CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

FCEyNFCEyN--INTIINTIFCEyNFCEyN--INTIINTI

Materia de Especialización CEBI E12Materia de Especialización CEBI_E12Instrumentación y control

Control estadisticoDocente a cargo: Juan José DominguezDocente a cargo: Juan José DominguezCEBI_E12 : presentación cuatro

Elementos de mediciónS l ióSelección

conocimiento de las condiciones del proceso (Caract. estática) –tecnologia apropiada-g p pcosto

Desempeño final del lazo º alinealidadesº tiempos muertos tiempos muertosº capacitancias simplesº tendencias a la oscilación º ganancias estáticas

Medición de presión

Presión: se define como una fuerza (F) que actúa en una superficie (S)Presión: se define como una fuerza (F) que actúa en una superficie (S).

Medir una presión es compararla con una presión de referencia • Presión absoluta:

– presión medida por encima del cero absoluto – referencia vacío ideal– referencia, vacío ideal – la presión de medición siempre es mayor que la presión de referencia

• Presión relativa: – presión medida por encima de la presión barométrica diaria

presión atmosférica de referencia– presión atmosférica de referencia – la presión de medición puede ser mayor que la presión de referencia (Presión positiva) o menor (presión negativa)

• Presión diferencial: – presión medida superior o inferior a cualquier presión de referencia deseadareferencia deseada

Los instrumentos de presión se clasifican en tres grupos:• Mecánicos• Mecánicos• Neumáticos• Electromecánicos

Elementos mecánicos1)Elementos primarios de medición directa: miden la presión

comparándola con la ejercida por un liquido de densidad ycomparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas (barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro flotador, manómetro de campana)manómetro de campana)

2) Elementos primarios elásticos: se deforman por la presión interna del fluido que contienen (tubo Bourdon el elemento en espiral eldel fluido que contienen (tubo Bourdon, el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle)

En el manómetro, se deforma un tubo, denominado de Bourdon según la presión que se le aplica. Esta deformación puede utilizarse para mover un dial de forma que la presión correspondiente se lea en una escala.p

• Alta resistencia• Manejo sencillo• Manejo sencillo • Costo relativamente barato. • Deformación mecánica, riesgo de fatiga de material (histéresis). • Los manómetros mecánicos sólo pueden utilizarse para medir

presión relativa o presión absoluta, su clase (exactitud) está en el orden del 1 %orden del 1 %

• Elementos neumáticos : transmisor de equilibrio de movimientos, de equilibrio de fuerzas y de equilibrio de momentosequilibrio de fuerzas y de equilibrio de momentos.

• Elementos electromecánicosUtilizan un elemento mecánico elástico combinado con un transductor

eléctrico que genera una señal equivalente, por ejemplo 4 a 20 mATransmisores electrónicos de equilibrio de fuerzasTransmisores electrónicos de equilibrio de fuerzasResistivosMagnéticosgCapacitivosExtensiométricosPiezoeléctricos

• elevada exactitud • escasa histéresisescasa histéresis • buena reproducibilidad • poca influencia de la temperatura y de la humedad • sencillos de manejar

Medición de caudal

Conocer el balance de materia. Poco constantePoco constantegeneralmente fluctúa ruidosa

Medidores volumétricos: determinan el caudal en volumen de fluido, di t t (DP) i di t tdirectamente (DP) o indirectamente

Medidores másicos: determinan el caudal masa, ya sea a partir de una medida volumétrica compensándola para las variaciones de p pdensidad del fluido o aprovechando características medibles de la masa del fluido (son más exactos).

Instrumentos de presión diferencial:El ti á tili d l i i i l li ió d l t dEl tipo más utilizado, el principio es la aplicación del teorema de

Bernoulli (se reduce la sección de una corriente de fluido, lo que causa un aumento en la velocidad) como consecuencia se produce una disminución de presión del fluido para conservar la energía total. Midiendo una fracción de esta disminución de presión, se deducen la velocidad y el caudal del fluido.p , y

Elementos de presión diferencial• Placa orificio: consiste en una placa perforada instalada en la tubería,Placa orificio: consiste en una placa perforada instalada en la tubería,

es el más utilizado, pero presenta una presión no recuperable muy grande debido a la turbulencia alrededor de la placa, ocasionando un alto consumo de energíaalto consumo de energía.

• Tubo Venturi: elimina la separación de las capas mas próximas a losbordes, permite medir caudales 60% superiores a la placa orificio conuna perdida de carga del 10- 20%, con un costo 20 veces mayor a laplaca orificioplaca orificio

• Tobera: permite medir caudales 60% superiores a la placa orificio conuna perdida de carga del 30- 80% con un costo 8 a 16 veces mayor auna perdida de carga del 30 80%, con un costo 8 a 16 veces mayor ala placa orificio

• Tubo Pitot: mide la diferencia entre la presión total y la estática, o seala presión dinámica. Aporta caídas de presión bajas pero se utilizapara líquidos limpios

• Tubo Annubar: es una innovación del tubo de pitot,. Aportacaídas de presión bajas se utiliza para líquidos limpios y gasescaídas de presión bajas se utiliza para líquidos limpios y gases

I t t d á i blInstrumentos de área variable:• Rotámetro: un flotador cambia su posición dentro de un tubo,

proporcionalmente al flujo de fluido p p j

Instrumentos Velocidad:V t d l bi t• Vertederos a canal abierto

• Turbinas: consisten en un rotor que gira al q gpaso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal. Tienen una gran precisión, el orden del 0.3%, pero g p pno puede quedar seco.

rotor de turbinadetector magnéticodetector magnético

Convertidores para captar la velocidad

a) de reluctanciaa) de reluctancia b) el inductivo

• Transductores ultrasónicos: miden el caudal por diferencia deTransductores ultrasónicos: miden el caudal por diferencia develocidades del sonido al propagarse en el flujo del fluido. Debeconocerse el área de la tubería y el perfil de velocidades.

Instrumentos Fuerza:• Medidor de placa: placa instalada en el centro de la tubería, la cual

recibe una fuerza de empuje proporcional al caudalInstrumentos de tensión inducida:• Medidor magnético: Una partícula cargada eléctricamente que pasa a• Medidor magnético: Una partícula cargada eléctricamente que pasa a

través de un campo magnético produce una tensión que es proporcional a la velocidad de la partícula (Faraday). Solo sirve para líquidos conductores, (líquidos fangosos y fluidos corrosivos -no se usa para gases-).Baja perdida de carga y mide en ambos sentidos de paso.Baja perdida de carga y mide en ambos sentidos de paso.

Instrumentos de Desplazamiento positivoMiden el caudal en volumen contando volúmenes separados del plíquido.

Medición directa del caudal masaMedidores térmicos• Medidores térmicos

Se le proporciona un calor constante al medio del tubo y cuando el fluido circula se presenta una diferencia de temperatura entre las dos sondas, que aumenta al aumentar el caudal (gases).

Q = m ce (t2-t1)

• Medidores de momento angularSe le comunica un momento angular al fluido, manteniendo la velocidad angular, la medición del par producido determina el caudal masa.

• Medidor de coriolisisUsa el principio de Coriolisis, vibración de uno o dos tubos en U,

l d t Mid di t t d l á ianclados en sus extremos. Mide directamente caudal másico en base a la frecuencia de resonancia de los tubos.Es el más preciso, apto para operar con casi todos los fluidos con p , p p pamplio rango de temperaturas de proceso, apto para uso en áreas clasificadas. No requiere tramos rectos de cañería, pero es voluminosovoluminoso

• Medidor de presión diferencialSe basa en el bombeo de parte del caudal del fluido de unSe basa en el bombeo de parte del caudal del fluido de un segmento del bucle a otro, por lo que el caudal masa es directamente proporcional a ΔP