Introduccion mecatronica

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL

CURSO: INTRODUCCION A LA INGENIERIA MECATRONICA.

PROFESOR: Ing. Luis Martnez

HORAS DE TEORIA: 1 H

HORAS DE PRACTICA: 2H

SEMESTRE: 2012 2

Ing. Luis Martinez S. 1

INTRODUCCION A LA INGENIERIA MECATRONICA

CONTENIDO SILABICO

No UNIDAD DENOMINACION No DE HORAS

01 La mecatronica y los sistemas de medicin 03

02 Los circuitos elctricos y electrnica de semiconductores 06

03 Introduccin a los amplificadores y circuitos digitales 09

04 Interfaces con los micro controladores 06

05 Adquisicin de datos 03

06 Sensores y actuadores 06

07 Tipos de motores y aplicaciones. 06


Ing. Luis Martnez S. 3

Calificacin: Practicas calificadas en Aula: peso 1 Trabajos personales : peso 1 Trabajo grupal : peso 2 Promedio Practicas y trabajos = Suma (practicas y trabajos)/N

practicas y trabajos

Exmenes: Parcial (1er Examen) y Final (2do examen), Sustitutorio

Promedio = (EP + EF+ Promedio practicas y trabajos) /3 Practicas y trabajos en la fecha indicada.

Profesor: Ing. Luis Martnez [email protected]

Capitulo I.- La mecatronica y los sistemas de medicin


Mecatrnica? No es una palabra simple de definir ya que se refiere a la

automatizacin de procesos basada en la integracin de los sistemas de control, concepto que analizaremos a lo largo del curso ya que el enfoque de la Meca trnica considera a los sistemas como el ncleo de su anlisis.

Mecatrnica se refiere al diseo integrado de los sistemas buscando un menor costo, una mayor eficiencia, una mayor confiabilidad y flexibilidad desde el punto de vista mecnico, elctrico, electrnico, de programacin y de control. La Mecatrnica adopta un enfoque integral desde estas disciplinas en lugar del enfoque secuencial tradicional del diseo partiendo de un sistema mecnico, luego el diseo de la parte elctrica y luego su integracin con un microprocesador

La Mecatrnica se puede tomar como la oportunidad de analizar y resolver

los problemas de automatizacin desde una perspectiva diferente e integral,

donde los ingenieros no se deben limitar a considerar nicamente la

solucin desde el punto de vista de su especialidad, sino en el contexto de

una gama de tecnologas. Este enfoque mecatrnico ser conveniente para

considerar el comportamiento de cada parte del sistema en funcin del

resultado general esperado.

La Mecatrnica aborda su estudio partiendo del concepto de sistema. El

sistema ms simple puede considerarse como una estructura cerrada con

una entrada y una salida en donde el principal inters es conocer la relacin

entre estas dos variables Sistema


Algunos sistemas de medicin


Medicin de Temperatura


Transmisores de Temperatura

De bulbo

RTD (Pt100 0C 100 )

Termistores (Semiconductores)

Termopares E, J, K, RS, T

Pirmetros (altas temperaturas, radiacin)


Termmetros Escalas termomtricas Celsius y Fahrenheit.


Medicin Industrial


INDICADOR CONVERTIDOR

mV Tol. + -

SISTEMA

DE MEDIDA

UNION DE

REFERENCIA

TERMINAL

DE CABEZAL

Cables de

compensacion

Metal A

Metal B

E (Tm-Tr)

Tm Tr

4 20 mA

Indication

C / F

Termopares


T1 T2

I

En la unin de ciertos

metales se genera una

f.e.m. si los extremos

estn a temperaturas

diferentes. La f.e.m.

depende de la diferencia

de temperatura

Termopar

T

M

Medida: Se opone una

tensin conocida a la del

termopar hasta que la

salida del amp. diferencial

es nula

Termocupla


I

Efecto Seebeck: f.e.m. ==> f ( T )

V 10mV - 50 mV

Rangos:

-200 a 4000 C

Sensibilidad:

10 a 50 V/C

Baja Sensibilidad

Tipos de Termocupla J : Fe-Constantan (Fe-C)

K : Cr-Aluml (Cr-Al)

T : Cu-Constantan (Cu-C)

Otros: W, Rh, Pt

Exactitud : 1 - 3%

Respuesta : Lenta (seg.) Linealidad : No muy buena


Thermocouple Type Names of Materials Useful Application Range

B Platinum30% Rhodium (+) Platinum 6% Rhodium (-)

2500 -3100F 1370-1700C

C

W5Re Tungsten 5% Rhenium (+)

W26Re Tungsten 26% Rhenium (-)

3000-4200F 1650-2315C

E Chromel (+)

Constantan (-) 200-1650F 95-900C

J Iron (+)

Constantan (-) 200-1400F 95-760C

K Chromel (+) Alumel (-)

200-2300F 95-1260C

N Nicrosil (+)

Nisil (-) 1200-2300F 650-1260C

R Platinum 13% Rhodium (+)

Platinum (-) 1600-2640F 870-1450C

S Platinum 10% Rhodium (+)

Platinum (-) 1800-2640F 980-1450C

T Copper (+)

Constantan (-) -330-660F -200-350C


Termopares


Tipo Rango Precisin

T -200 250C 2%

J 0 750C 0.5%

K 0 1300C 1%

R / S 0 1600C 0.5%

W 0 2800C 1%

Curvas de Calibracin


-500 0 500 1K 1.5K 2K

80

70

60

50

40

30

20

10

V/C

T (C)

E

T J

K

N

R

S B

Rangos Recomendado:

B: 1290 F a 3310 F

E: -285 1830

J: -300 2190

K: -285 2502

N: 32 2370

R: 255 3214

S: 300 3214

T: -275 750

Pt-100


0C 100

La resistencia

elctrica cambia

con la temperatura

Puente elctrico

para la conversin

a seal electrica de

tensin

Margen de empleo: -200 500C Sensibilidad: 0.4 /C

Precisin: 0.2%

Puente


V

R R

R Rt

Pt100

Cuando el puente est equilibrado, la

tensin V es nula. Si se modifica Rt la

tensin V cambia.

Conexin a tres hilos


V

R R

R Rt

Pt100

La longitud de los hilos de conexin influye en la medida, el

tercer hilo hace que se aada la misma resistencia a cada

rama y se compensa el desequilibrio producido en el puente

TUBO PROTECTOR

METALES

TERMINALES

AISLANTE

UNION DE MEDIDA

Termopozo


Termoresistencia (RTD)

Principio: R = f(T)

Materiales: Pt (ms usada)

W (T altas)

Otros: Ni, Cu

Pendiente: + (siempre) Linealidad:

Buena

Formas: Alambre enrollado

Film metlico


Film:

Respuesta rpida

Bajo costo

Alta resistencia

Alambre:

Masivo

Mas estable en el tiempo

Auto calentamiento

Bajo

Valores tpicos

100, 200 ohms

RTD


Aislante Cu Pt

0,0005 diam.

0.010 espesor

Ag

PIROMETROS INFRAROJOS

Todos los cuerpos emiten ondas electromagnticas o radiacin dependiendo de la temperatura a la que se encuentran

La energa radiada y su longitud de onda estn de acuerdo a la temperatura

Por lo que se puede medir la temperatura del cuerpo sin contacto con l

Basan su funcionamiento en la emisividad de los cuerpos


RADIACIN DE INFRARROJOS Todo cuerpo sobre el cero absoluto de temperatura (-273C), irradia

una energa con una longitud de onda que se encuentra en el infrarrojo

(0,76 1.000 ), del espectro electromagntico. El espectro visible es de 0,4 para la luz ultravioleta hasta alrededor de 0,75 , para la luz

roja. Para los propsitos prcticos de medicin de temperatura el

espectro infrarrojo se extiende de 0,75 a 20 .


EMISIVIDAD DE LOS MATERIALES

Material Emisividad Material Emisividad

Aluminio* 0,03-0,30 Plomo* 0,50

Asbesto 0,95 Piedra caliza 0,98

Asfalto 0,95 Aceite 0,97

Basalto 0,70 Pintura 0,93

Latn* 0,50 Papel 0,95

Ladrillo 0,90 Plstico** 0,95

Carbono 0,85 Caucho 0,95

Cermica 0,95 Arena 0,90

Concreto 0,95 Piel 0,98

Cobre** 0,95 Nieve 0,90

Polvo 0,94 Acero** 0,80

Alimento Congelado 0,96 Textiles 0,94

Hielo 0,98 Agua 0,95-0,99

Hierro* 0,70 Madera*** 0,94

* oxidado ** opaco ***natural


APLICACIONES


Detector de metal Caliente

Medicin de Presin


Presin.

La presin puede definirse como la magnitud fsica que expresa la fuerza

ejercida por un cuerpo sobre la unidad de superficie.

P = F/A

Donde P es la presin, F la fuerza y A el rea sobre la cual se aplica la fuerza.


La presin se clasifica en dos grandes grupos:

Presin relativa: que tiene como punto de referencia la presin atmosfrica, y

Presin absoluta: que tiene como referencia el cero absoluto de presin

Pabs = Patm+ P man


Unidades de Presin:

1 N/m2=1 Pascal (Pa) 1 kN/m2=1000 N/ m2

1 kPa=1000 Pa 1 MPa=106 Pa

En el sistema ingls: 1lb-f/pulg2 = 1 p.s.i. (poundal, square, inch). En la industria del gas se usa con frecuencia el bar y el milibar

(mbar) En la ventilacin industrial se usa frecuentemente pulg Hg, pulg

H2O, psi. 1 mbar = 0.001bar

La presin tambin se mide en atmsferas (atm) 1 atm = 14.7 p.s.i.

1 atm = 1.033 kg-f/cm2


Ejemplo

Si en la descarga de un compresor de gas, la

presin relativa o manomtrica es de 18 psi y en

la succin del mismo hay un vaco de 3 psi,

entonces:

Presin absoluta en la descarga =

= 14.7 + 18 = 32.7 psi

Presin relativa de succin = -3 psi

Presin absoluta de succin = 14.7 3 = 11.7 psi


Ejem: En una piscina cuyas dimensiones son 30*120 pies, la altura hasta la cual est llena de

agua es de 6 pies.

Cul es la presin manomtrica o relativa en el

fondo de la piscina?

La densidad del agua es de 62.4 Lb/pie3

Utilizando la formula: p=h*d

p =6 pies*62.4 Lb/pie3

p =374.4(Lb/pie2)(1pie2/144pulg2)

p =374.4/144 (lb/pulg2) = 2.6 psi.


Transmisores de presin

Presin absoluta

Presin manomtrica

Presin diferencial


Medidas basadas en:

Desplazamiento

Galgas

Piezoelectricidad

Sensor de

desplazamiento

Capacidad

Induccin

Potencimetro


Galgas / Efecto Hall


N

S

Corriente

Fuerza

Efecto Hall

Galgas

extensiomtricas

La

deformacin

varia R

Sensor piezoelctrico


Cristal de cuarzo

Fuerza

Placa metlica

+

-

Instrumentos para medir presiones estticas

Los instrumentos ms comunes para medir presiones estticas es decir fludos en reposo; pueden ser los manmetros de columna liquida, los manmetros de deformacin elstica (manmetros de Bourdon) y los manmetros de peso muerto.

A continuacin realizaremos una breve descripcin de cada una de ellos.

Manmetro de columna liquida o manmetro diferencial.- Se usan para medir presiones pequeas, consiste en un tubo en U en cuyo interior contiene un lquido puede ser mercurio o aceite coloreado sujeto en una tabla o plataforma fija, puede ser vertical o inclinado


Los manmetros de columna liquida tambin se pueden usar para medir presiones menores que la atmosfrica es decir presiones vacuomtricas en cuyo

caso se llama Vacuometro,

a) Manmetro en situacin normal, el lquido esta en el mismo nivel en ambos lados de la columna.

b) Manmetro conectado a un tanque que contiene gas natural a una presin mayor que la atmosfrica, la columna de lquido sube una altura H.

c) Manmetro conectado a un tanque que contiene gas natural a una presin menor que la atmosfrica, la columna de lquido baja una altura H.


Ejemplo:

La lectura de un manmetro indica 26 Hg; de vaco; determinar la presin absoluta en psi y kN/m2.

1atm = 29.9Hg = 100 kN/ m2 =14.7 psi

Presin absoluta = Patm - Pvaco Pabs= 29.9-26 = 3.9 Hg

Pabs = 3.9 Hg*(14.7 psi/29.9 Hg) = 1.917 psi

Pabs= 3.9 Hg*(100 kN/m2/29.9 Hg) =

Pabs = 13.04 kN/m2=13.04 kPa


Manmetro de Bourdon

Es el mas comn de los manmetros de deformacin elstica, basan su principio de funcionamiento en la deformacin elstica de elementos flexibles (ley de Hooke). Normalmente son tubos metlicos curvos de seccin elptica y tienen tendencia a enderezarse cuando se les somete a una presin interna. Si uno de los extremos del tubo esta fijo, el otro experimenta un desplazamiento que depende de la magnitud de la presin aplicada. Si la presin interna del tubo es menor que la externa el tubo tendr tendencia de curvarse an mas.

Como la presin externa que rodea el tubo es la presin atmosfrica el manmetro de Bourdon sirve para determinar presiones manomtricas.


Manmetro de Bourdon

Esquema constructivo de un manmetro de Bourdon, generalmente consta de un tubo de seccin elptica que al deformarse por la presin del gas mueve una aguja calibrada a travs de un resorte.


Los manmetros de Bourdon tienden a enderezarse si la

presin interna es mayor que la atmosfrica entonces la

aguja del reloj gira en sentido antihorario y marca

presiones, manomtricas positivas, pero si la presin

externa es menor que la presin atmosfrica el tubo

tendera a curvarse mas con lo cual la aguja girara en

sentido horario marcando presiones negativas o

vacuomtricas.

Funcionamiento del manmetro de Bourdon


Manmetros con escalas en psi.

a) Manmetro para medir presiones positivas de 0 a 100 psi.

b) Manmetro compuesto por dos escalas de 0 a 100 psi y escala negativa de 0 a -30 pulg Hg para medir presiones vacuomtricas.

(a) (b)

Escalas de los manmetros de Bourdon


Caractersticas del manmetro de Bourdon

Su rango de trabajo puede variar de 0 a 98 MPa.

Requieren afericin peridica por cuanto llegan a sufrir deformacin permanente, recalibracin frecuente.

Son susceptibles a altas temperaturas y al ataque de fludos corrosivos.

Son muy sensibles a las vibraciones.

Poseen una precisin de 0.25 a 2% del fondo de escala a plena escala, y se calibran generalmente en kg/cm2. Sin embargo para aplicaciones especiales pueden llevar otras graduaciones por ejemplo: mm Hg o m H2O. Los vacumetros normalmente se gradan en mm Hg.

Para presiones muy bajas normalmente se utilizan los manmetros de diafragma o de fuelle.


Presin


Manmetros diferenciales para presiones muy pequeas

Cuando las presiones a medir sean muy

pequeas por ejemplo menos de 100 mm de

columna liquida no es posible utilizar el

manmetro en U o el Bourdon de manera directa,

normalmente se utiliza tres tipos de instrumentos

que son: Manmetro de columna liquida inclinada,

Manmetro de dos fludos y el micromanmetro.


Manmetros diferenciales para pequeas presiones

(a)

(b)

(c)

Manmetros de columna liquida para pequeas presiones:

a) Manmetro en U inclinado,

b) Manmetro inclinado de una sola rama, la altura h equilibra la presin medida pero se toma como lectura la distancia h1, conociendo la inclinacin se determina h,

c) Manmetro inclinado de tiro. Ing. Luis Martinez S. 62

Presin Esttica, de velocidad y total.- En el estudio de los flujos se emplean conceptos bsicos que caracterizan el movimiento del fludo, encontrndose dentro de ellos el caudal, la presin esttica, la presin de velocidad y total, que pasamos a describir a continuacin:

a) Presin Esttica (pe).- La presin esttica es la parte de la presin del fluido debido solamente al grado de compresin del mismo, tambin se entiende como la fuerza por unidad de superficie ejercida en todas las direcciones y sentidos nicamente por las partculas del fludo, al margen de la direccin y sentidos de la velocidad.

Puede existir un fludo en movimiento o en reposo, ya que todo fludo ejerce una presin sobre las paredes del recipiente que lo contiene, ejercindose por igual en todas las direcciones, siendo su valor igual al cociente entre el valor de esa fuerza y la superficie que recibe su accin.


b) Presin de velocidad (pv).- La presin de velocidad es la parte de la presin del fludo debido solamente al movimiento del mismo en forma conjunta. Tambin podemos decir que la presin de velocidad de un flujo de fludo es la fuerza por unidad de superficie que equivale a la transformacin total de la energa cintica en energa de presin.

La presin de velocidad es siempre positiva y se manifiesta nicamente en el sentido de la velocidad.

El movimiento del fludo como ya se dijo, es debido bsicamente a la diferencia de presiones que existen entre dos puntos. Por lo tanto, la velocidad del flujo depende de la resistencia que encuentre en su recorrido la corriente del flujo. Al igual que cualquier otra cosa que se mueve, el aire ejerce presin contra los obstculos a su paso y es proporcional a su velocidad.


c) Presin total (pt).- La presin total es debido al grado de compresin del fludo y a su movimiento. Es la suma algebraica de la presin de velocidad y de la presin esttica en un punto. Si el aire se encuentra en reposo, la presin total ser igual a la presin esttica.

Es oportuno observar como ejemplo que, mientras la presin esttica es negativa en la aspiracin y positiva en la impulsin, la presin de velocidad es siempre positiva, por lo que la presin total es la suma algebraica de ambas.

Presin total = presin esttica + presin de velocidad


Medicin de presiones de velocidad

La presin de velocidad es ms difcil de medir por que no se puede separar de la presin esttica, la cual siempre lo acompaa.

La nica excepcin de una medida hecha en la descarga a la atmsfera abierta al final de la tubera, en cuyo caso la presin esttica es cero.

Para obtener la presin de velocidad en un ducto o tubo es necesario medir la presin total y la presin esttica simultneamente, la diferencia entra ellas dos es la presin de velocidad.


En conductos de impulsin las presiones estticas (pe) y total (pt) son positivas, resultando una sobrepresin.

a) Mide la presin de velocidad, b) Mide la presin esttica, c) Mide la presin total del flujo.

(a) (b) (c)

Tubos de Pitot y manmetro en un ducto de impulsin.


En los conductos de aspiracin las presiones esttica (pe) y total (pt) son negativas; en consecuencia se tiene una depresin.

a) Mide la presin de velocidad. b) Mide la presin esttica. c) Mide la presin total del flujo.

(a) (b) (c)

Tubos de Pitot y manmetro en un ducto de

aspiracin.


Fuerza

Celdas de carga

R = l/A

Strain Gauges

Tensin mecnica --> R = f(F)


Capacitivo

C = A/d

Capacidad ----- f(P)


Piezoelctrico

V = kP

Cristales ----- f(P)


Sensores de Presin


Ejemplos

Presin manomtrica y absoluta Ing. Luis Martinez S. 73

Ejemplos

Presin en proceso


Presin diferencial

Ejemplos


Medicin de Nivel


Level


Transmisores de nivel

Desplazamiento

Flotador

Fuerza: Principio de Arqumedes

Presin diferencial

Capacitivos

Ultrasonidos

Radar


MEDIDORES DE NIVEL

Los medidores de nivel pueden clasificarse en dos grupos generales:

directos e indirectos

Medidores Directos

Son los primeros aprovechan la variacin de nivel del material (lquido

o slidos granulares) para obtener la medicin.

Medicin por Ultrasonido


Medidores Indirectos

Los segundos, usan una variable, tal como presin, que cambia con

el nivel del material. Para cada caso, existen instrumentos mecnicos

y elctricos disponibles.

Medicin con Transmisin de Presin Diferencial


MANTENIENDO UN CONTROL DE NIVEL

Un circuito de control de nivel hace lo siguiente:

1. Mantiene el nivel de un lquido en un tanque o

recipiente.

2. Mantiene el nivel del lquido a niveles preseleccionados

determinados por el punto de ajuste en el controlador.

3. Fija el lquido en un nivel ajustado por el operador.

4. Indica el nivel del lquido.

5. Realiza funciones auxiliares tales como de

alarma o control de paro.


Sensores de Nivel

Directos Mirilla

Flotador

Desplazamiento

Sonda

Indirectos

Presin Hidrosttica

Balanza

Elctricos

Conductivo

Capacitivo

Vibracin

Ultrasonido

Micro- Ondas

Radiactivo


Flotador

Acoplamiento: mecnico.

Magntico.

Mantenimiento frecuente


Desplazamiento

Fuerza de empuje

Rango limitado

Interruptores/ salida continua.


Sonda

Pluma baja y sube constantemente

Slidos y lquidos


Presin Hidrosttica

Necesidad de vaciar tanques para instalacin y calibracin.

Supresin o elevacin de cero.

Diferencia de presiones en tanque cerrado.

Columna de compensacin hmeda.


h 3

h 4

h2

L H

100 %

0 %

Presin Hidrosttica


Nivel: presin diferencial


LT

(p0 + gh) - p0

Se mide la

diferencia de

presin entre ambas

ramas

Se supone la

densidad constante

Condensacin en

los tubos

MEDICION DE NIVEL

METODO HIDROSTTICO


Balanza

Celdas de Carga.

Distribucin uniforme en los apoyos


Conductivo

Deteccin

Control


Vibradores

Deteccin

Lquidos: frecuencia

Slidos: amplitud


Capacitivo

Constante dielctrica

Lquidos conductores y no conductores


Capacitivos


Entre el electrodo y la

pared del depsito se

forma un condensador

cuya capacidad depende

del nivel de lquido

Nivel: Ultrasonidos


El tiempo entre la

emisin y la

recepcin de las

ondas de alta

frecuencia es

proporcional al nivel

Ultrasonido

Tiempo de trnsito.

Velocidad del sonido = 343 m/s

Angulo de emisin.

No para temperaturas o presiones altas.

Vapores, espuma excesiva, turbulencia o polvo interfieren


Radar Frecuencia: GHz

Velocidad de la luz.

Inmune a:

presin

temperatura

vapores

turbulencia

agitacin

Caro


Radiactivo

Rayos gamma.

Fuera del depsito

Medios Peligrosos.

Atenuacin depende de depende de densidad del medio.

Caro.


Presin diferencial

Ejemplos


Medidores de Flujo


MEDIDORES DE FLUJO

La medicin de flujo tiene el ms alto porcentaje en cuanto a

medicin de variables industriales se refiere. Ninguna otra variable

tiene la importancia de sta, ya que sin mediciones de flujo, sera

imposible el balance de materiales, el control de calidad y an la

operacin de procesos continuos.

Existen muchos mtodos para medir flujos, en la mayora de los

cuales, es imprescindible el conocimiento de algunas caractersticas

bsicas de los fluidos para una buena seleccin del mejor mtodo a

emplear. Estas caractersticas incluyen viscosidad, densidad,

gravedad especfica, compresibilidad, temperatura y presin, las

cuales no vamos a detallar aqu.

Bsicamente, existen dos formas de medir el flujo: el caudal y el flujo

total. El caudal es la cantidad de fluido que pasa por un punto

determinado en cualquier momento dado. El flujo total de la cantidad

de fluido por un punto determinado durante un periodo de tiempo

especfico. Veamos a continuacin algunos de los mtodos

empleados para medir caudal.


MEDICIN POR PRESIN DIFERENCIAL

Utiliza dispositvos que originan una presin diferencial debido al paso de un fluido

por una restriccin. La razn de hacer esto es que el caudal es proporcional a la raz

cuadrada de la diferencia de presiones entre dos puntos, antes y despus de la

restriccin. Uno de estos elementos es la placa - orificio o placa perforada. All, el

fluido sufre una disminucin de su presin, la cual es mnima en el punto

denominado "vena contracta". Si bien es cierto, la presin tiende a recuperarse,

existe al final una prdida de presin.

Una placa- orificio se coloca en una tubera, sujeta entre dos bridas. La forma y

ubicacin del agujero son el rasgo distintivo de tres tipos de este dispositivo: la placa

concntrica, la excntrica y la segmental; la seleccin de algunas de stas depende

de las caractersticas del fluido a medir. Existen tres tipos de tomas de presiones a

ambos lados del elemento primario: tomas de bridas, tomas de tubera y tomas de

vena contracta.

Igualmente, aqu las caractersticas del fluido influirn en la eleccin de alguna de

estas.Tpicamente se utiliza un transmisor de presin diferencial para la toma de las

presiones y el envo de una seal que represente al flujo. A esta seal sin embargo

se le debe extraer la raz cuadrada para obtener una respuesta lineal con respecto al

flujo. Antiguamente se empleaban instrumentos especiales para tal fin. Hoy, esta es

una funcin de software en instrumentos digitales. La placa perforada es finalmente,

un elemento simple, barato, aunque no muy preciso, como otros dispositivos de

presin diferencial. Aunque funcionalmente es sujeta a la erosin y dao, es fcil de

reemplazar.


MEDIDORES MAGNTICOS

Utilizan la ley de induccin de Faraday, que establece que cuando

una corriente pasa por un conductor y existe un campo magntico

en direccin transversal al mismo, se crea un potencial elctrico

proporcional a la corriente.

En la aplicacin para medir caudal, se coloca un tubo aislado

elctricamente con un par de electrodos montados a ambos lados

del tubo y rasantes con el fluido. Unas bobinas elctricas se colocan

alrededor del tubo de modo tal de generar un campo magntico en

un plano perpendicular, tanto al eje del cuerpo del voltaje de salida

es proporcional a la velocidad promedio del fluido; no interesa si

este es laminar o turbulento. Adems, es independiente de la

viscosidad, densidad, temperatura y presin. Si bien es cierto, se

requiere que el fluido tenga cierta conductividad mnima, la seal de

salida no vara con el aumento de la conductividad, lo cual es una

ventaja. En aplicaciones en donde es necesario medir flujo de masa,

se puede lograr esto midiendo la densidad del fluido y multiplicando

las dos seales.


MEDIDOR A TURBINA

Un instrumento de este tipo consiste de una rueda de turbina de

precisin, montada en cojinetes de una porcin de tubera, y una

bobina electromagntica colocada en la pared de la tubera,

causa el giro de la turbina a una velocidad que vara directamente

con el caudal del fluido de proceso. La interrupcin del campo

magntico, con cada paso de cada hoja de la turbina produce un

pulso elctrico. La frecuencia de estos pulsos determina la

velocidad del fluido.


MEDIDOR DE VRTICE

La forma de medicin es parecida a la de la turbina. Sin embargo, aqu un

dispositivo fijo a la entrada de la tubera similar a una hlice, genera un

movimiento rotatorio al fluido. Otro dispositivo, se encarga posteriormente de

restablecer el caudal original al fluido. La oscilacin de ste en el punto de

medicin, es proporcional al caudal. Estas oscilaciones producen variaciones

de temperatura en un sensor colocado en el rea, variaciones que luego se

convierten en pulsos de voltaje que son amplificados, filtrados y

transformados en ondas cuadradas para ser luego ingresados a un contador

electrnico.


MEDIDORES DE FLUJO TOTAL

Dentro de este tipo de dispositivos se tienen los denominados medidores de

desplazamiento positivo, los cuales, separan la corriente de flujo en

incrementos volumtricos individuales y cuentan dichos incrementos. Los

medidores son fabricados de modo tal que cada instrumento volumtrico es

conocido en forma precisa y la suma de estos incrementos da una medida muy

aproximada del volumen total que pasa a travs del medidor. La mayora de los

medidores de desplazamiento positivo son de tipo mecnico y usados

principalmente para medir cantidades totales del fluido a ser transferido y a

menudo se asocian a otros dispositivos para lograr acciones de indicacin,

registro o control.

Entre los ms utilizados, figuran los de disco oscilante, pistn oscilante,

cicloidal, oval, birrotor, etc.

Los medidores de flujo de masa en sus diversos tipos y los computadores de

flujo, constituyen hoy en da una muestra del avance de la tecnologa en la

medicin de esta variable. El medidor tipo Coriolis es un ejemplo de los

primeros. Aqu el fluido fluyendo a travs de un tubo vibrante causa una

deflexin en el tubo proporcional al flujo de masa. Estos medidores tienen gran

exactitud.


Transmisores de Caudal

Presin diferencial

Electromagnticos

Turbina

Vortex

Efecto Doppler

Msicos (Coriolis) ..


Tubo Pitot Es un instrumento que permite medir la velocidad de los

fludos, consta de un tubo en U, que permite medir la presin de la velocidad de un fludo.

Este instrumento consiste bsicamente en dos tubos metlicos en dos tubos metlicos concntricos entre si y conectados a un manmetro diferencial. Mide puntualmente la presin de velocidad del fludo, que circula en el interior de un ducto o tubera, como la diferencia (p) entre su presin total tomada por el tubo externo. A partir de esta diferencia obtiene la velocidad puntual del fludo mediante la ecuacin:

Donde:

Q = Caudal

p = Presin de velocidad

= Densidad del fludo

k = Constante del instrumento.

A = seccin del ducto

pkAQ

2


Tubo de Pitot

a) tubo de Pitot con dos tomas para medir la presin esttica (1) y la presin de velocidad (2).

b) esquema de un tubo real de pitot, el cual tiene tubos

concntricos para determinar la presin de velocidad.

(a)

(b)

1 2


Caractersticas del tubo de Pitot

Es un instrumento sencillo y de fcil manejo utilizado principalmente para gases y tambin para lquidos. Puede obstruirse cuando el fludo arrastra slidos.

Su rango de utilizacin es de 0 a 2500 mm de H2O. Permite mediciones en un amplio rango de

temperaturas.

Es utilizado en ductos de dimetro mayor de 150mm. Las perdidas de carga que origina son despreciables. Su dimetro debe ser menor o igual a 1/40 del ducto. Para velocidades inferiores a 2 m/s debe usarse

anemmetros.

En caso de obstruccin puede limpiarse usando aire comprimido.

Su precisin varia de 1.0 a 4.0 % segn su operacin.


Caudal


TUBO PITOT

Primario generador de presin

diferencial apto para la medicin

en grandes caerias

(tipicamente de 8" a 40") a muy

bajo costo y con una perdida de

carga despreciable. Una de sus

principales ventajas es que

puede ser montado bajo presin

sin interrumpir el servicio

Tubo de Pitot


FLUJO

TUBO PITOT

ALTA

PRESION

BAJA

PRESION

Anemmetros

Los anemmetros miden puntualmente la velocidad de fludos exteriores. Consisten en un rotor, dotado de labes metlicos inclinados, acoplado a un mecanismo que determina sus revoluciones.

Algunas de las caractersticas de los anemmetros son las siguientes:

Ideales para gases con velocidades de 0.25 a 30 m/s.

Trabajan en un rango de temperaturas de 0 a 80 C.

Son ms delicados que el tubo de pitot.

Existen dos tipos muy conocidos: de hilo caliente e impelente.

Se usa frecuentemente para medir al velocidad del viento o el aire.


Placa orificio Es un dispositivo estacionario que mide la diferencia de presin

esttica antes y despus de un disco metlico cuyo centro tiene un orificio calibrado. Se instala en ductos y tuberas en cuyo interior circula el fludo. La diferencia de presiones (p) es tomada por un manmetro diferencial y esta relacionada con el caudal (Q) segn la ecuacin siguiente:

Algunas de las caractersticas de la placa orificio son las siguientes:

Es un instrumento sencillo y de bajo costo.

Necesita tramos rectos, libres de cualquier obstruccin, tanto aguas arriba como aguas abajo.

Admite presiones de fludo hasta de 98 MPa.

Se utiliza con vapores, lquidos y gases.

2kAQ


Placas de orificio


P1 P2

D

d)PP(g2

4

D

1Cq 21

2

4

2

Basada en la medida

de presin diferencial

D d

Caractersticas de una placa de orificio Algunas de las caractersticas de la placa orificio son las

siguientes:

Es un instrumento sencillo y de bajo costo. Necesita tramos rectos, libres de cualquier obstruccin,

tanto aguas arriba como aguas abajo.

Admite presiones de fludo hasta de 98 MPa. Se utiliza con vapores, lquidos y gases. Ocasiona prdidas de presin irrecuperables en la lnea. Su exactitud depende del grado de desgaste de su

canto.

Las fluctuaciones de presin ocasionan errores de lectura.

Su precisin es del orden del 1.0 % del fondo de la escala.


Placa de orificio

Vista de un medidor de placa orificio, se puede ver que la diferencia de presiones medida por el manmetro permite determinar la velocidad del fludo conociendo la relacin de reas.


Caudal


PLACA ORIFICIO

Aptas para medir caudal de todo

tipo de fluido en forma sencilla y

econmica. Pueden ser

diseadas en base a las normas

ASME, AGA, ISA, etc. Estan

disponibles en materiales tales

como AISI-316, Monel, Hastelloy

C, PVC, etc. Se proveen junto a

accesorios como bridas porta-

placa, juntas, tramos de

medicin, etc.

Placa de orificio


Tubo Venturi Es un aparato que permite evaluar el caudal o velocidad

de los fluidos lquidos y gases.

Funciona de manera anloga a la placa orificio. Consiste bsicamente en un tubo formado por una garganta recta entre dos troncos de cono. Una toma de presin esttica se realiza en la garganta y la otra a la salida del instrumento. Ambas tomas estan conectadas a un manmetro diferencial.

Algunas de las caractersticas del tubo venturi son las siguientes:

Se utiliza para medir los flujos de lquidos y gases.

Introduce una perdida de presin inferior a la placa orificio.

Su precisin es del orden del 0.5 % de la lectura.


Tubo de Venturi

Tubo de venturi con manmetro diferencial para medir el caudal de un flujo.


Tubo de Venturi


FLUJO

ALTA

PRESION BAJA

PRESION

Caudal


TUBO VENTURI

Aplicable a la medicin de

caudal en grandes caeras

donde se requiera una cada de

presin permanente muy baja o

un elemento primario de fcil

trazabilidad. Disponibles en gran

variedad de materiales y de

conexiones a proceso

Tubo de venturi y Pitot


Contador Volumtrico Es un medidor estacionario constituido bsicamente de

un disco que gira, en el interior de una cavidad, al paso del lquido. El disco est acoplado a un mecanismo de lectura acumulativa.

Algunas de las caractersticas del contador volumtrico son las siguientes:

No tiene competidor para flujos bajos de lquidos viscosos.

Puede medir caudales hasta de 10 000 m3/h.

La presin del lquido puede alcanzar los 0.98 MPa.

Es sensible a las impurezas del lquido.

Su precisin es del orden del 2.5% del fondo de la escala.


Caudal


EFECTO DOPPLER

Es un instrumento ultrasnico de

costo muy accesible que permite

medir caudal instantneo y volumen

totalizado de lquidos sin invadir la

caera. La tecnologa con la que

opera lo hace apto para medir

lquidos que arrastren slidos (Ej.:

efluentes). De muy fcil

programacin, posee adems

salida de 4 - 20 mA y de RS-232

para adquisicin de datos

Tobera


FLUJO

ALTA

PRESION

BAJA

PRESION

Medicin de flujo


Fluj

o

DISTANCIA

10

0

80

60

40

20

0

A

B

C 10

0

80

60

40

20

0

Curva de presin

PUNTO DE VENA CONTRACTA

Concntrica Excntrica Segmental

Ventajas:

Bajo costo de adquisicin inicial.

Tecnologa simple y aceptada. Aplicaciones en grandes dimetros de tubera.

Desventajas:

Poca precisin. Corrimientpos en la medicin. Cada de presin significativa. Rangeabilidad limitada. Medida basada en volumen.

Presin diferencial


Turbinas

Ventajas:

Bajo costo de adquisicin inicial. Excelente repetibilidad. Tecnologa aceptada. Baja cada de presin.

Desventajas: Precisin depende de la

densidad. Partes mviles de mantenimiento

frecuente (rodamientos, etc). Medicin unidireccional. Factor de calibracin para cada

fludo. Requiere eliminadores de aire y

enderezadores de flujo. Medida basada en volumen.


S

Caudalmetros electromagnticos


N

S

B

En el conductor

(lquido) que

circula a una

velocidad en el

seno del campo B

se induce una f.e.m

proporcional a la

velocidad, que se

recoge en los

electrodos

N

-

+


MEDIDORES ELECTROMAGNTICOS

LEY DE FARADAY

Ui = B x l x v

Ui = Voltaje inducido

L = Longitud del Conductor

B = Intensidad del campo magntico

v = Velocidad del conductor


LEY DE FARADAY

Ui = L x B x v

Ui = Voltaje Inducido

L = Dimetro interior = k1

B = Intensidad del campo magntico = k2

v = velocidad del conductor

k = k1 x k2

Ui = k x v, la seal en el electrodo es directamente proporcional a la velocidad del fludo.


Brisa ligera - flujo laminar,

no se forman remolinos

Brisa mayor - flujo en transicin,

Formacin de remolinos

irregulares

Fuerte viento - Flujo turbulento,

Remolinos de patrn

regular


MEDIDOR VORTEX PRINCIPIOS

Via Vortex Von Karman

Formacin de Vrtices continuamente

Alternados lado a lado

Frequencia es proporcional a la velocidad


SE

A

L

S

A

L

I

D

A

20 mA

4 mA

Q=0 QMIN QMAX Rgimen de Flujo

Lineal con el

Flujo


Ventajas del flujmetro Vortex

La seal de flujo es digital No hay corrimiento del cero

Salida de pulsos para totalizador

Bajo costo de instalacin

Amplia Rangeabilidad

Salida inherentemente lineal

Baja cada de presin

Aplicaciones en lquidos, vapor, o gas

Inmune a cambios en la densidad & viscosidad


Construccin Mecnica probada en el campo

Amplificador Disponible en Remoto

Empaquetadura Alta confiabilidad

Cuerpo Categora ANSI full

Barra de Vortex Metal slido Construccin robusta No partes mbiles

Indicador

/Totalizador Local/ Interface

Sensor

Hermticamente

sellado


Aplicaciones

Mejores Aplicaciones

Fluidos limpios de baja viscosidad (< 3cp)

Vapor & gas

Hidrocarburos de baja viscosidad

Agua, qumicos de baja corrosin

Aplicaciones marginales

Lquidos moderadamente viscosos (< 7cp)

Qumicos moderadamente corrosivos

Pulpas ligeras ( less than 1%)


Flujmetro Msico Tipo Vortex


Principio de Medicin

Voltaje

Frecuencia

Lineal con el Flujo

Fluctuaciones

Alternadas (F) Velocidad (V)

Voltaje V2

Voltaje

Frecuencia V

Frecuencia V


Magnticos

Ventajas:

Bajo costo de adquisicin inicial. No intrusivo. Tecnologa aceptada. Aplicaciones en grandes dimetros

de tuberia. Mide fludos erosivos.

Desventajas: No puede medir hidrocarburos u

otro fludo no conductivo. Limitada rangebilidad. Requiere tubera recta antes y

despues del medidor. Factor de calibracin para cada

fludo. Medida basada en volumen.


Desplazamiento positivo (PD)

Ventajas:

Bajo costo de adquisicin inicial

para dimetros pequeos. Bueno para fludos viscosos. Tecnologa aceptada.

Desventajas: Precisin depende de la viscosidad. Partes mviles de mantenimiento

frecuente (rodamientos, etc). Medicin unidireccional. Factor de calibracin para cada

fludo.


Desplazamiento positivo (PD) Cont.

Desventajas. No maneja slidos en

suspensin por originar daos

internos. Puede requerir

eliminadores de aire y filtros. Medicin unidireccional. Costoso para dimetros

superiores a 4. Medida basada en volumen Ing. Luis Martinez S. 148

Comparacin de Flujmetros msicos

Precisin 2% 1~2% 0.5%

Tipo Vortex Mass D/P(PT co..) Thermal Coriolis

Fluido Gas,Vapor (Liquido)

Gas,Vapor (Liquido)

Gas Liquido

Principio

T1 T2

Aplicacin

Tamao 50~100 50~1000 > 15 PT1/4~150 (15~300)

Q=SQR( p)

M=Q*PTcomp.

F V2 f V = = V

F f

M=C* T M=A* t

(mm)

t T=T2-T1

Depende de


Transmisor

Temperatura Transmisor

Presin

Computador

Flujo Masa

3.5 a 7.5 D

1 a 2 D

Gua de Instalacin

Toma de Presin y toma de Temperatura


Longitud mnima de tubera recta aguas arriba

10 D

curva

10 D

Te

Vlvula

compuerta

abierta

10D 5D

Vlvula control

30-50D

Mtodo de entubado para Mantener la Precisin

Conecxin directa OK

Reduccin

10D

Expansin

10D


Mtodo de entubado para llenar el sensor con Liquido a medir

Lquidos Conteniendo burbujas

Bueno Malo

Malo Bueno


Mtodo de entubado para Aplicaciones de Lquidos

Bueno Malo

Vlvula

deControl


Mtodo de entubado para llenar el sensor

con el lquido a medir

Bueno

Bueno

Bueno

Malo


Mtodo de entubado para Aplicaciones de Gas

Malo

Bueno


Mtodo de entubado para Aplicaciones de Gas

Aplicacin normal

Bien Mal

Aplicacin con posibilidad de flujo pulsante

Mal Bien

Control

Valve

Control

Valve


Efectos de la Viscosidad

100

200

2 5 10 20

10

20

50

1

(GPM)

MIN

. LIN

EAR

FLO

WRA

TEMAX.

Flujo MIN. VS.

VISCOSIDAD

para YEWFLO 2

VISCOSIDAD DEL FLUIDO (cSt)



LA METROLOGIA

LA METROLOGIA ES PARTE DE LA FISICA

ES LA CIENCIA DE LA MEDICION

SUS TAREAS SON:

ELABORACION DE LAS BASES TEORICAS

DESAROLLO DE METODOS DE REPRODUCCION DE UNIDADES

INVESTIGACION DE LA TEORIA DE ERRORES

DESARROLLO DE TECNICAS DE MEDICION

ESTABLECER METODOLOGIAS PARA LA TRANSMISIN DE VALORES EN LA CADENA DE TRAZABILIDAD

CAMPOS DE LA METROLOGIA

LEGAL: Con fines de fiscalizacin para la defensa del consumidor

INDUSTRIAL: Garantizar cumplimiento de especificaciones de la empresa para asegurar la calidad de los productos.

CIENTIFICO: custodia de patrones de la mas alta exactitud

LA METROLOGIA INDUSTRIAL Y LEGAL


METROLOGIA LEGAL

LOS REQUERIMIENTOS

METROLOGICOS ESTAN EN

REGLAMENTOS NORMAS METROLGICAS

METROLOGA INDUSTRIAL

LOS REQUERIMIENTOS

METROLGICOS ESTN EN:

ESPECIFICACIONES DE PROCESO ESPECIFICACIONES DE PRODUCTO ESPECIFICACIONES DEL CLIENTE



INSTITUTO NACIONAL

METROLOGIA CIENTIFICA

(FUNDAMENTAL)

ORGANISMOS

FISCALIZADORES

METROLOGIA LEGAL

LABORATORIOS

DE CALIBRACION

METROLOGIA

INDUSTRIAL

INDUSTRIA

COMERCIO

IMPORTANCIA DE LA

METROLOGIA

EN EL COMERCIO: DONDE

TODA TRANSACCION REQUIERE

DE UNA MEDICION

EN LA INDUSTRIA: PARA

ASEGURAR EL CUMPLIMIENTO DE

LAS ESPECIFICACIONES

CUANDO EL COSTO DE LA

TRANSACCION ES ALTA O SE

REQUIERE UNA GRAN EXACTITUD

EN LA MEDICION, LA METROLOGIA

ADQUIERE MAYOR IMPORTANCIA




LEGAL

INDUSTRIAL CIENTIFICA

SISTEMA DE UNIDADES


DEFINICION DE LA

UNIDAD DEL SI

REALIZACION PRACTICA

ESC. ASCEND. PATRON NACIONAL ESCALA DESC.

PATRONES DE REFERENCIA

PATRONES DE TRABAJO

VENTAJAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL


* ES UN SISTEMA COHERENTE

* POSEE UNA UNIDAD NICA

PARA CADA MAGNITUD

* LA MAGNITUD DE FUERZA Y

MASA ESTAN DIFERENCIADAS

* USA COMO FACTOR DE

CONVERSIN MULTIPLOS DE 10

* ES DE USO INTERNACIONAL

ESTRUCTURA DEL SISTEMA INTERNACIONAL


UNIDADES

DERIVADAS

UNIDADES

SUPLEMENTARIAS UNIDADES

BASE

SUBMULTILPLOS MULTIPLOS

UNIDADES

ESPECIALIZADOS

ACEPTADOS

POR EL SI

REGLAS PARA EL USO DEL SI

DEL NOMBRE DE LAS UNIDADES

DE LOS SIMBOLOS

DE LOS PREFIJOS

ESCRITURA DE NMEROS

REDONDEO DE VALORES

REPRESENTACION DEL TIEMPO

LOS MEDIOS DE MEDICION

TODO LO QUE SE USA PARA

MEDIR, INCLUYE:

INSTRUMENTOS,

MATERIALES DE REFERENCIA, PATRONES,

DISPOSITIVOS DE MEDICION,

EQUIPOS PARA ENSAYOS,

EQUIPOS AUXILIARES,

SOFTWARE,

ETC.

CLASIFICACION DE LOS MEDIOS DE

MEDICION POR SU DESTINO

METROLOGICO

MEDIOS DE MEDICION DE TRABAJO PARA INSPECCION

O PARA EL CONTROL DE PROCESO

PATRONES: PARA VERIFICAR EL

ESTADO DE CALIBRACION

PATRONES

DE EMPRESA

(DE REFERENCIA) MEDIOS DE MEDICION

PATRON

MEDIOS DE

MEDICION

DE TRABAJO


CARACTERISTICAS METROLOGICAS


EXACTITUD: APROXIMACION AL VALOR VERDADERO

ESCALA: MARCAS ASOCIADAS CON UNA NUMERACION

ALCANCE: VALORES DE INDICACION EXTREMAS

VALOR DE DIVISION: TRAZOS SUCESIVOS DE LA ESCALA

RESOLUCIN: INDICACION PERCEPTIBLE EN FORMA SIGNIFICATIVA

VALOR NOMINAL: VALOR REDONDEADO DE UN INSTRUMENTO

SENSIBILIDAD: CAMBIO DE RESPUESTA A UN ESTIMULO

ESTABILIDAD: VARIACION DE SUS CARACTERISTICAS EN EL TIEMPO

LIMITE DE MEDICION: LIMITES PARA MEDIR DENTRO DE ERRORES PERMITIDOS

ERRORES MAXIMOS PERMISIBLES: VALORES PERMITIDOS PARA UN INSTRUMENTO

REPETIBILIDAD: CAPACIDAD DE UN INSTRUMENTO PARA DAR INDICACIONES PROXIMAS

HISTERESIS: DIFERENCIA MAXIMA ENTRE LA ESCALA ASCENDENTE Y DESCENDENTE

CLASE DE EXACTITUD: CLASE DE UN INSTRUMENTO DE ACUERDO A SUS CARACTERISITICAS METROLOGICAS

CLASE DE EXACTITUD


CLASE DE UN INSTRUMENTO QUE SATISFACE

CIERTAS EXIGENCIAS METROLOGICAS COMO:

ESTABILIDAD, RESOLUCIN, SENSIBILIDAD, ERRORES, ETC

LA CLASE SE INDICA POR NUMEROS O SIMBOLOS

CLASIFICACION DE BALANZAS

SEGN NORMAS OIML (NMP):

CLASIFICACION

CLASE I ESPECIALES

CLASE II FINAS

CLASE III COMERCIALES

CLASE IV ORDINARIAS

CLASES DE BLOQUES PATRON

SEGN NORMAS ISO

CLASE USO RECOMENDADO

00 INVESTIGACION

0 CALIBRACION

1 VERIFICACION

2 TALLER

MAGNITUDES DE INFLUENCIA

IDENTIFICAR FACTORES QUE INFLUYEN EN

EN EL EQUIPO Y

EN LA MEDICION

PUEDEN SER

TEMPERATURA,

HUMEDAD,

GRAVEDAD,

CAMPOS MAGNETICOS, ETC.

ESTOS FACTORES DEBEN SER

CONTROLADOS O

SE DEBE APLICAR FACTORES DE CORRECCION

CALIBRACION DE LOS METODOS ANALITICOS

METODOS ABSOLUTOS Seal de un instrumento con respecto a

un patrn Calibrar la escala del refractmetro con

agua u otra sustancia de valor conocido

METODOS ESTEQUIOMTRICOS Se determina el factor del reactivo o

material

Es la estandarizacin del reactivo,

METODOS COMPARATIVOS Se aplica el mismo procedimiento al

patrn y a la muestra Se tiene una funcin numrica o grfica Ejemplo: Determinacin de blancos

CALIBRACION


* CONTRASTAR EL VALOR DE

* UN MEDIO DE MEDICION

* CON EL DE UN PATRON

* A LO LARGO DE LA ESCALA DE MEDICION

* EL ERROR PERMITIDO ESTA DADO POR:

LA RECOMENDACION DEL FABRICANTE

PRECISION DEL MEDIO DE MEDICION

UNA NORMA TECNICA

TIPOS DE ERRORES


VALOR DEL PATRON VALOR DEL PATRON

CRITERIOS PARA DETERMINAR LOS INTERVALOS DE CALIBRACION

TIPO DE EQUIPO

RECOMENDACION DEL FABRICANTE

REGISTRO DE CALIBRACIONES ANTERIORES

SEVERIDAD DEL USO

TENDENCIAS AL DESGASTE

FRECUENCIAS DE LA VERIFICACION

CONDICIONES AMBIENTALES

EXACTITUD DE LA MEDICION BUSCADA Ing. Luis Martinez S. 177

PERIODOS DE CALIBRACION


RIESGO COSTO

LO IDEAL ECONOMICO

MAS FRECUENTE

MUY CARO

BARATO

POCO FRECUENTE

TECNICO

FRECUENCIA DE CALIBRACION


TIEMPO

CALENDARIO TIEMPO REAL

DE USO

NMERO DE VECES

DE UTILIZACIN

TOMA EN CUENTA

EL DESGASTE:

* POR USO

* POR TIEMPO LIBRE

REGISTRO :

* NO REQUIERE

TOMA EN CUENTA

EL USO DEL EQUIPO

REQUIERE REGISTRO:

* DE USO U

* HORAS UTILIZADAS

TOMA EN CUENTA

EL ACCIONAMIENTO

REQUIERE

* UN CONTADOR O

* UN REGISTRO DE USO

CUANDO CALIBRAR LOS EQUIPOS

AL COMPRAR O ANTES DE UTILIZARLO, SI NO TUVIERA EL CERTIFICADO

CUMPLIDA LA FECHA EN EL PROGRAMA DE CALIBRACION

DESPUES DE REALIZAR UN AJUSTE

DESPUES DE UN MANTENIMIENTO O REPARACION

EN CASO DE DUDA

DURANTE EL USO O

COMO RESULTADO DE LA VERIFICACION

NORMAS METROLOGICAS PARA LA CALIBRACION


OIML

ISO INTERNACIONALES

REGIONALES

NACIONALES

DE ASOCIACION

DE EMPRESA

NMP (PERU)

DIN (ALEMANIA)

JIS (JAPON)

ASTM

API

HEWLETT PACKARD

PERKIN ELMER

MITUTOYO

EAL (EUROPA)

Conjunto de operaciones que establecen, bajo

condiciones especificadas, la relacin entre

los valores de magnitudes indicadas por un

instrumento o sistema de medicin, o valores

representados por una medida materializada o

un material de referencia y los

correspondientes valores reportados por

patrones

Calibracin Confirmacin mediante

examen y presentacin

de evidencias del cumpli-

miento de los requisitos

especificados

Verificacin

La Calibracin y la Verificacin


LA CALIBRACION Y LA VERIFICACION


CALIBRACION

INICIAL

CALIBRACION

PROGRAMADA

CALIBRACION

REAJUSTADA

VERIFICACIONES O CONTROLES VERIFICACIONES O CONTROLES


6 MESES


4 MESES

MES 0 MES 6 1 2 3 4 5

AFERICION METROLOGIA


CONTRASTAR UN MEDIO DE

MEDICION

CON UN PATRON OFICIAL,

CON FINES DE FISCALIZACION

CON METODOS O NORMAS

OFICIALES

CON TOLERANCIAS APROBADAS

POR UN ORGANISMO OFICIAL

CALIBRACION Y VERIFICACION


CONTROL DE LOS EQUIPOS

CALIBRACION

CONFORME NO CONFORME

DESCARTAR

CAMBIO DE CLASE

AJUSTE

CONFORME

11

DOCUMENTAR

AUTORIZAR USO

1

INFORME

VERIFICACION

REPARACION

1

CALIBRACION DE LOS METODOS ANALITICOS

METODOS ABSOLUTOS Seal de un instrumento con respecto a

un patrn Calibrar la escala del refractmetro con

agua u otra sustancia de valor conocido

METODOS ESTEQUEOMETRICOS Se determina el factor del reactivo o

material

Es la estandarizacin del reactivo,

METODOS COMPARATIVOS Se aplica el mismo procedimiento al

patrn y a la muestra Se tiene una funcin numrica o grfica Ejemplo: Determinacin de blancos

COMPARACION DE PATRONES Y MUESTRAS


MUESTRAS PATRONES

PREPARACION

COMPARACION Y CALCULOS

METODO DE ANALISIS

M1, M2, M3 . P

ALICUOTAS

SEAL

RESULTADOS R1, R2, R3

YP1, YP2, YP3

XP1, XP2, XP3 XM1, XM2, XM3

YM1, YM2, YM3

LOS CERTIFICADOS DE CALIBRACION


INFORMACION GENERAL IDENTIFICACIN DEL LABORATORIO QUE CALIBRA TITULO DEL DOCUMENTO NUMERO DE IDENTIFICACION Y FECHA IDENTIFICACION DEL EQUIPO NUMERO DE PAGINAS DEL DOCUMENTO Y ANEXOS NOMBRE, TITULO Y FIRMA DE LOS RESPONSABLES

INFORMACION TCNICA RESULTADOS DE LA CALIBRACION EXPRESION DE LA INCERTIDUMBRE IDENTIFICACION DEL PATRON UTILIZADO TRAZABILIDAD A PATRONES DE MAYOR JERARQUIA CONDICIONES DE CALIBRACION METODO O NORMA USADO EN LA CALIBRACION

ANEXOS DEL DOCUMENTO

Certificado de

calibracin

INDECOPI

SNM

ESQUEMAS DE TRANSMISION - TRAZABILIDAD


MEDIOS DE MEDICION

DE TRABAJO

PATRONES

DE TRABAJO

PATRONES DE

TRANSFERENCIA

PATRONES

PRIMARIOS INSTITUTO

DE

METROLOGIA

EMPRESA

LA TRAZABILIDAD METROLOGICA


PATRONES

NACIONALES

LABORATORIO

NACIONAL DE

METROLOGIA

LABORATORIOS

DE

CALIBRACION

LABORATORIO

INTERNACIONAL

PATRONES

CERTIFICADOS

PATRONES

DE EMPRESA

EQUIPOS

DE TRABAJO EQUIPOS

DE TRABAJO

PATRONES

DE EMPRESA

PATRONES

INTERNACIONALES

METODOS DE TRANSMISION

COMPARACION CON AYUDA DE UN COMPARADOR

COMPARACION DIRECTA CON EL PATRON

MEDICION DIRECTA

MEDICION INDIRECTA

REQUERIMIENTOS PARA LOGRAR TRAZABILIDAD


MEDIOS DE MEDICION

DE TRABAJO

PATRONES

DE TRABAJO

PATRONES DE

TRANSFERENCIA

PATRONES

PRIMARIOS

PATRONES DE MEJOR CALIDAD

METROLOGICA

- INCERTIDUMBRE - ESTABILIDAD - RESOLUCIN

EL CERTIFICADO DE CALIBRACION

REFERIRSE AL PATRON USADO EN LA CALIBRACION VIGENTE A LA FECHA DE LA CALIBRACION REFERIRSE AL METODO USADO EN LA CALIBRACION

METODO DE CALIBRACION

NORMADO O RECONOCIDO EN EL MEDIO O VALIDADO

LOS PATRONES Y LA TRAZABILIDAD


REQUERIMIENTOS DE LOS PATRONES:

ESTABLES EN EL TIEMPO

RESOLUCION MEJOR QUE EL DEL EQUIPO

INCERTIDUMBRE MENOR QUE EL DEL EQUIPO

LOS CRITERIOS DE ACEPTACION GENERALMENTE

ESTABLECIDOS EN LAS NORMAS

TRAZABLES A PATRONES NACIONALES O

INTERNACIONALES

VIGENTE A LA FECHA DE LA CALIBRACION

REFERIRSE AL PATRON USADO PARA LA CALIBRACION

INDICAR CERTIFICADO DEL PATRON (Nro. Y FECHA)

USAR METODOS NORMADOS, RECONOCIDOS O VALIDADOS

REQUERIMIENTOS DEL CERTIFICADO

JERARQUIA DE PATRONES


PATRN INTERNACIONAL

PATRN NACIONAL

PATRN DE

TRANSFERENCIA

PATRN DE

REFERENCIA

PATRN DE

TRABAJO

PATRN DESIGNADO AMPLIAMENTE RECONOCIDO CON ALTAS CUALIDADES METROLOGICAS VALOR ACEPTADO SIN REFERENCIA A OTROS

PATRN RECONOCIDO A NIVEL NACIONAL ESTABLECIDO POR COMPARACION CON PATRONES INTERNACIONALES

PATRN UTILIZADO COMO INTERMEDIARIO PARA COMPARAR PATRONES

PATRN DE LA MAS ALTA CALIDAD EN UNA LOCALIDAD O EN UNA EMPRESA

* PATRN UTILIZADO PARA REALIZAR CALIBRACIONES

DE EQUIPOS

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PAIS

EMPRESA

TIPOS DE PATRONES


PRIMARIOS: PATRN DESIGNADO O RECONOCIDO COMO EL DE MAYOR

CALIDAD METROLOGICA

SECUNDARIO: PATRN CUYO VALOR ES ESTABLECIDO POR

COMPARACION CON EL PATRN PRIMARIO

DE TRANSFERENCIA: PATRN UTILIZADO COMO INTERMEDIARIO

PARA

COMPARAR PATRONES

DE REFERENCIA: PATRN CON LA MAS ALTA CALIDAD

METROLOGICA

DISPONIBLE EN UN LUGAR

DE TRABAJO: PATRN UTILIZADO PARA REALIZAR CALIBRACIONES

O COMPROBAR LAS MEDIDAS MATERIALIZADAS, DE

INSTRUM. DE MEDICIN O MATERIALES DE

REFERENCIA

PATRONES METROLOGICOS


REQUERIMIENTOS:

SUJETOS A CONTROL METROLOGICO

IGUAL QUE LOS DEMS EQUIPOS

USO RESTRINGIDO SLO A CALIBRACIONES O VERIFICACIONES

DEBEN CONSERVARSE EN CONDICIONES CONTROLADAS

TRATAMIENTO DENTRO DEL SISTEMA

ESTABLES EN EL TIEMPO

RESOLUCIN MEJOR QUE EL DEL EQUIPO

INCERTIDUMBRE AL MENOS 1/3 MENOR

QUE EL DEL EQUIPO

TRAZABLE A PATRONES NACIONALES O

INTERNACIONALES

LOS CRITERIOS DE ACEPTACIN GENERALMENTE

ESTABLECIDOS EN LAS NORMAS

MATERIALES DE REFERENCIA

ES UN MATERIAL O SUSTANCIA CON VALORES DE SUS PROPIEDADES HOMOGENEOS Y DEFINIDOS, GENERALMENTE CERTIFICADOS, SE USA:

PARA CALIBRAR EQUIPOS, EVALUAR O VALIDAR METODOS

ASIGNAR VALORES A MATERIALES

REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR

HOMOGENEIDAD

ESTABILIDAD

TRAZABILIDAD

EXACTITUD

SIMILITUD CON LA MUESTRA

PROPIEDADES ANALITICAS Y

METROLOGICAS


M N

EXACTITUD: GRADO DE

APROXIMACION

AL VALOR VERDADERO O

REFERENCIAL

TRAZABILIDAD: RELACION CON EL

PATRON O MATERIAL DE REFERENCIA

PRECISIN: GRADO DE DISPERSION

DE LOS RESULTADOS

INCERTIDUMBRE: INTERVALO

DENTRO DEL CUAL SE ESPERA ESTE

EL RESULTADO

EXPRESION DE RESULTADOS


UNIDADES: DEBE EXPERSARSE PREFERENTEMENTE EN EL SISTEMA

INTERNACIONAL DE UNIDADES, EXCEPTO CUANDO:

EL CLIENTE, CONTRATO O EL MTODO LO EXIJA EN OTRAS UNIDADES

FORMA DE EXPRESAR LOS RESULTADOS:

COMO UN SOLO VALOR PUNTUAL O PROMEDIO DE VARIAS MEDICIONES COMO UN RANGO DENTRO DEL CUAL SE ESTIMA QUE EST EL VALOR UN PROMEDIO Y UNA TOLERANCIA (PRECISION O INCERTIDUMBRE) CUALITATIVO (NO ES EL CASO DE LA METROLOGIA)

CIFRAS SIGNIFICATIVAS: CUANDO SE REQUIERA REALIZAR

CLCULOS

EVITAR REDONDEOS EN LAS ETAPAS INTERMEDIAS EL PROMEDIO DEBE EXPRESARSE O REDONDEARSE CON UNA CIFRA

SIGNIFICATIVA MS QUE EL VALOR INDIVIDUAL

SI SE CALCULA LA DESVIACION ESTANDAR (NIVEL DE VARIABILIDAD) DE LOS

VALORES OBTENIDOS DEBE EXPRESARSE O REDONDEARSE CON DOS

CIFRAS SIGNIFICATIVAS MAS QUE EL VALOR INDIVIDUAL

ERRORES EN UN SISTEMA DE MEDICION


DE LOCALIZACION

SESGO

ESTABILIDAD

LINEALIDAD

DE DISPERSION

REPETIBILIDAD

REPRODUCIBILIDAD

LA TOLERANCIA Y LA MEDICION


TOLERANCIA DE LA MEDICION

to

To/2 To/2

Uo e

error

incertidumbre

LIE LSE

Uo

LA TOLERANCIA Y LA INCERTIDUMBRE


X

X

X X

X

D max= 101 mm

D min= 99 mm

Representacin grfica de la especificacin

del dimetro de un producto: 100 1 mm

Tolerancia del producto T = 2 mm

Incertidumbre de la medicin: U

T= 2 mm

Intervalo de aceptacin

U = 0,3 mm

2U=0,6 mm 2U=0,6 mm

99,3 mm 100,7 mm

98,7 mm

T - 2U = 1,4 mm Intervalo de aceptacin

efectivo

s/ n x

LAS MEDICIONES Y LA INCERTIDUMBRE


ERROR

(DE LA MEDICION)

ERROR

SIST. CONOCIDO

ERROR

SISTEMATICO ERROR

ALEATORIO

ERROR

SIST. DESCONOCIDO

CORRECCION ERROR

PERMANENTE

RESULTADO INCERTIDUMBRE

X U ( x )

t s / n

LABORATORIO DE METROLOGIA

CONDICIONES DE REFERENCIA PARA UN LABORATORIO DE METROLOGIA (SNM- INDECOPI) TEMPERATURA : 20C 1C HUMEDAD RELATIVA: 65% 2% ILUMINACION : 1 000 lux RUIDO : 15 dBA

MANTENIMIENTO DE EQUIPOS MANUAL DE SERVICIO PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PROGRAMA DE CALIBRACION CONDICIONES DE CONSERVACION

LA CALIDAD Y LA METROLOGIA


CALIDAD TOTAL

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD

ASEGURAMIENTO

METROLOGICO

REQUERIMIENTO GENERAL ISO 9001

LOS EQUIPOS DE INSPECCION

MEDICION Y ENSAYO DEBERAN

SER UTILIZADOS DE MODO QUE SE

ASEGURE QUE LA INCERTIDUMBRE

DE LA MEDICION SEA CONOCIDA

Y COMPATIBLE CON LA CAPACIDAD

DE MEDICION REQUERIDA

REQUERIMIENTOS DE LA NORMA ISO 9001


LOS EQUIPOS SUJETOS A CONTROL METROLOGICO

DEBEN :

* ESTAR IDENTIFICADOS

* TENER UN PROGRAMA DE CALIBRACION

* LAS CALIBRACION DEBEN REALIZARSE CON

PATRONES TRAZABLES A PATRONES NACIONALES

* TENER REGISTROS DE LA CALIBRACION

* PARA CALIBRACIONES EN LA EMPRESA, SE DEBE

CONTAR CON METODOS ESCRITOS.

ASPECTOS A CONTROLAR PARA LA ISO 9001


* MEDICIONES: IDENTIFICAR LAS MEDICIONES A REALIZAR, INCLUYENDO: RANGO Y EXACTITUD REQUERIDAS.

* CONDICIONES AMBIENTALES: IDENTIFICAR LOS FACTORES

QUE INFLUYEN EN LA MEDICION Y CONTROLARLOS * CALIBRACIN: DEFINIR EL PROCESO DE CALIBRACIN PARA

CADA EQUIPO (MTODO, FRECUENCIA, CRITERIOS DE ACEPTACION, ETC).

CALIBRAR LOS EQUIPOS ANTES DE SU USO CON PATRONES TRAZABLES

Y GENERAR LOS REGISTROS (INFORMES O CERTIFICADOS) * IDENTIFICACIN: LOS EQUIPOS SUJETOS A CONTROL DEBEN

TENER UNA IDENTIFICACION NICA (CODIGO) Y DEBEN TENER UNA ETIQUETA QUE IDENTIFIQUE SU ESTADO DE CALIBRACION

* MANIPULEO Y CONSERVACION: LAS CALIBRACIONES Y

MEDICIONES DEBEN REALIZARSE EN CONDICIONES CONTROLADAS

* EVALUAR VALIDEZ DE LOS RESULTADOS: SI LOS EQUIPOS

SE ENCONTRARAN DESCALIBRADOS, EVALUAR SUS EFECTOS

EL ASEGURAMIENTO METROLOGICO


USUARIO PROVEEDOR

EVALUA

REQUERIMIENTO

YCALIBRA

EQUIPO

PROVEEDOR DEL

SERVICIO EVALUADO

CERTIFICADO

DE

CALIBRACION

CERTIFICADOS

METROLOGICOS

ENTREGA DE EQUIPO

REQUERIMIENTOS

METROLOGICOS

DEL EQUIPO

SOLICITA

SERVICIO

VERIFICA EQUIPO Y

EVALUA CERTIFICADO

RESPECTO A

REQUERIMIENTOS

EVALUACION DE CERTIFICADOS DE CALIBRACION


CERTIFICADOS

DE

CALIBRACION

LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACION

SON COMPARADOS GENERALMENTE

RESPECTO A NORMAS METROLGICAS

LA APTITUD DEL EQUIPO DEBE SER

DETERMINADO POR COMPARACIN

DE LOS RESULTADOS DE LA

CALIBRACIN CON RESPECTO A

LOS REQUERIMIENTOS

METROLGICOS DE LA MEDICIN

LABORATORIO DE CALIBRACION EMPRESA USUARIA

DETERMINAR SU APTITUD

PARA EL USO PREVISTO

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Introduccion mecatronica