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16/06/2015

“Claves para lograr buenas Mediciones industriales: Temperatura y Caudal (primera parte)”

Las mediciones industriales son esenciales para el buen funcionamiento de las plantas de producción, la conservación de materias primas y productos elaborados, las transacciones comerciales e infinidad de aplicaciones.

Las mediciones industriales son esenciales para el buen funcionamiento de las plantas de producción, la conservación de materias primas y productos elaborados, las transacciones comerciales e infinidad de aplicaciones.

En nuestra vida cotidiana, todos hemos medido temperaturas (fiebres, hornos, temperaturas ambientes, etc.) y hemos visto u oído hablar de caudales (de ríos, de consumos de agua, etc).

Por la cotidianeidad de la medición de las variables, parecería sencillo realizar estas mediciones a nivel industrial. Sin embargo, en nuestra experiencia,  hemos visto que si bien en muchos casos las mediciones son las correctas, en muchos otros, y algunos especialmente críticos, el valor medido  no representa correctamente el valor de la variable que se requiere medir. Esto puede causar importantes perjuicios por verse afectado el buen funcionamiento o la productividad de una planta, la calidad de los productos, el valor asociado a  las transacciones, etc.  (con los consecuentes perjuicios económicos). Incluso  el error en mediciones ha dado lugar a accidentes  con afectación (a veces importantes) para las personas, el medio ambiente y/o los bienes materiales.

Pero ¿qué determina que una medición es correcta?

Lo primero a entender  es que las mediciones dependen de una definición: la unidad de medida; y que a partir de allí todas las mediciones deben referenciarse de alguna manera a esa unidad. Comprender las definiciones de las unidades, sus significados y equivalencias son aptitudes básicas para realizar una buena medición.  Las unidades de presión son un ejemplo de la diversidad que pueden existir para una misma variable a medir: Bara (bar absoluto), Barg o barrel (bar relativos), kg/cm2 a, kg/cm2rel, psia, psig, ata, atmrel, mmde mercurio, mm de columna de agua, etc. son algunas de las unidades que suelen utilizarse.

Si bien existe un Sistema Métrico Internacional,  (y sería muy bueno estandarizar  las unidades que se definen para cada  variable)  la realidad demuestra que en toda planta existen diversidad de unidades. Incluso distintas especialidades sueles usar distintas unidades: por ejemplo los tecnólogos y especialista de procesos suelen usar unidades absolutas (°kelvin, Bara, etc.) y en la operación y mantenimiento de planta suele manejarse valores relativos (°Celsius, Bar rel, etc.)

También en medición de caudales de gases y vapores, puede haber confusiones al utilizarse unidades de medición que corresponden a las presiones reales en que se encuentra el fluido  (m3/h reales) o si se usan sus equivalentes en condiciones normalizadas (Normales m3/h ó Standard m3/h).Para colmo la definición de condiciones normales o standard no es uniforme en todos los países del planeta.

Por otra parte,otro elemento de importancia a considerar es la exactitud o incertidumbre de medición que los elementos poseen.  No existe instrumento que tenga 0% de error en su medición. Cada fabricante suele informar la exactitud que brindan sus instrumentos. Pero en ese aspecto también hay que ser muy cautelosos y minuciosos, ya que la información brindada suele estar basada en ciertas condiciones específicas (generalmente de laboratorio)  con lo que la exactitud del instrumento instalado puede y suele diferir de la exactitud declarada, ya que la misma se ve afectada por aspectos como: la temperatura ambiente, la temperatura de trabajo,  la presión de trabajo, etc. Incluso el tiempo también afecta la exactitud (deriva en el tiempo). Entonces para conocer la verdadera exactitud de un instrumento una vez instalado se deben analizar y considerar estos y otros aspectos que incluyen hasta la forma  misma de la definición de la exactitud declarada (¿es sobre el valor medido?, ¿es sobre el fondo de escala del instrumento?, ¿es sobre otro aspecto?…). El proveedor suele definir claramente estos aspectos en las especificaciones técnicas de su producto, (a veces haciendo referencia  a normas internacionales) pero sus catálogos comerciales suelen resaltar las exactitudes de laboratorio, que como dijimos pueden diferir (y a veces notoriamente) de la exactitud del valor medido.

Otro aspecto importante  a considerar es la aplicación en la que se va a utilizar el elemento de medición y la selección del  tipo de instrumento más adecuado.  En temperatura las mediciones en base a sensores que aprovechan propiedades eléctricas son de amplia utilización (termocuplas y termorresistencias). La conveniencia de utilizar una u otra (y dentro de cada tipo, cuál elemento en particular) dependerá de la aplicación y los requerimientos. También se suelen encontrar  algunas mediciones  industriales basadas en  termómetros de bulbo lleno.

La medición de caudal suele ser un caso en que la gran  diversidad de  tipos elementos primarios que existen, demuestran que no hay un tipo que sea de aplicación universal: Placa orificio, turbina de medición de caudal, vortex, tobera, venturis, rotámetro, pitotpromediant, másicos basados en principio de coriolis, cadalímetros electromagnéticos, caudalímetros ultrasónicos por tiempo de tránsito o  efecto doppler , son algunos de los ejemplos de los instrumentos más usados.

¿Qué define cuál usar? : El proceso y la aplicación que necesita  ser medida, las exactitudes requeridas, y los precios de venta,  son algunos de los criterios que influyen para la definición del tipo de instrumento a utilizar.

Pero una vez seleccionado adecuadamente el instrumento ¿queda garantizado su buen funcionamiento? Nuestra experiencia nos dice que existen varios aspectos que afectan notablemente el funcionamiento de los mismos:

La forma en que están instalados y conectados,  el mantenimiento que se haga de los mismos, la respuesta dinámica y en los instrumentos electrónicos la forma en que están configurados tanto el instrumento transmisor como  los elementos receptores (indicadores, registradores, sistemas de control en general), también pueden afectar la una buena medición. Veamos algunas consideraciones de lo expresado:

En relación  a la forma en que los instrumentos deben ser instalados y conectados: Existen estándares de instalación, típicos de montaje dados por las buenas prácticas y/o recomendaciones de los fabricantes que deben ser respetados cuidadosamente. Esto es muy importante: El no realizar una buena instalación puede producir que el error del instrumento instalado sea varias veces mayor (a veces decenas de veces mayor) que el de especificación. La visualización de esta situación no suele ser evidente,  y suele requerir un profundo análisis de la situación.

Respecto al mantenimiento de los instrumentos: Las normas y los fabricantes suelen dar recomendaciones de mantenimiento periódico de ciertos aspectos del instrumento así como la realización de una  verificación periódica de su buen funcionamiento (por ejemplo a través de una calibración). Vale la misma consideración anterior: el error del instrumento mal mantenido puede dar lugar a que el error  sea varias veces mayor (a veces decenas de veces mayor) que el de especificación y a veces sea dificultosamente visualizado sin un profundo análisis de la situación.

Respecto a la respuesta dinámica del instrumento: La  forma de la respuesta del instrumento en función del tiempo suele ser  poco evaluada al momento de definir un instrumento. Sin embargo, es fácil ver que un instrumento lento (o lentificado) puede dar lugar a valores medidos que no se condicen con los valores reales.  Si la variable suele tener variaciones importantes, por ejemplo cíclicas u oscilatorias (situación bastante frecuente), un instrumento lento tenderá a atenuar su representación, haciendo que los valores que transmita no condigan con los valores reales. Es frecuente que los instrumentistas atenúen las señales transmitidas a través del damping de los instrumentos o los filtros que se usan en la señal de entrada a los sistemas industriales. De no estar adecuadamente realizados, pueden afectar notoriamente la medición por lo que se deben utilizar con mucha cautela.

Por último (para este artículo), una correcta configuración de los instrumentos transmisores y receptores son imprescindibles para una buena medición. Hemos detectado en la realidad errores de configuración (rangos, linealizaciones, compensaciones) que hacen que los errores de las mediciones también sean de varias veces la magnitud de las especificadas.

Resumen y conclusiones:

En definitiva diremos que lograr una buena   medición  dependerá de:

Definir adecuadamente la aplicación (y las condiciones de proceso)
Definir las necesidades de exactitud que se requieren
Una buena selección del/los instrumentos que intervienen en la medición
Una buena instalación
Una buena configuración de los instrumentos intervinientes
La respuesta dinámica del conjunto.
Un buen mantenimiento y plan de verificación (calibración)

Por: Ingeniero Sergio V. Szklanny - Director de SVS Consultores - (www.svsconsultores.com.ar)

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