ntonio, Creus Solé
es Doctor Ingeniero Industrial (1963) por la ETSIIB y Licenciado enMedicina y Cirugía por la Facultad de Medicina de Barcelona en 1984. De 1963 a 1968 tra-bajó en Glucosa y Derivados como Jefe de Instrumentación de la nueva planta de Martorell,participando en el proyecto, instalación y puesta en marcha, en colaboración con el equipotécnico, de instrumentos de Técnicas Reunidas.De 1968 a 1985 estuvo en el Grupo Industrial de Honeywell como Director de la Delegaciónde Barcelona y en el Departamento de Electromedicina. Actualmente, forma parte delDepartamento de Relaciones Empresariales e Institucionales de la ETSEIB y de la FundaciónUniversitaria Iberoamericana (FUNIBER) en la formación permanente de cursos a medida dela industria.Además de la presente obra y de numerosos artículos para revistas especializadas, es autorde las obras Simulación y control de procesos por ordenador, Fiabilidad y seguridad indus-trial, Control de procesos industriales, Simulación de procesos con PC, Fiabilidad y seguri-dad de procesos industriales (estas tres últimas dentro de la colección Prodúctica), Neumáticae Hidráulica publicadas todas ellas por Marcombo. Es autor, además, del libro Informáticapara Médicos de la editorial Gustavo Gili, Iniciación a la Aeronáutica de EdicionesL’Aeroteca, Energías renovables, Previsión de riesgos laborales y Energía Geotérmica de BajaTemperatura de la Editorial CEYSA.

Capítulo 1
Generalidades
1.1 Introducción ........................................................................................11.2 Características de los instrumentos .......................................................6
1.2.1 Generalidades ......................................................................................61.2.2 Campo de medida (
range
) ..................................................................61.2.3 Alcance (
span
) .....................................................................................61.2.4 Error ....................................................................................................71.2.5 Exactitud (accuracy) ............................................................................101.2.6 Precisión ............................................................................................121.2.7 Incertidumbre de la medida (
uncertainty
)............................................131.2.7.1 Generalidades ..........................................................................131.2.8 Trazabilidad (
traceabilily
) ...................................................................281.2.9 Zona muerta (
dead zone o dead band
) .............................................301.2.10 Sensibilidad (
sensítivity
) ....................................................................301.2.11 Repetibilidad (
repeatibilíty
) ...............................................................301.2.12 Histéresis (
hysteresis
) ........................................................................321.2.13 Linealidad ........................................................................................321.2.14 Otros términos .................................................................................32
1.3 Calibración de un instrumento ..........................................................34
1.3.1 Generalidades ....................................................................................341.3.2 Expresión de la incertidumbre de medida en los certificados de calibración ....351.3.3 Certificado de calibración ..................................................................361.3.4 Programas de cálculo de incertidumbres .............................................37
1.4 Ejemplos generales de características de instrumentos .........................381.5 Cómo se descalibran los instrumentos ................................................39
Contenido
1.5.1 Generalidades ...................................................................................391.5.2 Tipos de errores ................................................................................40
1.6 Método general de calibración ..........................................................42

1.7 Código e identificación de los instrumentos .......................................47
1.7.1 Clases de instrumentos .......................................................................47
Capítulo 2
Transmisores
2.1 Generalidades ...................................................................................552.2 Transmisores neumáticos ...................................................................562.3 Transmisores electrónicos ..................................................................562.4 Transmisores digitales ........................................................................58
2.4.1 Generalidades ...................................................................................582.4.2 Transmisor inteligente capacitivo ........................................................612.4.3 Transmisor inteligente piezorresistivo .................................................61
2.5 Comunicaciones ................................................................................62
2.5.1 Generalidades ...................................................................................622.5.2 Protocolos serie ................................................................................632.5.3 Protocolos híbridos ..........................................................................642.5.4 Protocolos abiertos ..........................................................................66
2.6 Tabla comparativa de transm
2.7 Calibradores de transmisores .............................................................73
2.7.1 Generalidades ...................................................................................732.7.2 Calibradores de instrumentos HART .................................................742.7.3 Calibradores de instrumentos Fieldbus ..............................................78
2.8 Calibración y monitorización de instrumentos transmisores en línea ..783.1 Generalidades ...................................................................................833.2 Calibradores simples universales neumáticos y electrónicos ................83
3.2.1 Calibradores neumáticos ...................................................................833.2.2 Calibradores electrónicos ..................................................................843.2.3 Calibradores multifunción (presión y temperatura) ...........................85
3.3 Calibradores de presión .....................................................................863.4 Calibradores de caudal ......................................................................93
3.4.1 Instrumentos de presión diferencial ...................................................93

3.4.2 Rotámetros ......................................................................................953.4.3 Vertedero ........................................................................................983.4.4 Medidores de turbina .......................................................................983.4.5 Medidor de torbellino y Vortex ......................................................993.4.6 Medidor magnético de caudal ........................................................1003.4.7 Medidor de Coriolis .......................................................................1013.4.8 Medidores volumétricos .................................................................1013.4.9 Medidores de caudal masa .............................................................1013.4.10 Patrones internacionales de calibración de medidores de caudal de líquidos .....................................................................1023.4.11 Patrones internacionales de calibración de medidores de caudal de agua ..........................................................................1033.4.12 Patrones internacionales de calibración de medidores de caudal de gas .............................................................................105
3.5 Nivel ...............................................................................................107
3.5.1 Instrumentos de medida directa .......................................................1073.5.2 Instrumentos de presión hidrostática ...............................................1073.5.3 Instrumentos de presión diferencial .................................................1073.5.4 Instrumentos de desplazamiento .....................................................1093.5.5 Instrumentos basado en características eléctricas del líquido .............1103.5.6 Instrumentos de radiación ...............................................................110
3.6 Instrumentos de temperatura ............................................................110
3.6.1 Calibradores y patrones ...................................................................1103.6.2 Calibración de sondas de resistencia e instrumentos de puente de Wheatstone ................................................................1143.6.3 Termistores .....................................................................................1203.6.4 Calibración de termopares e instrumentos de temperatura ...............1213.6.5 Calibración de pirómetros de radiación ...........................................1333.6.6 Calibradores universales de temperatura ..........................................135
3.7 Calibración de instrumentos para otras variables ..............................138
Capítulo 4
Calibración de bálbulas de control
4.1 Generalidades ..................................................................................1414.2 Calibración de la válvula de control ................................................1424.3 Calibración de posicionadores .........................................................144


4.4 Posicionador inteligente y diagnóstico de la válvula .........................1464.5 Tipos de mantenimiento ..................................................................152
Capítulo 5
Calibración de controladores
5.1 Generalidades ................................................................................1555.2 Ajuste de controladores ..................................................................157
5.2.1 Generalidades ..................................................................................1575.2.2 Método de tanteo (lazo cerrado) ...................................................1595.2.3 Método de ganancia límite (lazo cerrado) .......................................1615.2.4 Método de curva de reacción (lazo abierto) ....................................1625.2.5 Método de Cohen-Coon .................................................................1645.2.6 Procesos no lineales .........................................................................165
5.3 Calibración de instrumentos digitales ...............................................166
Capítulo 6
Tipos de mantenimiento
6.1 Generalidades ................................................................................169
6.1.1 Mantenimiento correctivo ................................................................1696.1.2 Mantenimiento preventivo .............................................................1696.1.3 Mantenimiento predictivo .............................................................170
6.2 Seguridad y fiabilidad de los instrumentos .......................................172
6.2.1 Generalidades ..................................................................................1726.2.2 Nivel integral de seguridad (SIL) ......................................................1746.2.3 Circuitos digitales de tolerancia de fallos ..........................................175
6.3 Frecuencia de mantenimiento de los instrumentos ...........................1786.4 Normativa de calidad ISO 9000:2000aplicada a la instrumentación ..........................................................179
Apéndice
A.1 Diagramas de tuberías e instrumentos (P&IDs) .................................183A.2 Diagramas de lazos de control ......................................................185A.3 Colores de visualización de procesos ...............................................188

A.4 Hojas de especificación de instrumentos ..........................................189
A.4.1 Instrumentos de presión ..................................................................189A.4.2 Instrumentos de caudal ...................................................................192A.4.3 Instrumentos de nivel ......................................................................196A.4.4 Instrumentos de temperatura ..........................................................197A.4.5 Instrumentos de otras variables .......................................................198A.4.6 Válvulas de control .........................................................................201
A5. Hojas de calibración ........................................................................202A.6 Procedimientos de calibración .........................................................204
A.6.1 Calibración de un manómetro digital ...............................................204A.6.2 Calibración de un transmisor electrónico detemperatura con elemento de termopar tipo K de 2 hilos................206A.6.3 Calibración de una válvula de control digital (protocolo HART) .....207A.6.4 Calibración de un transmisor inteligente (protocolos HART y FIELDBUS)......................................................208
A.7 Glosario ........................................................................................213A.8 Referencias ....................................................................................2

Los instrumentos de medición y control son ampliamente utilizados en la industria. En líne-as generales, el porcentaje económico que ocupan en la inversión de una planta de procesovaría desde un 3% en plantas con poca instrumentación hasta un 8% - 10% en plantas total-mente automatizadas.De aquí que sea importante que los instrumentos estén en perfecto estado de funcionamiento, afin de evitar paros parciales o totales en la planta o reducir, al máximo, el coste del mantenimien-to. Los instrumentos permiten garantizar la calidad de los productos terminados y aseguran suproducción masiva, manteniendo una buena repetitividad de sus características finales.Por otro lado, la mayoría de empresas se encuentran dentro de la norma ISO 9000:2000.Dentro de esta norma, la realización del producto y las mediciones para garantizar su cali-dad de acuerdo con los requisitos del cliente, corresponden a la empresa atendiendo a lasvariables críticas del proceso de fabricación. El sistema de calidad ISO 9001 establece queel suministrador de un producto debe aportar una confirmación metrológica (conjunto deoperaciones necesarias para asegurar que el equipo de medición cumple con los requisitospara su uso previsto) de las variables críticas de su proceso. Esto presupone la redacción demanuales de calibración de los instrumentos afectados, la creación de procedimientos docu-mentados para la calibración y la conformidad o no-conformidad de los instrumentos y equi-pos de calibración, el entrenamiento del personal destinado a la calibración ISO 9001 y lacreación de un área separada, dentro del taller de instrumentos, donde se encontrarán ubi-cados los equipos y herramientas de calibración.El período de calibración de cada instrumento es fijado por la propia empresa, de acuerdocon la experiencia que posea sobre el trabajo en la planta. Normalmente, suele ser de un añopara los aparatos normales.El libro está dirigido a los jefes y operadores de procesos, a los usuarios, al estudiante y a todapersona que esté relacionada, directa o indirectamente, con el mantenimiento de los instru-mentos industriales. La obra consta de seis capítulos y un apéndice.En el primer capítulo se examinan las características de los instrumentos, su calibración,ejemplos de características, un método general de calibración y el código e identificación deinstrumentos.En el segundo capítulo se estudian los transmisores neumáticos, electrónicos y digitales, lascomunicaciones y los calibradores de los transmisores según HART y FIELDBUS.En el tercer capítulo se examina la calibración de los instrumentos de medición de las varia-bles, presión, caudal, nivel, temperatura y otras variables con una descripción de los patro-nes utilizados.En el cuarto capítulo se estudia la calibración de las válvulas de control, con la descripciónde los posicionadores inteligentes que permiten hacer un diagnóstico del estado de la válvu-la y los tipos de mantenimiento.En el quinto capítulo se estudia el ajuste de los controladores para sintonizarlos con el pro-ceso y la calibración de los instrumentos de control digitale