La industria toma medidas

Un buen proyecto, una adecuada planificación y unos materiales de calidad son elementos imprescindibles para garantizar la seguridad en las construcciones. A fin de mejorar la eficiencia de cualquier obra, los sistemas de medición industrial resultan actualmente una pieza clave.

Durante el proceso de construcción de un edificio, vivienda, nave u otro tipo de instalación, la medición es uno de los aspectos más relevantes. Hasta en cuatro ocasiones debe realizarse con el fin de garantizar la correcta evolución de las obras y, en última instancia, la seguridad de los futuros usuarios. Para que las mediciones sean lo más exactas posibles, es necesario un perfecto mantenimiento de las herramientas. Este proceso es lo que se conoce como calibración, e implica un control y puesta a punto periódicos de los instrumentos, supervisado por entidades con capacidad para expedir los certificados pertinentes.

Por la importancia que se les otorga, los sistemas de medición industrial se convierten en un obligatorio referente en todas las obras. Este tipo de herramientas supone el primer paso de la instrumentación, por lo que su conocimiento contribuye a la consecución de óptimos proyectos, más seguros y rentables. Bien sea una medición directa (cuando disponemos de un instrumento de medida), indirecta (el cálculo se obtiene a través de una variable distinta), cuantitativa o cualitativa, no se puede olvidar que hay que adaptarse a una exigente normativa.

Elevada exactitud
El avance tecnológico también alcanza a este tipo de útiles, y día a día es mayor la demanda de herramientas de gran exactitud para la medición en el sector industrial, con una claro requerimiento de servicios con elevados niveles de calidad, pero sobre todo que sean prácticos, operen de un modo rápido y preciso y ofrezcan resultados durante el proceso de medición. Por ello, y como cada caso particular posee sus propios parámetros, se recurre a unos instrumentos distintos que se ocupan de medir cada una de las variables. Utilizar unos u otros depende de la situación particular, que debe ser valorada por el ingeniero de procesos y el instrumentista. En cuanto a importancia, destacan los sistemas de medición de temperatura, de humedad, de presión y de fuerza y peso, si bien existen tantos como posibles fenómenos a medir.

Los sistemas de medición de temperatura se sirven de distintos aparatos, unos desarrollados para aplicaciones particulares y otros que han ido cayendo en desuso. Entre los todavía vigentes se halla el termómetro de vidrio, compuesto por un tubo hueco lleno de un fluido muy sensible volumétricamente a los cambios de temperatura que, dependiendo del fluido de que se trate, es capaz de ofrecer diferentes rangos de temperatura.


Foto: cortesía de Siemens Press Picture.

Otro ejemplo de este tipo de instrumentos es el termómetro bimetálico, que aplica el mismo fenómeno de cambios volumétricos, aunque en este caso está constituido por dos barras metálicas de diferente material unidas rígidamente y con distintos coeficientes de dilatación general. Uno de los sistemas de medición más populares por su precisión y su economía son los termopares, basados en el efecto que establece que cuando dos materiales diferentes se ponen en contacto a una temperatura distinta a la del medio ambiente circula una corriente. No obstante, el sistema de medición de temperatura con un mejor acceso es la termocúpula, que abarca un rango de temperaturas imprescindible para la gran mayoría de las mediciones.

Balanzas y presión
La humedad, otro de los fenómenos que requieren medida y control, desempeña un papel relevante en los procesos industriales. La misma atmósfera contiene humedad, por lo que es necesario estudiar su efecto en el almacenamiento y funcionamiento de los distintos productos y dispositivos. Este fenómeno se puede medir, por ejemplo, mediante el cálculo de la humedad de una masa. Para ello, primero se pesa ésta, después se seca con una energía infrarroja, se vuelve a pesar la sustancia seca resultante y se obtiene una diferencia entre las dos medidas.

Por otro lado, los medidores de presión determinan la presión absoluta en cualquier estado de la materia, ya sea sólido, líquido o gas. Hoy en día, estos aparatos suelen estar a la última en innovación tecnológica y por ello la gran mayoría están dirigidos por un microprocesador que garantiza su precisión. Asimismo, en los procesos industriales es también preciso medir la fuerza y peso de los materiales. Para la medición de fuerzas se utilizan transductores que convierten las magnitudes y, entre los dispositivos para medir estas dos variables se encuentran, por ejemplo, las balanzas continuas y discontinuas.

De todos modos, existen otro tipo de instrumentos, como los que se fundamentan en principios neumáticos, hidráulicos y eléctricos. La altura, las vibraciones, la rugosidad, la potencia… son algunos de los principales factores que se pueden calibrar.

Entre las funciones de todo tipo de mediciones destacan la señalización, por ejemplo en el caso de las alarmas; la indicación, en el supuesto de una escala y un indicador; el registro, con datos sobre papel; la integración, como medidores de luz, gas, etc,; y por último, la transmisión, donde se pueden mencionar las termocúpulas.

Usar sensores
La instrumentación y el control cimentan su desarrollo en la necesidad de adquirir señales del medio para procesarlas y analizarlas con el fin de adoptar determinadas decisiones. Para ello, los sensores tienen como principal función recibir las señales de los sistemas físicos para proceder a su control. En consecuencia, existen tantos sensores como señales físicas han de ser procesadas. Estos sensores funcionan a partir del principio de conversión energética, mediante el cual el sensor toma una señal física y la convierte en una señal distinta (eléctrica, mecánica, óptica, química…).

Estos sensores pueden ser primarios, secundarios o de manipulación. Mientras que los primarios son parte del instrumento que efectúa la medición, los secundario convierten la condición producida por el anterior en condición útil para la función del aparato. En última instancia, el elemento de manipulación es el que realiza las operaciones en respuesta a la condición producida por el elemento secundario.

  • Para saber más
  • Medir al milímetro el proyecto
    Durante el proceso completo de construcción es necesario llevar un control exhaustivo de todos los factores, por lo que resulta imprescindible controlar las mediciones en distintas ocasiones durante todo el periodo de tiempo que dura la obra. El primer análisis que se realiza del futuro proyecto es lo que se conoce como mediciones preliminares, que cuantifican y valoran la edificación a construir, y como punto de partida los parámetros urbanísticos que rigen sobre la parcela donde se procederá a la construcción.

    Tras elaborar un presupuesto, se suceden las mediciones de gestión: aquellas que permiten ajustar las desviaciones que se puedan hallar. Tienen su base en las unidades funcionales que permiten valorar y medir de forma simple un elemento completo, por lo que son fáciles de solucionar. A través de esta segunda medición se puede obtener una valoración básica de la obra, partiendo de mediciones aproximadas.

    Una vez el proyecto ejecutivo se ha definido enteramente, la etapa siguiente es la medición del mismo, donde esta medición se define y valora de modo claro, para luego llegar a un presupuesto final. Las mediciones finales de los trabajos llevados a cabo son las mediciones de ejecución, que cuentan con la medición real y exacta de la obra ejecutada. En esta última fase de mediciones, también se verifica y comprueba si existen desviaciones de la medición del proyecto.

    La importancia de la calibración
    La fiabilidad y repetibilidad de los instrumentos son claves para conseguir un funcionamiento eficaz de las plantas industriales. La calibración periódica de los equipos resulta por ello un actividad cada vez más indispensable para asegurar unas mediciones correctas y duraderas. El periodo de tiempo entre calibraciones se conoce como intervalo de calibración, y varía dependiendo de algunas situaciones: rendimiento de los útiles, frecuencia de uso, condiciones ambientales, etc. En definitiva, es el propio usuario quien debe controlar este intervalo.


    Foto: cortesía de Siemens Press Picture.

    Asimismo, y para asegurar una calibración adecuada, son necesarios unos documentos o certificados que documentan las propiedades técnicas y la posibilidad de recuperación de los diferentes instrumentos. Uno de ellos es el certificado ENAC otorgado por la Entidad Nacional de Acreditación, que contiene la descripción técnica de medida y del objeto comprobado, además de los resultados y la incertidumbre de medición. Cualquier herramienta dotada de este certificado se convierte en patrón estándar calibrado.

    Para la concesión de certificados, la ENAC dispone de una serie de laboratorios que poseen una acreditación para determinada magnitud de medición y que tienen derecho a expedir certificados de calibración con reconocimiento internacional. Entre los países en los que los certificados firmados por esta entidad tienen validez están todos los de la Unión Europea.

    Otra de las normas a tener en cuenta es la familia de las ISO 9000, normas de calidad establecidas por la organización internacional para la estandarización (ISO). Se componen de estándares y guías relacionados con sistemas de gestión y de herramientas.

    Instrumentos topográficos
    Si bien, en principio, la topología no está relacionada con la metrología, puede ayudar a resolver problemas geométricos y, en consecuencia, utilizarse como sistema alternativo de medición en la industria. Y esto es así porque no siempre se puede realizar una medición directa debido a que no se dispone del instrumento adecuado, porque el valor a medir es muy grande o pequeño, hay obstáculos… por lo tanto algunos métodos o instrumentos tradicionales no sirven y hay que buscar alternativas. Algunas de ellas podrían ser herramientas como teodolitos, niveles ópticos o medidores de distancias, que a pesar de que fueron concebidos para su utilización en ámbitos topográficos o geodésicos, pueden solucionar muchos problemas de medición.

    Lo que hace a estos elementos susceptibles de ser utilizados como mecanismos de medición es que comparten con los estrictamente dedicados a ello dos características: su aspecto óptico y que trabajan orientados a la gravedad. Además, varios de los accesorios típicamente metrológicos se adaptan a estos instrumentos para permitir su uso industrial. Algunos ejemplos son micrómetros de placas plano paralelas, oculares de autocolimación, pentaprismas, dianas, espejos, oculares acodados, espejos autonivelantes, objetivos de autorreflexión, etc.


    Foto: cortesía de Siemens Press Picture.

    Tipos de sensores
    Los sensores se clasifican en función de tres variables.

    Según el tipo de señal de entrada:
    -Mecánica: mide longitud, área, volumen, masa, longitud de onda, posición, intensidad acústica, flujo, fuerza, torque, presión, velocidad o aceleración.
    -Térmica: en el caso de temperatura, calor, entropía y flujo de calor.
    -Eléctrica: para medir tensión, corriente, resistencia, inductancia, capacitancia, carga, campo eléctrico, frecuencia, constante dieléctrica y momento bipolar, entre otros.
    -Magnética: intensidad de campo, densidad de flujo, momento magnético o permeabilidad.
    -Radiación: mide intensidad, longitud de onda, polarización, fase, reflectancia, transmitancia, índice de refracción.
    -Química: medición de concentración, potencial redox, avance de reacción, PH.

    Según el tipo de señal entregada por el sensor:
    -Analógicos: son los que entregan la señal de manera continua en el tiempo. La gran mayoría funciona así.
    -Digitales: son dispositivos cuya salida es discreta. Entre ellos, los codificadores de posición, codificadores incrementales, codificadores absolutos, resonadores de cuarzo, galgas acústicas, cilindros vibrantes, de ondas superficiales y los caudalímetros de vórtices digitales.

    Según la naturaleza de la señal eléctrica generada:
    -Pasivos: son los que generan señales representativas de las magnitudes a medir a través de una fuente auxiliar. Por ejemplo, sensores de parámetros variables.
    -Activos o generadores de señal: generan señales representativas de las magnitudes a medir sin necesidad de otra fuente de alimentación. Ejemplo de ello son los sensores piezoeléctricos, fotovoltaicos, termoeléctricos, electroquímicos y magnetoeléctricos.