viernes, 14 de junio de 2013

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
DE LA FUERZA ARMADA
UNEFA, Núcleo Vargas
Asignatura: SISTEMAS
Bachilleres: Marcos Cova CI: 19.914.941
                       Sol María      CI: 16.403.042

DIFERENTES TIPOS DE INSTRUMENTOS MEDIDORES DE LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS.



COLUMNAS DE LÍQUIDO

·         Manómetro de Presión Absoluta.
·         Manómetro de Tubo en U.
·         Manómetro de Pozo.
·         Manómetro de Tubo Inclinado.
·         Manómetro Tipo Campana.

INSTRUMENTOS ELÁSTICOS
·         Tubos Bourdon.
·         Fuelles.
·         Diafragmas.
  
INSTRUMENTOS ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÓNICOS
·         Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)
·         Transductores de Presión Resistivos
·         Transductores de Presión Capacitivos
·         Transductores de Presión Magnéticos
·          Transductores de Presión Piezoeléctricos.


MANÓMETRO DE TUBO DE BOURDON

      Este medidor de presión tiene una amplia variedad de aplicaciones para realizar mediciones de presión estática; es barato, consistente y se fabrica en diámetros de 2 pulgadas (50 mm) en caratula y tienen una exactitud de hasta 0.1% de la lectura a escala plena; con frecuencia se emplea en el laboratorio como un patrón secundario de presión.

MANOMETROS DE CAMPANAS

Este instrumento utiliza el líquido solamente como elemento de sello, mientras que la medida de presión se realiza por un balance de fuerzas entre la presión ejercida por el proceso por el área sobre la cual actúa, la presión de referencia por la misma área y un otra fuerza que limita el movimiento como por ejemplo un resorte u otra campana.
Al aumentar la presión dentro del vaso este tratará de elevarse por efecto de la fuerza que esta ejerce.

MANÓMETROS DE FUELLE

      Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora como se muestra en la figura de manera esquemática.


MANÓMETROS DE COLUMNA LÍQUIDA:
      Este tipo de manómetros es la forma más sencilla de dispositivo para medir presiones, donde la altura, carga o diferencia de nivel, a la que se eleva un fluido en un tubo vertical abierto conectado a un aparato que contiene un líquido, es una medida directa de la presión en el punto de unión y se utiliza con frecuencia para Mostar el nivel de líquidos en tanques o recipientes.

      Puede utilizarse el mismo principio con indicadores de tubo en U, en el cual, conocida la densidad del líquido empleado en él, la carga o altura constituye una medida de la presión relacionándola con la correspondiente a la atmosférica. La figura 1a muestra el manómetro fundamental de tubo en U.

INSTRUMENTOS ELECTROMECÁNICOS Y ELECTRÓNICOS
      Los elementos Electromecánicos de presión, utilizan un elemento mecánico elástico combinado con un transductor eléctrico que genera la señal eléctrica correspondiente. El elemento mecánico consiste en un tubo: Bourdon, espiral, hélice, diafragma, fuelle O una combinación de los mismos.  Convierte la presión en una fuerza o en un desplazamiento mecánico a través de un sistema de  Palancas y se clasifican en: Resistivos, Magnéticos, Capacitivos, Extensométricos, Piezoeléctricos

TRANDUCTORES RESISTIVOS

      Constituyen uno de los transmisores eléctricos más sencillos, Consiste en un elemento elástico de tubo (Bourdon o capsula), que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión. El movimiento del elemento de presión se transmite a un brazo móvil aislado que se apoya sobre el potenciómetro de precisión.
     
TRANSDUCTORES MAGNETICOS

Se clasifican en dos grupos según el principio de funcionamiento:
·         Transductor de inductancia variable a: El desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de esta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina.


·         ransductor de inductancia variable b: Consisten en un imán permanente o un electroimán que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético.

TRANSDUCTORES CAPACITIVOS
      Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tienen dos condensadores, uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente alimentados con corriente alterna.

TRANSDUCTORES PIEZOELECTRICOS
Son elementos ligeros, de pequeño tamaño y de construcción robusta. Su señal de respuesta a una variación de presión es lineal y son adecuados para medidas dinámicas, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un millón de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios en la temperatura y de experimentar deriva en el cero y precisar ajuste de impedancias en caso de fuerte choque.

MEDIDOR MCLEOD
        Se utiliza como aparato de precisión en la calibración de los restantes instrumentos. Se basa en comprimir una muestra del gas de gran volumen conocido a un volumen más pequeño y a mayor presión mediante una columna de mercurio en un tubo capilar.

TRANSDUCTORES TÉRMICOS
        Se basan en el principio de la proporcionalidad entre la energía disipada desde la superficie caliente de un filamento calentado por una corriente constante y la presión del gas ambiente cuando el gas está a bajas presiones absolutas.
EL TRANSDUCTOR TÉRMICO DE TERMOPAR
      El transductor térmico de termopar contiene un filamento en V que lleva incorporado un pequeño termopar figura. AI pasar una corriente constante a través del filamento, su temperatura es inversamente proporcional a la presión absoluta del gas. La f.e.m. generada por el termopar indica la temperatura del filamento y por lo tanto señala el vacío del ambiente. Para compensar la temperatura ambiente se emplea una segunda unidad contenida dentro de un tubo sellado al vacío.       


EL TRANSDUCTOR PIRANI
                Utiliza un circuito de puentes que compara las resistencias de dos filamento de tungsteno, uno sellado en alto vacío en un tubo y el otro en contacto con el gas medido y que por lo tanto pierde calor por conducción. En este transductor es la resistencia del filamento la que refleja la presión en lugar de ser su temperatura.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESIÓN






REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

NÚCLEO VARGAS

CÁTEDRA SISTEMAS

Guillermo Arana

C.I: 19.517.739

Richard Brathwarte

C.I: 14.072.681

7º SEM ING MEC

Medidores de nivel

            La medición de nivel juega un papel fundamental en la vida cotidiana, pues experimentamos el uso del nivel en muchas acciones del día, desde medir la cantidad de agua en mL para poder preparar un café, hasta el momento de medir la cantidad de aceite o nivel en el automóvil; y en la industria pues permite tener control sobre la cantidad de materias primas, insumos y productos en un proceso, al ingeniero le resulta muy útil ya que puede realizar balances para determinar los pesos o volúmenes que deben entrar a un proceso y la cantidad que se va a obtener conociendo la disponibilidad de materias primas. Los instrumentos usados para medir el nivel se clasifican en dos grandes grupos, medidores de nivel de líquidos y medidores de nivel de sólidos.




CRITERIOS DE SELECCIÓN
  • Naturaleza de sólidos o fluidos.
  • Agresividad química y física.
  • En los fluidos, existencia de espuma.
  • En los sólidos ángulos de talud.
  • Campo de medida deseado y condiciones de proceso, olas o remolinos.
  • Tipo de tanque o contenedor, y disposición del instrumento de medida.
  • Precisión requerida.
  • Inversión económica, costos.
  • En el caso de los medidores de láser o radiación, que la medida de nivel no afecte la calidad de materias primas o productos.
  • Condiciones de instalación.
  • Tecnología disponible.
  • Facilidad de mantenimiento y calibración.
  • Para los sólidos, tamaño de partícula, si forman o no polvo, o humos.
  • Si es necesario observar la interfase entre fluidos.

APLICACIONES

MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS

  • El medidor de sonda se utiliza generalmente en tanques de fuel oil o gasolina.
  • El uso de Cinta y plomada es usado para el aforamiento de productos en tanques de almacenamiento de petróleo crudo y sus derivados.
  • Medir la cantidad de aceite de un automóvil, mediante una varilla graduada.
  • Medición de nivel y volumen de líquidos en tanques y cisternas.
  • Una de las aplicaciones del nivel de cristal es el control del nivel de una caldera de pequeña producción de vapor.
  • Para mediciones de líquidos con sólidos en suspensión, emulsiones y líquidos muy corrosivos es utilizado el medidor de burbujeo.
  • En mediciones de nivel de pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión  se hace uso de el medidor de nivel tipo diafragma fijado con una brida para permitir la medida sin dificultad.
  • El medidor de presión diferencial puede emplearse en la medida de interfases, la amplitud de la medida vendrá dada por la diferencia entre las presiones sobre el diafragma del elemento, primero con el tanque lleno de líquido más denso y luego con el líquido menos denso.
  • Medir nivel con propósitos de inventario y fiscalización de productos se utilizan los medidores de flotadores con conexión de servodesplazador.
  • El medidor de nivel conductivo se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo, utiliza relés eléctricos para líquidos con buena conductividad y relés electrónicos para líquidos con baja conductividad, además puede complementar al los niveles de cristal de vidrio de las calderas y se presta para la transmisión del nivel a la sala de control y a la adición de alarmas; este equipo es utilizado en el control de nivel de vidrio en fusión.
  • Los medidores de nivel ultrasónicos tienen aplicación especial cuando no puede establecerse contacto físico entre el instrumento de medida y el fluido, por ejemplo cuando este es muy corrosivo, cuando hay posible contaminación o adherencia de partículas del medio al dispositivo.
  • En las aplicaciones de alarma de nivel, los sensores vibran a una frecuencia de resonancia determinada, que se amortigua cuando el líquido los moja.
  • En la medición de nivel de metales  fundidos se hace necesario el uso de medidores de nivel láser, pues la medida debe realizarse sin que haya contacto con el líquido.

MEDIDORES DE NIVEL DE SÓLIDOS

  • Las aplicaciones típicas del cono suspendido son la alarma y el control de nivel en carbón, granos y caliza.
  • El medidor de radar de microondas se aplica en  la detección de bajo nivel de sólidos abrasivos.
  • El medidor de nivel ultrasonido es adecuado para la mayor parte de los sólidos con mucho polvo, alta humedad, humos o vibraciones, puede emplearse en materiales opacos y transparentes.
  • Medidor de radar de microondas: Es altamente usado para determinar el nivel  en productos o materias primas muy viscosas como el asfalto, también en la medición de sólidos abrasivos y agresivos, para polvo plástico, granulado, sales, fertilizantes, en la industria de los alimentos, para determinar niveles de harina, leche en polvo, azúcar, cereales, arroz; entre otros.
  • El medidor de paletas rotativas es usado en los sólidos granulados; generalmente utilizado en inyectoras y extrusoras de plástico.
  • Para sólidos cuya granulometría sea mediana a pequeña se utiliza el medidor de membrana.




MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS





EQUIPO
PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO
CAMPO DE MEDIDA
PRESICIÓN
PRESIÓN MÁX. DEL FLUIDO (bar)
TEMPERATURA MÁX. DEL FLUIDO (°C)
Sonda
Aforación
Limitado, depende de el aforo del equipo.
0,5 mm
Atmosférica
60
Cristal
Reflexión


150
200
Flotador
Fuerzas de flotación
0-10 m
± 1 –  2 %
400
250
Manométrico
Presión hidrostática
Altura de tanque
± 1%
Atmosférica
60
Burbujeo
Presión hidrostática
Altura de tanque
± 1%
400
200
Presión diferencial
Presión hidrostática
0,3 m
± 0,15% a ± 0,5%
150
200
Desplazamiento
Principio de Arquímedes
0 – 25 m
± 0,5 %
100
170
Conductivo
Conductividad del fluido
Ilimitado

80
200
Capacitivo
Constante dieléctrica del fluido.
0,6 m
± 1%
80 – 250
200 – 400
Ultrasónico
Emisión de ondas ultrasónicas.
0,3 m
± 1 – 3 %
400
200
Radar
Propagación de onda electromagnética (microondas)
0 -30 m
± 2,5 mm


Radiación
Emisión de rayos gamma
0 – 2,5 m
± 0,5 – 2 %

150
Láser
Emisión de rayo laser
0 – 2 m
± 0,5 – 2%

1500

MEDIDORES DE NIVEL DE SÓLIDOS








EQUIPO
PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO
P.F.
CONT.
PRESICIÓN
TEMEPRATURA MÁXIMA DE SERVICIO °C
TANQUES




Alto
Bajo



Abierto
Cerrado
Diafragma
Palancas con contrapeso que al alcanzar determinado nivel activan un interruptor.
Si
Si
No
±50 mm
60
Si
Si
Varilla Flexible
Circuito electrónico que se activa con la presión ejercida por los sólidos.
Si
No

25 mm
300
Si
No
Conductivo
Circuito oscilante RC.
Si
No

25 mm
300
Si
No
Paletas rotativas
Motor que activa un interruptor al cambiar dirección de giro.
Si
Si

25 mm
60
Si
No
Medidor de radar
Radar de onda continua.

± 3 –10 mm
400
Si
Si
Capacitivo
Constante dieléctrica del sólido.

15 mm
150
Si
Si
Presión diferencial
Presión diferencial entre dos puntos del almacenamiento.
Si


300
Si
Si
Ultrasonidos
Emisor de ondas de ultrasonido.

± 0,5 – 1%
150
Si
Si
Radar
Emisión de un haz de microondas.

± 2 mm
150

Si
Radiación
Emisión de rayos gamma.

± 0,5– 1%
1300
Si