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MEDICIN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

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18/10/2006 10:07:01 a.m.

DIRECTORIO DR. JOS ENRIQUE VILLA RIVERA Director General DR. EFRN PARADA ARIAS Secretario General DR. JOS MADRID FLORES Secretario Acadmico ING. MANUEL QUINTERO QUINTERO Secretario de Extensin e Integracin Social DR. LUIS HUMBERTO FABILA CASTILLO Secretario de Investigacin y Posgrado DR. VCTOR MANUEL LPEZ LPEZ Secretario de Servicios Educativos DR. MARIO ALBERTO RODRGUEZ CASAS Secretario de Administracin LIC. LUIS ANTONIO ROS CRDENAS Secretario Tcnico ING. LUIS EDUARDO ZEDILLO PONCE DE LEN Secretario Ejecutivo de la Comisin de Operacin y Fomento de Actividades Acadmicas ING. JESS ORTIZ GUTIRREZ Secretario Ejecutivo del Patronato de Obras e Instalaciones ING. JULIO DI-BELLA ROLDN Director de XE-IPN TV Canal 11 LIC. LUIS ALBERTO CORTS ORTIZ Abogado General LIC. ARTURO SALCIDO BELTRN Director de Publicaciones

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MEDICIN Y CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Gustavo Villalobos Ordaz Ral Rico Romero Fernando Eli Ortiz Hernndez Marcela Adriana Montfar Navarro

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL Mxico

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Medicin y control de procesos industriales Primera edicin: 2006 ISBN: 970-36-0339-4 D.R. 2006 InstItuto PolItcnIco nacIonal Direccin de Publicaciones Tresguerras 27, 06040, Mxico, DF. Impreso en Mxico / Printed in Mexico

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Con todo cario a la memoria de mis padres Ignacia y Gustavo. Gustavo Villalobos Ordaz

Con cario a mis hijos Ral, Marco Antonio, y Mara Esther. A mi esposa Gary, como un regalo de amor, por su esfuerzo y dedicacin. A mi mam Aurora (Lola) como un reconocimiento a su amor y prudencia. A Martha Pohls, por toda su ayuda en la elaboracin de este libro. A mi escuela esperando con esta pequea aportacin ayudar para que da con da, se engrandezca. Ral Rico Romero

Con amor para Ins. Fernando Eli Ortiz Hernndez

A mi hijo Ignacio Maximiliano con todo mi amor y cario. Marcela Adriana Montfar Navarro

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ContenidoCaptulo 1 DEFINICIONESInterpretacin de las especificaciones ................................................................1 Rango (Range)............................................................................................................20 Rango de medicin ...................................................................................................20 Alcance (Span)...........................................................................................................20 Rango con cero elevado ..........................................................................................21 Rango con cero suprimido ......................................................................................21 Variabilidad del rango (Rangeability) ................................................................21 Exactitud (Accuracy) ...............................................................................................21 Exactitud basada en el valor ms alejado ..........................................................22 Exactitud basada en la desviacin promedio .....................................................22 Exactitud basada en la desviacin estndar......................................................22 Error de medicin .....................................................................................................23 Error de incertidumbre ...........................................................................................23 Precisin .....................................................................................................................24 Repetibilidad ..............................................................................................................24 Reproducibilidad.......................................................................................................24 Resolucin ..................................................................................................................25 Sensitividad (Funcin de transferencia) ...........................................................26 Linealidad ..................................................................................................................26 Histresis ....................................................................................................................27 Banda muerta (Dead zone or dead band).............................................................28 Corrimiento del cero ...............................................................................................28 Ruido ............................................................................................................................2 Trminos dinmicos ..................................................................................................2 Tiempo de respuesta ..................................................................................................30 Trminos relacionados con la energa................................................................31 Trminos relacionados con la operacin ...........................................................32 Unidades de medicin ..............................................................................................32 Unidades del Sistema Internacional (SI) ............................................................32 Prefijos ........................................................................................................................33 Unidades inglesas .....................................................................................................34 Masa y peso .................................................................................................................35

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Calibracin ................................................................................................................35 Estndares ..................................................................................................................36 Laboratorio de calibracin....................................................................................37 Estndares de laboratorio .....................................................................................37 Certificados y registros de calibracin ..............................................................38 Resumen.......................................................................................................................3

Captulo 2 SMBOLOS Y DIAGRAMASSimbologa ..................................................................................................................41 Identificacin del lazo............................................................................................44 Instrumentos con igual identificacin funcional ...........................................44 Smbolos de las seales de la instrumentacin .................................................45 Empleo de los smbolos ............................................................................................45 Smbolos para diferentes variables .......................................................................47 Temperatura ...............................................................................................................48 Presin ........................................................................................................................4 Nivel ............................................................................................................................4 Flujo.............................................................................................................................50 Elementos finales de control ................................................................................50 Smbolos varios ..........................................................................................................52 Diagramas...................................................................................................................52 Diagrama de ubicacin ...........................................................................................54 Diagramas de lazos ..................................................................................................54 Diagrama de instalacin ........................................................................................55 Diagrama de alambrado ..........................................................................................55 Resumen.......................................................................................................................62

Captulo 3 TEMPERATURATemperatura ...............................................................................................................63 Dilatacin .................................................................................................................64 Por qu se dilatan los slidos ...............................................................................65 Dilatacin lineal .....................................................................................................65 Coeficiente de dilatacin lineal...........................................................................65 Dilatacin superficial y volumtrica ..................................................................66

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Dilatacin en lquidos ............................................................................................67 Comportamiento de los gases .................................................................................67 Transfor