INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

Cada equipo de medición se utiliza en diferentes procesos, se debe considerar el tipo de aplicación

Que se quiera implementar

MEDICION DE TEMPERATURA.-

Se trata de medir una temperatura exacta. Para ello se requieren equipos de medición continua.

Equipos de medición continua.- miden constantemente los procesos, los 365 días del año.

La medición debe ser estable y confiable.

Un sensor de temperatura tiene partes importantes. Como principal tenemos la sonda, que se

denomina Sonda De inserción.

Sonda de inserción.- es la parte larga del elemento de medición, para esta sonda debe tomar en

cuenta algunas características:

Longitud de inserción, es la parte donde se conecta al proceso puede ser una rosca puede ser una

brida, puede ser una unión. La longitud es desde la punta hasta la conexión al proceso.

Diámetro de la sonda, Es importante ya que en la punta está el sensor. Lo que mida la punta ósea

el sensor, es lo que importa es la señal que se mandará.

Cabezal.-También llamado housing.

Muchos de estos sensores vienen con termo-elementos; termovainas o termo-wells. Son como la

hembra del evento de inserción, tiene que ser compatible en diámetro y longitud, es decir ser algo

más grande para que entre el sensor, para que cuando se enrosque tope bien la punta al sensor, y

se le pone una crema conductora térmica, para que la temperatura que la punta lea sea la misma

temperatura de la punta de la termo-vaina, porque lo que en realidad mide es su propia

temperatura. Además sirve de protección física.

Principios de medición.- Existen dos principios básicos, es decir dos formas de medir:

1. Tipo RTD.- Varían su impedancia con la temperatura ↑ 𝑇 → ↑ 𝑍

A cada variación de temperatura le corresponde una variación de ohmios.

En este tipo de medición existen diferentes tipos de dispositivos el más común es el PT100. PT100.- es una resistencia hecha de platino de ahí la denominación de PT y 100 se debe a los ohmios. Cuando esté a cero grados el sensor en marcará 100 ohm. Si va subiendo la temperatura va subiendo la impedancia. Generalmente esta señal de impedancia va por dos hilos, es transmitida por un par de hilos. Cuando se trata de manejar distancias largas se produce el efecto de caída de señal lo cual provoca una medición incorrecta. Para esto se utiliza otro par de hilos, siendo 4 cables los que transmiten la señal, lo cual solucionaría el problema de grandes distancias (200m). Para prevenir incidentes de comunicación y problemas de lectura errónea se emplea un transmisor. Transmisor de temperatura.- controla la comunicación entre la sala de control y el operario, garantiza una correcta medición. Debido a la variación de resistencia el transmisor conoce la corrosión en los terminales, el transmisor avisa que está pasando incluso antes de que se utilice los valores de fallo, sin necesidad de que sean reconocidos como tal, evitando un posible fallo de control.

No existe posibilidad de corrosión en el transmisor puesto que los terminales están chapados en oro. Hay más error en el conexionado directo que en el de tipo AD y DA, ya que la suma de los errores analógicos es mayor, si se trata de hablar de los errores de 2 o 3 hilos de un Pt100 o en las inexactitudes en la medición de los termopares debido a las tensiones inducidas en los puntos de transmisión, conectores o incluso por los mismos cables de compensación. El sistema no necesita ser interrumpido ya que el transmisor garantiza mayor calidad al proceso. Son configurados y compatibles con la mayoría de los sensores RTD y termopares. Y se puede disminuir el error del lazo de medición mediante un puente de wheatstone. El transmisor se puede comunicar utilizando tarjetas de comunicación 4-20, hart, profibus, fieldbus. Ósea es compatible con todos los estándares internacionales. Existe una mejor protección, ya que el transmisor cuenta con aislamiento galvánico, y con una programación necesaria se puede determinar un diagnostico avanzado además de la temperatura, otros factores como las condiciones del punto de medición, como ser circuito abierto, ruptura de sensor, y esto es visible al operador mediante los protocolos de comunicación y puede hacer el mantenimiento sin ser un experto en medición de temperatura. 2. TIPO TERMOCUPLA.-

La termocupla es una soldadura fría de dos materiales de diferente composición química. Por ejemplo el tipo K, es de Níquel-cromo un extremo y el otro es Níquel. Esa unión produce una pequeña fuente de voltaje graduado en el orden de los mV. Este voltaje varía de acuerdo a la temperatura. Sus ventajas.- soportan más vibración al contrario de la RTD. Soporta más temperatura siendo 1700 °C (tipo V) entre otros. El cuello se utiliza para proteger, para que no esté tan cerca del proceso. Para la cuestión de medir a grandes distancias, o una medición extensa, no se debe utilizar cables de cobre como en los RTD, sino cables compensados, o de extensión del mismo material del sensor. El tipo de material q se usa en la termocupla tiene que ser el mismo en sus extensiones y sus uniones. Estas extensiones son de elevado costo, siendo éste una de sus desventajas además de ser muy voluminosos. Para solucionar el problema del costo se utiliza un “conversor a 4-20mA” para termocupla. Conversor a 4-20mA.- se introduce la señal de termocupla y lo convierte al lenguaje de PLC es decir

a 4-20mA, para asi tener largas distancias (1000m).

Tipo rieldin.- se monta en un rieldin para dejarlos fijos y en una posición deseada

Tipo cabeza conversor en campo.- que aparte de tener conversor tiene un display que

muestra el valor real de la temperatura.

Tipo cabezal.- que va en los housing de los sensores.

Conversor para HART, que es un protocolo de comunicación, al igual que PROFIBUS y

FIELDFUNDATION, que son buses de campo. Es una forma de enviar datos en un par de hilos.

MEDICION DE PRESION.-

Para esto requiere conocer los diferentes tipos presiones:

Presión atmosférica.- Esta presión se debe a la atmósfera, y se mide con respecto al mar, sus

unidades están en Torricelli, mmhg, PSI, etc.

Presión manométrica.- Empieza desde la presión atmosférica, es decir que 1 bar absoluto equivale

a 0 bares gauge o manometricos.

Presión absoluta.- Es la sumatoria la presión atmosférica y la presión manométrica.

𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑃𝑚𝑎𝑛

Presión relativa.-También conocida como presión diferencial. Es una resta de presiones.

Presión hidrostática.-se define como la densidad por la altura por la gravedad más la presión

atmosférica.

Para seleccionar un sensor de presión se debe tomar en cuenta ciertas características:

Rango.- 0 a 500 bares, por ejemplo.

Conexionado del proceso

Salida: 4-20mA, PROFIBUS, Modbus, etc.

Temperatura

Compatibilidad química.-última de oxidación

La medición de presión es muy importante, ya que esta nos permite medido otros parámetros como ser altura o nivel de un tanque, con la ayuda de la presión hidrostática, flujo con ayuda de la presión diferencial, volumen entre otros.

1. MEDICIÓN TIPO PIEZO ELÉCTRICO.

Celda metálica.- Consiste en una membrana que da al proceso, está es sometida a los cambios de presión lo cual la deforma, y esta deformación ocurre dentro de una cámara que tiene un fluido de relleno, es un aceite especial, que cuando se lo presiona funciona de forma de pistón hidráulico, transmitiendo la fuerza aun punto final donde está el sensor que tiene un puente de wheatstone. Ventajas.- en este tipo de medición la presión máxima a ser medida es de 700 bares, para medir estas presiones se debe considerar una temperatura no mayor a 100 °C. Desventajas.- no soporta altas presiones ni presión de vacío, cambios bruscos (tiempo transitorio), no tiene buena resistencia a la corrosión ni abrasión. Factor temperatura.- es de gran importancia ya que los líquidos a mayor temperatura aumentan su volumen, afectando la presión teniendo una lectura incorrecta, ya que el fluido se está expandiendo. Según la Ley de Boyle-Mariotte, el cambio presión es proporcional al cambio de temperatura. Para esto se utiliza un sifón, o también llamado cola de chancho, que es precisamente para bajar la temperatura de medición teniendo así una presión constante sin que afecte la temperatura. Se puede reducir hasta 100°C por aumentar 10 cm al proceso. Es decir alargar con tubo la medición al proceso. Compatibilidad química.- se debe tener muy en cuenta, es por eso que se utilizan membranas de oro para tener mayor compatibilidad al proceso. 2. MEDICIÓN TIPO CERÁMICA Funciona como un capacitor, cuando hay presión varía la constante dieléctrica, variando así la capacitancia. Y esto es transformado a señal lecturable para luego ser medida como presión.

Ventajas.- soporta cambios bruscos de presión, soporta temperatura, presiones de vacío entre otros, soporta 150 °C. No tiene cámara, es directamente al sensor.

Protección de sobrecarga, sobrepresión

Resistente a la corrosión

Altamente resistente a la abrasión

Ideal al vacío

No tiene fluidos internos, medición de celda seca.

Desventajas.- solamente soporta hasta 40 bares de medición No confundir rango de medición con sobrepresión, esta última es transitoria.

3. MEDICIÓN PRESIÓN HIDROSTÁTICA.- El mismo medidor trae 2 sensores capaces de medir uno, la presión hidrostática y el otro la presión atmosférica. Teniendo como dato la densidad y la gravedad se puede medir el nivel (altura) de un tanque. Tiene una exactitud de 0,05%, debido a que solo puede medir hasta 10 bares o 150 PSI. Generalmente se pone en la base, pero hay aplicaciones donde se tiene q usar sondas, por ejemplo pozos, norias, etc. Se debe considerar también cuando hay tanques cerrados y bajo presión, se debe hacer 2 mediciones, ósea 2 presiones, la presión hidrostática y la presión de gas o aire porque ese gas está bajo presión.

4. MEDICIÓN DE PRESIÓN DIFERENCIAL.- Cosiste una placa orificio, que obstruye el paso en un caño. Se tiene 2 entradas al sensor, una antes de la placa y otra después de la misma. Estas entradas se conectan a una cámara, separada ambas por una membrana. Cuando no existe flujo las presiones son iguales, una vez exista flujo habrá mayor presión antes de la placa y menor presión al otro extremo de la placa, que significa que abra mayor presión en la membrana y esto se traduce como flujo. Estas dos presiones se restan, y el resultado es la presión diferencial. Esta diferencia de presiones es proporcional al flujo. Otros aspectos y aplicaciones Existen medidores de presión que se extienden con sondas que son cables flexibles. Swicht de presión.- especialmente para bombas. Simples y compactos. Exactitud de medidores de presión es de aprox de 0,075% o versión platino de 0,05% Entre sus aplicaciones están las industrias alimenticias, cervecerías entre otras.

Conceptos y datos.-

HistoROM.- Guarda valores de medición así como se guarda la configuración (escala, rangos, salidas) del sensor. Además de eso hace backup de las mediciones realizadas en determinados periodos programados, generalmente cada 20 segundos. Certificación. Existen certificación IP67 que significa protección contra humedad y otras perturbaciones. SIL.- Nivel de seguridad intrínseca, mientras más alto es el SIL es más confiable, seguro, menos propenso a fallas. Por ejemplo SIL3.- significa 10 millones de ciclos y es posible que falle recién.

MEDICION DE NIVEL.-

Definiciones Tiempo de vuelo.- es el cálculo del tiempo que emplea para viajar una onda o señal y el tiempo que toma su retorno. Este tiempo de vuelo es proporcional a la distancia Tipo de medidores

Ultrasónicos

Radar En ambos tipos de medidores se puede tener opciones de visión compacta (display), opción remota, aplicaciones explosivas: ATEX, otros. Comunicación por bus de campos, profibus, fieldbus, etc. 1. MEDICIÓN ULTRASÓNICA.-

Consiste en un dispositivo que manda una señal ultrasónica y luego calcula el tiempo en que rebota esa señal en el líquido o solido a medir. Dicho tiempo es proporcional al nivel. Estos equipos generalmente se colocan en la parte superior de los tanques o silos. Es al contrario de la presión, que debe ir lo más abajo del tanque, para medir una columna de presión. Existen diferentes tipos, de acuerdo a su antena, la ganancia varia, ya que existen distintas alturas en los tanques o silos y se requiere más ganancia para tener más rango de medición. A más ganancia puede medir más altura. También se debe tomar en cuenta la aplicación, o bien liquido o bien sólido.

Características especiales.-

BD.- blocking distance (distancia de bloqueo) es una distancia regulada por el fabricante, en la cual

no existe medición dentro de ella. Se toma esta zona (zona muerta) para hacer los cálculos de

tiempo.

Ventajas Desventajas

Medición barata especial para tanques de aguas.

Cualquier solido que no genere polvo.

Mide flujo de canales, calculando la distancia.

Mide sólidos.

Resistente a la vibración.

No le afecta constante dieléctrica.

No puede medir líquidos con espumas. Toma en cuenta la espuma como si fuese el nivel, lo cual es erróneo.

No puede medir gases o polvos.

No sirve para equipos presurizados.

La forma de rebote no es la misma en solidos como en líquidos. Por eso existen diferentes ganancias en las antenas, y distintas frecuencias para las mismas. La forma de colocar un sensor ultrasónico es al lado opuesto de la descarga al tanque, pero tampoco en el borde ya que puede haber rebote en la pared, por eso se debe colocar entre la mitad y la pared, ya que la onda ultrasónica no es de tipo recta es del tipo expansiva. Cuando se mide solidos el sensor debe ir perpendicular al alud que forma el sólido, para que no mida diferentes niveles (diferentes ángulos). Viscosidad.- la capacidad de un fluido para cambiar su forma.

2. MEDICIÓN POR RADAR.-

El principio es el mismo del ultrasónico, mide tiempo pero la señal que manda es de radiofrecuencia. Existen dos tipos de radar: Radar simple.- es del tipo no intrusivo, solo mira. No tiene contacto con el líquido o solido a medir. Existen diferentes tipos de antenas, por el tipo de aplicación, para altas temperaturas y presiones.

Ventajas.-

Sirve para equipos o tanques presurizados,

Para altas temperaturas, se usa en calderos ya que el nivel es crítico. Se usa entonces en tanques de condensado, ya que es esencial para volver a generar el vapor y se necesita una medición de nivel.

Alta presión, 100bares y alta temperatura, 280°C

Desventajas.- el costo es elevado. Y algo que afecta este tipo de medición es la constante dieléctrica. Ya que afecta la medición por la reflexión de las RF. Y se tiene datos de estimación para los diferentes tipos de materiales y su ctte.

Existen antenas de 26ghz por ejemplo, que tienen una exactitud de 1mm de error.

Radar de onda guiada.- es del tipo intrusivo, la antena es la sonda q está en contacto con el medio a medir. Es como dice el nombre, la señal RF va guiada y no tiene q ir a alguna zona indeseada y la diferencia con el radar simple es que éste depende mucho de su ángulo. Existen 2 a 3 tipos de radar de onda guiada:

La cuerda.- es una cuerda flexible, permite medir alturas grandes (más de 40m) La sonda.- es una sonda rígida, no péndula ni es flexible, sirve para varios procesos específicos principalmente en los cuales hay oleaje. (Máx. 10m). Algunos modelos miden interface. Esto es especial para el uso del petróleo, en cuanto a la separación de líquidos. Sonda coaxial.- que es la misma sonda con protección mecánica extra.

También existen sondas que soportan la corrosión, presión de hasta 40bar y temperatura. También versiones especiales que sirven para altas presiones (450°C) y altas presiones (400 bares). Son aplicados a calderos y centrales radioactivas. Un ejemplo especial, es un PA, especie de teflón y la cuerda es de acero inoxidable, es especial para medir nivel de solidos como granos finos, polvos. Tiene certificación SIL. Solo con sonda se puede medir múltiples capas de interfaz, y nivel a la vez. Inclusive cuando hay emulsión, que es cuando no hay una mezcla total es algo intermedio. Tubo guía.- también llamado vaso comunicante o bypass que debe ser del mismo nivel que el del tanque a medir.

OTRO TIPO DE MEDICIÓN.

3. MEDICIÓN RADIOMÉTRICA O DE RAYOS GAMA.- Es una medición cara, pero es necesario porque hay aplicaciones donde no se pueden emplear los anteriores medidores. Un típico ejemplo en la industria es melaminicos de manera, donde se requiere saber el nivel de tanques que necesitan soportar altas temperaturas, y existen aspas para que no se solidifique el contenido, ya que es como un aserrín tipo pegajoso, es por eso que se necesita un medidor especial. Consiste en una fuente radiactiva, que genera rayos gamma, generalmente de celsio o cobalto, la diferencia es la potencia y su vida útil ya que se comporta como una batería. Una fuente de cobalto dura aproximadamente seis años y una de celsio 32. Se instala la fuente a un lado del tanque para que emita rayos gammas en determinado ángulo y al otro lado se instala un sensor que hace de receptor y mide la potencia con la que se envían los rayos gammas. El líquido obstruye los rayos gamma siendo el sensor el que mide la caída de colación que tiene en toda la altura del tanque. El sensor detecta los rayos gamas y donde no le llega ahí está el nivel.

Ventajas.- medición no intrusiva, puede medir interfaz y densidad

Desventaja.- no permitida para productos alimenticios por normas de salud.

Existen entidades que aprueban este método, pero tiene que tener un permiso y seguimiento al equipo. Aun así estando en un avión se está más expuesto a radiación de rayos gammas. Y la fuente está apuntando exactamente al sensor y es por eso que no tiene relevancia ni aun con 5 años de exposición continua al equipo. El medio absorbe, y lo que ve el sensor es cuánto se atenuó la señal de rayos gammas y de acuerdo a eso se calcula el nivel, interface y también densidad. La forma de instalar tiene su especificación, como ser el ángulo y la posición entre otros.

Densidad.- si es más denso se supone que cuesta que pasen los rayos gammas.

Medidas de seguridad.- potencia del generador, tiempo de exposición, distancia a la exposición. Se debe tomar en cuenta indicadores que alerten rayos gammas. Tiene una salida que puede taparse y esta regula donde o que dirección va irradiar. Cuando los tanques son muy altos, se pueden utilizar 2 o más detectores y con electrónica sumar ambos y hacer que trabajen como uno solo. Aplicación.- en separador de petróleos y solidos polvorientos, granos y otros.

4. SWICHT DE NIVEL.-

Para líquidos.- su principio se llama horquilla vibrante, este equipo tiene 2 paletas que vibran en un medio, y cuando pasa a otro medio, cambia la frecuencia de vibración y esta es la señal que se toma para el proceso. Se las usa en medidas de seguridad, por ejemplo para el uso de una bomba, ya que ésta no tiene que activarse mientras no haya líquido, del contrario cavita y se puede destruir. Su aplicación de mayor influencia es en líquidos inflamables. La certificación SIL manda protocolos de comunicación, que garantiza la estabilidad y seguridad del proceso.

Para sólidos.- se debe tomar en cuenta si el sólido es pegajoso al sensor, y por eso se utiliza un servomotor que tiene una polea que siempre gira. Cuando sube el nivel del sólido el motor para el giro, cuando se detiene el giro se manda una señal y cuando baja el nivel continuo girando. Este giro hace que no se prenda algún material pegajoso. La aplicación es para azúcar, pero también puede medir cualquier otro tipo de sólidos. Desventajas.- el precio y algunos papeleos que necesita para poder importarlo.

MEDICION DE FLUJO.-

1.- MEDIDOR DE FLUJO ELECTROMAGNÉTICO.- es un medidor de flujo volumétrico solo para

líquidos conductivos, es decir los que tengan una conductividad mayor a 𝐶 > 5𝜇𝑆

𝑐𝑚 .

Ventajas.- es uno de los más vendidos por:

La mayoría de los procesos tienen líquidos conductivos; como leche, cerveza, pintura, ácidos, alcalinos, etc.

Medición barata.

Mide en ambos sentidos

Limer.- es un relleno o capa interna, que recubre internamente el orificio del flujómetro, lo tiene todo medido de flujo electromagnético. Esta hecho de un materia del teflón, que tiene buena compatibilidad química, pero tiene problemas con la abrasión. Pero para esto existe TPFE, que es un limer para partes sólidas, y así poder combatir la abrasión. El tipo de material mejor usado es el poliuretano.

Aplicaciones.-

Diversas familias, adecuadas a los procesos. Ejemplo para producción alimenticia, químicos, agua.

Funcionamiento.-

Se basa en la conductividad de los líquidos. Se utilizan 2 bobinas que crean un campo magnético en la zona de medición y se tienen 2 electrodos que miden la diferencia de potencial que cae en el líquido gracias al campo magnético, sino fueran líquidos conductivos no se podría medir esa diferencia de potencial. Por lo tanto si no hay fluido no hay inducción de tensión en los electrodos. Cuando hay fluido se separan las partes positivas de las negativas y este voltaje es directamente proporcional a la velocidad en la cañería, con esto podemos calcular el área y a su vez el volumen, A mayor velocidad mayor caída de tensión en los electrodos. Los campos magnéticos de las bobinas se alternan y cambian el sentido y polaridad del fluido para evitar los problemas de ruido. Para garantizar el flujo debe haber una correcta instalación mecánica, es decir tener tramos rectos, o acondicionador de flujo, esto es dato del fabricante. Su error es de 0,5%

2.- MEDIDOR DE FLUJO ULTRASÓNICO.- puede haber tanto para líquidos y para gases. Clambon (no

intrusivo) y prosonic (intrusivo).

Para líquidos

Mide cualquier tipo de líquidos sea o no conductivos. No tienen limer.

Tipo Intrusivo.- dentro del medidor ultrasónico se tienen 4 pares de sensores enfrentados, los cuales un par envía y el otro par recibe, y así alternadamente, son cristales piezoeléctricos. Están ubicados a un ángulo de 75° aproximadamente, es decir no es ni perpendicular ni paralelo a la cañería. Pueden haber 4 o más sensores, cada uno determina la velocidad en cada uno de los 4 puntos. Ningún flujometro debe estar vacío, tiene que estar lleno de líquido. Para garantizar esto debe haber una correcta instalación mecánica. Y según especificaciones se debe poner el flujometro después de la bomba, para evitar la falta de fluido y cavite, y se creen micro-explosiones por el cambio de fase.

Tipo Clambon.- es no intrusivo, el cual se ponen 2 electrodos fuera de la cañería y uno envía y el otro recibe y luego viceversa. Desventaja.- mide en un solo sentido.

Para gases Se mide la velocidad de gases tomando en cuenta que el flujo de gas se torna giratorio y no rectilíneo, a esto se le llama como SWIRL.

3.- Medidor tipo Vortex.- sirve tanto para líquidos como para gases. Mide flujo volumétrico. Habiendo versiones especiales puede medir temperatura (PT1000). Y aquel q solo sea para vapor podría medirse también la masa de éste. Ventajas.- por su simplicidad de diseño soporta altas temperaturas y altas presiones. E=0.75% Desventajas.- no mide flujos muy bajos, necesita un flujo mínimo para poder medir correctamente.

Funcionamiento.-dentro del medidor (intrusivo) tiene una obstrucción que es perturbada por el

ruido, y esta está relacionada al sensor que mide la presión que ejerce el fluido. Cuando empieza el

fluido empiezan a generarse Vortex que son como la simulación de una bandera flameante. La

distancia entre los Vortex es proporcional al volumen del fluido. A mayor Vortex hay mayor

oscilación del sensor. Existen medidores de cañería angosta y alargadas para que este pueda tener

fluido. También debe tener tramos rectos para garantizar el funcionamiento.

Aplicación.- especial o ideal para medir el flujo de vapor, ya que soportas altas temp. y presiones

4. Dispersión térmica.- mide flujo másico, usado solamente para gases, pero no vapor, solo gases

fríos. Es decir algunos gases como ser; gas natural, aire comprimido, biogás, nitrógeno, helio,

oxigeno, etc. Tipos.- existen tipo flange y tipo inserción.

Funcionamiento.- se tienen dos sensores iguales (PT100), uno de ellos mide la temperatura del

gas, el otro tiene una resistencia interna. El principio de funcionamiento está en la diferencia de

temperatura de los 2 sensores.

Cuando el flujo pasa por los sensores, enfría principalmente el sensor que está conectado a la

resistencia. Entonces el sistema gasta energía en para volver a calentar la resistencia y así haya

cierta diferencia de temperatura especificada por el fabricante o por el calibrador. Esa energía

gastada es proporcional a la masa del flujo.

En otras palabras se trata de mantener una diferencia de temperatura y que esta sea constante,

la energía que se utilice para q sea constante será proporcional al flujo másico.

TRANSFERENCIA Y CUSTODIA.-

Es el nombre que se le da a la medición fiscal. Es una certificación de laboratorios.

Medición fiscal.- Involucra al comprador y al vendedor, por ejemplo el cobro de agua es una

medición a ciegas.

Los laboratorios cobran por calibración y por certificar un equipo, estos son imparciales.

1.-MEDICIÓN DINÁMICA.- relacionado con el flujo (dinámico) y se da en los puentes de medición.

Conceptos.-

API.- American Petroleum Institute, conjunto de normas. Es solo para líquidos.

AGA.- American Gas Association, conjunto de normas. Es solo para gas

FIT.- flujometro PIT.- presión

TIT.-temperatura DIT.- densidad

FCI.- es un computador de flujos, contiene datos y tablas para normalizar valores que dependen

de la presión, temperatura y densidad y convertirlo en datos universales (Estándar).

Este computador nos da un valor de Volumen Neto Corregido.

Flujometro Másico (CERTIFICADO POR TYC).-

FLUJOMETRO DE CORIOLIS.- mide flujo másico y está certificado por Transferencia y Custodia.

El medidor de coriolis es tubo rígido que tiene

cierta curvatura dentro del mismo medidor, está

formado por un oscilador, que se encuentra al

medio y hace que vibre el tubo. Y dos sensores,

uno de entrada y otro de salida. Cuando el tubo se

acerca a estos sensores se activan. Cuando no hay

flujo ambos sensores oscilan al mismo tiempo.

Apenas empieza el movimiento del fluido empieza

a producirse el efecto coriolis que simula al desplazamiento de una serpiente, activándose los

sensores uno y luego otro, la diferencia de tiempo de activación de cada sensor es proporcional

al flujo másico que paso por el medidor.

La diferencia de tiempo entre el sensor de entrada y de salida es proporcional al flujo másico.

Cuando hay medio de mayor densidad tarda más en oscilar el tubo, al detectar ese cambio de

oscilación se detecta la densidad, ósea el cambio de oscilación es proporcional a la densidad del

fluido.

Ventajas.- aparte de ser certificado por transferencia y custodia.

Mide también densidad, temperatura y algunos modelos viscosidad.

Tiene alta exactitud, en gases +/- 0,35% y en liquido +/-el 0,05%.

No le afecta la vibración ya que el oscilador oscila a 800Hz mientras q la frecuencia de

oscilación promedio de una cañería es de 200Hz.

No necesita filtros, no tiene partes móviles, vida útil extensa.

No necesita tramos rectos, es compacto y se sujeta solo. El más grande es de 16pulg.

Menos mantenimiento, y costo final mucho más barato.

Aplicación.- a los hidrocarburos ya que se necesita mayor exactitud.

FLUJÓMETROS MECÁNICOS.-

Desplazamientos positivo.- Amplio rango de repetitividad

Desventaja.- demasiados grandes, correcta selección, accesorio, costo, no sirve para fluidos sólidos,

aplicables para un solo sentido de flujo, rangos pequeños de temp y presión, introduce pulsaciones

en el flujo.

Turbinas.- tiene aspas que giran conforme pasa el fluido, buena respuesta a los transciendes, casi

no tiene caída de presión, buenos rangos de temperatura, en aplicaciones de baja viscosidad

funciona muy bien

Desventajas.- sensible a bajos perfiles de flujo, mucha calibración, sensibilidad al swirl, baja

rangueabilidad.

Placa Orificio.- Buena experiencia en gas, se aplica a varias condiciones.

Desventajas.- sensible a la instalación, sensible a la abrasión porque la corroe, y la adhesión de

partículas, sensible a flujos pulsantes, sensible a bajos perfiles de flujo.

Se deben poner filtros a todos estos elementos mecánicos, para su mayor duración y protección.

2.- MEDICIÓN ESTÁTICA.-

Se refiere a la medición de nivel. Tank Gauging es el nombre que se le da a una correcta medición

de nivel, esto es más específico para hidrocarburos, ya que la precisión tiene que ser muy

elevada.

Control Inventario Transferencia y Custodia

Agua Cerveza Otros

Hidrocarburos: Petróleo Derivados

No se puede medir nivel de un gas ya que adopta la forma del tanque. Existen distintos tipos de tanques: techo fijo, techo flotante, salchicha o esfera. Existe la forma de comunicarse de bus de campo que es necesaria para que el operador puede verificar el estado del sensor. Al igual que en la medición dinámica se tiene un computador de nivel, que contiene las tablas API y datos para normalizar los valores de entrada y poder obtener así un volumen neto corregido. Se debe tener en cuenta que el medidor de presión debe estar lo más bajo posible del tanque, para que se mida la densidad correcta, ya que más arriba podría medir la densidad del aire.

Partes importantes de la medición de nivel en Transferencia y Custodia:

Tankvision.- es un computador de nivel, se comunica hasta 15 tanques, y este computador puede brindar información del volumen neto corregido de los 15 tanques. Medidor de nivel.- principalmente radar, radar onda guiada, proservo. Medidor de presión.- especialmente para calcular la densidad, ya que los tanques cuentan con presión atmosférica. Excepto tanques de GLP

Medidores de temperaturas, para líquidos por cada error de temp se atribuye pérdida económica. Sensores de protección de sobrellenado.

Diferencias de Control de inventario y Transferencia/Custodia:

Control de inventario Transferencia y Custodia

Medición estimada en planta Cuánto dinero se dispone para vender, cuánto dinero se emplea.

API, brinda recomendaciones: En laboratorio: +/- 3 mm En campo: +/- 25 mm

API/OIML: En laboratorio: +/- 1 mm En campo: +/- 4 mm

No existen laboratorios que certifiquen.

Laboratorios privados, imparciales.

Los tanques se construyen en perfectas condiciones, pero factores externos alteran a estos. Un factor puede ser el sol, hace que la estructura deje de ser recta y los oleajes producidos perturban. De acuerdo a la aplicación existen tanques de techo fijo y techo flotante. Los de techo flotante se mueven de acuerdo al nivel. Utilizan un StillingWell (siempre), que es como un tubo donde está el sensor de nivel, lo cual permite que el techo se deslice teniendo una abertura para el tubo. Donde el líquido tope el StillingWell ahí estará la medición de nivel.

El medidor Radar Simple pertenece a TyC y Radar de onda guiada pertenece a Control de

Inventario. El medidor de Radar Simple tiene 3 antenas que pertenecen a T y C:

Antena parabólica, antena corneta, antena planar.

Antena planar.- se monta en tanques de techo flotante que tienen stillingwellls. Su forma

en tipo pedazos triangulares, hace que la medición no se afectada por gotas (temperatura y

humedad) ya que siempre se mantiene limpio por la forma del sensor.

Stilling-Wells.- es un tubo que tiene varias características por la API. Tiene ranuras que

elimina los oleajes, sus aberturas tienen que estar separados 15cm y no deben ser

colineales, sino intercalados, tiene q ser un orificio biselado. El tubo tiene que ser

perfectamente recto para que acompañe la correcta medición.

Nivel en un tanque esférico.-

Debe tener un StillingWell siempre y cuando sea esférico que tenga GLP, ya que abra mucha presión, y entonces el StillingWell protegerá al sensor (peso) de daños físicos. Se podría usar un Radar simple pero que no funciona bien con el GLP, debido a que no puede medir la emulsion o esa mezcla donde tiene algo de gas y liquido. Por ello se emplea un elemento mecánico llamado Proservo.

1.- PROSERVO.- es un elemento de medición que consta de un servomotor y un encoder. Tiene un peso o un desplazador que sube y baja y cuando está en contacto con el líquido cambia de peso, es decir cambia el torque, al cambiar de peso detecta el nivel. Además de medir nivel mide interfaces y densidad de hasta 16 niveles. Cuando se tiene densidades diferentes cambia el peso de igual manera y con esto es que se calcula interfaz. Para medir densidad tiene que bajar el peso hasta el fondo y volver a subir. Se lo usa mayormente en esferas aunque también se lo puede emplear en otros tipos. Tiene un exactitud de +/- 0,7mm. Tiene IP67. Factor temperatura.- la temperatura influye mucho en el error, ya que por cierto °C existe cierto error lo cual sumado en 1 año se considera una gran pérdida de dinero. La API dice que la medición de temperatura debe tener un error de máximo de 0,15°C. 2.-EL MEDIDOR DE E+H PROTHERMO tiene un error máximo de +/- 0,1°C. Mide temperaturas en diferentes alturas, ya que distintas temperaturas en un tanque. Sistema ideal y completo para medir un tanque seria, un Proservo, que mide nivel, interface y densidad. Un Prothermo, que mide la temperatura en diferentes alturas, y un sensor de sobrellenado para evitar rebalses y por último el computador de nivel.

REDES Y COMUNICACIÓN PARA INSTRUMENTACIÓN

Tipos de procesos.- Solo de monitoreo de algunas variables, se le pueden agregar una red contra incendios, es decir seguridad, y por último, Control.

Aplicaciones de monitoreo.- en la mayoría de los procesos, no interesa una medición constante. Aplicación en Medición de Control.- tiene que ser continua y precisa. Tiene que tener exactitud Aplicación de Medición de seguridad.- mediciones críticas, señal recibida debe ser muy confiable, como ser en medición para hidrocarburos, donde se necesita certificación SIL.

SISTEMA WIRELESS.- se usa solo para monitoreo. Tiene protección IP67 para ambientes inseguros. La ventaja del wireless que se usa HART, que es Highway adressable Remote Transmition, es un protocolo de comunicación. La mayoría de los sensores tiene salidas 4-20mA/HART. La ventaja del protocolo de comunicación es que se puede llevar hasta 4 datos por una par de cables. Por ejemplo un Radar.- Nivel, interface, altura capa superior, otro. Y estos datos se pueden transmitir por HART. 4 datos máximos por equipo.

Gateway.- es como una mini central que recibe 4 datos de cada transmisor por medio de HART. Este a su vez se puede conectar vía Ethernet a un SCADA o PLC para cualquier proceso. Obstáculo.- Se tiene que tener línea de vista para la comunicación en HART (máx. 250m) por eso cuando hay obstáculo, los demás equipos en una red se comportan como repetidores, donde ven el mejor camino para llegar la señal al Gateway.

El equipo de un wireless cuenta con una batería para alimentar el radio y el equipo y tener completa la idea de inalámbrico. La vida útil de la batería es 5 años pero con un periodo de funcionamiento de 15 min. Como es monitoreo, se energiza el equipo y la radio, envía la señal al Gateway se confirma la recepción y luego se apaga. Posteriormente después de 15 min se enciende de nuevo y hace lo mismo y se vuelve a apagar.

ELEMENTOS ACTUADORES.-

La válvula regula el paso del fluido como principal aplicación. Existen varios tipos. 1. VALVULA TIPO GLOBO.- Es de accionamiento lineal, porque sube y baja un bastago que

tiene al final el obturador. Tiene un indicador de flujo, por donde entra y donde sale el flujo, tiene una doble “S” que el circuito que tiene que recorrer el flujo, tiene un asiento que es parte del cuerpo de la válvula. Se tiene un obturador que regula el paso de fluido, bajando o subiendo obstruyendo el paso. Se puede usar para control o swicht. Se lo utiliza principalmente para sistemas de vapor, ya que soporta altas temperaturas y presiones.

2. VALVULA TIPO COMPUERTA.- Es de accionamiento lineal, tiene una cuña en vez del

obturador que sube y baja para obstruir el paso, el asiento también es parte del cuerpo de la válvula. Tiene 2 tipos de cierre, cierre duro y cierre elástico. Tiene unan brida al igual que la tipo globo. Cierre duro, es un cierre metal-metal, la cuña y el asiento, se utiliza para líquidos o gases

limpios que no tengan partes solidas para no rayar la cuña o el asiento de la válvula, se

producirían fugas ya que mordería la válvula.

3. VALVULA TIPO GUILLOTINA.- de accionamiento lineal también, tiene una cortina o cuchilla, pero no tiene conexión bridada, tiene conexión wafer, que está entre 2 bridas, y al medio esta la válvula. Aplicación para plantas papeleras donde se emplea agua.

4. VALVULA TIPO MARIPOSA.- es de accionamiento rotativo, gira 45°, gira un plato que es

solidario a un vástago que comunica a un mango ergonómico. El disco es de diferentes materiales como bronce pero generalmente es de acero inoxidable.

Ventajas.- Es liviana, barata, se puede conectar entre bridas, reemplazo momentáneo de muchas aplicaciones como agua. Desventaja.- no sirve para vapor. Ya que no soporta más de 130°C.

5. VALVULA TIPO CHECK.- o ANTIRRETORNO que permite el paso en un sentido y no en otro,

se utiliza después de bombas. Se tiene una bola interna que es de goma, lo cual el flujo hace flotar la bola y cuando se cierra se cae y obstruye el paso.

6. VALVULA TIPO BOLA.- es como la mariposa de accionamiento rotativo. Tiene también una

bola con orificio en el medio, llamado también doble sello, la bola gira 45° con ayuda del vástago que es solidario a la bola. Hay 2 tipos de bola.

Full bore.- el diámetro del orificio de la bola es igual al diámetro del proceso. Reduce bore.- el diámetro es menor, genera una caída de presión.

Ventaja.- sirve para líquidos como para gases, tiene varios sellos, metal-metal, teflón, el sello es el que permite hermetizar la válvula. Tiene 2 puntos de sello ya que la bola tiene entrada y salida. Hay aplicación para alta presión (>200PSI) llamadas TRUNNIO, que tienen unas placas antes y después de las bolas que ayuda a soportar las altas presiones.

7. VALVULA TIPO DIAFRAGMA.- es una válvula lineal, la principal finalidad es que el fluido no

tenga contacto con todo el mecanismo de la válvula, para que sea hermético.

Tipo vertedero.-, porque sube un lado y rebota en el diafragma y rebota, este diafragma hermetiza y hace que no se ponga en contacto. Tipo paso directo.- en este tipo el diafragma sube y baja estrangulando el fluido y permitiendo que se hermetice el mecanismo.

Se puede recubrir la válvula internamente el cuerpo (limer), y así no tendrá contacto el fluido con la válvula, para procesos abrasivos y corrosivos. Como ser jugo de caña, ya que el bagazo tiene restos que son como misiles. Procesos químicos también, como el uso de ácidos. Tiene un indicador de color amarillo que indica el porcentaje de abertura de la válvula, tiene un orificio testigo que indica que el diafragma está roto o dañado simplemente. Se cambia todo el diafragma.