Tema 8 Unidad I Plc ICI

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    11-Nov-2015

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Trabajo de Investigacin de la Unidad I: Conceptos Bsicos de Control en la Ctedra: Instrumentacin y Control Industrial.

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  • Universidad de Oriente

    Ncleo de Monagas

    Escuela de Ingeniera y Ciencias Aplicadas

    Curso Especial de Grado - rea: ACPI

    Instrumentacin y Control Industrial

    Maturn Estado Monagas

    Tipos de errores. Errores de paralaje. Errores de escala (exactitud). Errores de proceso (montaje). Errores de

    calibracin.

    Unidad I: Conceptos Bsicos de Control

    Profesor: Bachilleres:

    Ing. Moiss Prez Mata Lpez, Francis Del Valle

    C.I. 21.347.654

    III Cohorte Automatizacin y Salazar Faras, Luis Germn

    Control de Procesos Industriales C.I 20.648.461

    Equipo PLC

    Maturn, Marzo de 2015

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    NDICE

    NDICE .................................................................................................................... 2

    INTRODUCCIN .................................................................................................... 3

    MARCO TERICO .................................................................................................. 4

    1. Qu es medir? ............................................................................................. 4

    2. Qu es error? .............................................................................................. 4

    3. Tipos de Errores ............................................................................................ 5

    4. Errores de paralaje ........................................................................................ 6

    5. Errores de escala (exactitud) ......................................................................... 6

    6. Errores de procesos (montaje) ...................................................................... 6

    7. Errores de calibracin .................................................................................... 7

    DISCUSIN ............................................................................................................ 9

    CONCLUSIONES .................................................................................................. 11

    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 12

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    INTRODUCCIN

    Para determinar la magnitud de una variable, generalmente en el proceso

    de medicin se requiere el uso de instrumentos como medio fsico. Siempre es importante medir pues siempre se busca conocer las dimensiones de objetos y entre objetos para el estudio de muchas reas de aplicacin. Por supuesto, siempre existen desviaciones del valor real a partir de la variable medida, es un factor que est ntimamente ligado con los procesos de medicin. Esa diferencia algebraica entre el valor ledo o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida le conocemos como Error.

    Los errores tienden a aparecer constantemente en los procesos de

    medicin y son elementos que tcnicamente no podemos hacer desaparecer. Por supuesto, se han utilizado mtodos y tcnicas de medicin que permiten a las personas disminuir y controlar la aparicin de las diferencias algebraicas en la variable medida. Algo que es sumamente fundamente es conocer las causas por las cuales aparecen los errores y es que los ms comunes son: error debido al instrumento de medida, error debido al operador, error debido a los factores ambientales, error debido a las tolerancias geomtricas de la propia pieza, entre otros.

    As mismo, es necesario comprender qu tipos de errores se pueden

    presentar cuando realizamos procesos de medicin y cmo podemos actuar ante la aparicin de cada uno de ellos, a fin de que a travs de formulas matemticas y estudios de la fsica podamos controlar y disminuir el error que se presente en cualquier procesos de medicin. En la instrumentacin de procesos industrial es necesario conocer todo esos tipos de errores presentes, tales como: errores de paralaje, errores de procesos, de calibracin, entre otros.

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    MARCO TERICO

    1. Qu es medir? Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una

    cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere para medir) y una unidad de medida ya establecida ya sea en Sistema Ingles, Sistema Internacional, o una unidad arbitraria. Se puede hablar acerca de diversos tipos de medida entre los cuales se encuentra: medicin directa, medicin indirecta, medicin reproducible, medicin estadstica, entre otros. A continuacin, se definen estos diferentes tipos de medida:

    Medicin directa: se obtiene con un instrumento de medida que compara la variable a medir con un patrn. As, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador. Obsrvese que se compara la longitud del objeto con la longitud del patrn marcado en el calibrador, hacindose la comparacin distancia-distancia.

    Medicin reproducible: son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtiene siempre el mismo resultado. Ejemplo: Si se mide cualquier nmero de veces un lado de un escritorio, siempre se obtiene el mismo resultado. Las medidas reproducibles son procedimientos no destructivos que adems no producen una alteracin importante en el sistema fsico sujeto a medicin.

    Medicin estadstica: Son aquellas que al efectuar una serie de comparaciones entre la misma variable y el aparato de medida empleado, se obtienen distintos resultados cada vez. Ejemplo: Determinar el nmero de personas que leen este artculo diariamente. Aunque se obtienen resultados diferentes cada da, se puede obtener un valor medio mensual o anual.

    Medicin indirecta: es aquella en la que una magnitud buscada se estima midiendo una o ms magnitudes diferentes, y se calcula la magnitud buscada mediante clculo a partir de la magnitud o magnitudes directamente medidas. En sntesis, un instrumento de medicin indirecta mide los efectos de la variable a medir en otra instancia fsica, cuyo cambio es anlogo de alguna manera.

    2. Qu es error?

    Un error es algo equivocado o descartado. Puede ser una accin, un concepto o una cosa que se hizo erradamente. En fsica, el error es la diferencia

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    de un valor calculado y un valor real. Al medir y comparar el valor verdadero o exacto de una magnitud y el valor obtenido siempre habr una diferencia llamada error de medicin. Por tanto al no existir una medicin exacta debemos procurar reducir al mnimo error, empleando tcnicas adecuadas y aparatos o instrumentos cuya precisin nos permita obtener resultados satisfactorios. Tcnicamente, el error es la diferencia algebraica entre el valor ledo o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.

    3. Tipos de Errores

    El origen de los errores de medicin es muy diverso, pero pueden distinguirse los siguientes tipos. Respecto a la ocurrencia de dichos errores se tiene:

    Errores sistemticos: Los errores sistemticos son aquellos errores que se repiten de manera conocida en varias realizaciones de una medida. Esta caracterstica de este tipo de error permiten corregirlos a posteriori. Un ejemplo de error sistemtico es el error del cero, en una bscula, que a pesar de estar en vaco, seala una masa no nula. Otro error que aparece en los sistemas GPS es el error debido a la dilatacin del tiempo que, de acuerdo con la teora de la relatividad general sufren los relojes sobre la superficie de la tierra en relacin a los relojes de los satlites.

    Errores aleatorios: Los errores aleatorios se producen de modo no regular, sin un patrn predefinido, variando en magnitud y sentido de forma aleatoria, son difciles de prever, y dan lugar a la falta de calidad de la medicin. Si bien no es posible corregir estos errores en los valores obtenidos, frecuentemente es posible establecer su distribucin de probabilidad, que muchas veces es una distribucin normal, y estimar el efecto probable del mismo, esto permite establecer el margen de error debido a errores no sistemticos.

    Respecto a la cuantificacin de los errores se tiene:

    Error absoluto: Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, segn si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

    Error relativo: Es el cociente de la divisin entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto, ste puede ser positivo o negativo (segn lo

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    sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto, no tiene unidades.

    4. Errores de paralaje

    El error de paralaje se produce cuando la medida de la longitud de un objeto es mayor o menor que la longitud verdadera, debido a que el ojo est siendo colocado en un ngulo a las marcas de medicin con respecto al objeto. Por ejemplo, una persona que est viendo el velocmetro de un auto desde el asiento del conductor obtendr una lectura precisa porque tiene una lnea de visin directa. Una persona que est viendo el velocmetro desde el asiento del pasajero va a sobrestimar la lectura debido al ngulo entre el ojo, el velocmetro y la flecha.

    Figura 1. Errores de paralaje.

    5. Errores de escala (exactitud) Todo instrumento de medida tiene un lmite de sensibilidad. El error de

    escala corresponde al mnimo valor que puede discriminar el instrumento de medida. Los errores de escala (relacionados con la precisin del instrumento) cuando el indicador de un instrumento se sita entre dos divisiones sucesivas de la escala (tanto al principio como al final de la misma, la incertidumbre su duplica). Habitualmente estos errores se acotan tomando la mitad de la menor divisin apreciable por el observador.

    6. Errores de procesos (montaje)

    Se deben a los procedimientos de medicin elegidos. Muchas de las causas del error del proceso se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, entre otros. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador. Otro tipo de errores son debidos al

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    mtodo o procedimiento con que se efecta la medicin, el principal es la falta de un mtodo definido y documentado.

    7. Errores de calibracin Son los que se repiten constantemente y afectan al resultado en un slo

    sentido (aumentando o disminuyendo la medida). Pueden ser debido a: un mal calibrado del aparato, a la utilizacin de frmulas (teora) incorrecto, al manejo del aparato de forma no recomendada por el fabricante. Estos errores slo se eliminan mediante un anlisis del problema y una auditoria" de un tcnico ms calificado que detecte lo errneo del procedimiento.

    Durante el proceso de calibracin se contrasta el valor de salida ("output"

    en ingls) del instrumento a ser calibrado en contra de un estndar en diferentes puntos de calibracin. Si el error de calibracin - error que se pone en manifiesto durante la calibracin - es inferior al lmite de rechazo determinado ya sea por las normas, la empresa o la recomendacin del fabricante, la calibracin ser aceptada. Por otro lado, se requiere un ajuste del instrumento con un posterior contraste. Estos ltimos dos pasos se repiten tantas veces como sea necesario hasta que el error obtenido sea inferior al lmite establecido. En esos equipos en los cuales no se dispone de ajuste, como termopares, etc., en caso de no satisfacer las tolerancias marcadas, los aparatos tendrn que ser sustituidos por otros que hayan estado previamente calibrados.

    Los principales motivos que pueden provocar la necesidad de que se

    realice la calibracin de los instrumentos de medicin son:

    Realizacin de la calibracin de un nuevo instrumento.

    Se ha agotado un periodo de tiempo especfico.

    Se ha agotado un cierto volumen de uso (horas de trabajo).

    Cuando un instrumento ha recibido un golpe o vibraciones fuertes que pueden haber causado que este se descalibre.

    Cambios de temperatura.

    Siempre que las observaciones obtenidas sean cuestionables.

    Existen tres tipos de errores al calibrar un instrumento, los cuales se definen a continuacin:

    Error de cero: Todas las lecturas o seales de salida estn desplazadas un mismo valor con relacin a la recta ideal. Este tipo de error puede verse en la figura 2.1a, donde se observa que el desplazamiento puede ser positivo o negativo. Cambia el punto de

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    partida o de base de la recta representativa sin que vare la inclinacin o la forma de la curva.

    Error de multiplicacin: Todas las lecturas o seales de salida aumentan o disminuyen progresivamente con relacin a la recta representativa (figura 2.1b), sin que el punto de partida cambie. La desviacin puede ser positiva o negativa.

    Error de angularidad: La curva coincide con los puntos 0% y 100% de la recta representativa, pero se aparta de la misma en los restantes. En la figura 2.1c puede verse un error de este tipo. El mximo de la desviacin suele estar a la mitad de la escala.

    2.1 (a) 2.1 (b)

    2.1 (c)

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    DISCUSIN

    Al hacer mediciones, las medidas que se obtienen nunca son exactamente

    iguales, aun cuando se efectu por la misma persona, sobre misma pieza, con el

    mismo instrumento, el mismo mtodo y el mismo ambiente, en sentido estricto es

    imposible hacer una medicin totalmente exacta por lo tanto siempre se presentan

    errores al hacer las mediciones.

    El proceso mediante el cual se compara la cantidad desconocida que

    queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que

    elegimos como unidad. Teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto

    (lo que se quiere para medir) y una unidad de medida, es lo que se conoce como

    medir, juntamente con este concepto viene dado lo que es el error el cual se

    puede definir como la diferencia de un valor calculado y un valor real. Al medir y

    comparar el valor verdadero o exacto de una magnitud y el valor obtenido siempre

    habr una diferencia llamada error de medicin. Por tanto al no existir una

    medicin exacta debemos procurar reducir al mnimo error, empleando tcnicas

    adecuadas y aparatos o instrumentos cuya precisin nos permita obtener

    resultados satisfactorios.

    El origen de los errores de medicin es muy diverso, ya que pueden

    distinguirse y clasificarse respecto a la ocurrencia de errores en los cuales se

    encuentran; los errores sistemticos, errores aleatorios, respecto a la

    cuantificacin de los mismos se tiene lo que se conoce como error absoluto y error

    relativo.

    Aunque se usen los elementos apropiados, en la medicin de cualquier

    magnitud se cometen errores. Los errores tpicos provienen principalmente de dos

    fuentes: errores propios del instrumento, errores del sistema de medicin.

    Los primeros pueden adjudicarse a la falta de calibracin, limpieza y otros

    factores que hacen al instrumento en s, incluyendo la falta de capacidad del

    instrumento para mantener fija una misma medida. Por ejemplo, para medir

    longitudes se deben usar reglas metlicas calibradas, ya que otros instrumentos

    (como cintas de tela o metros de madera) estn sujetos a variaciones. Por otra

    parte, an los instrumentos calibrados pueden sufrir variaciones debidas, por

    ejemplo a la temperatura.

    Los errores del sistema de medicin se producen por utilizar instrumentos

    muy grandes para medidas pequeas y viceversa. Los errores debidos a fallas del

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    instrumento se conocen como errores sistemticos. Otros errores que se producen

    en forma imprevista, causados, entre otras cosas, por la operacin del

    instrumento, y se conocen como errores aleatorios. La manera ms efectiva de

    investigar la magnitud de un error de medicin usando instrumentos calibrados, es

    efectuar varias veces la misma medicin y calcular el promedio de los resultados

    obtenidos.

    Existen otros tipos de errores, entre ellos los denominados errores de

    paralaje producidos cuando la medida de la longitud de un objeto es mayor o

    menor que la longitud verdadera, debido a que el ojo est siendo colocado en un

    ngulo a las marcas de medicin con respecto al objeto.

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    CONCLUSIONES

    Es fundamental conocer que cuando trabajamos con procesos de medicin

    la aparicin de errores va a ser algo permanente y constante. Cualquiera que sea

    el instrumento que utilicemos para medir esa magnitud fsica de un objeto, siempre

    habr un margen de error con el cual debemos aprender a trabajar, ya sea, para

    controlarlo o para disminuirlo al mximo, entendiendo que mientras ms errores

    existan en un procesos de medicin, menos exacto va a ser el trabajo de

    investigacin o de laboratorio que estamos realizando.

    La fsica nos ensea que existen modelos matemticos que nos ayudan de

    forma exacta y secuencial a ir minimizando esos errores que aparecen en los

    procesos de medicin. Lo fundamental es identificar el tipo de error que se

    presenta cuando realizamos las correspondientes mediciones. En los laboratorios

    cuando se realizan los experimentos siempre se tienen presente instrumentos de

    medicin, los cuales pueden ser desde una balanza, un vernier hasta un

    micrmetro.

    Cabe resaltar la importancia que tiene el conocimiento de los diversos tipos

    de errores para la instrumentacin, ya que esta conforma el grupo de elementos

    que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de

    optimizar los recursos utilizados en ste. Entre los errores que ms destacan en la

    instrumentacin y control industrial se puede apreciar que el error de calibracin,

    ya que se genera por un mal calibrado del aparato, a la utilizacin de frmulas

    (teora) incorrecto, al manejo del aparato de forma no recomendada por el

    fabricante.

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    REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

    Wikipedia. La Enciclopedia Libre. Medicin. Disponible en:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n#Tipos_de_errores

    Neptaln Zrate Vsquez, SlideShare. Tipos de Errores en las Mediciones

    (2010). Disponible en:

    http://www.slideshare.net/eltalishare/tipos-de-errores-en-las-mediciones

    eHow en espaol. Cmo evitar errores de paralaje.Escrito por: Karl Wallulis.

    Disponible en:

    http://www.ehowenespanol.com/evitar-error-paralaje-como_199400/

    Sribd. Unidad I Instrumentacin. Disponible en:

    google.co.ve/webhp?sourceid=chromeinstant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8

    CREUS, A. Instrumentacin Industrial. Octava Edicin. Alfaomega Grupo

    Editor, (2010). Mxico D.F. Editorial Marcombo.