Curso de tuberías para plantas de proceso - 0116 Instrumentacion - Descripcion

8/18/2019 Curso de tuberías para plantas de proceso - 0116 Instrumentacion - Descripcion

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Patrocinado por; COMFIA & FUNDACIÓN MADRID FORMACIÓN Y EMPLEO.Pº del Prado, nº 24, 5ºA; 28014 Madrid; 913-697-294.

Fax 914-203-074; E-mail [email protected]

CURSO DE TUBERIAS PARA

PLANTAS DE PROCESO.(Químico, Petroquímico o Farmacéutico).

0116LA INSTRUMENTACIÓN.


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CURSO DE DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO (2.005).

LA INSTRUMENTACIÓN.

Patrocinado por; COMFIA & FUNDACIÓN MADRID FORMACIÓN Y EMPLEO.Pº del Prado, nº 24, 5ºA; 28014 Madrid; 913-697-294, fax 914-203-074; E-mail [email protected].

Dirigido por Jesús Escobar García 639-155-420; [email protected]

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Índice de la unidad didáctica:

01 GENERALIDADES SOBRE LA INSTRUMENTACIÓN.02 APARATOS PARA MEDIR LA PRESIÓN; MANÓMETROS.

03 APARATOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA; TERMÓMETROS.

04 APARATOS PARA MEDIR EL CAUDAL; CAUDALÍMETROS.

05 APARATOS PARA MEDIR EL NIVEL DE LOS LÍQUIDOS.


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01 GENERALIDADES SOBRE LA INSTRUMENTACIÓN.Los fenómenos y/o transformaciones químicas que se producen en una planta de proceso, exigen un

conocimiento preciso de lo que sucede en cada uno de los múltiples equipos de la instalación, por esoen la planta se montan una serie de elementos que permiten conocer lo que ocurre en cada instante y

que permiten la toma de decisiones para una óptima operación; estos equipos pueden ser de los

siguientes tipos:j Informativos (de carácter local, o a distancia montado en panel de control).

? Manómetros.

? Termómetros.

? Caudalímetros; bridas de orificio; rotamétros; etc.

? Niveles.

? Toma de muestras.

k Protectores.Æ Válvulas de seguridad.

Æ Presostatos.Æ Termostatos.Æ Detectores de nivel.Æ Detectores de caudal.Æ Detectores de presencia de gas o liquido.

l Operativos; estaciones o válvulas de control.

En esta unidad, tan solo describiremos los cuatro primeros instrumentos, junto con los conceptos

elementales, en los que se basan estos instrumentos informativos, que son los más utilizados en una

planta de proceso.


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02 APARATOS PARA MEDIR LA PRESIÓN; MANÓMETROS.

La unidad de medida de la presión y del vacío es:? En el S.I., el Pascal (Pa) que es la fuerza de un Newton (N) sobre una superficie de 1 metro

cuadrado (m2); 1 Pa = 1 N/m2 ⇔ 0,000010197 kg/cm2. Al ser tan pequeña, que se usa:

⇒ El kiloPascal (kPa) = 1.000 Pa; 1,0 kg/cm2 ⇔ 98,066 kPa.

⇒ El megaPascal (mPa) = 1.000.000 Pa.

? También se utiliza un múltiplo de Pascal que es el bar = 100.000 Pa = 105 Pa.

? Por otro lado tenemos que; 1 atmósfera estándar “at.s” = 1,013 bar.

1 atmósfera técnica = 1 kgf/cm2 = 0,98 bar

? En el sistema anglo-americano la unidad más usual es el PSI (pound square inch) o libra por

pulgada cuadrada, si bien, también se utiliza la atmósfera.

La presión que interesa medir en la industria de procesos, es la que existe en el interior de tuberías y

equipos; es decir, la presión causada por fluidos en el interior de elementos de la instalación; los

aparatos que se utilizan para realizar esa medición son:? Manómetros.

? Vacuométros.

? Manovacuómetros.

? Hidrómetros.

El funcionamiento de los manómetros, permite distinguir tres tipos, sobre la base del fundamento

utilizado para la determinación de la medida.


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Figura 01; Esquemas del manómetro de tubo de Bourdon y el de membrana.

El llamadomanómetro o tubo de Bourdon , es un tubo metálico aplastado y hueco al que llegadirectamente el fluido; al aumentar la presión, el tubo tiende a estirarse, y ese movimiento se transmite

en el extremo libre a un mecanismo de cremallera y piñón (C), o de biela/manivela (B) que acciona la

aguja indicadora. Puede estar calibrado al vacío (vacuómetro) o para presión (manómetro). Una

variante es cuando el tubo se enrolla en espiral (muelle tubular); se emplea en gases, líquidos y

vapores; es de cobre para presiones entre -1,0 y 60,0 kgf/cm2 y de acero para presiones desde 30,0

a 4.000,0 kgf/cm2.

En el manómetro de membrana, o de Schaffer , la presión de fluido se ejerce sobre una membrana,

que acciona el mecanismo de la aguja indicadora, bien sea por cremallera y piñón (C), o por biela y

manivela, como se observa en el esquema. Estos manómetros sólo se pueden emplear desde± 1,0

hasta +30,0 kgf/cm2, estando especialmente indicados para baja presión, hasta 2,0 kgf/cm2 y fluidos

viscosos.

Cuando se utiliza un fluido transmisor, combinando los dos fundamentos;Bourdon y Schaffer , como

en esquema adjunto, se pueden utilizar para presiones de hasta 500,0 kgf/cm2.

El llamadomanómetro de muelle de cápsula, o

fuelle, es muy similar al de membrana, pero sólo se

utiliza para presiones y depresiones pequeñas, de 20

a 6.000 mm.c.a., y son más precisos que los tiposanteriores, tanto que se utiliza este tipo de cápsulas en

los altímetros.

Figura 02; Esquemas del manómetro combinado deBourdon & Schaffer, y el de cápsula.


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Todos los tipos de aparatos de medida anteriormente descritos, pueden, o no, tener un muelle de

oposición para graduación o recuperación; cuando se desee gran precisión debe emplearse el tipo de

fuelle encapsulado; los manómetros miden la presión relativa, aunque existen tipos calibrados que danla presión absoluta.

La escala puede venir dada en kgf/cm2, m.c.a., mm.c.a. y otras unidades menos usuales; cuando

vienen calibrados en m. c. a., se le denominan «hidrómetros », y se utilizan para conocer el nivel de

llenado de una instalación de gravedad.

Debe instalarse siempre un mecanismo protector del aparato de medida, que puede ser el llamado

“rabo de cerdo”; así se protege al aparato de las dilataciones y del calor del fluido; asimismo debería

instalarse entre la tubería, o equipo, y el manómetro, una válvula, para evitar las variaciones, o

choques de presión, que perjudicarían el mecanismo del aparato. Si durante el servicio, no pudiese

evitarse la existencia de golpes de presión, deben emplearse manómetros con glicerina, porque

amortigua el golpe brusco de la variación de presión.

Debe emplearse el tamaño de esfera correcto para su fácil lectura y utilizarse la escala adecuada a la

presión de trabajo teniendo en cuenta que la presión de trabajo no debe pasar de 2/3 de la

graduación de la esfera cuando la presión sea constante y cuando haya mucha variación de presión, la

de trabajo no debe superar la mitad de la graduación de la esfera.


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Figura 03; Factores de transformación para unidades de Presión .


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Figura 04; Esquema del campo de utilización de los diversos tipos de indicadores de Presión.

03 APARATOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA; TERMÓMETROS.Los termómetros o aparatos que se emplean para la medida de la temperatura se basan en alguno de

estos tres tipos de fenómenos; Termomecánicos, Termoeléctricos, y Ópticos.

Las escalas termométricas, o escalas de temperatura, se definen por dos puntos fijos representados

por valores atribuidos arbitrariamente a dos cambios de estado físico del agua; la fusión del hielo y la

ebullición del agua; ambos a la presión atmosférica (760 mm de Hg.).

La escala centígrada (°C) utilizada en procesos industriales en Europa, asigna el valor de 0 °C al

punto de congelación del agua o de fusión del hielo; es el punto inferior A.

El punto B, es el de la ebullición del agua, que la escala le asigna el valor de 100 °C; la escala se

divide en 100 partes iguales, correspondiendo cada una de ellas aun grado centígrado (°C).

Las temperaturas por debajo de 0 °C, se denominan “bajo cero”, o negativas, conservando el mismo

valor del grado, y la misma longitud de escala.

La escala Fahrenheit es utilizada en el mundo anglosajón, asigna el valor de 212 ºF, al punto de

ebullición del agua (B), y el valor de 32 ºF, al punto (A), de fusión del hielo; la escala, del punto (B) al

punto (A), se divide en 180 partes iguales (212 - 32 = 180 ºF) correspondiendo cada una de ellas a

un grado Fahrenheit (°F); siendo igual la longitud del segmento AB, el °C refleja mayor salto de

temperatura que el °F, ya que 100 ºC= 180 °F, por ello podemos indicar que:

1 ºC= 1,8 °F;⇒ 1 ºF= 5/9 °C.


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Para pasar de una escala a otra se emplean las fórmulas siguientes:

t ºC = 5/9 (t °F - 32).

t ºF = 1,8 t °C + 32.Los cero °F serán en la escala centígrada; t ºC = 5/9 (0 °F - 32) = 5/9 x - 32 = -17,78 °C.

La unidad de medida en el S.I. es el grado Kelvin (ºK), que es la medida de la escala absoluta o

termodinámica; la temperatura más baja, que teóricamente puede existir, es la de -273,16 °C, pero

nunca se ha podido realmente alcanzar, a esa temperatura se le denomina técnicamentecero absoluto

(teóricamente cesaría la actividad atómica).

En el esquema adjunto podemos ver que se asigna:

? Al punto de fusión del hielo (A) el valor de 273 °K,

(realmente son 273,16 °K) por lo tanto, 0 ºC=

273,16 °K.

? Al punto (B), correspondiente a la ebullición del

agua, se le asigna el valor de 373 °K (100 °K más),

como en el caso anterior, el valor real es 373,16°K,

manteniendo la diferencia de 100 ºK.

Por lo tanto, el salto térmico correspondiente al grado

Kelvin, o absoluto, es igual al del grado centígrado.

Para diferenciar las escalas, se suele denominar con “T”

la temperatura absoluta, o termodinámica.

Figura 05; Esquema comparativo de temperaturas.

El montaje de los termómetros debe hacerse teniendo en cuenta sus propias características y las

condiciones del entorno, la profundidad de inmersión tiene también su importancia, si es insuficiente,

no permite una respuesta rápida y existe el riesgo de un error dinámico, este es inherente a toda

medida, ya que se transfiere energía entre el fluido y el elemento sensible, lo que requiere un cierto

tiempo.


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Un termómetro o sonda con una cabeza no aislada,

junto con una escasa profundidad de inmersión de lasonda está sujeta a errores, ya que el calor de fluido se

pierde en parte a través de las paredes del depósito, o

tubería, sin una buena transferencia de calor. Este efecto

es tanto más importante, cuanto más baja sea la

temperatura y más se aproxime a la temperatura

ambiente.

Figura 06 Montaje de una sonda o termómetro.

Los termómetros basados en fenómenos termomecánicos, aprovechan la propiedad que tienen las

sustancias, de dilatarse por causa del calor; los tipos de termómetro más usuales son: j Termómetros de vidrio ; estos termómetros constan

de un depósito de vidrio que contiene un líquido

adecuado, que al dilatarse aumenta de volumen; este

aumento sube por el tubo capilar, señalando en la

escala, la temperatura, en la figura se ve una

protección metálica, que es lo que se llama capilla.

Figura 07 Termómetro de mercurio o alcohol.

Las sustancias utilizadas y los márgenes de

temperatura, son las siguientes; Mercurio de -35, a +280 °C; Pentano de -200, a +20 °C; Alcohol

de -110 a + 50 °C; y Tolueno de -70, a + 100 °C.

k Termómetros metálicos ; usados principalmente en calefacción, se

fundan en la distinta dilatación de dos metales, uno de gran

dilatación, como latón, monel o acero; y otro de muy baja dilatación,


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entre - 50 ºC y 100 ºC, como es el “invar” (aleación de Fe y Ni, al 35,5 % Ni), una espiral o una

hoja puede laminarse con dos de estos metales, produciéndose el efecto de deformación que se

observe en la figura de la pagina siguiente; en este tipo de termómetros, uno de los extremos delelemento bimetálico, está fijo, y el otro dispone de movilidad, extremo móvil, tiene sujeto a él, la

aguja indicadora; el conjunto no precisa mantenimiento alguno; la precisión es de + 1 % de la

escala y su campo de utilización es de - 200 a + 600 °C.

Figura 08 Termómetro bimetálico y con sensor de bulbo y

capilar.

l Termómetros de bulbo y capilar ; constan de un bulbo, conectado mediante un tubo capilar, a

una espiral cuando la temperatura del bulbo cambia, el fluido en el bulbo se expande, o se contrae,

y tiende a desenrollar, o enrollar la espiral, moviendo así la aguja indicadora de la temperatura; una

variante de este tipo es la que sustituye la espiral, por un diafragma; este tipo de termómetros se

distinguen y clasifican, según el fluido que contiene el bulbo y el capilar.

Figura 09 Indicador de temperatura, con sensor de bulbo,

capilar, y diafragma.

m Termórresistencias ; las sondas o sensores de este tipo,

utilizan la propiedad de algunos materiales, normalmente

níquel, o platino, en los que se produce un aumento de la


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resistencia eléctrica, con el incremento de la temperatura en el elemento sensor; es decir, se mide la

variación en el paso de corriente eléctrica, debido al cambio en la resistencia eléctrica de la sonda,

por efecto del cambio de la temperatura.

La sonda de níquel (Ni) es la más barata de las dos, pero no mantiene la misma proporcionalidad

de variación de su resistencia eléctrica en todos los valores, con respecto a la variación de la

temperatura; comparado con el platino, presenta una mayor variación de la resistencia eléctrica,

por cada grado de temperatura.

Figura 10; Aspecto de las sondas y “thermowells”.

El platino usado como sonda, sí mantiene la proporcionalidad, siendo el material más adecuado

por su precisión y la estabilidad de sus propiedades; existen sondas denominadas Pt-100, Pt-200,

Pt-500, y Pt-1.000; el número indica el valor de la resistencia eléctrica expresada en ohmios (O )

que tiene la sonda para una temperatura de 0 °C = 273,16 °Kn Termístores , o Termístancias ; el fundamento es semejante al anterior, pero una termístancia

disminuye su resistencia eléctrica al aumentar su temperatura; son más precisos y sensibles que las

termórresistencias; la termístancia es un elemento semiconductor, que no solo se utiliza para la

medición de temperaturas.

o Termopares ; es la unión de 2 metales que produce una corriente eléctrica, al estar el punto de

medición a distinta temperatura que la base del termopar; la intensidad de la corriente eléctrica

producida por el termopar, es variable y está en función de la diferencia de temperaturas. Losmetales utilizados en las distintas combinaciones industriales son; el hierro, el cobre, el platino, el

radio y aleaciones como crómel (10 % cromo, 90 % níquel), alúmel (2 % manganeso, 1 % silicio,

95 % níquel y 2 % aluminio), o constantan (45 % níquel y 55 % cobre).


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Los termómetros con fundamento óptico, son los llamadospirómetros , se emplean para medidas de

temperaturas muy elevadas ( + 1.000 °C); se basan en que la energía radiante que emite un cuerpo, la

cual es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta (°K) a que está la superficie delcuerpo; el pirómetro mide, por comparación, la energía radiante que se emite en las paredes de

hornos, los chorros de llamas de quemadores, etc. y así se conoce la temperatura a que está el

elemento objeto de

medición.

Figura 11; Campo de

medición de los

diferentes tipos de

termómetros.

04 APARATOS PARA MEDIR EL CAUDAL; CAUDALÍMETROS.Hay tres formas de medición del caudal:j De tipo mecánico (de desplazamiento).k De carácter diferencial (por diferencia de presión).l Por área (empuje).

E1 caudal representa el volumen de fluido (liquido o gaseoso), que pasa por la sección de la tubería

en la unidad de tiempo; se puede medir en m3/h, m3/s, dm3/s (litros/s), etc., en el sistema anglosajón,


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k Los medidores de flujo por presión diferencial , convierten una parte de la energía de presión

de un fluido, en energía cinética; esto se logra colocando en un tubo una restricción u orificio, un

Venturi, o una tobera de flujo; si se desprecia la fricción, la caída de presión a través de dicharestricción, se relaciona con el cambio de energía cinética, mediante la siguiente formula:

P1 - P2 = [( V2 2 - V1 2 ) / 2gc ] ρ

En la que son: P1 = Presión a la entrada de la restricción, en lb/pie2 .

P2 = Presión en la restricción o en algún punto tras ella, en lb/pie2 .

V1 = velocidad, en pies/seg, antes de la restricción.

V2 = velocidad, en pies/seg, en la restricción o después de ella

gc = 32,17 (adimensional).

ρ = Densidad del fluido que circula, en lb/pie3.

Figura 12 Aspecto de la variación de presión en un medidor con placa de orificio.

La ecuación se basa en un flujo ideal sin fricción; en la

práctica, los efectos fricciónales consumen una parte de la

energía de presión; la manera más conveniente decompensar la pérdida de energía por fricción, ha sido la

de introducir una constante empírica, llamada coeficiente

de descarga, y que es la relación del flujo real al flujo

teórico.

Figura 13 Esquema de los medidores de caudal por

presión diferencial.


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Hay manuales, como la publicación “Medidores de fluidos” de “ASME”, que presenta las

correlaciones del coeficiente de descarga para los diversos tipos de bridas de orificio, medidoresVenturi y toberas de flujo y el nº de Reynolds; por medio de dichas tablas se simplifica la solución

para el cálculo de flujos y del diámetro del orificio requerido para un flujo y presión diferencial

dados. Estos datos hacen posible diseñar y operar medidores diferenciales sin necesidad alguna de

calibración, siempre y cuando se hayan seguido los estándares descritos por “ASME”, de

construcción e instalación.

La placa de orificio es la restricción más sencilla, barata y usada para medición de flujo; los

medidores de orificio comprenden más del 90 % de la

mayoría de las instalaciones medidoras de las plantas de

proceso; el valor del coeficiente de descarga varía de 0.59

a 0.62.

Las bridas para placas orificio, con tomas en la brida, se

pueden obtener de numerosos fabricantes; la placa de

orificio se inserta entre estas bridas y las tomas de presión

son roscadas en el cuerpo de la brida por el fabricante.

Figura 14 Placa de orificio montada.

Las tomas de presión se localizan de manera que cuando las bridas y la placa estén montadas,exista una distancia de 1” entre cada toma y la placa; este es el tipo más habitual de toma de

presión; se instalan con facilidad y requieren menos espacio que las tomas de tubería.

Cuando las tomas se localizan en la tubería, se sitúan de modo de que la toma de entrada diste 2,5

∅ de tubería de la placa, y la toma de salida 8,0∅, debido a la gran distancia a que se encuentra

la toma de salida, gran parte de la caída de presión a través del orificio ha sido recuperada; esto

puede ser una ventaja para caudales elevados; la diferencia de presión medida por las tomas,


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representa, además de una parte de la presión diferencial originada a través del orificio, las

pérdidas de carga por fricción producida a lo largo de la tubería entre tomas; por ello las tomas de

tubería no deben usarse para fluidos viscosos, o con sólidos en suspensión, puesto que este tipode fluidos produce grandes pérdidas de fricción.

Con frecuencia los fluidos que sufren evaporación instantánea se miden muy bien con tomas de

tubería, ya que los vapores tienen oportunidad de redisólverse antes de llegar a la salida.

La placa de orificio más habitual, es la que tiene el orificio con borde cuadrado a la entrada y

achaflanado en la salida, como se ve en la sección de la figura precedente; las características

dimensionales de este diseño se han estandarizado ya que los datos experimentales y de operación

de numerosas instalaciones proporcionan cifras fiables de predicción.

Cualquier cambio radical en el orificio de la placa durante su uso, tal como el redondeado de sus

bordes por corrosión, o erosión, introducirá un error importante en la medición; por esta razón, las

placas de orificio deben ser construidas con los mejores materiales disponibles.

La instalación de bridas de orificio deben diseñarse con cuidado; una turbulencia excesiva en

puntos cercanos al orificio causará lecturas erróneas; por lo que es necesario que haya una longitud

definida de tubería recta, sin obstrucciones; se han desarrollado nomógramas que dan a cada lado

del orificio la mínima distancia permisible a una perturbación, tal como una curva del tubo, una

reducción, etc.


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Figura 15 Esquema de distancias para montaje de la Placa de orificio a válvulas y accesorios.

El medidor Venturi tiene un ángulo de llegada de 21° o menor, lo cual elimina las cavidades; el

ángulo de salida es de 7° a 9°, de tal modo, que la expansión al regresar a su tamaño inicial sea

uniforme a lo largo de la tobera de salida, y con una elevada recuperación de la presión.

Figura 16 Aspecto del medidor Venturi.


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La baja pérdida de energía debida a la fricción (C = 0,92 a 0,99), es la característica exclusiva de

un medidor Venturi; por ello se usa en sistemas de distribución de gas, o de agua a baja presión.

Las pérdidas de presión en sistemas con grandes caudales, sube los costos de bombeo y en esos

casos el medidor Venturi, por costos de operación resultará más económico.

La tobera de flujo , tiene características intermedias entre las placas de orificio y los tubos de

Venturi; tiene una llegada suavemente redondeada, pero una descarga brusca; es más eficiente que

la placa de orificio, pero menos que un medidor Venturi; su costo, es más elevado que una placa

de orificio, pero menor que un Venturi.

Figura 17 Detalle de la tobera de flujo

montada.

La tobera se coloca por medio de bridas,

es muy indicada para la medición de gases que contienen humedad, como el vapor húmedo; estas

condiciones causarían erosión en las placas de orificio, pero no afectan a las toberas.

Cuando las tomas se localizan en la tubería, se sitúan de modo de que la toma de entrada diste 2,5

∅ de tubería de la placa, y la toma de salida 8,0∅


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l Los medidores de área ; en lugar de mantener una restricción constante de área y dejar que la

presión diferencial varíe con el flujo, en los medidores de área la presión diferencial se mantiene

constante y se deja variar el área.El tipo más importante de medidor de área esel rotámetro consiste de un tubo de sección cónica

alargada y de un flotador; conforme el flujo aumenta, el flotador asciende creando mayor área

para el flujo del fluido y manteniendo así una presión diferencial constante a través del flotador;

como el área anular varía con el flujo y es directamente

proporcional a la altura del flotador, los fabricantes calculan las

curvas para rotámetros, de altura del flotador, respecto al flujo,

para materiales de distintas viscosidades.

Los rotámetros pueden tener tubos medidores de vidrio que

permiten la observación visual del flotador, o con tubos medidores

de metal con extensiones indicadoras, para transmitir la posición

del vástago de extensión a un registrador, o a un controlador; se

pueden colocar diversos dispositivos transmisores de tipo

electrónico, o neumático.

Figura 18 Rotámetro con transmisor eléctrico.

En el caso de flujos viscosos, su caudal se puede medir con mayor

exactitud con rotámetros que con placas de orificio; estos

medidores son satisfactorios y baratos para instalaciones pequeñas, pero muy costosos para flujos

extremadamente grandes.

05 APARATOS PARA MEDIR EL NIVEL DE LOS LÍQUIDOS.Los manómetros para la medición de la presión diferencial , a menudo se

usan como instrumentos de nivel de líquidos; un lado del manómetro puede ser

conectado con algún punto del fondo de un recipiente y el otro lado con algún


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punto de la parte superior del nivel del líquido; la presión diferencial entre los dos puntos será una

indicación del nivel del líquido.

Figura 19 Nivel visual. Para indicar niveles de líquidos se fabrican varios dispositivos

visuales; e1 más ampliamente utilizado consiste en un tubo de

vidrio conectado a un tanque o recipiente en sus puntos alto y

bajo; para recipientes altos, varios de tales dispositivos de

vidrio pueden ser conectados en el espacio a medir.

Figura 20 Esquema de montaje de nivel visual.

Estos tubos de vidrio están provistos de

protectores para evitar que se rompan

por la presión; se complementan con

accesorios que proporcionan medios para

calentar o enfriar el fluido del nivel; el

medio de calentamiento o enfriamiento se

conduce a través de un tubo sujeto a la

parte posterior del nivel, o dicho tubo

puede estar en el seno de la cámara

líquida.Figura 21 Tabla de dimensiones del Nivel de tubo de vidrio.

El indicador de nivel de líquido, de tipo flotador, es probablemente el instrumento más común del

nivel de líquido; este instrumento consiste de un dispositivo flotante, mediante una tubería, est

conectado directamente a dos puntos del recipiente, el cambio en el nivel del líquido mueve el flotador


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El tipo más simple, como se observa en el dibujo,consiste de una esfera flotadora conectada por

medio de un brazo que atraviesa el casco del

recipiente; el peso del flotador se ajusta con

contrapesos de modo que en todo su rango

permanezca a medio sumergir, (se genera la

máxima fuerza); la cual es transmitida por una

palanca hacia un indicador, directamente

conectados con un sensor neumático, o

electrónico, que transmite a un registrador, o

controlador, una señal proporcional al nivel. E1

rango de operación de estas unidades es estrecho

± 20” de máximo cambio de nivel.

Figura 23 Nivel de tipo esfera flotadora.

El flotador de tipo desplazamiento mide dependiendo del nivel; en este caso se utiliza un flotador

cilíndrico largo, que flote libremente en un nivel mínimo (0), y que esté completamente sumergido en el

nivel máximo; el principio básico es la variación de fuerza en un dinamómetro; (movimiento para 3

niveles de líquido).

Si en lugar de una báscula se usa, como en un

tubo de torsión, la torsión del tubo será

proporcional al nivel del líquido, se hace que

éste movimiento opere un sistema neuma-tico,

o electrónico que transmita una presión

proporcional a un registrador, una alarma, o

un controlador.


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Figura 24 Principio del medidor de desplazamiento.El rango de los flotadores de tipo desplazamiento es de 14”; hay flotadores muy exactos, en especial

en fluidos de baja densidad; su alta sensibilidad los ha hecho muy habituales en el control y medición

de nivel para interfases.

Existen otros muchos tipos de dispositivos medidores de nivel;

para indicar niveles puede usarse un diafragma colocado en el

fondo de un tanque abierto.

El movimiento del diafragma puede ser regulado por un sistema

neumático de balanza de fuerza y la presión resultante se puede

utilizar como medida de la altura del líquido; estas unidades son

muy sensibles y útiles para líquidos viscosos con los que no

funcionan bien los instrumentos de flotador.Figura 25 Principio del medidor por diafragma.

También se puede emplear dispositivos electrónicos,

eléctricos, o de radiación (radar). Estos emplean unidades

de celdas fotoeléctricas, radiación gamma y corriente

alterna de alta frecuencia; la transferencia de energía

fotoeléctrica, las altas frecuencias y la radiación gamma se

efectúan por líquidos interpuestos; es decir, sirven para

detectar en cualquier momento la posición de un nivel.

Figura 26 Esquema de funcionamiento del medidor por

radar.


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Para medir niveles en grandes tanques de almacenamiento, se usan flotadores conectados a una cint

móvil; también se utiliza el procedimiento manual, con el

que el líquido que se adhiere a una cinta o regla metálicagraduada, la cual se hace bajar manualmente hacia

adentro del tanque, la zona mojada indica el nivel

medido.

Figura 27 Esquema de funcionamiento del medidor por

cinta e indicador externo

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