Dependiendo del proceso industrial, algunas de estas variables afectan el comportamiento físico de los materiales y sistemas, mientras que otras también puede afectar su química.

Cómo se mide la humedad en la industria

Los principios químicos físicos que gobiernan la medición del vapor de agua impactan los componentes y sistemas industriales. 

El vapor de agua está presente en el ambiente y, como tal, penetrará en muchos materiales y sistemas críticos de importancia industrial, agrícola, farmacéutica y médica.

¿Por qué medir el vapor de agua?

Por ejemplo, la humedad en los gránulos de plástico durante el procesamiento puede causar fallas de extrusión, mientras que los niveles no ideales de humedad en los alimentos pueden conducir a la pérdida de la calidad de los alimentos. 

La humedad en los medicamentos durante el almacenamiento puede causar pérdida de actividad, y la humedad en los gases industriales de grado electrónico puede provocar fallas en los componentes de los semiconductores.

El punto de congelación es la medición a la cual el vapor de agua está en equilibrio con su fase de hielo sólido. 

Los higrómetros de espejo enfriado (CMH) miden los puntos de rocío y escarcha directamente mediante un rayo de luz reflejado que detecta la presencia de las fases líquida y sólida formadas en un espejo enfriado donde la temperatura de la superficie se mide y controla con precisión. 

Las capas de rocío o escarcha se controlan para que su crecimiento no cambie en el tiempo y el sistema esté en verdadero equilibrio. 

Los CMH se consideran estándares fundamentales que pueden medir las presiones de vapor de agua en más de 6 órdenes de magnitud, más de 1 millón de veces desde menos de 1 ppmv hasta más de 100,000 ppmv.

Cómo se mide la temperatura en la industria

La temperatura es una de las variables más utilizadas en los múltiples segmentos de la industria de control de procesos, además de ser una referencia básica para la medición y control de flujo y densidad, entre otras variedades.

En la actualidad, la medición de la temperatura a través de los termómetros de platino y gas adquirió gran importancia en el control de múltiples procesos industriales.

Actualmente las escalas más utilizadas son Celsius y Fahrenheit. Kevin y Rankine son los más utilizados por científicos e ingenieros. 

En cuanto a los demás, fueron abandonados y olvidados.

Un análisis de mercado muestra tres líneas de transmisores de temperatura asociados a la relación de aplicación x costo, ya que el transmisor inteligente combina su electrónica con la tecnología del sensor.

1. Transmisores a prueba de explosiones y a prueba de intemperie: Normalmente se usan en aplicaciones críticas para un rendimiento alto y promedio, tienen una carcasa de doble compartimiento que separa los componentes electrónicos y los sensores.

Lo que les brinda robustez, seguridad y confiabilidad, además de la pantalla local, sensor de coincidencia (ecuación Callendar-Van Dusen), autodiagnóstico , comunicación digital, ajuste local, y se utilizan con los sensores más diferentes en medición simple, doble, diferencial, respaldo de sensor, etc.

2. Transmisores de panel, montaje en riel DIN: Su aplicación principal es el monitoreo, lo que permite una fácil instalación, varias opciones en lugares cerrados y para la conexión con sensores, alta flexibilidad de instalación y mantenimiento, lo que ofrece seguridad y confiabilidad.

3. Transmisores para montaje en cabeza (en pozos): Su aplicación principal es el montaje de cabezales, uno que permite una fácil instalación y conexión con sensores, alta flexibilidad y mantenimiento, proporcionando seguridad y confiabilidad.

Cómo se mide la presión en la industria

La medición y el control de la presión es la variable de proceso más utilizada en la industria de control de procesos en muchos segmentos. 

Además, a través de la presión es posible inferir una serie de otras variables del proceso, como nivel, volumen, flujo y densidad.

Equipos industriales para medición de presión

En la industria, entre varios equipos utilizados para medir la presión, dos de ellos pueden mejorarse: el manómetro y el transmisor de presión.

El medidor se utiliza para la lectura de presión local y normalmente tiene una conexión con el proceso y una pantalla (cuando es electrónica) o un puntero (cuando es mecánico) para la lectura de presión local. 

Por lo general, son dispositivos económicos que se usan cuando la presión no tiene que transmitirse a un sistema de control y no se requiere exactitud. 

Por ejemplo, presiones estáticas, presiones de bomba, etc. También hay modelos diferenciales, sanitarios, vacuómetros, etc.

Cómo se mide el flujo en la industria

El flujo es la tercera magnitud más medida en los procesos industriales. 

Abarca una amplia gama de aplicaciones, desde simples, como flujo de agua en estaciones de tratamiento y hogares, hasta gases industriales y medición de combustible, además de otras más complejas.

Tecnologías de medición de flujo

Existen múltiples tecnologías de medición de flujo, pero sin duda el medidor de placa de orificio es el más utilizado, debido a su bajo costo combinado con la gran cantidad de información acumulada a lo largo de décadas de aplicación. 

Esto significa, entre otras razones, que es fácil para cualquier técnico de automatización en Control de Procesos que eventualmente pueda encontrar con este tipo de medidor. 

Por lo tanto, les conviene conocer sus principios básicos de trabajo. 

Además, a lo largo de muchas décadas, el medidor de placa de orificio se ha mejorado para aumentar su alcance, precisión y robustez.

Cómo se mide el nivel en la industria

La necesidad de sistemas de medición de nivel precisos y confiables se ve incrementada por las demandas de sistemas de procesamiento automatizados avanzados, un control de proceso más estricto y requisitos reglamentarios estrictos.

Existen muchos equipos y métodos de medición de nivel, los que más se usan se basan en la gravedad específica, que es una propiedad física comúnmente utilizada para detectar la superficie del nivel. 

Estos dispositivos consisten en un flotador simple, cuya gravedad específica se encuentra entre la del fluido del proceso y el vapor del espacio superior que flotará en la superficie de acuerdo con el ascenso y la caída. 

La medición de nivel se basa en mediciones de la cabeza hidrostática.

Cómo se mide la calidad del aire en la industria

Los instrumentos de prueba de la calidad del aire deben ofrecer un rendimiento preciso y verificable, tanto para garantizar un diagnóstico preciso y confiable de la calidad del aire, como para proporcionar respuestas creíbles si los resultados o procedimientos son cuestionados. 

La reputación del profesional de la calidad del aire depende de la calidad y el rendimiento de las herramientas de prueba en uso, así como de la comprensión del usuario de las especificaciones, tecnologías, aplicaciones y mantenimiento del instrumento.

La calidad del aire se puede medir mediante métodos físicos y químicos simples, aunque estos están siendo reemplazados rápidamente por técnicas más sofisticadas que utilizan la electrónica.

La forma más sencilla y económica de medir la calidad del aire es tomando una muestra y hacerla reaccionar con un químico de prueba. 

Este puede ser un buen indicador de las concentraciones de contaminación diseminadas durante un período de tiempo, que se puede medir en semanas o meses. 

Estos muestreadores son pasivos porque no implican ningún bombeo o bombeo físico. 

La difusión es el proceso físico utilizado con el empleo de tubos de difusión que actúan como muestreadores pasivos. 

Se utilizan para contaminantes como el benceno y el óxido de nitrógeno. 

Estos tubos tienen 11 mm de diámetro y 71 mm de largo y tienen gasas de acero inoxidable colocadas al final de un cilindro que es bastante corto. 

Estas gasas están recubiertas con trietanolamina que convierte cualquier óxido de nitrógeno que lo toca en nitrito. 

Estos nitratos quedan atrapados en la gasa que luego pueden enviarse para su análisis.

Finalmente

Te hemos explicado de manera sucinta cómo medir algunos parámetros que son esenciales para el buen funcionamiento de la industria en general. 

Existen empresas especializadas en la medición de cada uno de estos elementos.

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Eso fue hasta el siglo XVIII, donde la medición se convirtió en un sistema cohesivo.  La medición, definida libremente, es la longitud, cantidad o tamaño de algo que se mide.

Antes de este período, países como Francia tenían sistemas de medición para casi todas las profesiones. 

En 1795, el número de mediciones sólo en Francia ascendió a más de setecientos.

Los nombres de muchas unidades de medida fueron tomados de la morfología humana. Por ejemplo, el pie, la mano, el ritmo, etc. 

Sin embargo, estas unidades de medida no estaban estandarizadas. 

A medida que la industria y el comercio se expandieron en todo el mundo, la necesidad de un único sistema estandarizado de medición se hizo más urgente. 

Para que floreciera el comercio, era necesario un sistema unificado para crear equilibrio en las diversas industrias y, posteriormente, en el mundo.

Esta es una breve historia de cómo llegamos a los equipos de medición industrial.

Tipos de medición más comunes

Longitud: Si hubiera alguna medida que haya demostrado ser la más útil para la humanidad, sería la longitud. 

Ejemplos de longitud incluyen la pulgada, el pie y la milla. 

Saber cómo medir la longitud fue bastante útil para inspeccionar tierras con fines de propiedad. 

Conocer la longitud de la tierra dio las unidades precisas necesarias para fijar el precio en consecuencia.

Para mantener una idea única de la duración de la medición, se mantuvieron barras o barras en lugares públicos centrales. 

Esta herramienta de medición se consideraría el estándar y, por lo tanto, se distribuiría a la comunidad. 

Un ejemplo de esto sucedió en Mesopotamia y Egipto, donde se mantenían varillas en los templos. 

Las dimensiones, llamadas el codo, generalmente se tomaron de las dimensiones físicas del rey.

Peso: El peso no es tan simple de medir como la longitud. 

El ingenio humano ha superado las complejidades de esta medida particular. 

Resulta que el trigo, los granos de trigo para ser más exactos, tienen un tamaño estandarizado. 

Esencialmente, el peso se puede medir con respecto a los granos de trigo. Este es un método que todavía usan los joyeros. 

Del mismo modo que se hace con la longitud, se pueden mantener grumos de metal en un edificio público que representa el peso estándar de una cantidad dada de granos.

Desafortunadamente, el peso puede ser fácilmente manipulado de esta manera. El metal se puede eliminar de una escala, lo que da una lectura inexacta de la medición real. 

A pesar del riesgo de estafa, los pesos y las escalas siguen siendo esenciales para determinar la precisión de la medición en los instrumentos sobre el peso.

Volumen: Entre todas las unidades de medida, el volumen es el más útil para quienes manejan dinero como comerciantes y recaudadores de impuestos. 

Aunque calcular el volumen es el más útil para aquellos en las profesiones mencionadas anteriormente, también es uno de los más difíciles de medir. 

Se han realizado intentos para proporcionar estimaciones estándar de medición, como la elaboración de macetas, cestas y sacos del mismo tamaño. 

Aún así, es bastante difícil medir el volumen exacto de un frasco incluso si parece que se asemeja físicamente a las dimensiones exactas de otra cerámica. 

En última instancia, el peso sigue siendo la medida más confiable cuando se necesita precisión.

Hora: El tiempo puede considerarse una medida abstracta. No se puede ver, y solo se puede percibir a través de medios especializados (como un reloj de sol). 

En el mundo de hoy, el concepto de tiempo dicta cuándo comemos, cuándo dormimos, cuándo trabajamos e incluso ciertas actividades, como las relaciones personales con un ser querido. 

Durante muchos siglos, el tiempo ha sido pensado en términos imprecisos.

Durante la mayor parte de la historia humana, hemos percibido el tiempo a través de días y semanas. La creación del calendario incluso permite trazar el período de tiempo en un año. 

Antes de la tecnología moderna, los individuos podían distinguir la hora del día rastreando el sol a través del cielo. 

Por ejemplo, cuando salió el sol, era de mañana; en su ápice en el cielo era tarde y cuando se ponía el sol era de noche. 

De vuelta durante ese tiempo, era imposible rastrear horas, minutos y segundos, por lo que esas mediciones particulares eran irrelevantes.

La medición del tiempo ha desempeñado y sigue desempeñando un papel tan masivo en la sociedad moderna que requiere un análisis y un desglose mucho más amplio:

• Reloj de sol: Como se mencionó anteriormente, la forma más fácil de rastrear el tiempo es registrar el movimiento del sol a través del cielo. 

Esto se hace más fácilmente midiendo la sombra proyectada por un palo vertical. Esta herramienta se llama reloj de sol. 

Los relojes de sol permiten hacer cálculos elaborados. Los primeros ejemplos del reloj de sol se pueden rastrear a Egipto alrededor del año 800 antes de Cristo.

• Reloj de agua: Conocido como la clepsidra para los griegos, el reloj de agua intenta medir el tiempo rastreando la cantidad de agua que gotea en un tanque o tanque. 

El mayor defecto de los relojes de agua es que depende del agua como herramienta de medición. 

El reloj de agua fue utilizado por muchas civilizaciones durante bastante tiempo.

• Reloj de arena: El reloj de arena utiliza el mismo principio que el reloj de agua, pero en lugar de agua, utiliza arena. 

El reloj de arena lleva mucho más tiempo que el reloj de agua. Un uso notable del reloj de arena fue por los púlpitos del siglo XVIII en Gran Bretaña (para medir la duración de los sermones).

El nacimiento del barómetro (1643-1646)

Un instrumento de medición útil que conocemos como barómetro surgió completamente por accidente. 

El asistente de Galileo, Evangelista Torricelli, estaba interesado en descubrir por qué era tan difícil extraer agua de un pozo en el que el agua yacía muy por debajo del suelo. Para fines de prueba, Torricelli llenó un tubo de vidrio con mercurio.

Luego sumergió el tubo en un baño de mercurio y levantó el extremo sellado a una inclinación vertical. 

Lo que encontró a continuación fue asombroso. Descubrió que el mercurio se deslizó por el tubo. 

Pensó que el peso del aire en el baño de mercurio soportaba el peso del mercurio en el tubo. Él razonó que el espacio en el tubo sobre el mercurio debe ser un vacío.

Torricelli se dio cuenta por primera vez de la idea de la presión atmosférica durante su experimento de pozo. 

Se dio cuenta de que la altura del mercurio en el tubo variaba a veces (en lugar de mantenerse en su nivel «normal»). Estas variaciones se correlacionaron estrechamente con los patrones climáticos. Así nació el barómetro.

Después de su descubrimiento, Torricelli estipula aún más que el aire debe tener peso y que cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión atmosférica. 

Aunque fue el descubrimiento de Torricelli, recaería sobre Blaise Pascal llevar a cabo un experimento, a través de su cuñado, para demostrar que estas teorías son correctas. Pascal recibió toda la fama y el acuerdo asociados con la prueba de estas teorías.

El nacimiento del termómetro de mercurio (1714-1742 )

Durante la década de 1700, el termómetro tradicional, conocido como termómetro florentino, había estado en uso durante más de medio siglo. 

El fabricante alemán de instrumentos y soplador de vidrio Gabriel Daniel Fahrenheit estaba interesado en mejorar el diseño del termómetro florentino.

Con el diseño original, el termómetro florentino dependía de la expansión y contracción del alcohol dentro de un tubo (probablemente vidrio). 

A medida que aumentan las temperaturas, el alcohol se expandió rápidamente. Sin embargo, la velocidad no era completamente constante. 

Esto se tradujo en lecturas inexactas.

Durante 1714, Fahrenheit creó dos termómetros de alcohol que eran mucho más precisos que el termómetro florentino. 

Durante ese mismo año, Fahrenheit comenzó a investigar los experimentos del físico francés Guillaume Amontons, que se especializa en la investigación sobre las propiedades térmicas del mercurio.

Calculamos la latitud e inventamos el cronometro (1714-1766)

La humanidad ha estado navegando en mar abierto durante los últimos dos milenios. Para algunos países, toda su economía depende del comercio marítimo. 

Por supuesto, no podemos ignorar la navegación de embarcaciones militares en el mar. 

Se ha vuelto imperativo que los capitanes de barco sepan navegar en mar abierto calculando su posición con una herramienta precisa.

El astrolabio, un instrumento astronómico, se utilizó para realizar mediciones que permitieron a su usuario navegar calculando la latitud. 

El problema con el astrolabio era que era difícil calcular la longitud porque la tierra giraba. 

John Harrison se acercó a la placa e inventó el primer cronómetro en 1735 a la edad de 21 años. Durante el período de un cuarto de siglo, reemplazó su modelo original tres veces antes de someterse a pruebas por parte del gobierno. 

A la edad de sesenta y siete años, Harrison pasó la responsabilidad de probar el cronómetro a su hijo, quien se llevó la herramienta con él en su viaje a Jamaica en 1761. Al final del viaje, el instrumento tenía solo cinco segundos. 

Fue en Francia donde finalmente se concretó la forma final del cronómetro. En 1766, los franceses ofrecieron un gran premio (emitido por la Academia de Ciencias) para desarrollar un cronómetro más efectivo. 

Pierre Le Roy diseñó un nuevo cronómetro que, después de un viaje de cuarenta y seis días, es preciso en ocho segundos. 

Aunque era más grande que el cronómetro de Harrison, era más rentable de fabricar.

El gran impulsor de los instrumentos de medición: el sensor capacitivo

En la era moderna, los condensadores se utilizan para realizar una variedad de mediciones. 

La capacitancia eléctrica formada entre una sonda de capacitancia y la superficie objetivo varía en función de la distancia, o espacio, entre estas dos superficies.

Los sensores de desplazamiento capacitivos operan midiendo los cambios en una propiedad eléctrica llamada capacitancia. 

El término real «capacitancia» se refiere a cómo dos objetos conductores separados por el espacio responden a una diferencia de voltaje aplicada a ambas superficies.

Cuando los conductores experimentan una corriente eléctrica, se crea un campo eléctrico entre las dos superficies, lo que hace que ambos acumulen cargas positivas y negativas. 

Las cargas se revertirán si se invierte la polaridad del voltaje.

Los sensores capacitivos cambian continuamente su posición porque usan voltaje alterno. A medida que la carga se mueve, se crea una corriente eléctrica alterna. 

La medición capacitiva determina la cantidad de corriente que puede fluir.

Las aplicaciones generales para un sensor e instrumento de medición de caracter industrial capacitivo incluyen:

• Detección de nivel de líquido (el AS-9000 ofrece resolución de nivel nanométrico para mediciones de ultra alta precisión)
• Control de nivel de material
• Proceso de moldeo por inducción

Las sondas capacitivas también son extremadamente confiables debido a su durabilidad. Son capaces de trabajar en temperaturas que pueden alcanzar hasta 1,200 F (650 C). 

También pueden trabajar en temperaturas criogénicas (4 ° K). Las sondas capacitivas a menudo pueden funcionar en entornos que están fuera del alcance de otros sensores. 

Se sabe que las sondas capacitivas funcionan a profundidades en el mar e incluso en el espacio.

Conclusiones sobre la historia de la instrumentación

Los sistemas de medición estandarizados han unido a la humanidad. Podemos comerciar razonablemente entre nosotros, navegar por los océanos, calcular la presión atmosférica y mucho más. 

Por supuesto, no podemos olvidar una de las cosas más importantes que podemos medir: el tiempo. 

Nuestro esfuerzo por medir el mundo que nos rodea nos ha impulsado a construir herramientas que han beneficiado a la humanidad durante muchos años. 

A medida que la tecnología continúa evolucionando, solo continuaremos innovando y creando mediciones aún más complejas.

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