CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y CONTROL

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2. Definición de Variable

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. Estas variables pueden ser físicas y químicas, tales como: temperatura, nivel, presión, viscosidad, velocidad, masa, volumen, pH, etc., y consisten es una cantidad o condición que varía con respecto al tiempo y que es factible de controlarse y medirse.

3. Clasificación de las variables

Las características que se miden, las variables de medición, se han clasificado según el campo a la cual están dedicados, así entonces se pueden establecer:

3.1. Variables térmicas

Las variables térmicas se refieren a la condición o carácter de un material que depende de su energía térmica. Para cuantificar la energía térmica de un material se requiere conocer las condiciones:

- Temperatura: Se define como la condición de un cuerpo o material que determina la transferencia de calor hacia o desde otros cuerpos.

- Calor específico: Es la propiedad de un cuerpo que define la relación entre el cambio de temperatura y la variación del nivel de energía térmica.

- Variables de energía térmica: Se evalúan a partir de la entalpía y entropía relacionadas con la energía térmica total y la disponible en un cuerpo.

- Valor calorífico: Representa la característica de un material que determina la cantidad de energía térmica (calor) que se produce o absorbe por un cuerpo sometido a condiciones específicas.

3.2. 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. Deben incluir las variables fotométricas (color, brillo, reflectancia, etc.) relacionadas con la luz visible y las variables acústicas que incluyen los sonidos perceptibles y las ondas imperceptibles que se propagan a través de cualquier medio, tales como las ondas ultrasónicas.

- Radiación nuclear: Es la radiación asociada con la alteración del núcleo del átomo.

- Radiación electromagnética: El espectro de radiación electromagnética incluye la energía radiante desde la emisión a frecuencias de potencia pasando por las bandas de transmisión de radio; calor radiante, luz infrarroja, visible y ultravioleta y los rayos X y cósmicos. Una forma de radiación electromagnética son los rayos gamma procedentes de fuentes de suministro nucleares.

3.3. 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. Las pueden producir desplazamientos y/o deformaciones lineales, flexionantes y/o torsionantes.

Las cargas que representan interés son las fuerzas totales, momentos flexionantes, momentos o por de torsión, la presión o vacío (variable dependiente de la fuerza y del área sobre la que actúa).

3.4. 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. La variable velocidad puede también cambiar en el tiempo dando origen a otra variable representada por la aceleración.

3.5. 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.

3.6. 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.

3.7. 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. Se puede apreciar la forma, el contorno según la localización relativa de un grupo de puntos representativos de la superficie que se mide. Dentro de las variables geométricas debe considerarse al nivel de un líquido o sólido representado por la altura o distancia desde la referencia base.

3.8. 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. Por ejemplo:

- Densidad y Peso Específico: Por definición la densidad es la cantidad de masa de una materia contenida en una medida de volumen unitario, mientras que el peso específico es la relación entre la densidad del material y la densidad del agua a condiciones especificadas.

- Humedad: Es la cantidad de vapor de agua en la atmósfera. La humedad absoluta es el peso de agua en la unidad de volumen, en algunas ocasiones se expresa en términos de la presión del vapor de agua. La humedad relativa es la relación entre la presión existente del vapor de agua en cierta atmósfera y la presión del vapor de agua saturado a la misma temperatura. El contenido de humedad es la cantidad de agua libre que se encuentra en una sustancia.

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