INTRODUCCIÓN INSTRUMENTACIÓN ELECTRONICA

 La instrumentación electrónica es el conjunto de técnicas y herramientas que se utilizan para medir, controlar y automatizar procesos mediante dispositivos electrónicos y sensores. Estos sistemas permiten obtener información precisa y en tiempo real sobre diferentes variables físicas, como temperatura, presión, humedad, entre otras, lo que facilita la toma

de decisiones y la optimización de procesos en diversas aplicaciones industriales y científicas.

¿QUE ES UN INSTRUMENTO?

Un instrumento es un dispositivo que se utiliza para medir, indicar o controlar una cantidad física o una variable de proceso. Los instrumentos pueden ser analógicos o digitales, y se utilizan en una amplia variedad de campos, como la ingeniería, la física, la química, la biología, la medicina y la industria. 

MEDICIÓN

La medición es el proceso de asignar un valor numérico a una magnitud física, con el fin de conocer su valor cuantitativo. Algunos ejemplos comunes de medición son:

• Medición de la longitud de un objeto con una regla o cinta métrica.
• Medición del tiempo con un cronómetro o reloj.
• Medicion de la temperatura con un termometro.
• Medición de la presión arterial con un esfigmomanómetro.
• Medicion del volumen de un liquido con una sonda o pipeta.
• Medicion del peso de un objeto con una balanza.

INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIÓN

La instrumentación electrónica se utiliza en la medición para obtener información precisa y en tiempo real sobre diferentes variables físicas, como temperatura, presión, humedad, entre otras. Algunos ejemplos comunes de instrumentos electrónicos de medición son:

• 
  Termómetros electrónicos para medir la temperatura en ambientes controlados.
• Manómetros electrónicos para medir la presión de gases o líquidos en sistemas de tuberías.
•  Medidores de flujo electromagnético para medir el caudal de líquidos en tuberías.
• Sensores de humedad electrónicos para medir la humedad relativa en ambientes cerrados.
• Medidores de pH electrónicos para medir la acidez o alcalinidad de soluciones líquidas.
• Osciloscopios para medir y visualizar señales eléctricas en circuitos electrónicos.

CONTROL

El control es el proceso de ajustar y mantener una variable física dentro de ciertos límites, con el objetivo de lograr un resultado deseado. La instrumentación electrónica se utiliza para medir la variable física y proporcionar retroalimentación en tiempo real, lo que permite controlarla mediante dispositivos electrónicos y actuadores. Algunos ejemplos de sistemas de control con instrumentación electrónica incluyen sistemas de control de temperatura en hornos, sistemas de control de nivel de líquidos en tanques y sistemas de control de velocidad en motores eléctricos.

Supongamos que deseamos controlar la temperatura en un horno industrial para garantizar que se mantenga en un rango específico de temperatura. Podemos instalar un termómetro electrónico en el horno, el cual se conecta a un controlador electrónico. El controlador compara la temperatura medida por el termómetro con el valor deseado y activa un actuador, como una válvula de gas, para ajustar la temperatura en el horno. Si la temperatura se aleja del valor deseado, el controlador recibe una señal del termómetro y ajusta la válvula de gas para volver a alcanzar el valor deseado. De esta forma, la instrumentación electrónica se utiliza para medir la temperatura en el horno y proporcionar retroalimentación al controlador, logrará controlar la temperatura mediante la activación del actuador.

CONTROL DE PROCESOS

El control de procesos es una disciplina de la ingeniería que se enfoca en la aplicación de técnicas y herramientas para monitorizar y manipular procesos industriales o de manufactura de forma eficiente y efectiva. En otras palabras, el control de procesos busca garantizar que los procesos industriales se realicen de manera óptima y segura, con el fin de obtener productos de alta calidad de manera constante, minimizando los errores, los costos y el tiempo de producción. 

El control de procesos se basa en la utilización de instrumentos de medición, sistemas de control, algoritmos y software de análisis de datos para supervisar y regular las variables que influyen en un proceso, tales como la temperatura, la presión, el flujo, la velocidad, la calidad, entre otros. 

Los sistemas de control pueden ser manuales o automáticos, y pueden incluir tanto la retroalimentación (feedback) como la alimentación anticipada (feedforward) para optimizar el rendimiento del proceso. 

VARIABLES Y SEÑALES

• Una variable es una cantidad física o una propiedad de un sistema que se desea medir o controlar. Ejemplos de variables son la temperatura, la presión, el nivel, la velocidad, la corriente, el voltaje, entre otros.
• Una señal es una representación eléctrica, mecánica o óptica de una variable. En otras palabras, es una forma de transportar información acerca de la variable a través de un medio físico. Las señales pueden ser analógicas o digitales.

En la instrumentación, los instrumentos se utilizan para medir o controlar variables, y las señales se utilizan para transportar información sobre estas variables. Por ejemplo, un termómetro es un instrumento que mide la temperatura (variable), y la señal que transporta la información sobre la temperatura puede ser una señal eléctrica (en un termómetro electrónico) o una señal mecánica (en un termómetro de mercurio). 

Es importante entender que la señal transporta información sobre la variable, pero no es lo mismo que la variable en sí misma. Por ejemplo, una señal de voltaje puede ser una representación eléctrica de una variable de corriente, pero no es lo mismo que la corriente en sí misma.

VARIABLES ANALOGICAS Y DIGITALES

Las variables analógicas y digitales son tipos de variables que se utilizan en la instrumentación.

• Una variable analógica es aquella que puede tomar cualquier valor dentro de un rango continuo. Por ejemplo, la temperatura, la presión y el nivel son variables analógicas, ya que pueden tomar cualquier valor dentro de un rango continuo de valores posibles. La señal que representa una variable analógica también es analógica, lo que significa que varía de forma continua en el tiempo.
• Una variable digital, en cambio, es aquella que solo puede tomar valores discretos, normalmente valores binarios (1 o 0). Por ejemplo, la presencia o ausencia de un objeto, el estado de un interruptor o la señal de un sensor de proximidad son variables digitales. La señal que representa una variable digital es también digital, lo que significa que solo puede tomar valores discretos.

Es importante tener en cuenta que en la instrumentación moderna, muchas variables analógicas se convierten en señales digitales para su procesamiento y transmisión, utilizando convertidores analógico-digitales (ADC) para convertir la señal analógica en una señal digital, y convertidores digitales-analógicos (DAC) para convertir la señal digital de vuelta a una señal analógica.