REALIZARLO.
Variables Mecánicas

30. Voltaje. Valor de la tensión eléctrica que actúa en un aparato eléctrico o circuito.
Corriente. Flujo regular de carga eléctrica que pasa por un punto determinado.
Potencia. Magnitud físico que determina la relación entre e trabajo realizado por un cuerpo y el tiempo que tarda en realizarlo.
Factor de potencia.
Consumo energético.
Variables Eléctricas

31. El nivel es una variable importante para algunas industrias y en otras es indispensable, tales como la del papel y la del petróleo, por mencionar algunas. Los instrumentos para la medición de nivel varían en complejidad de acuerdo con la aplicación y su dificultad. En la selección correcta de un instrumento para la medición de nivel intervienen en mayor o menor grado los siguientes factores: 1. Rango de medición. 2. Naturaleza del fluido que va a ser medido. 3. Condiciones de operación.
Nivel

32. Ejemplos de nivel de variable de instrumentación
Niveles en Tanques Abiertos Los instrumentos que se usan para la medición de nivel en tanques abiertos se clasifican dentro de varias categorías: visuales, de presión o cabeza hidrostática (columna de agua), de contacto directo o sea flotadores y otros tipos.
Presión Hidrostática Una columna liquida crea una presión hidrostática directamente proporcional a la altura del liquido arriba del punto de referencia. Un elemento de presión apropiado, conectado adecuadamente al proceso, mide el nivel del liquido en unidades apropiadas para las cuales se debe calibrar cada elemento. Los instrumentos que con mas frecuencia se usan para medir nivel por presión hidrostática son el tipo de burbujeo y la caja de diafragma.

33. Tipo Diafragma Esta unidad emplea un diafragma flexible, el cual esta expuesto al material sólido en un tanque de almacenamiento.
 Tipo de Tuerca - Paleta Un diafragma típico de este sistema el vástago de la unidad esta guiada por un motor síncrono. Cuando la rotación de la paleta se obstaculiza por el material sólido, causa que el soporte del motor y la caja de engranes giren en un plano horizontal, en este momento se energizan dos pequeños interruptores en orden consecutivo.