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TEMA 16 PRINCIPIOS DEMETROLOGIA E

INSTRUMENTACIÓN

Ing. Carlos Flores

Simee_sa@yahoo.com.mxing.carlosfloresrodriguez@gmail.com

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Rotámetro

Son medidores de caudal de áreavariable. Consta básicamente del tubocónico y el flotador. El peso específicodel flotador debe de ser mayor que elpeso específico del fluido que se va amedir. Relación de caudal 1 a 10.Precisión de ±1 a ±2%. Para mediciónde caudales de 0.1 cm³ a 3.5 m³ enlíquidos y de 1 cm³ a 30 m³ en gases.

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Rotámetros

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RotámetroEl movimiento del flotador es utilizado para variar laresistencia eléctrica.

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Medidor tipo turbinaPosee un rotor de turbina montado directamente en lacorriente del flujo, convirtiendo así la velocidad linealdel flujo a una velocidad angular equivalente a lacantidad de flujo. Capacidad de medición de 0.1 a 300GPM. Precisión de ±0.5%

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Anemómetros

Los anemómetros son instrumentos que seutilizan para medir la velocidad del aire tantoen canales abiertos como cerrados. Tipopropela para canales cerrados y Anemómetrode cazoletas para canales abiertos. Su rango deoperación es de 20 a 5000 pies/min. Para los depropela y 150 a 10,000 pies/min. Precisión en lamedición de ± 3% en ambos medidores.

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Anemómetros

CazoletasPropela

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Ultrasónico

Miden el caudal pordiferencia de velocidadesdel sonido al propagarseéste en el sentido delflujo del fluido y en elsentido contrario. Losprincipios de operaciónde estos medidores sonvariados.

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P R E S I O N

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Ver, detectar, leer elvalor de la variable sinejercer ninguna acciónsobre la misma

Detectar el valor de lavariable ejerciendouna acción correctivasobre la misma.

MEDIR CONTROLAR

DIFERENCIA ENTRE MEDIR Y CONTROLAR

Manómetros,Termómetros,Medidores deflujo, etc.

ControlManual

Automático

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Medir la variable Controlar la variable

Medidor de temperatura Ejemplo de control manual

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División de los medidores depresión

MECANICOS

ELECTRICOS

ELECTRONICOS

Deformación de un elemento

Comparación de presiones

Medición de voltaje

Medición de milivoltaje

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ESQUEMA DE MEDIDOR DE TUBO BOURDON

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TUBO BOURDON

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Sección tubobourdon

Sector dentado

TIPOS DE MANOMETROS DE TUBO BOURDON

Tipo C Espiral Helicoidal

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Tipos de manómetros

Manómetro Seco Manómetro relleno

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Fluidoviscoso

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Manómetros

19Facultad de Ingeniería

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20Facultad de Ingeniería

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MEDIDORES DE TEMPERATURA

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Escalas de TemperaturaEbullicióndel agua

Cero Absoluto

Congelamientodel agua

ºFFahrenheit

-459.69

32

212

ºCCentígradaÓ Celsius

-273.16

0

100

273.15

ºKKelvin

0

373.15

ºR

Rankine

671.69

491.69

0

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Escalas de temperatura

A la escala detemperatura Kelvinse le conocetambién comoescala Centígradaabsoluta.

ºC

CentígradaÓ Celsius

-273.16

0

100

273.15

ºKKelvin

0

373.15

100 unidades

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Escalas de temperatura

A la escala detemperatura Rankinese le conoce tambiéncomo escalaFahrenheit absoluta.

ºFFahrenheit

-459.69

32

212

ºR

Rankine

671.69

491.69

0

180 Unidades

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Conversión de escalas

ºC = 5/9(ºF – 32)ºF= 9/5(ºC) + 32

ºK = ºC + 273.16ºC = ºK – 273.16

ºR = ºF +459.69ºF = ºR – 459.69

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Tipos deMedidores de

Temperatura

Termómetros de liquido en vidrio

Termómetros de bulbo y capilar

Termómetro bimetálico

Termómetros de resistencia

Termistores

Termopares

Pirómetros

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Termómetros de líquido envidrio

El termómetro de vidrio consta de un depósito de vidrio quecontiene un líquido, por ejemplo mercurio y que calentarsese expande y sube en el tubo capilar.

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Líquidos utilizados en lostermómetros

Los márgenes de trabajo de los fluidos utilizados son:

Mercurio -35 hasta + 280º CMercurio (Tubo capilar lleno de gas) -35 hasta + 450º CPentano -200 hasta + 20º C

Alcohol -110 hasta + 50º C

Tolueno -70 hasta + 100º C

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Aplicaciones de termómetrosde liquido en vidrio

Algunas aplicaciones típicas de termómetros industriales delíquido en vidrio, como instrumentos de campo.

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Termómetro BimetálicoSu principio de funcionamiento se basa en el coeficiente dedilatación de los metales. Se unen dos metales de diferentecoeficiente en forma de bobina helicoidal.

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Termómetro bimetálicoNo se recomiendan en servicio continuo entemperaturas superiores a 800º F.

No se recomiendan en servicio intermitente entemperaturas superiores a 1000º F.

Esto debido a que los metales tienen limitaciones físicas ypueden sufrir distorsiones por fluencia o pandeopermanenteLos termómetros bimetálicos se pueden utilizar entre –40 y1000º F y su precisión aproximada es de ± 1%.

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Termómetros de Bulbo yCapilar

Estos termómetros consisten esencialmente en un bulboconectado por un capilar a una espiral.

Principio de funcionamiento:

Cuando la temperatura del bulbocambia, el gas o el líquido en el bulbose expande y la espiral tiende adesenrollarse, moviendo la agujasobre la escala.

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Sonda y Puente WheatstoneTermómetros de ResistenciaEl método mas práctico y generalmente usado en latermometría industrial de resistencia es el método de 3alambres.Este método compensa el efecto de la resistencia dealambre permitiendo con ello el uso de alambres deresistencia relativamente largos.

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Sonda con protección

Termómetros de Resistencia

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Termómetros

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TermistoresOperan bajo el mismo principio de los termómetros deresistencia. Son semiconductores cuya resistencia eléctricavaría con la temperatura. Precisión ± 0.005º C. Temperaturamáxima 400º C.Un pequeño cambio en la temperatura implica un gran cambiode resistencia.

Son útiles para la medición de pequeños cambios detemperatura hasta de 1º centígrado.

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TermoparesEl termopar se basa en el efecto Seebeck descubierto en 1821, de lacirculación de una corriente en un circuito formado por dos metalesdiferentes cuyas uniones se mantienen a diferente temperatura.Esta circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricoscombinados:El efecto Peltier: Que provoca la liberación o absorción de calor en la uniónde dos metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión.El efecto Thomson: Consiste en la absorción o liberación de calor cuandouna corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe ungradiente de temperaturas.Precisión de 0.3% a 0.8%. Temperatura máxima 1600º C.

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Partes de un termoparTermopares

Termocupla

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Tipos de termocuplasTermopares

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Datos Técnicos de Referencia de lasTermocuplas

Termopares

Thermocouple Type Names of MaterialsUsefulApplicationRange (°F )

mV

BPlatinum30% Rhodium (+)Platinum 6% Rhodium (-)

100 – 3270 0.007-13.499

CW5Re Tungsten 5% Rhenium (+)W26Re Tungsten 26% Rhenium (-)

3000-4200 -

EChromel (+)Constantan (-)

32 – 1800 0 – 75.12

JIron (+)Constantan (-)

-300 – 1600 -7.52 – 50.05

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Datos Técnicos de Referencia de lasTermocuplas

Termopares

KChromel (+)Alumel (-)

-300 – 2300 -5.51 – 51.05

NNicrosil (+)Nisil (-)

1200-2300 -

RPlatinum 13% Rhodium (+)Platinum (-)

32 - 2900 0 – 18.636

SPlatinum 10% Rhodium (+)Platinum (-)

32 - 2800 0 – 15.979

TCopper (+)Constantan (-)

-300 – 750 -5.28 – 20.80

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British BS1843: 1952:British BS4937: Part 30: 1993

French NFE:

German DIN:

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Tubos de protección y vainasTermopares

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termopares

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Pt. 100

46

Instalación correcta de bulbo

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47

Controlador de Temperatura

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RECOMENDACIONES EN INSTALACION DEINSTRUMENTOS DE CAMPO

49

GENERALIDADES

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MEDICIÓN SEGURA YCONFIABLE

Para una medición segura yconfiable: ¿Que se quiere medir?. ¿Como se medirá?. Rango y tamaño del sensor. Parte electrónica local o remota. Ambiente. Adecuada instalación.

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AL RECIBIR ELINSTRUMENTO

Verificar modeloyespecificaciones

Mantenerlo enempaqueoriginal.

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ANTES DE LA INSTALACION Leer siempre la sección de instalación

del manual del usuario. Evitar ambientes severos, si no se

puede, que este ventilado. Si son a prueba de explosiones,

verificar el tipo de gas del certificado. Electricamente, usar tubo flexible o

prensas y terminales en las puntas. Si hay que soldar tubería, hacerlo

antes de instalar el instrumento.Facultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Mecánica

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TRANSMISORES DE PRESION

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TRANSMISOR DE PRESION

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TRANSMISORES DETEMPERATURA

Seleccionar el tipo de sensoradecuado, RTD o TC.

Cuando la temperatura del procesoes alta separar el moduloelectrónico del sensor.

Usar el cable adecuado cuando elconvertidor es remoto.

El termopozo es indispensable.

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TRANSMISOR DETEMPERATURA

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TRANSMISOR DETEMPERATURA

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TRANSMISORES DE NIVEL Enfocado a medición de nivel por

presión hidrostática. Preferiblemente no usar transmisores

de una sola brida para tanquescerrados.

Y si fuera necesario, instalar valvulas depie, venteo y drenaje.

Los transmisores sin bridas se puedenusar en fluidos limpios y sin cambiosbruscos de presión y temperatura.

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TRANSMISORES DE NIVEL

Seleccionar el material adecuadode los diafragmas que estan encontacto con el fluido.

Si las bridas tienen capilar tomaren cuenta el fluido del capilar y queeste seguro.

Es mejor utilizar diafragmas conextension de 2”.

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TRANSMISORES DE NIVEL

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TRANSMISORES DE NIVEL

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TRANSMISORES DE NIVEL

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TRANSMISORES DE CAUDAL

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TRANSMISORES DE PH Las vibraciones mecánicas son muy

dañinas para este tipo de equipos. No instalar el transmisor en

ambientes severos. Instalar el sensor lo mas cerca

posible del transmisor. No instalar el sensor cerca de la

descarga de una bomba.

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TRANSMISORES DE PH

Si se toma muestra, asegurarconstante circulación.

Limpiar el sensor periodicamente. Utilizar soluciones estandar de

laboratorio para calibraciones.

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FIN

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PARTE DE ESTE MATERIAL SEREPRODUJO CON AUTORIZACION DELINGENIERO ANIBAL CHICOJAYCOLOMA. AUTOR DEL FOLLETEOINSTRUMENTACION MECANICA.

USAC.