Soisson, Temperatura, Presión, Nivel, Caudal, Vacio

7/25/2019 Soisson, Temperatura, Presión, Nivel, Caudal, Vacio

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA

EQUINOCCIAL

INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

INSTRUMENTACIÓN

4 “TD”

KATHERIN SANTILLÁN PACHECO



TEMPERATURA

ESCALAS DE TEMPERATURA:

Para poder medir temperatura es necesario saber las escalas con las cuales se van a

trabajar con el instrumento indicador siendo las más conocidas las de Fahrenheit yCelsius, estos registros deben tener gráficas especiales pero esto no nos aseguraraque son lineales por que pueden basarse en cualquier expansión física de líquido,vapor, gas o metal

°C =5

9(℉ −32)

℉ =

9

5 (℃

)+32

Para tener referencias claras para la utili!ación de las escalas absolutas "elvin y#an$ine que se usan en publicaciones científicas y en ingeniería respectivamente seha hecho las siguientes relaciones%

° R=℉ +459,67

°K =℃+273,15

TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN VIDRIO:

&ste tipo de termómetro es uno de los más antiguos usados en la industria, usa elmecanismo de expansión volum'trica pero su escala no es totalmente lineal porquemientras absorbe el calor el vidrio, soporte y el depósito afectan el aumento detemperatura y un aumento de volumen el cual en general pueden llegar a tener desde()* a (+* dependiendo del termómetro y en la mayoría de casos se utili!an los demenos rango de error en industrias grandes

&l instrumento -aylor indica las partes de construcción del termómetro que desde la

parte superior debe tener% una sola pie!a opaca pero clara para la ver la medición y esresistente al humo, está recubierto de un cromo para resistir la corrosión y es de dospie!as, los resortes deben estar ajustados a la caja para que no haya pie!as flojas,vidrio protector transparente grueso, tubo binocular que permite lecturas fáciles, cadaescala es graduada individualmente y es fácil su observación

Para entender mejor de igual manera se explicara las partes de una seccióntransversal real de las características de construcción del vástago% la rosca giratoriagira libremente sobre el vástago del termómetro para permitir una rápida instalaciónsin mover el termómetro, la funda se puede instalar separada usualmente es debronce y acero, el diámetro de peque.o calibre de capilar reduce al mínimo el volumen

del líquido dentro del tubo para no tener menor rango de error, el vástago estáprotegido por cintas de asbesto lo cual hace que el calor no salga, el empaque va



for!ado alrededor del tubo bajo presión para evitar errores causados por eldesli!amiento del tubo, el sello es usado como tapón si es que un caso se rompe eltermómetro para que no salga el mercurio, las roturas de tubo se minimi!an paraeliminar los esfuer!os del vidrio, espacio para expansión del mercurio, el vástago tienecierta forma que se compactara con una forma igual para poder conducir el calor, la

junta aerodinámica entre el bulbo y el tubo capilar da el libre movimiento para elmercurio, se envejecen los bulbos con el fin de que no tengan cambios de volumencon el uso, la rápida transferencia de calor desde la funda al bulbo hace que no existaning/n cambio de presión

TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN METAL:

Pueden contener mercurio o líquidos orgánicos, la unidad -aylor que más se conocees con mercurio y está compuesta de% bulbo, mercurio, tubo 0curratus de acero

inoxidable, un relleno de una aleación especial y un resorte 1ourdon&n realidad el termómetro de líquido en metal funciona en base a una fórmula%



P1V 1

T 1

= P2V 2

T 2

&n la cual los que tiene el numero uno son inferiores a los del dos, por lo tanto

sabemos que la presión varia por la temperatura, lo cual va ha hacer que el resorte de1ourdon se encoja o estire para indicar la temperatura

Como se había mencionado tambi'n se utili!a líquidos orgánicos para la medir temperatura pero en este caso son rangos más bajos o cuando un proceso demanufacturas es sensible al mercurio, la longitud del tubo puede extenderse hasta 2)metros con tubos 0curratus o sus equivalentes, pero tomando muestras cada ciertatemperatura

TERMÓMETROS ACTIVADOS POR VAPOR:

3e utili!a un líquido volátil como medio de llena y existe una condición de equilibrio acualquier temperatura en particular, lo cual nos hace saber que existe líquido y vapor yel vapor tiene cierta presión que hace que el líquido tienda a evaporarse esto va ahacer que suba o baje la presión y el tubo de 1ourdon indicara dichos cambios

4os sistemas activados con vapor no son aconsejables para tomar temperaturas alambiente o circundante que van a ser las mismas en el capilar y el bulbo, el bulbo



debe ser suficientemente grande para que se d' el cambio líquido5vapor, estetermómetro puede dar precisiones exactas solo cuando el líquido esta en el bulbo o enel capilar y el tubo de 1ourdon, estos sistemas tienen rangos de temperatura desde56+7 a 8)97C 4a máxima longitud del tubo es de 2) metros :;++ ft<

TERMÓMETROS ACTIVADOS POR GAS:

3e lo basa en la ley de Charles que dice que un gas ideal de un peso dado y volumenabsoluto produce una presión absoluta en proporción absoluta a la temperaturaabsoluta del gas

P1

T 1= P2

T 2

P) y -) son la presión y temperatura inicial respectivamente

P; y -; son presión y temperatura final respectivamente

Pero debemos saber que no existen gases perfectos ni condiciones perfectas por esosiempre se hacen variaciones y otras veces no porque los cambios e condición sonmuy peque.os, las partes básicas de este termómetro consisten en% bulbo, capilar yh'lice Por lo general el gas activador es el nitrógeno u otros, este debe ser

químicamente inerte, poseer un alto índice de expansión a volumen constante, bajaviscosidad, bajo calor específico, y tenerlo en abundancia como producto comercial dealta pure!a =n termómetro activado por gas proporciona la temperatura promedio, demanera que el bulbo peque.o y el tubo capilar no se.alaran una temperatura real amenos que se aplique alg/n m'todo de compensación

-ienen una respuesta relativamente rápida, la calibración de los termómetros a gas sedebe hacer con 8 ba.os de temperaturas diferentes> el más bajo para verificar elajuste a cero, el medio para un tercio de valor de medida completa y alta para verificar las tres cuartas partes del valor de escala completa



VELOCIDAD DE RESPUESTA EN SISTEMA DE TERMÓMETRO DE BULBO:

&s muy importante la velocidad con la que se obtendrá la medición incluso másimportante que otros datos de medición de temperatura básicos, en la industriamuchas veces el bulbo no es el principal medio para medir existen otros factorescomo% temperaturas mínimas y máximas de la operación, el retardo del proceso,velocidad a la que se producen los cambios de temperatura, el espacio disponible paramontar el bulbo, el tipo de medio al que se expone el bulbo, análisis serio del proceso,el aparato, la rapide! con que circula el medio en la ubicación propuesta del bulbo, lalongitud del capilar de conexión y el abuso al que estará expuesto el bulbo, capilar oinstrumento en dicha aplicación

TERMÓMETROS BIMETÁLICOS:3e construyen de dos tiras delgadas de diferentes metales en su mayoría para laindustria se las coloca en forma de bobina helicoidal y un extremo se suelda a elvástago del termómetro y el otro al indicador, no son recomendados en servicioscontinuas con temperaturas mayores a 68+7C o encima de 6;7C, los materiales másusados en estos termómetros son% ?nvar :aleación de níquel y hierro<, metal deexpansión bajo y latón :aleación de níquel y cromo<, metal de expansión alta

3e usan en refinerías, quemadores de petróleo, vulcani!adoras de llantas, tanques desoldadura calientes, tostadoras de caf', calentadores de agua, tanques e templado,

tanques el'ctricos de inmersión, tubos de escape de diesel y tanques de



impregnación> vienen con vástagos rectos e inclinados y para calibrarlos se puedehacer ba.os t'rmicos de agua o utili!ar hornos de calibración

TERMÓMETROS DE RESISTENCIA:

3on bobinas de alambre arrolladas dentro de soportes de material aislante que soportelas temperaturas a las que está destinado, el termómetro de resistencia está hechopara resistencias el'ctricas y se ha calibrado para indicar lecturas de temperaturasdirectamente, los materiales que se usan tienen un alto rango de linealidad sobre elrango de temperatura de la resistencia para la que se dise.o cada uno en particular, lasalida de los termómetros de resistencia casi siempre se mide usando cualquier tipo

de puente de resistencia&xisten tres tipos de termómetros de resistencias%

Método de dos alambres:

3e utili!an dos alambres de resistencia relativamente baja, para conectar el devanadode resistencia del bulbo con el puente de medición, usando el puente de @heatstonecomo el más com/n> esta clase de combinación dará como resultado un error en lalectura de la temperatura a no ser que se encuentre con alguna clase decompensación o ajuste del bulbo del puente para compensar esta diferencia deresistencia

&l m'todo de dos alambres se puede usar solo cuando la resistencia del alambrepueda mantenerse a un mínimo y cuando sea adecuado un moderado grado deprecisión para la medición que se está reali!ando



Método de tres alambres:

&s el m'todo más práctico y usado en la industria, en este circuito los dos alambres seconectan directamente a un extremo del devanado de resistencia del bulbo en unpunto com/n y el tercer cable se conecta al otro extremo del devanado> este m'todocompensa el efecto de la resistencia de alambre permitiendo con ello el uso dealambres de resistencia relativamente largos y la precisión depende que uno de losalambres conectados al inicio tenga la misma resistencia del tercero

Método de cuatro alambres:

3e usa para mayor precisión en ciertos campos, se lo aplica con un termómetro deresistencia de platino que sirve como estándar de laboratorio para fines de calibración,se usan dos maneras de conexión por eso dura alg/n tiempo su reali!ación pero esnecesario para llevar a cabo el procedimiento y la inconveniencia de tomar dos

lecturas ponen en claro la ra!ón por la que este m'todo se utili!a sólo cuando serequiere una precisión extraordinaria



&n condiciones de laboratorio, normalmente se utili!a un conmutador de contacto demercurio de tres polos y dos vías para transferir los cables del bulbo de resistencia deuna conexión a la otra, las resistencias de cable no deben sobrepasar de ; ohmnspor cable y la distancia o el tama.o del alambre se debe ajustar de tal manera, que nose sobrepase esta resistencia, los termómetros de resistencia tienen un alto grado de

exactitud, los termómetros de resistencia están dise.ados normalmente paraproporcionar respuestas rápidas, al igual que precisas, con el objeto de dar un controlexacto de procesos en los que se deben mantener rangos reducidos o peque.asdiferencias de temperatura

Sist!" i#$%st&i"' $ t&s "'"!(&s:

3e tiene dos resistencias de alambre corredi!o, ajustadas y montadas sobre un discocom/n de tal modo que la relación de los alambres siempre es la unidad para todoslos fines practico> en realidad existe un alambre en una rama y otro en la otra cuyasresistencias son iguales y se anulan entre sí> el tercer alambre se usa sólo para laalimentación de corriente y no tiene ning/n efecto práctico en la medición deresistencia 4a resistencias para medir en este sistema pueden ser de ;, + ó )++ohmns

Sist!"s $ t!)&"t%&" $i*&#+i"' $ +%"t&, "'"!(&s:

&n este se usa dos termómetros de resistencia que se calibran a a la misma curva

lineal resistencia5temperatura, de manera que si resistencias difieren en una relaciónconstante con la diferencia de temperatura, se conectan de dos en dos los cables ycuando dos se conectan al -hermohm y los otros dos al otro bra!o de este laresistencias se anulan entre sí



T&!,&sist#+i"s -T&!ist,&s.:

3on resistencias t'rmicas sensibles, se trata de semiconductores cuya resistenciael'ctrica varía con la temperatura y, desde el punto de vista industrial , son /tiles parala detección automática, la medición y el control de energía física> lastermoresistencias tienen grandes coeficientes negativos de temperatura, en contrastecon los termómetros metálicos de resistencia, que tienen peque.os coeficientespositivos de temperatura> existen termoresistencias en forma esf'rica con diámetroshasta de ++) plg, en forma de discos con diámetros que van desde +; hasta )+ plgy en forma de varillas de ++8 a +; plg de diámetro y con longitudes de hasta ; plg

Cuando las termoresistencias tienen un envejeciendo adecuado, poseen una buenaestabilidad, el tiempo de respuesta puede variar desde una fracción de segundo hastaminutos, dependiendo del tama.o de la masa detectora y de la capacidad t'rmica dela termoresistencia, y varía inversamente con el factor de didipación, se debe tener encuenta el hecho de mantener una corriente de medición tan baja como sea posible,con el objeto de evitar el calentamiento de la unidad detectora y para lograr quecualquier cambio de resistencia sólo dependa de la variación de temperatura de áreacircundante> las termoresistencias se pueden utili!ar para compensar cambios enresistencia en circuitos el'ctricos: una de sus principales aplicaciones<, comoconmutador en circuitos de seguridad y alarma para estabili!ar el voltaje de salida decircuitos con una variación en el voltaje de entrada, como elemento sensible de unmedidor para vacío en medidores de flujo, como dispositivo de retardo de tiempo ycomo dispositivos de conmutación de secuencia> conforme la corriente fluye por eltermistor, este se autocalienta hasta que se tiene el suficiente flujo d corriente comoresultado de la resistencia reducida para activar el relevador

4os termistores son muy /tiles para compensar cambios de temperatura de otroscomponentes, para dar un gran cambio de resistencia negativa correspondiente a unpeque.o cambio de temperatura y para aplicaciones en las que su tama.o peque.o ysimplicidad mecánica son factores esenciales



T&!/!t&,s '+t&/#i+,s:

&s lo /ltimo en medición de temperatura de con un rango de 5)9 a )A9 7C, conprecisiones muy altas y una linealidad superior a la promedio, es el uso decomponentes electrónicos y circuitos integrados, este tipo e unidad no se usa mucho

en el mercado comercial todavía y es un poco costoso, se lo usa mas en laboratoriosde calibración y se puede dise.ar para medir temperaturas diferenciales y decompensación

PIROMETRÍA

4as mediciones industriales están entre 5)9 y más de 6) 7C que se logran contermopares, pirómetros de radiación, pirómetros ópticos y pirómetros de dos colores

TERMOPARES:

Consiste en dos conductores metálicos diferentes, unidos en un extremo denominadocasi siempre unión caliente o detectora, y que van conectados a alg/n instrumento demedición de fem o sea un milivoltímetro potenciómetro en el extremo frío de losconductores, en )9;), 3eebec$ observó que cuando fundía un alambre de cobre auno de hierro y calentaba el extremo fundido, obtenía una fem, y que fluía unacorriente del cobre al hierro en el extremo o terminal calentado, dos efectos fueron

estudiados por dos científicos que llevan su nombre en el estudio%



&fecto Peltier% 4a fem de Peltier es la porción de fem total de un termopar originadapor una diferencia de potencial en la unión de dos conductores o alambres diferentes

&fecto -homson% es la porción total de u termopar, que existe debido a una diferenciade potencial en una sección de conductor que tiene un gradiente de temperatura, este

efecto no concuerda con los efectos experimentales observados del todo

Materiales de termopares: Beben tener%

)< 4as fem de -homson de ambos alambres aditivas en el circuito;< 4as fem de -homson de variación directa con la temperatura8< 4as fem de Peltier que desarrollen poteniales en la unión caliente y que est'n

en la misma dirección que las fem de thomson6< Fem de Peltier que varíen directamente con la temperatura< =na energía termoele'ctrica tan grande como sea posible

&n aplicaciones industriales, la elección de los materiales empleados para fabricar un

termopar depende del rango de temperatura que se va a medir, del tipo de atmósfera ala que estará expuesto el material y de la precisión requerida en la medición, existenvarias combinaciones de metales diferentes que producen buenos termopares parausos industriales, los termopares de cobre y constantán :tipo -+ se usan com/nmenteen el rango de temperatura de 5)9 a ;97C, y son excelentes para mediciones detemperaturas un poco bajas, especialmente a temperaturas bajo cero, los termoparesde cromel o alumel :tipo $< tienen gran aplicación en atmósferas oxidantes en las queexiste un exceso de oxígeno libre, los termopares de hierro y constantán :tipo D< seutili!an en atmósferas reductoras en las que existe una falta de oxígeno libre al igualque el anterior, los termopares de platino5platino5rodio :tipo # y 35)+ y )8* de rodio<

son termopares de metal noble dise.ados normalmente y se utili!an paratemperaturas muy altas

Cuando la aplicación del termopar requiere la medición de temperatura en laatmósferas corrosivos u otras atmósferas que sean muy perjudiciales para los metalesusados en dicho termopar, en la unión expuesta se acostumbra usar una funda determopar como protector adicional al recubrimiento protector de los alambres sobre launión caliente, por lo com/n los termopares requieren el uso de tubos o cubiertasprotectoras se construyen como un conjunto> cuando la fuer!a física de una soldaduraa tope es inadecuada, los dos alambres se tuercen y los extremos se sueldan, losdiámetros y espesores de paredes mayores provocan una respuesta más lenta



Sistemas de termopar: cuando un termopar se combina con un milivoltímetro opotenciómetro, que mide la fem generada e indica o registra esta fem en función de latemperatura, so obtiene lo que se conoce como pirómetro de termopar

Pirómetro de milivoltímetro: sus características son sensibilidad, precisión y control

automático del milivoltímetro son muy adecuadas para muchas aplicacionesindustriales, se tiene un campo magn'tico por el imán y las pie!as polares que rodeana una bobina suspendida entre pivotes que descansan en rubíes o !afiros> elmovimiento de medidor del pirómetro con milivoltímetro tiene una resistencia fija y,para tener lecturas exactas, es esencial que el termopar y los alambres conectorestengan una resistencia compatible con la del medidor, cuando es necesario obtener alta sensibilidad, los termopares se pueden conectar en serie, se debe establecer unaunión de referencia tanto en el arreglo en serie como en el de paralelo con el objeto deobtener mediciones de temperaturas exactas

&n general un sistema para medición y control de termopar con milivoltímetro es más

económico en lo que respecta a costo inicial:instrumentos, termómetros e instalación<si sus características de precisión, respuesta y control son adecuadas para satisfacer la aplicación de que se trate, existen algunas variaciones del pirómetro demilivoltímetro con aleta para aplicaciones industriales> la aleta se puede usar paradesconectar la energía si la temperatura sobrepasa un valor predeterminado yconservar la condición de apagado hasta que se restaure en forma manual> cuando seusan medidores con contactos, se puede utili!ar un máximo de dos juegos lospirómetros de milivoltímetros de tipo de aleta se equipan a menudo con proteccióncontra incendio, de tal manera que si un termopar se quema o rompe, sonara unaalarma, se detendrá el sistema o sucederán ambas cosas, es decir, sonará una

alarma, se detendrá el sistema



PIRÓMETROS POTENCIOM0TRICOS:

Funciona básicamente bajo el principio de se.al de error en el que la fem generadapor el termopar se puede considerar como la se.al de error, se fabrican pirómetrospotenciom'tricos peque.os y compactos para medir la salida de algunas clases determopares especificas, como los de cromel5alumel, hierro5constantán, platino5platino5rodio> existe un tipo de sistema de pirómetro de equilibrio continuo que se emplea conmucha frecuencia para aplicaciones industriales, en el sistema de equilibrio nulo la femque se mide se detecta mediante un amplificador electrónico que impulsa al motor equilibrado

&n algunos modelos antiguos de pirómetros potenciom'tricos, el voltaje de

comparación se suministra mediante una batería o pila seca y la fem del estándar es:+< el tipo @eston normal con una fem de )+)98 E a ;+7C o una tipo Clarc$ estándar



con una fem de )68;9 E a )7C, la operación normal ocurre cuando el interruptor estáen la posición de medición y hay un motor que mantiene la posición de equilibrioubicando el contacto del bra!o corredi!o, tal modo que la fem medida se veaequilibrada por la diferencia de potencial que existe entre el contacto del bra!ocorredi!o y la unión de las resistencias> los modelos de pirómetros potencio'tricos más

modernos están dise.ados para utili!ar un voltaje de referencia !ener

PIROMETRO DE RADIACION:

Cuando se deben medir temperaturas y el contacto físico con el medio que se va adeterminar es imposible o poco práctico, se recurre al uso de m'todos ópticos y depirometría de radiación t'rmica, la pirometría de radiación mide el calor radianteemitido o reflejado por un objetivo caliente

-eoría de medición de radiación% un cuerpo radiante perfecto, denominadotradicionalmente cuerpo negro, se utili!a como estándar comparativo para determinar

cuantitativamente la energía irradiada por un objeto caliente, existe la ley de 3tefan5



1olt!mann y en ella se supone que el cuerpo negro irradia hacia un receptor que seencuentra en el cero absoluto

Emisividad: una superficie negra irradia más calor que una superficie lisa y brillante ala misma temperatura, algunas superficies transparentes muy delgadas tienenemisividades muy cercanas a cero y otras como los plásticos, hule y telas tienenemisividades cercanas a )

Pirometría infrarroja: la energía infrarroja es invisible al ojo humano, pero se puedesentir, los principios infrarrojos en que se utili!an bolómetros, termopares al vacío ytermopilas, se han utili!ado con 'xito en espectrómetros infrarrojos y como pirómetrosespectrales de radiación total, el termopar al vacío es un termopar com/n con unamasa t'rmica baja que responde con gran rapide! a cambios en la energía t'rmicaradiante> en aplicaciones industriales en las que se requiere la velocidad de respuesta,del termopar al vacío, se acostumbra ensamblar varios en serio para formar unatermopila> el uso de detectores de estado sólido con una respuesta espectral de bandaangosta seleccionada minimi!an los efectos de radiación total que son indeseables,por lo menos en un tipo de pirómetro infrarrojo

ay controladores de encendido5apagado y de tiempo proporcional, para control deuno y dos puntos, con uno o tres modos de operación y con características deanticipación y restauración, cada uno de los sistemas mencionados depende de latransmisión de energía infrarroja, emitida por el objeto calentado al detector en elsistema de medición, a trav's de la atmósfera circundante

Pirometría de radiación térmica: los pirómetros de radiación t'rmica funcionanbásicamente de acuerdo con la ley de 3tefan y 1ot!man midiendo el espectro queirradia un cuerpo a cierta temperatura, esto quiere decir que el pirómetro debe ser sensible a longitudes de onda mayor de ;Gm,para poder medir temperaturas de9;27C>el detector que más se usa en pirómetros industriales es la termopila 4os dos

detectores d radiación de tipo industrial que se usan más en aplicaciones comerciales,



junto con sus dispositivos de control automático asociados, son el #ayotube de 4eedsand Horthrup y el #adiamatic de oneyIell

Leeds and Northrup: &l detector #ayotube que se presenta utili!a un sistema ópticode doble espejo para enfocar el calor irradiado por el fuente, cuya temperatura se está

determinando sobre un disco ennegrecido, la velocidad de respuesta o constante detiempo requerido para que un #ayotube llegue al 28;* de la diferencia entre losmilivoltajes inicial y final de salida, cuando se expone repentinamente a una fuente detemperatura más elevada, varía de +) a 22s 4os lentes de #ayotube se puedenmontar abiertos o cerrados, seg/n la aplicación

Hone!ell "adiamatic: el pirómetro de radiación estándar de 1roIn es una unidadtipo lente y utili!a un detector de termopila, es un grupo de termopares muy peque.os,conectados en serie, uniones de termopar, aproximadamente del tama.o de la puntade un alfiler, se aplanan y ennegrecen de tal manera que puedan absorber la energíaradiante que llega a ellas

#nidad "adiomatic de ran$o bajo: puede medir temperaturas de ; a 8A)7C yresponde al 9* del cambio de temperatura en un tiempo de 6 a 2 seg, las bobinascalefactoras están ubicadas en un espacio dentro de la cubierta del pirómetro, tal ycomo se muestra, la unidad #adiamatic de rango requiere un blanco relativamentegrande, cercano al lente, ya que a temperaturas bajas, se emite una radiación más omenos peque.a

Calibración de pirómetros de radiación% normalmente de calibra por comparación conun pirómetro de radiación que haya tenido una calibración primaria y el uso deestándares secundarios con una calibración primaria permite calibrar otro pirómetrosde radiación sin una fuente de radiación de cuerpo negro, en muchos casos, lacalibración se efect/a a una sola temperatura y, con frecuencia , se emplea unpirómetro óptico, que se verá más tarde, para establecer la temperatura cuando no sedispone de estándares de referencia para el pirómetro de radiación

0plicaciones del pirómetro de radiación% se los usa industrialmente cuando lastemperaturas son superiores al rango práctico de operación de los termopares, cuandola vida del termopar es corta debido a las atmósferas corrosivas, cuando el objetivocuya temperatura se va a medir está en movimiento en procesos al vacío o en hornosa presión, cuando los sensores de temperatura da.arían al producto y para obtener la

temperatura promedio de una superficie grande cuando es poco práctico conectar sensores de temperatura primarios



PIROMETRÍA DE DOS COLORES:

-ambi'n llamado de relación, es un dispositivo para medir temperaturas que utili!an laradiación emitida por un objeto incandescente para producir una indicación de medidor de la temperatura del objeto, despu's de establecer ciertas ecuaciones los resultados

experimentales demuestran que las superficies medidas en prácticas industriales noson radiadores perfectos, cuando se relaciona la energía emitida por una superficie ados longitudes de onda diferentes esto significa que el pirómetro de dos coloredepende de las caracterísicticas de emisividad en función de la longitud de onda de lasuperficie> algunas de las ventajas derivadas del uso de la medición de la relación%

)< 3e puede tolerar un humo más o menos denso;< 4os lentes, y las atmósferas sucias y la presencia de vapor de varias clases, en

cantidades moderadas, tienen poco o ning/n efecto en la precisión de lasmediciones de temperatura

8< 4as distancias de visión pueden variar de algunos centímetros a docenas de

metros

PIROMETRÍA ÓPTICA:

&s un dispositivo oficia reconocido internacionalmente para medir temperaturassuperiores a )+287C &l pirómetro óptico es un dispositivo para medir la temperaturade un objeto caliente por la brillante! de la superficie de dicho objeto, la intensidad dela lu! en el espectro visible emitida por un objeto caliente varía rápidamente con sutemperatura, en todos lo pirómetros ópticos se utili!a un filtro rojo que va entre elobjeto y el ojo del observador, los pirómetros se pueden clasificar en dos% el primerocompara ópticamente la lu! del objeto caliente con la de la lámpara se mantiene

constante con una corriente el'ctrica constante a trav's del filamento y el segundohace variar la intensidad de la lu! de un lámpara de comparación calibrada paraequipararla con la intensidad de la lu! emitida por el objeto caliente

Pirómetro óptico Pro: se muestra en corte transversal en forma de un instrumentode funcionamiento autocontenido, en este instrumento se mantiene una corrienteconstante en la lámpara de servicio para producir la intensidad calibrada



Pirómetro microóptico Pro: es fundamentalmente un instrumento de laboratorio conun alto grado de precisión y se puede utili!ar para medir blancos de menos de )mil'sima de pulgada de tama.o, a una distancia de pulg

Pirómetro óptico e Leeds and Northrup: el instrumento se debe apuntar manualmente sobre el blanco y el área u objeto cuya temperatura se va a medir debeser lo suficientemente grande para cubrir totalmente el campo visual, el modulador dedisco giratorio permite que el fotodetector perciba alternadamente la radiación delblanco y de la lámpara estándar, debido a la energía radiante emitida por un blanco decuerpo negro aumenta con suma rapide! en función de la temperatura, como se vio enla sección correspondiente a los pirómetros ópticos, se incorpora un control automáticode ganancia en el sistema de equilibrio

NIVELINSTRUMENTACIÓN DE NIVELES LÍQUIDOS 1 SECOS

4os niveles se pueden medir con dispositivos mecánicos, el'ctricos y electrónicos ayque considerar que una de las mayores dificultades está en la precisión

INSTRUMENTOS MECÁNICOS PARA MEDIR NIVELES

&stos son dispositivos visuales e indicadores, en los dispositivos tenemos una varilla

que se la puede insertar en el recipiente y con la ayuda de una varilla especial inclusopodemos ver el asentado, esta varilla no es /til para materiales tóxicos o corrosivos



-enemos la mirilla de vidrio /til para líquidos no corrosivos ni que manchen, estastienen fluctuaciones menores a 8 pies y utili!an alumbrados especiales para poder ver los colores de distintos líquidos, para un control automático utili!an los sensores

fotoel'ctricos y su precisión es de )J26 plg, en este instrumento siempre debemoscuidarnos de la acción capilar y hay que considerar que un depósito alto y angostodebe ser más exacto

SISTEMAS DE 2LOTADORES PARA MEDICIÓN DE NIVELES

3e tiene un flotador con una cinta o cadena, es /til para depósitos abiertos o cerrados,entre los tipos tenemos flotador con bra!o de torsión, flotador de jaula y flotador magn'ticamente acoplado &s necesario considerar la forma, el tama.o y el material

del flotador Para hacer un control remoto en necesario usa relevadores piloto o untransductor, con este sistema es difícil tener una operación limpia y eficiente

MECANISMO DE 2LOTADOR DE BOLA

&s /til para depósitos abiertos y cerrados, dependen de la longitud del bra!o quesostiene al flotador, se puede usar una válvula de control para poder mantener el nivel,no es aconsejable para usarlo con líquidos en ebullición y para un uso de controlremoto se usa relevadores piloto

&s preferible utili!ar un flotador plano ya que tiene una mejor sensibilidad y precisiónsin embargo no es aconsejable para grandes variaciones



&l flotador de despla!amiento es largo y de diámetro peque.o, hay que sumergirlo yme da una lectura del )++*, es /til para líquidos inflamables o tóxicos y altaspresiones

0 los medidores magn'ticos de flotador de bola es necesario aislarlos del material,

trabaja con unos imanes y una escala para medir el nivel, su precisión es menor a 8mm y para un control automático utili!a un conmutador

&l flotador de jaula es una variación del flotador de bola pero conserva el mismoprincipio de la mirilla de vidrio, estos flotadores se los puede usar para hacer funcionar pilotos o relevadores

SISTEMAS DE CAÍDA DE PRESIÓN

Bependen de la presión y la densidad, para reali!ar la medición se puede utili!ar unsistema de burbujas, aquí la presión aumenta por cada pulgada de nivel

L,s i#$i+"$,&s $ !"#/!t&, )"&" #i3's $ '5%i$, son /tiles para recipientescerrados o abiertos, tenemos el manómetro tipo cubeta que con la medida de presióndiferencial me da la medida de nivel -ambi'n tenemos el manómetro medidor deflujo que puede ser de registro o indicador, este soporta altas presiones, es necesario



indicar que cuando se tiene una presión de vapor alta es necesario reali!ar compensación

4os indicadores o registradores de diafragma son /tiles para líquidos corrosivos ysólidos, aquí el diafragma debe estar en el nivel cero

INSTRUMENTOS EL0CTRICOS PARA MEDIR NIVELES

3e instalan electrodos en alto y bajo nivel, son /tiles para activar válvulas, luces, etcno se los recomienda para vapores explosivos 3e los puede usar sin utili!ar sellos deempaque o ejes

-iene desventajas en trabajar en vapores saturados y además promueve la corrosión,sin embargo son fáciles de calibrar y registra el cambio de nivel con una variación deresistencia

0l trabajar con materiales secos las aletas giran hasta llegar a la estabilidad, son

unidades sensibles compactas y resistentes

INSTRUMENTOS ELETRO 6 ELECTRÓNICOS PARA MEDIR NIVELES

3on los de conductancia, capacitancia, corriente parásita, ultrasónicos yradiofrecuencia, todos estos emplean un mecanismo el'ctrico de control, indicación yregistro

TIPO CONDUCTANCIA78 3on una variación del sistema de resistencia de varilla, son/tiles para vapores explosivos, son baratos, seguros y de sensibilidad adecuada, sepueden emplear automáticamente y no son aplicables en todas las soluciones

acuosas

Para su elección se debe considerar los requisitos de energía, tolerancias decapacitancia en paralelo, modo de operación, ubicación de los controles y latemperatura

0quí se emplean electrodos de varilla para longitudes K )9+m y electrodossuspendidos en alambre L )9m

TIPO CAPACITANCIA78 /tiles para indicación continua, valores altos y bajos de nivel,líquidos conductores y no conductores, además soportan la vibración y están

cubiertos, funcionan con las variaciones de las características diel'ctricas del material,el cambio de capacitancia

TIPO ULTRASÓNICO78 usa varillas para dar una se.al ultrasónica, un generador y unreceptor ultrasónico, es /til para líquidos y sólidos granulados peque.os

INSTRUMENTOS NUCLEARES PARA LA MEDICIÓN DE NIVELES

3e basa en la radiación de la radiación gamma por un material, es decir cálcula lavariación de radiación 0notemos que la radiación emitida por la fuente disminuye conla edad, la fuente debe estar siempre protegida y este sistema es /til para materiales a

alta temperatura, corrosivos, pegajosos o abrasivosMEDICIÓN DE NIVEL POR PESADO



3e los pesa a los materiales y es /til para un flujo continuo portado en untransportador o cuando se transporta en una cubeta

CAUDALINSTRUMENTACIÓN 1 MEDICI ÓN DE 2LU9OS

&l flujo de material en un proceso o sistema se puede medir mediante una variedad dem'todos que dependen del material, el volumen, la n necesaria y el control requerido4os principales m'todos que se utili!an en la industria incluyen medidores de carga,de áreas, electromagn'ticos, de masas, de despla!amiento positivo y de canal abierto

MEDIDORES DE 2LU9O DE CARGA

4os medidores de flujo de carga constituyen el tipo de dispositivo más com/n que sirvepara medir el flujo de gases líquidos y lechadas &stos medidores determinan lapresión diferencial en una restricción al flujo 4a presión se puede relacionar con lafuer!a por unidad de área y la carga convierte en una función de la velocidad del flujoy la densidad del medio fluyente -odas las ecuaciones aplicables se pueden derivar del teorema de 1ernoulli, que establece que%

pv;

;g M p N constante

&n donde

p N densidad del liquido

v N velocidad de) líquido en movimiento

p N presión

g N constante gravitacional

Cuando se5coloca una restricción en una tubería, se crea una diferencial de presión,des manera que, en el caso de fluidos no compresibles, la carga h se define como

hN P) O P; N E; ; 5 E) ;

;g

&n donde



p1 N presión en el lado corriente arriba de la restricción

p2. N presión en el lado corriente abajo

y = peso específico del fluido

v) N velocidad promedio en el lado corriente arriba

v; N velocidad en el lado corriente abajo

Para crear la presión diferencial, esta restricción al flujo se genera mediante un tuboEenturi, una boquilla, una placa de orificio o un tubo Pitot &l tubo Pitot se incluye eneste estudio, pero sólo tiene aplicaciones industriales limitadas 4os medidores deflujo de carga operan de acuerdo con el principio de la conversión de energía &l tubode Eenturi, la boquilla y la placa de orificio convierten la energía cin'tica de la velo5

cidad en una presión estática 4os tubos Pitot dependen de la conversión de energíacin'tica a presión en el tubo de impacto

T%(, V#t%&i7 3e muestra un tubo Eenturi &ste tipo de restricción se usa paralechadas, que aquí se consideran como fluidos que contienen sólidos en suspensión-ambi'n se puede usar para líquidos cuando se necesita una restricción mínima y enlos casos en que se requiere la mayor exactitud posible para la medición de flujo por carga

&l tubo Eenturi es caro en comparación con la boquilla y las placas de orificio, que severán más tarde

&l tubo Eenturi es un dispositivo para medir flujos que, por lo general, se inserta dentrode una tubería más o menos de la misma manera que cualquier otra sección de tubo&l tubo Eenturi se compone de una sección de entrada cuyo diámetro es id'ntico omuy parecido al diámetro interno de la tubería a la que se conecta, y que comunicacon un cono de convergencia angular fija 0 su ve!, el cono se conecta a una secciónde garganta maquinada con precisión y que tiene dimensiones de dise.o precisas 4agarganta tiene el diámetro interno más reducido y se ensancha en el cono de salida&l cono de salida tiene una divergencia angular específica, que se iguala con la

porción de salida del diámetro interno de la tubería usada en el sistema 4os cálculosde dise.o para determinar los ángulos de convergencia y divergencia no se estudiaránen, este libro, porque son muy difíciles, pero contribuyen notablemente al costo de untubo Eenturi



4a sección de entrada del tubo Eenturi está equipada con conexiones de pie!ómetroen un anillo de presión anular para promediar la presión corriente arriba, y en estepunto es donde se hace la conexión del medidor de alta presión &n el punto en quese hace la conexión de baja presión se locali!a un anillo, similar para la garganta 4acarga de presión diferencial se manifiesta en la diferencia de presión entre la entrada yla garganta

T%(, V#t%&i $ I#s&+i/#7 &l tubo Eenturi de inserción es una variante del tuboEenturi com/n y corriente, que se puede colocar dentro de una tubería para medir,altas presiones, a un costo mucho menor que el que representaría el dise.o de untubo Eenturi normal para estas aplicaciones &l tubo Eenturi insertado se muestra enla figura A; Cuenta con todas las características deseables del tubo Eenturi estándar para mediciones de flujo &l tubo Eenturi se introduce en la tubería y se sujeta con unanillo robusto que es parte integral del tubo 4a conexión de baja presión se hace conesta porción, que tambi'n contiene las aberturas del pie!ómetro y el anillo de presiónde la garganta 4a conexión de alta presión se hace a trav's de la pared de la tubería

de alta presión, aproximadamente a una distancia igual a un diámetro de tuberíacorriente arriba a partir del cono de entrada Como se muestra, la sección insertadacontiene el cono de entrada corriente arriba, la garganta y un cono de recuperación osalida &sas partes requieren un maquinado de alta precisión y sumamentecuidadoso, y están dise.adas para proporcionar una p'rdida mínima de carga depresión



2i%&" ;7< Corte transversal de un tubo venturi de inserción

B,5%i''" $ *'%=,7 4a boquilla es similar al tubo Eenturi de inserción, con la excepciónde que no tiene un cono de recuperación &ste dispositivo es menos costoso que eltubo Eenturi y tambi'n cuenta con una recuperación de carga inferior Ho obstante,posee una recuperación de carga más elevada que la placa de orificio

P'"+"s $ ,&i*i+i,7 &ste tipo de placas es el dispositivo primario de medición de flujoque se usa a menudo, debido a su simplicidad, bajo costo de fabricación y facilidad deinstalación -ambi'n produce la p'rdida de carga más elevada, pero en la mayoría delas mediciones de flujo, esta p'rdida tiene menos importancia que ) la medición deflujo propiamente dicha 4as placas de orificio bien hechas y correctamente instaladas

permiten lecturas consistentes y, si se emplean de la manera adecuada y, concoeficientes apropiados, pueden ser tan precisas como cualquier otra clase demedidores de flujo

4as placas con orificio convencionales son similares a la que se muestra en la figuraA6 3e trata de una pie!a de metal delgado con la suficiente resistencia para nopandearse bajo las presiones diferenciales que tiene que soportar estando en servicio&n aplicaciones convencionales se utili!an espesores de material de )J)2 de pulgadapara tama.os de tubería hasta de 6 pulgadas, )J9 de pulgada de espesor paratuberías hasta de )2 pulgadas y )J6 de pulgada de espesor, para diámetro de tubossuperiores a )2 pulgadas

Para asegurar resultados consistentes de medición, la cara de corriente arriba de laplaca con orificio debe ser plana y perpendicular al eje del tubo una ve! que quedainstalada &l borde corriente arriba del orificio debe ser a escuadra, en un corte limpio&l espesor del borde del orificio no debe ser mayor que )J9 de pulgada para aberturasmayores de )J; pulgada de diámetro y no mayor que )J)2 de pulgada para aberturasmás peque.as que )J; de pulgada de diámetro Cuando se necesitan espesoresmayores para soportar las presiones de la aplicación dada, los espesores de la pareden la abertura del orificio se pueden reducir biselando la cara de corriente abajo, a unángulo de 6)) o mayor, para obtener el espesor apropiado

2i%&" ;7> Cortetransversal de una boquilla e flujo



2i%&" ;74 Placa de orificio convencional

Para la placa de orificio conc'ntrico puede predecirse bien su exactitud debido,primordialmente, a que la 0merican 3ociety of Qechanical &ngineering :03Q&< haacumulado numerosos datos de su funcionamiento que cubren un amplio rango de

velocidades de flujo, tama.os de tubería, presiones diferenciales y otros factoresrelacionados con su uso

&n5la figura A se muestra una instalación típica de la placa de orificio conc'ntrico quemuestra el contorno del flujo Cualquier fluido que pasa a trav's de una abertura aescuadra con filo tiene el contorno de flujo indicado &l diámetro más peque.o de lacorriente se conoce con el nombre de la vena contrasta, que equivale a la garganta delsubo Eenturi + la boquilla de flujo

4as placas de orificio exc'ntrico y segmentado, que se muestran en la figura A2, sonotros dos tipos de placas con orificio que se emplean cuando el fluido medido contiene

materiales suspendidos que pueden acumularse en la parte posterior de una placaconc'ntrico 4a tendencia que tiene esta clase de materia suspendida a acumularseen el lado corriente arriba de las placas de orificio conc'ntrico origina lecturaserráticas 4as placas con orificio casi siempre se instalan de manera, que el orificioest'

2i%&" ;7? Corte transversal de una instalación típica de placa de orificio conc'ntrico yel diagrama de flujo resultante



2i%&" ;7@ Placas de orificio típicas a< &xc'ntrico b< 3egmentado

Bentro de un margen de ++; plg de la base de la tubería &sto reduce a un mínimoel peligro de atascamientos 4os cálculos y los factores de flujo de los orificiosconc'ntricos no se aplican a las placas exc'ntricas ni a las segmentadas

4as placas con orificio casi siempre se montan en coples de brida que se atornillan juntos, como se puede ver en la figura A 4as bridas van atornilladas al tubo osoldadas en 'l, seg/n el tama.o de 'ste y la presión de línea del sistema 4as tomasde presión corriente arriba y corriente abajo casi siempre se montan en las bridas 4atoma de alta presión se encuentra en el lado corriente arriba y la de baja presión va enel lado de corriente abajo Cuando se van a emplear presiones de línea muy altas, seusa un anillo para sujetar el orificio con el objeto de soportar la placa de orificio &lanillo de soporte se monta entre las bridas y le proporciona una resistencia adicional ala placa de orificio y al sello

Cuando se desea obtener el máximo de presión diferencial, se utili!an tomas de venacontrasta 4a ubicación de ellos depende del tama.o de la tubería y de la relaciónentre el orificio y el tama.o de 'sta 4a distancia es variable para distintasaplicaciones, de manera que la brida corriente abajo tiene que taladrarse en la venacontrasta y la de corriente arriba se hace en un punto que da la presión estática realen la línea de flujo &n la figura AA se muestra una ubicación típica &xisten tablaselaboradas por los fabricantes de placas de orificio que proporcionan la mejor ubicación, basada en la relación entre el orificio y el tama.o de la tubería &n la tablaA) se presentan algunos ejemplos

4os injertos tambi'n se usan en instalaciones de placa de orificio, sobre todo cuando

se desea utili!ar manómetros para diferenciales bajas =na de las aplicacionesposibles es en las grandes tuberías de gas natural, en donde dichos injertos son máseconómicos 4os injertos de tubería corriente arriba se instalan por lo com/n a ; )J;Biámetros del tubo, antes de la placa de orificio, y la de corriente abajo se sit/a a 9diámetros de tubería despu's de5 esta &n estas condiciones, lo /nico que se mide esla p'rdida por fricción &sto permite la medición de un flujo alto con un medidor depresión para presión diferencial baja Ho obstante, en la mayoría5de las instalacionesmodernas se utili!an injertos de brida, ya que



2i%&" ;7; Corte transversal de una vena contrasta y otras clases de injertos

3e adaptan a la mayoría de las aplicaciones sin requerir tomas o perforacionesadicionales Cuando se emplean bridas roscadas, se debe tener cuidado de que lasroscas o cuerdas no se extiendan más allá de las aberturas de los injertos &n loscasos en que esto ocurre, se hace necesario perforar el hueco a trav's de la porcióndel tubo roscado

&s necesario instalar con mucho cuidado las placas con orificio para asegurarse deque queden centradas en la tubería Burante la instalación, casi siempre se deja quela placa% con orificio descanse sobre los pernos, ya que 'sta es una forma de sujeciónconveniente 3in embargo, los huecos para los pernos pueden tener una holgura de

)J9 de pulgada para satisfacer las especificaciones estándar, de manera que la placacon orificio puede quedar )J9 de pulgada fuera del centro si no se tiene cuidado alinstalarla &sta excentricidad producirá un error en las mediciones de flujo 4osempaques que se usan para hacer los sellos a ambos lados de la placa con orificiodeben tener una perforación de mayor tama.o, de manera que no se puedan desli!ar y obstruir la abertura del orificio

T%(, Pit,t7 Como s' indicó antes, el tubo pitot tiene muy poca importancia comosensor de flujo industrial 3in embargo sigue considerándose como un instrumento de

laboratorio muy efica! que se puede emplea para verificaciones instantáneas de flujos

&l tipo básico de este instrumento &l tubo pitot tiene dos pasos de presión =no deellos apunta hacia el flujo que corre y se encuentra en el extremo del tubo, al centro dela tubería &n este punto intercepta una peque.a porción del flujo y reacciona a laPresión total del líquido &l otro paso es perpendicular al eje de flujo y reacciona a lapresión estática del líquido 4a medición de la velocidad es la diferencia entre las dospresiones



2i%&" ;7 &lementos de tubo pitot y 0nnubar para la detección de flujos a< Cortetransversal esquemático de un detector de flujo de tubo pitot b< Biagrama quemuestra el principio de operación del 0nnubar c< Fotografía que presenta la posicióntanto del orificio corriente abajo como del de corriente arriba d< Fotografía quemuestra el diámetro relativo de las barras sensores de orificio en comparación con losdiámetros nominales de la tubería

4a poca utilidad del tubo pitot en aplicaciones comerciales se debe a su tendencia ataparse cuando el fluido contiene partículas sólidas suspendidas, su rango develocidad para usos en combinación con medidores de flujo indicadores y de registrode tipo comercial estándar y su sensibilidad a los efectos de distribución de velocidaden el patrón de flujo del fluido

&lemento de flujo 0nnubar &l elemento de flujo 0nnubar es una versión comercial delprincipio del tubo pitot 0unque el dise.o es nuevo, se basa en la ecuación fundamental

de flujo de 1ernoulli para el equilibrio de energía &ste dispositivo, que es muysencillo, se compone de un par de probadores peque.os, sensores de presión,



montados perpendicularmente dentro de la corriente del flujo mediante un aditamentoroscado convencional o un simple de tubería

4a barra sensora de presión corriente abajo, tiene un orificio que se ubica en el centrode la corriente de flujo para medir la presión corriente abajo 4a barra sensora de

presión corriente arriba tiene Earios orificios, en comparación con uno de tubo pitot&stos orificios se ubican críticamente a lo largo de la barra, de manera que cada unodetecta la presión total en un anillo cada uno de estos anillos tiene, un áreatransversal exactamente5 igual a las otras áreas anulares detectadas por cada uno delos demás orificios &stas funciones se indican bajo el canbe!ado de R0nillos igualesR

&l elemento 0nnubar se dise.a de tal manera que tenga la capacidad verificada ycomprobada de detectar todas las velocidades normales de flujo para gases, vaporeso líquidos, de acuerdo con el tama.o de tubería en el que se instala debidamente =nelemento puede medir con precisión una amplia variedad de velocidades de flujo sindesviarse de una ley de raí! cuadrada, que es compatible con todas las marcas

estándar de instrumentación y controles de flujo &l elemento de flujo 0nnubar puedemanejar presiones desde 58+ pulgadas g hasta ;++ lbJplgl Stra ventaja que tienees que se puede invertir la dirección de todo el elemento en tuberías con diámetrossuperiores a ; pulgadas, con el fin de detectar flujos inversos o actuar como unaposición desactivada sin que sea necesario detener el sistema

Como se observa en la figura Ad, el elemento detector del flujo presenta una p'rdidade presión permanente mínima, ya que el diámetro de las barras sensoras esrelativamente peque.o en comparación con los diámetros nominales de tubería 3epuede hacer caso omiso del efecto restrictivo de estas barras sensoras, excepto para

una instalación hidráulica o neumática más compleja que requiera la más altaprecisión posible Como resultado, el elemento 0nnubar ofrece más libertad paradise.ar las estaciones de medición y verificación o hacerlas más abundantes sina.adir restricciones apreciables o costos al sistema

3i se emplea con lechadas o líquidos que contienen grandes cantidades de sólidossuspendidos, este tipo de sistema sensor requiere una purga, como otras clases dedetectores de flujo

&l elemento 0nnubar es mi o menos barato como detector de flujo, relativamentesencillo para instalar, de peso ligero, preciso y seguro para efectuar mediciones de

flujo a trav's de tuberías o ductos circulares de )J; a + pulgadas de diámetro &stasunidades existen como elementos o como sistemas completos que incluyen loselementos, indicadores, registradores y controladores que requiera el proceso

M$i$,&s $ *'%=, $ )&si/# $i*&#+i"'7 &l medidor de carga o presión diferenciales el dispositivo que se usa con mayor frecuencia para determinar la presióndiferencial creada por un tubo Eenturi, una boquilla de flujos o una placa con orificio&stos medidores de carga pueden ser desde un simple medidor de tubo en = hasta losdispositivos más complejos en que se utili!an convertidores diferenciales y m'todos de

puente de inductancia, seg/n la aplicación



M$i$,&s $ *'%=, !+#i+,s7 &n este medidor se utili!a un cuerpo de medidor detubo en = que se compone de una cámara grande y un tubo de rango conectado a labase y lleno de mercurio 4a cámara grande, a alta presión, contiene un flotador que

detecta los cambios en el nivel de mercurio Con el aumento en la presión diferencial,se fuer!a al mercurio a pasar de un tubo grande a otro más peque.o, lo cual hace queel nivel de mercurio se eleve =n cambio de escala completa en la presión diferencialhará que el flotador se desplace de Tla parte superior a la base de la cámara grandepara urr tubo de rango específico Bebido a las limitaciones físicas impuestas, no sepueden medir presiones diferenciales mayores cuando el flotador llega a la base

=na ventaja al utili!ar tubos de rango es que, si se instala un nuevo tubo de rango demenor tama.o y mayor altura y se emplea la misma cantidad de mercurio, se puedemedir una presión diferencial mayor &l tubo de rango de diámetro menor requiere unamayor fuer!a de



2i%&" ;7 Corte transversal del cuerpo de un medidor de campana 4edoux

Bespla!amiento ejercido por el flotador para que se produ!ca el mismodespla!amiento mecánico, ya que debe obligarse a la Columna de mercurio a queascienda a/n más en el tubo más peque.o &sto significa que, cambiando los tubosde rango se puede utili!ar un cuerpo de medidor básico para todos los rangos de flujo&stos medidores se pueden utili!ar para abarcar rangos de presión diferencial de + aA+ cm ;+ :;+ a 8++ plg ;S< Como se puede ver en la figura A)+, existe unaconexión mecánica de la campana a una aguja indicadora para se.alar el flujo &lfabricante indica la escala como una graduación de raí! cuadrada 4a escala debecambiarse para que concuerde con5 cada tubo de rango, ya que el indicador tiene elmismo movimiento limitado que el flotador al que está sujeto

2i%&" ;7 < &squema del principio de puente de inductarcia utiliUo en los medidoresde flujo el'ctricos Por cortesia de oneyIell ?ne



&n el medidor de campana 4edoux, la presión baja se aplica al interior de la campanay la alta al exterior 3e utili!a mercurio en el sello entre las dos presiones, y lacampana asciende y desciende de acuerdo con las variaciones de la presióndiferencial 4a forma interna de la campana determina la posición de 'sta para undiferencial dado, y se requieren distintas formas de campana para obtener el mismo

despla!amiento con diferentes rangos, al igual que se usaron tubos de rango paradistintos diferenciales en el caso del medidor de flujo mecánico &n este caso, las for5mas de la campana varían de tal manera, que se pueden utili!ar las mismas unidadesde transmisión para enviar la se.al al indicador o el registro, mientras que el tubo derango se cambia para permanecer dentro de las mismas restricciones físicas delindicador o el registrador

M$i$&s $ *'%i+ "'+t&i++s7 &l aparato de puente de inductancia del que sepresenta un esquema en la figura A);, tiene una armadura de hierro dulce, conectada

al flotador del cuerpo del medidor mediante una varilla rígida que pasa por un tubo dealeación de acero no5magn'tica ay muchos medidores de esta clase que se usanen la actualidad, pero son costosos y ya no se fabrican Cuenta con un par debobinas equilibradas que rodean la armadura y, conforme 'sta se mueve, desequilibrael circuito de puente al que las bobinas están conectadas &l desequilibrio oria ginadoen el circuito de puente hace que la armadura receptora adopte una posicióncomparable a la de la armadura de transmisión Puesto que el bra!o del registrador está conectado a la armadura Treceptora, el flujo se indica y registra en función de laposición de la armadura &sta /ltima, las bobinas y otros componentes el'ctricosquedan aislados de cualquier presión,elevada o acción corrosiva del fluido cuyo flujo

se está midiendo &ste movimiento de las dos armaduras es similar a la acciónselsynR :autosincrono< de los dispositivos girátorios para control de motores utili!adoen procesos para enrollar papel o acero en husos o5carretesT &n la5figura A)8 aVmuestra5un medidor de flujo el'ctrico en que se

2i%&" ;7> Qedidor de flujo el'ctrico con integración electrónica :se eliminó la gráficade registro<



?ncorpora un mecanismo electrónico integrador &l integrador electrónico que apareceen la esquina inferior i!quierda es un contador de lectura directa, &ste contador indicalecturas directas en unidades de flujo y suma el flujo en forma automática &lintegrador electrónico mostrado consta de tres ensamblajes especiales% :)< una unidadde exploración que muestrea la velocidad de flujo indicada por el bra!o de la pluma

cada cinco segundos> :;< el revelador detector electrónico, que se activa mediante launidad de exploración y hace funcionar el Qecanismo de conteo, y :8< un montaje decontador impulsado por un motor, que suma los pulsos de salida sucesivos generadospor el relevador del detector

&l principio de operación del integradorT es una variación del usado en algunoscontroladores 4as bobinas del oscilador, montadas sobre un bra!o impulsado por unaleva de precisión, se elevan o descienden a intervalos de cinco segundos &stasbobinas interceptan una aleta de peso ligero que se ubica mediante la plumaindicadora del flujo Cuando el borde anterior de la aleta queda interceptado por lasbobinas, el relevador del detector electrónico se excita y fluye una corriente al motor del contador mientras las bobinas del oscilador sigan interceptando la aleta Cuandola aleta y las bobinas se separan, el motor se detiene instantáneamente

T&"#s$%+t,&s $ )&si/# 4os transductores de presión que sirven para medir flujosen función de la carga, pertenecen a la clase de presión diferencial que se vio en elcapítulo 8 Fundamentalmente son del tipo de diafragma y utili!an extensiómetros,potenciómetros o inductancias variables, seg/n la aplicación 4a velocidad derespuesta, la temperatura, el rango de presión diferencial, los valores de presión

estática y el equipo accesorio de acondicionamiento de la se.al determinan si lostransductores se pueden emplear como sensores y, de ser así, cuáles son los tiposaplicables Por ejemplo, un extensómetro soportado no es aplicable en los casos enque el rango de la temperatura es mayor que lo que puede tolerar el material de basedel extensómetro, o cuando la presión estática es superior a la presión de dise.o de lacaja que contiene al sensor y el diafragma

=na unidad de transductor bien fabricada es costosa, pero ofrece los tiempos derespuesta rápida que se requieren para controlar las variables, con el objeto de evitar da.os a los especimenes de prueba o a los productos 4as unidades de transductor no cuentan con las masas inerciales grandes que se encuentran en sistemas

mecánicos 3e pueden medir presiones diferenciales e iniciarse la acción de controlpara un cambio de flujo en menos de medio segundo 0unque este tiempo es relativa5mente lento en comparación con algunas mediciones y acciones de control que tomanmicrosegundos, es relativamente rápida cuando se toma en cuenta el tiemponecesario para mover una masa de mercurio y despla!ar un eje y el indicador con elfin de obtener un tipo similar de medición de flujo

&n comparación con los instrumentos mecánicos y el'ctricos para medir flujos, debeproporcionarse a los transductores alguna se.al de activación &l tipo depotenciómetro requiere una fuente de alimentación para mantener la caída de voltajeen el potenciómetro &l de extensómetro necesita un circuito puente y una fuente dealimentación, y el de inductancia variable precisa de una se.al osciladora, de tal



manera que se pueda detectar un cambio de frecuencia cuando la inductancia varíapor un cambio de flujo y produ!ca un cambio eWW5la frecuencia de oscilación

;7< MEDIDORES DE 2LU9O DE ÁREA

&l, medidor de flujo de área variable es una de las formas más 3imples y elementales%se compone de dos partes,

cado verticalmente dentro de un sistema de tubería para fluidos o gases, insertando elextremo grande en la parte superior, y :;< un flotador medidor que puede moverselibremente en sentido vertical dentro del tubo de vidrio &l fluido corre a trav's del tubode abajo hacia arriba y, cuando no hay ning/n flujo de líquidos o gases, el flotador

descansa en la base del tubo ahusado y su diámetro máximo se selecciona casisiempre de manera que bloquee casi por completo el extremo peque.o Cuando seinicia un flujo dentro de la tubería y el fluido llega al flotador, el efecto boyante haceque el flotador ascienda Por lo com/n, el flotador tiene una densidad mayor que ladel fluido, de tal manera que el efecto boyante, por sí solo, no basta para elevar elflotador &l pasaje del flotador permanece cerrado hasta que la presión, encombinación con el efecto boyante del material, sobrepasa la presión descendentedebida al peso del flotador &ntonces, el flotador se eleva y flota dentro del fluido enproporción al flujo y a una presión dada

Conforme el flotador asciende hacia el extremo más amplio del tubo ahusado, se abreun pasaje anular entre la pared interna del tubo de vidrio y la periferia del flotador



&sto forma una abertura conc'ntrica a trav's de la cual pasa el fluido &l flotador sigue ascendiendo hasta que el pasaje anular es lo bastante grande para dar paso atodo el material que recorre la tubería 4a presión debida a la velocidad del fluidotambi'n desciende hasta que en combinación con el efecto boyante del fluido, equiva5le justamente al peso del flotador &sto permite que el flotador descanse en equilibrio

dinámico

=n aumento adicional en la velocidad de flujo hará que el flotador ascienda todavíamás dentro del tubo y una reducción en el flujo hará que descienda a un nivel inferior&sto significa que cada posición del flotador corresponde a un gasto en particular, y nopuede ser ninguna otra para un gas, vapor o líquido específico 0sí el flotador proporciona una lectura en la escala de calibración al exterior del tubo y el gasto sepuede determinar mediante la observación directa del flotador de medición

Stros m'todos para obtener el área variable correspondiente al paso del fluido son untubo cilíndrico en cuyo interior se tiene un hueco ahusado, un tubo cilíndrico con una

ranura lateral de descarga o una serie de perforaciones o bien, un tapón, ahusado quepuede elevarse o descender en una órbita

L,s !$i$,&s $ *'%=, $ &" 3"&i"(' que se han visto hasta ahora sondispositivos de indicación visual de presiones, para los que son apropiados los tubosde vidrio rectos o con protección Ho obstante, para presiones superiores se puedenutili!ar tubos metálicos y dispositivos de lectura, ya sea indicadores, de integración oregistro

3e incluye una armadura de hierro dulce que se conecta al flotador del medidor deflujo de área variable Conforme el flotador cambia de posición por la acción del flujo,la armadura tambi'n varía de posición con respecto a las bobinas a y b &stas dosbobinas forman dos bra!os de un puente de impedancia 0l despla!arse la armadurade hierro con respecto a esas bobinas, se establece un desequilibrio en el puente yeste voltaje no balanceado del puente se amplifica y utili!a para hacer funcionar unservomotor que, a su ve!, activa un medidor en proporción al flujo Con respecto a unsegundo conjunto de bobinas c y d, el servomotor puede impulsar una segundaarmadura de hierro dulce en la dirección adecuada para equilibrar el puente 3i seemplean armaduras duales de hierro dulce, el medidor indicador o de registro

corresponde a la posición del detector primario que se puede calibrar directamente conel gasto

Stro m'todo para lograr una lectura directa es conectar un potenciómetro al extremode la varilla que va al flotador en movimiento, como se puede ver en la figura A)2 4avarilla mueve el bra!o del potenciómetro a lo largo de la resistencia y emite un voltajede salida proporcional a la posición del flotador 0 continuación, este voltaje de salidase calibra en función del flujo y se puede indicar o registrar en un punto remoto &l usode la electrónica de transistores para abastecer una caída de voltaje constante en elpotenciómetro hace, que este m'todo sea sencillo y tan preciso como los de ca &stoes posible debido a que no existe una deriva en la electrónica de transistores y la

/nica desventaja es el envejecimiento y el desgaste en la resistencia de alambre



corredi!o del potenciómetro &l tubo ahusado se puede fabricar de metal parasoportar cualquier presión para la que sea adecuado el medidor de área variable

;7> MEDIDORES DE 2LU9O ELECTROMAGN0TICOS

&n el medidor de flujo electromagn'tico se induce una fem en el fluido mediante sumovimiento a trav's de un campo magn'tico creado por un electroimán &l campomagn'tico en cd act/a verticalmente a trav's de la tubería que transporta el fluidoComo se puede ver, se proporcionan dos electrodos, uno en cada extremo deldiámetro hori!ontal de la tubería Be acuerda con la ley de Faraday, la fem inducidaen el líquido se puede expresar mediante la ecuación

2i%&" ;7 P Biagrama de un medidor de flujo de masa electrot'rmico de capalimítrofe

Puesto que estos medidores s anali!an junto con los medidores de despla!amientopositivo, esta sección se dedicará a un medidor de flujo electrot'rmico del tipo de capalimítrofe &n este medidor, los elementos sensores y de medición están fuera de latubería que lleva el fluido, como sucede en el caso del medidor de flujo electromagn'5

tico, y no obstruyen la corriente en ninguna forma, como tampoco lo hace una tuberíadel mismo diámetro y longitud



3e tiene un tubo metálico de superficie interior lisa que sella los elementos demedición de la corriente y que se usa como se indica en la figura A)9 -ambi'n hay unpeque.o elemento calefactor que calienta el transductor y está ubicado en la posiciónc, un sensor de temperatura corriente arriba que está en la posición a y un sensor detemperatura corriente abajo que se locali!a en b Con frecuencia se coloca un

elemento compensador de temperatura en la posición b 4os dos elementos sensoresde temperatura están aislados del tubo metálico liso mediante los aisladores t'rmicose y f. 4a pared externa y más gruesa de la sección de tubería act/a comorecubrimiento t'rmico y protege los elementos de medición contra los da.os físicos &ltipo de sensor de temperatura depende de la aplicación y se pueden usar termistores,termopares o termómetros de resistencia

&l principio de operación se basa en el calor inyectado al fluido a trav's de las paredesdel tubo y la capa limítrofe, por medio de la bobina de calefacción colocada en e &lsensor de temperatura corriente5arriba de a mide la temperatura inicial de la corrientey el sensor de temperatura corriente abajo determina la temperatura resultante de lasuperficie exterior de la capa limítrofe 4as peque.as diferencias de temperaturaregistradas en la capa limítrofe bastan para proporcionar una operación satisfactoria

M$i$,&s $ *'%=, $ !"s" $ *'%=, "Fi"'7 &ste tipo, de medidores opera con baseen el principio de la conservación de la cantidad de movimiento angular &l,fundamento consiste en guiar un impulsor a una velocidad angular constante para que'ste cree una cantidad de movimiento o momento angular en el fluido que se mideConforme sale del impulsor, la velocidad de cambio en la cantidad de movimiento

angular dentro del fluido es proporcional a la velocidad de 'ste y a la masa nominal delflujo &n el lado corriente abajo y, por lo general, en un punto adyacente al impulsor selocali!a alg/n dispositivo detector del par, por ejemplo, una rueda, el cual elimina lacantidad de movimiento angular del fluido a la misma velocidad con que el impulsor laproduce> Qientras la velocidad angular del impulsor se mantenga constante, el par deldispositivo sensor será proporcional a la masa nominal del flujo

3i se emplea un solo impulsor en la corriente, sólo se puede efectuar la medición delflujo en una dirección Para medir el flujo en ambos sentidos se requiere un segundoimpulsor ubicado en el lado corriente abajo del sensor de par e impulsado en ladirección opuesta a la del impulsor de corriente arriba &l detector de par tambi'n

debe ser capa! de detectar el par en cualquier dirección &l diagrama de bloques quese muestra en la figura A) corresponde al sistema de un solo impulsor

&n este sistema, la fuente regulada de alimentación excita a un motorT que guía alimpulsor a una frecuencia constante 4a rueda sensora, que se encuentra en el ladocorriente abajo del impulsor, se sujeta con un resorte y está acoplada magn'ticamentea un detector de posición angular 3e emplea un disco estacionario para reducir elacoplamiento entre el impulsor y la rueda sensora para un flujo cero &l voltaje desalida del detector de posición angular es proporcional al gasto de masa y alimenta unservo amplificador, un detector integrador y un contador integrador



M$i$,&s $ *'%=, $ t%&(i#"

4as características de construcción de un medidor de gasto volum'trico de turbina semuestran en la figura A;+a Como se puede ver, el rotor de la turbina está sujeto entredos conjuntos de cilindros conc'ntricos que sirven para guiar el flujo y para ubicar losrotores dentro del montaje de la tubería, como se se.ala en la figura A;+b &n estamisma figura tambi'n se da una idea relativa en lo que respecta a las dimensiones delos medidores de flujo de turbina que utili!an el mismo tipo de características deconstrucción

Conforme gira el rotor de la turbina, cada aleta genera un pulso y representa una

unidad de volumen para la totali!ación del flujo &sos medidores generan una salidade se.al el'ctrica digital que se detecta mediante una bobina de tacómetro dise.adaespecialmente para los medidores de turbina 1arton, serie A+++, que se muestran, &ln/mero total de revoluciones del rotor o pulsos de salida se relaciona con el gasto totalo el volumen del flujo 4a frecuencia de los pulsos generados es directamenteproporcional a la velocidad del flujo del material que se controla o mide 4os pulsosgenerados en la bobina detectora tienen la forma de una onda senoidal y si esnecesario, se pueden transmitir el'ctricamente a grandes distancias y a una granvariedad de dispositivos de lectura, para computación, indicación, registro, control oautomati!ación

&n la figura A;)a se muestra una bobina detectora que está montada en la partesuperior del medidor de flujo de turbina &sta bobina puede conectarse directamente aun totali!ador de lectura directa con las características de construcción que se indicanen la figura A;)b &sta unidad da una indicación tanto del flujo total como del gasto encualquier momento &n la figura A;)c se muestran otras unidades que pueden recibir la salida de la bobina 4a unidad que aparece a la i!quierda es un indicador de gastocon salida de corriente para control 4a siguiente unidad es un totali!ador de flujo y lasdos que aparecen a la derecha son totali!adores de lectura directa

4os medidores de flujo de turbina se pueden usar para medir flujos que van de +++8

a ),+++ galJmin como medidores estándar de flujo de líquidos, )A+ a A8,++ bblJhcomo medidores de flujo de tuberías y de ;+ a ,+++ ft 8Jmin como medidores de flujo



para gases 4os medidores estándar de flujo y de tubería dependen de la viscosidaddel líquido que se mide, y los medidores de gas de la densidad del gas de que se trate

&n operación, los medidores estándar de turbina para líquidos tienen una linealidad de( +;* de la lectura al flujo nominal máximo normal y de ( +6* de la lectura a

valores superiores al máximo normal &stos medidores tienen alrededor del doble deexactitud en cualquier rango de 2 a ) abajo del flujo máximo nominal, y unareproducibilidad de ( ++;* de la lectura en el rango de flujo lineal nominal 4aconsistencia en el rango no lineal de flujo bajo es (+;* de la lectura

;7? MEDIDORES DE 2LU9O DE DESPLAAMIENTO POSITIVO

4os medidores de flujo de despla!amiento positivo básicamente capturan y liberan unvolumen fijo de fluido mediante alguna acción de bombeo, que se puede reali!ar mediante un pistón, una aleta giratoria, un diafragma o una bomba peristáltica Por logeneral, estos medidores cuentan el n/mero total de cielos que se producen e indicano registran un volumen de flujo integrado &stos dispositivos de flujo tambi'n se

pueden considerar como bombas volum'tricas que emiten un volumen fijo por cada



movimiento del pistón, aleta o diafragma 4a velocidad de flujo se determina mediantela frecuencia del cielo

4os medidores de despla!amiento positivo existen en tama.os de )J; a )2 plg, sonfáciles de instalar, pueden tener una precisión hasta de +)*, por lo general poseen

tolerancias mecánicas mínimas, son /tiles en rangos de a ) para líquidos y )++ a )para gases pueden sufrir da.os cuando se sobrepasa su capacidad y, en general, norequieren energía el'ctrica o abastecimiento de aire, 0lgunos utili!an motoresel'ctricos para producir vol/menes determinados y, para fines de control, puedennecesitar energía el'ctrica, neumática o hidráulica, o bien, una combinación de 'stas

B,!("s $ )ist/#7 4as bombas dosificadoras se emplean para inyectar a unacantidad exacta de fluido hacia una línea o depósito colector 4a bomba de pistón casisiempre es de tipo reciprocante, lo que significa que un pistón o 'mbolo suministra un

volumen fijo en cada carrera &sto se reali!a conforme el fluido se mueve haciaadentro de la cavidad y se descarga hacia la línea o el depósito de flujo al adelantarseel pistón y llenarse la cavidad Conforme el pistón se mueve hacia adelante y haciaatrás, suministra un volumen fijo en forma de un flujo pulsante

4os medidores de pistón en general se utili!an para emitir vol/menes controlados apresiones muy altas Cuando no se puede tolerar un flujo pulsante, 'ste se puedeuniformar mediante depósitos o alguna clase de arreglo especial de bombeo Casisiempre se usa un motor el'ctrico, de aire, o de vapor para impulsar estas bombas

&n las bombas de pistón, la cantidad de flujo o volumen emitido por carrera puede

cambiarse haciendo variar la longitud de la carrera del pistón, y el volumen total, enfunción del tiempo, se puede controlar cambiando la velocidad de bombeo 4osajustes de la carrera pueden variarse manual o automáticamente, seg/n lo requiera laaplicación

B,!("s $ $is+, i#+'i#"$,7 4a bomba de disco inclinado, es probablemente el tipode bomba de pistón que se usa con mayor frecuencia en la actualidad, por lo menosen &stados =nidos

&l disco es la /nica parte móvil dentro de la cámara de medición 4a acción de estedisco es semejante a la de un trompo cuando sobrepasa su



velocidad máxima y comien!a a oscilar o inclinarse poco antes de perder velocidad yperder el control &n un medidor de disco inclinado, el movimiento del disco 0 estácontrolado por el eje 1 conforme se mueve alrededor de la leva ahusada C &sta levamantiene la cara inferior del disco en contacto con la base de la cámara de mediciónque se encuentra a un lado de la bomba, y mantiene la cara superior del mismo encontacto con la parte superior de la cámara de medición en el lado opuesto Como semuestra, el disco está colocado de tal manera que su lado inferior está en contactocon la base de la cámara de medición en el lado i!quierdo, mientras que el ladosuperior está en contacto con la parte de arriba de la cámara de medición, en el ladoderecho &ste m'todo de bombeo produce 5un flujo suave y continuo, sin pulsaciones,conforme los compartimientos independientes de la cámara de medición se llenan yvacían en forma sucesiva 4a cámara de, medición está sellada en compartimientosseparados y cada uno de estos contiene un volumen específico &l sello se mantienemediante el fluido entre el disco y la pared de la cámara de5medición como resultadode la acción capilar &sta acción capilar minimi!a fuga o los derrames y proporcionalaX precisión necesaria a velocidades bajas en medidores de estos que est'n bienhechos

4os medidores de disco inclinado están dise.ados para la velocidad de flujo del líquidoque se va a medir y para las presiones de línea nominales 4a selección de un medidor



se debe basar en la velocidad de flujo, la de línea y la caída de presión permisible paracada aplicación en particular

B,!("s &,t"t,&i"s7 4as bombas rotatorias son capaces de permitir flujos suaves,libres de pulsaciones, a presiones hasta el rango de )+ lbJpla; &sta clase debomba tambi'n es adecuada para fluidos de alta viscosidad 3e pueden sostener eficiencias volum'tricas hasta del +* manteniendo tolerancias mínimas entre lassuperficies de unión

&l flujo suave se obtiene poniendo en acción más de una aleta, de manera que semantenga cierto flujo en una base continua &l flujo en esta clase de bomba secontrola por válvulas para desviar en el interior parte del fluido

0l accionar, se tienen cuatro aletas y cada una de 'stas porta un volumen fijo al

girar en torno al eje central Qientras una cavidad de aleta se llena bajo la presión dela línea, la siguiente aleta sella cualquier flujo inverso &n condiciones normales deoperación, una aleta descarga su volumen en la línea de descarga, al tiempo que lalínea de alimentación llena la cavidad de la aleta receptora &n este medidor de flujo,la presión de línea mantiene las aletas en movimiento y no se requiere ningunafuente de energía externa, ya sea el'ctrica o neumática &l sello entre las aletas y lacavidad de medición se mantiene por acción capilar> el fluido que se mide act/acomo senador, como lo hace en el medidor de disco inclinado

B,!(" $ $i"*&"!"7 &n las bombas de diafragma se emplea una membrana quese activa mediante alg/n medio externo :por ejemplo, una varilla< o mediante presiónde aire o hidráulica &n la figura A;6 se muestra un corte transversal

Para presiones hasta de ); lbJplgl se acostumbra usar diafragmas o membranassuaves de teflón u otros materiales semejantes Para presiones mayores, hasta de;++ ?bJplg;U se emplean diafragmas metálicos peque.os &l material utili!adodepende del tipo del fluido, la temperatura y la presión 4a membrana o el diafragmaestá en contacto directo con el fluido y el mecanismo impulsor &n otras palabras, se

trata de una división que sella el fluido hacia adentro y lo separa de la propulsiónmecánica o hidráulica

&stas bombas se controlan haciendo variar la velocidad del motor propulsor ocambiando la carrera del diafragma 4a acción de la bomba de diafragma essemejante a la de pistón, en la que el diafragma se usa para la acción de bombeo enlugar del pistón

B,!(" )&ist'ti+"8 Cuando es necesario bombear fluidos que no pueden estar en

contacto con los componentes de la bomba o del medidor, la bomba peristáltica tieneuna utilidad enorme &l fluido se bombea casi siempre a trav's de un tubo plástico y



no entra en contacto físico con el mecanismo que genera el flujo medido &lmecanismo de bombeo puede consistir de rodillos, dedos operados por leva o unrotor sobre5 un eje exc'ntrico &n cada caso, el fluido se impulsa a trav's de unalongitud determinada de tubo flexible, capa! de soportar la presión del sistema por medio de un movimiento de compresión &stas bombas pueden manejar flujos

medidos desde una fracción de mililitro por minuto hasta 6+ galJmin

&l tubo flexible se usa para soportar la corrosión y para líquidos volátiles o querequieren un alto grado de limpie!a =no de los campos de aplicación es en medicina,para bombear sangre durante pruebas analíticas

&l control de flujo de la bomba peristáltica se reali!a cambiando la velocidad del motor propulsor Para aplicaciones industriales, el control de flujo alcan!a precisionesmejores que la normal de M )*

;7@ MEDIDORES DE 2LU9O DE CANAL ABIERTO

4os medidores de flujo de canal abierto pueden manejar de 6 a )+++ galJmin y son

normalmente de tipo vertedor o canalón de Parshall &ste medidor de flujo es más omenos barato y, por lo com/n, su /nico problema es que puede atrapar diversasmaterias =no de sus usos principales es en mediciones de flujo para riegos agrícolasy en desechos industriales

V&t$,&s &l vertedor se muestra en el corte transversal de la figura A;2 &n estosmedidores de flujo se utili!an ranuras en E, rectangulares y trape!oidales 3e empleanranuras en E tanto de 2++ como de ++ y sus rangos van de ;+ a ) a 2+ a )

&l vertedor es básicamente una presa con una abertura en la parte superior, a trav'sde la cual puede fluir el líquido 3e trata de uno de los dispositivos más simples y



precisos para medir el flujo de agua en condiciones apropiadas 3u precisión es deaproximadamente ;*,

&l gasto se determina midiendo sencillamente la carga de agua por encima del puntomás bajo de la abertura del vertedor a trav's del cual fluye el agua &sta altura se

mide mediante un flotador instalado en una caja Benominado po!o amortiguador, queforma parte de la estructura total &l flotador se coloca de manera que no le afecte elflujo o cualquier turbulencia de la corriente

&l vertedor en E ofrece el rango más amplio para un solo tama.o, ya que la peque.aabertura en la E puede alojar flujos peque.os y la porción más amplia de la partesuperior permite el paso de flujos mayores -ambi'n ofrece la mayor calda de cargadebido a su forma

&l vertedor rectangular es el tipo más antiguo y, probablemente, el más com/ndebido, su simplicidad, facilidad de construcción y precisión



&l vertedor trape!oidal, conocido tambi'n como de Cipolletti, está dise.ado de modoque en las pendientes laterales del trape!oide, se produce una corrección d' flujo, yasí, 'ste es proporcional a la longitud de la cresta del vertedor

3i el líquido que se mide contiene cualquier material atrapado el vertedor debe

limpiarse periódicamente 4os materiales depositados originan errores en la medicióndel gasto, al igual que los crean en la medición con placas de orificio de tipoconc'ntrico

C"#"',#s7 &n este estudio sólo se mencionarán los canalones de Parshall, aunquetambi'n existen los de Palmer51oIlus, de onda estacionaria y de Eenturi &n la figuraA;9 se muestra una vista en plano de un canalón Parshall, incluyendo una tabla quese.ala las relaciones entre sus dimensiones

4os canalones Parshall se auto limpian y funcionan con una peque.a P'rdida de cargao pendiente 4a p'rdida es aproximadamente un cuarto de la que se produce en losvertedores &stos canalones se recomiendan para utili!arse cuando hay arena,cascajo u otros sólidos pesados presentes en la corriente cuyo flujo se desea medir4os canalones Parshall están dise.ados para usarse en condiciones de gastomoderado y deben colocarse de manera que no les afecten las estructuras de control,recodos en la alineación de canales u otros dispositivos que produ!can turbulencias,ondas o flujos desiguales



PRESIÓN 1 VACIO

4as mediciones de presión son d' las más importantes que se hacen en la industria,sobre todo en industrias de procesos continuos, como el procesamiento y laRelaboración de compuestos químicos 4a cantidad de instrumentos que miden lapresión puede ser Qucho mayor que la que se utili!a en cualquier otro tipo deinstrumento

4a presión es una fuer!a que se ejerce sobre un área determinada y se mide enunidades de fuer!a por unidad de área &sta fuer!a se puede aplicarla un punto enuna superficie o distribuirse sobre 'sta Cada ve! que se ejerce, se produce unadeflexión, una distorsión o un cambio de volumen o dimensión 4asR mediciones depresión pueden ser desde valores muy bajos que se consideran un vacío, hasta milesde toneladas por unidad de área

4a presión se mide ya sea como un valor absoluto, que es la fuer!a total ejercida, ocomo un valor diferencial, que es la diferencia algebraica entre el valor absoluto y elvalor que se obtiene de considerar la atmosf'rica circundante en el tiempo y el lugar de la medición &n forma de ecuación, las presiones del medidor y el vacío se puedeexpresar como%

MEDIDORES DE EQUILIBRO PRESIÓN 1 2UERA

Qediante el equilibrio de una fuer!a o presión desconocida con otra conocida sepueden reali!ar mediciones de presión con medidores de columna líquida, dediafragma flexible, de campana y de pistón

Qediante el equilibrio de una fuer!a o presión desconocida con otra conocida sepueden reali!ar mediciones de presión con medidores de columna líquida, dediafragma flexible, de campana y de pistón

Qedidores de columna líquida &l medidor de columna líquida que se usa con mayor frecuencia en la industria puede ser del tipo en = o de cubeta, como el manómetro &ltipo = está hecho de vidrio o de alguna otra clase de tubo transparente con unaperforación interna de un diámetro de =n cuarto de pulgada o más y un espesor depared adecuado que soporte la presión de dise.o d' dicho manómetro &l tipo decubeta es similar al tipo => sin embargo, uno de los bra!os de la = se substituye conuna cubeta o po!o



4os manómetros requieren dos lecturas para obtener la altura de líquido despla!ado,que representa la presión &n forma de ecuación, esto se expresa en la formasiguiente%

Qedidores de campana 4os medidores de campana que operan con base en unprincipio de equilibrio de presión o fuer!a, incluyendo los de la palanca balanceada,

bra!o, resorte balanceado y de vacío de Bubrovin &n cada caso, la ó las campanasse sumergen en un líquido y miden presiones diferenciales en el rango de ) a ) plg;+, excepto el medidor de Bubrovin, que mide menos de una plg ;+, Como sepuede ver, la presión P; se produce en la campana por encima del nivel de líquido, yel equilibrio se obtiene cuando Pl N P;para la indicación de cero Cualquier cambio enla presión bajó la campana, ya sea un aumento o una disminución, rhaee que elsistema busque una nueva condición de equilibrio y 'l indicador se.ala el cambio apartir de la condición de equilibrio en cero &l indicador está dise.ado y calibrado paraproporcionar una lectura directa del cambio de presión que se produce &n este tipo deinstrumentos, el movimiento del bra!o de palanca está limitado a aproximadamente grados y su sensibilidad es una función de la sensibilidad del bra!o de escala 0 suve!> la Ysensibilidad del bra!o de escala depende de su longitud, de la masa delsistema y del tipo y la condición de los pivotes del bra!o 3e puede obtener la máximasensibilidad con un bra!o largo de peso mínimo Cuando se utili!a un medidor depalanca balanceada en un sistema que tiene presiones pulsantes o que cambian congran rapide!, es necesario utili!ar un mecanismo amortiguador y por ejemplo, unacámara de aire para detener el movimiento del indicador

MANÓMETROS DE PISTÓN

4os medidores de presión de pistón funcionan con base en el mismo principio que los

medidores de peso muerto que se usan para la calibración de medidores de presiónde todos tipos &n estos medidores se tiene un peso calibrado que> se equilibra con elpistón de un sistema hidráulico de movimiento libre 4a 1ailey Qeter Company empleaun sistema similar, en el que se usa un flotador compensador en un depósito demercurio conectado a un pistón auxiliar, para oponerse a la presión que se aplica alpistón de medición &n el medidor 1ailey, el pistón gira mediante un motor independiente para asegurar un movimiento libre de fricción, y el pistón estaprecargado de tal manera que puede llegar al equilibrio a la presión que se debemantener, 4as presiones mayores o menores de la deseada hacen que el pistón tengaun movimiento ascendente o descendente &ste movimiento se transmite al flotador compensador, que se mueve en una dirección tal, que el pistón de presión se restauraa su posición central de equilibrio &l pistón auxiliar, conectado al flotador compensador, Rproporciona la desviación d' la presión deseada mediante un sistema



indicador &l medidor de presión de pistón de aire #us$a, que aparece en la figura8)), es de gran utilidad para hacer mediciones de presión de gran precisión, desde lapresión de tara hasta la presión completa &ste medidor va montado en un marco dealuminio colado, compacto y rígido 3ólo se requieren dos ensamblajes de pistón paracubrir el rango de presión de +8 a 2++ lbJplg; &l rango bajo, de +8 a ) lbJplg ,

queda cubierto con una precisión de ++)* de la lectura y el rango alto, de ; a 2++lbJplg8, con una precisión de ++)* de la lectura Zste medidor contiene un motor de+) 0 en la base para hacer girar el cilindro alrededor del pistón, con el objeto deasegurar lecturas de presión continuas y consistentes Cuándo s' utili!a el medidor para efectuar mediciones de presión absoluta y funciona a la presión atmosf'rica dereferencia, se acostumbra colocar, una campana sobre los pesos, para protegerlos de>las corrientes de aire 4os pesos se pueden cambiar, en el instrumento, mientras elmotor est' funcionando y haya presión en el sistema del medidor &l pistón conserva,su libertad de rotación con todos los pesos a una presión cero o cuando estádescargado y bajo presión de gas

MANÓMETROS DE DIA2RAGMAS DE TIPO NO METÁLICO

&l medidor de diafragma es probablemente el mejor ejemplo de una unidad demedición de presión con un verdadero equilibrio de fuer!as Zstos medidores estándise.ados con un área relativamente grande de material flexible, tiene buenascualidades selladoras y es fácilmente deformable, que va sujeta a un pistón o unasuperficie sujeta por un resorte &l resorte se calibra para abarcar un rangodeterminado de mediciones de presión, casi siempre muy bajas, y se cuenta con unaaguja indicadora que va acoplada mecánicamente al resorte, con el objeto de indicar lapresión> para cualquier deformación que se produ!ca -ambi'n se puede ejercer

control montando conmutadores de presión en esos diafragmas, para dar se.ales dealto y bajo nivel

&l medidor de diafragmas flexible que aparece en la figura 8);, está dise.ado paramedir presiones de corriente de gases de combustión &stos medidores puedensoportar sobrecargas repentinas gracias a que la caja del diafragma está dise.adapara evitar un despla!amiento excesivo de 'ste provocado por las sobrecargasgeneradas por explosiones del combustible en las cámaras de encendido de hornos

Zl diafragma d' la unidad ays está hecho de cuero flexible de buena calidad y estábalanceado mediante un resorte de berilio y cobre tratado t'rmicamente &l resorte

sufre una deflexión en proporción directa á la magnitud de la presión, y se ajusta paraproporcionar lecturas exactas de presión cero mediante un tornillo de ajuste a cero 3iel diafragma s' utili!a en una atmósfera corrosiva y seca, se debe examinar ysubstituir periódicamente para evitar, la indicación de errores graves en las lecturas

&l medidor BIyer, cuya sección transversal aparece en la figura 8)8, tiene un dise.osingular, denominado Qagnehelic, que convierte el movimiento lineal en una rotaciónpara impulsar una aguja indicadora sin necesidad de un acoplamiento físico &n estemedidor s' utili!a un diafragma de hule al silicio, sujeto para restringir su movimiento,que evita da.os debidos a sobrepresiones &l diafragma separa dos compartimientosdel medidor sellados herm'ticamente &l interior de la caja del medidor act/a como



compartimiento de alta presión y una cámara sellada que está detrás del diafragmasirve como compartimiento d' 1aja presión

4as diferencias entre los lados de alta y baja presión del diafragma hacen que 'steadopte una posición de equilibrio entre ambas presiones 4a palanca delantera de

soporte del diafragma va unida a una ballesta anclada en un extremo y ofrece unaresistencia calibrada al movimiento del diafragma &l movimiento del resorte setransmite mediante un enlace magn'tico, hasta la aguja indicadora

&n general se usa como medidor para medir la caída de presión de filtro de aire, paradetectar presión estática, medir velocidad del aire, para mediciones de flujos de aire yde niveles de líquidos Con excepción de las mediciones de presión estática, todasestas aplicaciones sirven para mediciones d' presión diferencial

MEDIDORES DE MEMBRANA ELÁSTICA

&n los medidores mecánicos de presión de mayor uso en la industria se aprovecha ladeformación cuantitativa de una membrana elástica para medir la presión &stos sonprincipalmente los medidores de tubo de 1ourdon y de fuelles metálicos -ambi'n seutili!an diafragmas metálicos en medidores diferenciales y sistemas de relevadores,donde sus deflexiones s' pueden restringir para soportar presiones relativamente altasen condiciones de emergencia [eneralmente se pueden emplear con seguridad apresiones estáticas más o menos elevadas para detectar diferenciales peque.os

&l tipo de fuelles se restringe casi siempre a rangos de presiones bajas cuando semiden presiones absolutas o manom'tricas 3in embargo, el medidor de fuelles puedeemplearse para mediciones de presión diferencial a presiones relativamente altas 4os

fuelles metálicos son una serie de partes circulares que se asemejan a los pliegos deun acordeón &stas partes se forman o juntan de tal manera que se expanden ocontraen axialmente debido a los cambios de presión 4os metales usados en laconstrucción de los fuelles deben ser lo suficientemente delgados para ser flexibles, lobastante d/ctiles para tener una fabricación más o menos> fácil y para resistir firmemente á las fallas por desgaste 4os materiales que más se usan son latón,bronce, cobre de berilio, aleaciones de níquel y cobre, acero y monel 4os metales oaleaciones difíciles de trabajar se usan principalmente para satisfacer requisitos deresistencia a la corrosión &n su mayor parte, los fuelles utili!ados en medidores depresión carecen de soldaduras y se fabrican de tubería estirada por m'todos

hidráulicos u otros m'todos de formación rápidos &stos m'todos producen paredesmás uniformes que permiten un tiempo de servicio más largo -ambi'n se puedenaplicar otros m'todos para formar fuelles como la soldadura de secciones anulares,laminado, enroscado y torneado de material sólido &l fabricante elige los fuelles quetienen las mejores características para satisfacer el rango> y el tipo de aplicaciónindustrial para el que se dise.ó su equipo

Por lo com/n, el fuelle tiene la capacidad de despla!arse a una mayor distancia que larequerida en una aplicación de presión, de manera que un resorte de alcance que sepuede calibrar para un rango de presión particular sirve para oponerse al movimiento[omo regla general, cuanta más peque.a es la deflexión, tanto mayor es el ciclo de

vida del fuelle 4os fabricantes de fuelles han desarrollado nomogramas querelacionan el tiempo de vida probable con la presión y la longitud de carrera o de



deflexión del materia del fuelle 3e requiere un nomograma individual para cada tipode material

4as tres configuraciones principales para el uso de fuelles en aplicaciones demedidores de presión, se muestran en la figura 8)> en a se muestra el arreglo

esquemático de una medición de presión absoluta, en b se ilustra una medición depresión de medidor y en c una medición de presión diferencial 4a carrera del fuelle sepuede incrementar, utili!ando un mayor n/mero de convoluciones o segmentos, y sufuer!a se puede aumentar empleando fuelles con un diámetro mayor, de manera quela presión tenga una superficie más amplia sobre la qu' pueda actuar 4os fabricantesrecomiendan que la carrera no sobrepase el )+* de la longitud del fuelle Para unamayor expectativa de vida, la carrera s' debe limitar al * de la longitud y el ;* dela presión que el material y la configuración de los fuelles puedan soportar

4os fuelles s' emplean tambi'n en transmisores de presión

M$i$,&s $ $i"*&"!" 3' acostumbra usar diafragmas metálicos en medidores depresión diferencial, transmisores neumáticos depresión y transmisores el'ctricos depresión en los que la presión estática puede ser muy superior a la fuer!a de rupturadel material utili!ado en los fuelles &stos diafragmaste construyen en forma de discoy, con mucha frecuencia, tienen superficies corrugadas para incrementar el área desuperficie y la capacidad de deflexión de 'sta 4a deflexión del diafragma depende deltipo del material, de su espesor, del diámetro del disco, de la forma del corrugado, dela cantidad de costillas, del módulo de elasticidad del metal y de la presión aplicada &lcorrugado se obtiene mediante la formación de los discos o capas del material por presión hidráulica, más o menos de la misma manera como se forman los fuelles a

partir de tubos sin soldadura &n muchas aplicaciones industriales, los discos deldiafragma s' forman en cápsulas, soldando dos de ellas entre sí, o bien, soldando undisco sobre una base rígida

4a profundidad, la cantidad d' corrugado y 'l ángulo de formación de la cara deldiafragma determinan la sensibilidad y la linealidad de 'ste para utili!arlo comodetectar de presión 4a máxima sensibilidad para deflexiones muy peque.as omovimientos de diafragma se obtiene con un diafragma liso y plano,

4a principal desventaja en el dise.o de elementos de presión de diafragma corrugadoes que la relación presión 5deflexión se debe determinar de un modo empírico para

cada tipa de material y para el n/mero, la clase y el tama.o d' convolución &n /ltimainstancia, se ha determinado que la deflexión de este tipo de diafragma es una funciónde la cuarta potencia del diámetro &sto significa que, si el diámetro se duplica, ladeflexión se incrementa )2 veces para 'l, mismo cambio de presión &stas cifras seincluyen para dar 'nfasis al hecho de que existen problemas de dise.o y calibracióncuando s' emplea un diafragma y que se debe tener mucho cuidado en la elección deun diafragma para una aplicación específica

4os diafragmas se han utili!ado tradicionalmente en medidores para presiones más omenos bajas y mediciones de vacío 4as aplicaciones en aeronaves que requierenfuer!as elevadas y constantes que son características naturales de los elementos de

presión de diafragma, y su uso en transductores, transmisores, relevadores yconmutadores, han incrementado la demanda de buenos elementos de diafragma



M$i$,&s $ t%(, $ B,%&$,#

Probablemente, el medidor de tubo de 1ourdon es el medidor, de presión industrialque se usa más, y se aplica tanto a presiones como a vacíos 0l igual que el medidor de fuelle o diafragma, se puede utili!ar para presiones y vacíos, ya sea por separado o

en un medidor compuesto Por lo com/n, el tubo de 1ourdon se usa cuando :)< elmáximo del rango, requerido sobrepasa ),A9 gJcm; :; lbJplg;,< para medir presiones y vacíos combinados, :;< para mediciones de presión continua quesobrepasan ,2; $gJcm; :9+ lbJplg;< y que ascienden hasta 8,) $gJcm; :+,+++lbJplg;< o para mediciones de presión más directas y :8< >especialmente cuando seproducen fluctuaciones de presión repentinas que pueden hacer que los fuelles o losdiafragmas normales se rompan

4os tubos de 1ourdon se pueden fabricar en cualquier tipo de material que tenga las\características elásticas adecuadas para el rango de presión y la resistencia al mediocorrosivo que se va a medir en ?a aplicación en particular 0lgunos d' los materiales

que s' usan son latón> aleación de acero, aceros inoxidables> bronce, "5monel y cobrede berilio &l tubo de 1ourdon puede tener la forma de una C, espiral o h'lice 3e le daforma aplanando un tubo redondeado y, luego, doblándolo para obtener la forma d'una C, una espiral o una h'lice 3e sella uno de los extremos del tubo y se le ajusta aun mecanismo indicador Cuando la presión se aplica al extremo abierto del tubo,tiende a endere!arse a su forma original y produce la suficiente fuer!a para mover unsector dentado u otro mecanismo indicador o de control &l tubo de 1ourdon se sujetapor su bas' fija, de manera que la presión ejercida es proporcional a su movimiento>4os sectores dentados u otros mecanismos tales cómo una banda tensa sirven paramultiplicar la magnitud del movimiento del tubo y para hacer qu' la lectura de la

medición sea mas fácil de obtener y tenga una mayor precisión Cada arreglo requiereuna ejecución cuidadosa para producir un movimiento lineal de la aguja indicadorasobre una escala calibrada o un mecanismo del registro

A&&', $' s+t,& $#t"$,

&l arreglo del sector dentado más usual tiene un gran sector dentado montado enángulo recto con un enlace que conecta el bra!o de este con la punta del tubo de1ourdon &ste enlace de conexión se conecta en forma paralela al movimiento de lapunta 0 continuación se ajusta una rueda de engranaje peque.a a la que se conectala aguja indicadora &s evidente que cualquier ajuste erróneo entre los dientes del

sector dentado o la rueda de engranaje producirán errores en la medición y dará comoresultado un movimiento no lineal de la aguja, indicadora -ambi'n es obvio por qu' serequiere, un trabajo cuidadoso para obtener la multiplicación necesaria para asegurar el movimiento exacto de la aguja sobre la carátula del medidor o el movimiento de lapluma de un registrador &l desgaste sufrido por los dientes del sector dentado y larueda de engranaje puede originar una p'rdida de carrera u otras inexactitudesdurante el ciclo de vida del medidor Por lo general, estos medidores se fabrican debronce y pueden maquinarse, troquelarse o prensarse seg/n la calidad y la precisiónque se requieran en el medidor -ambi'n se usan ruedas de engranaje y sectoresdentados de acero que, aunque son más costosos, tienen una mayor durabilidad que

varios movimientos de bronce



A&&', $ '3" &,$i'',s

4os sistemas desarrollados para contrarrestar la mayoría de las desventajas de losarreglos de sectores dentados o ruedas de engranaje son el movimiento helicoidal y elmecanismo impulsor de banda tensa &l movimiento helicoidal se muestra en la figura8;) y en 'l se utili!a un sector de leva y un rodillo helicoidal al que se conecta unindicador &l rodillo de acero inoxidable elicoid tiene una gran duración y se usaespecialmente en aplicaciones de motores, turbinas, ventiladores, prensas hidráulicas,bombas y compresores, en donde se producen violentas pulsaciones de presión ovibración mecánicas severas &l mecanismo propulsor de banda utili!a un sector deleva con un impulsor de banda positivo que va al rodillo que sujeta al indicadorHinguno de los sistemas emplea engranajes y los dos son más estables encondiciones de presión pulsante &n cada caso, el mecanismo sirve para transformar el movimiento lineal en movimiento circular con el objeto de impulsar un indicador

A)'i+"+i,#s s)+i"'s $' !$i$,& $ )&si/#

&n aplicaciones en donde se usan fluidos que atacan a los materiales, empleados entubo de 1ourdon, o en donde se producen pulsaciones que reducen la exactitud de lamedición o provocan un desgaste excesivo en las partes móviles de un medidor de1ourdon, se requiere establecer ciertas precauciones o equipos especiales Cuandose emplean tubos de 1ourdon con líquidos químicos corrosivos o líquidos que sesolidifican a las temperaturas ambiente normales, se puede colocar un diafragma en la

línea o tubería, como se puede ver en el ensamblaje desmontado que aparece en lafigura 8;;, y la línea del medidor se llena con agua o aceite y se sella &ntonces, elsistema sellado detecta el movimiento del diafragma e indica la presión Cuándo s'usan tubos de 1ourdon para medir presiones de vapora se instala un la!o en la líneadel medidor de tal manera, que el líquido condensado queda atrapado y se utili!a paratransmitir la presión viva de vapor al medidor &sto evita errores en el medidor y da.osprovocados por temperatura elevada del vapor vivo &n aplicaciones relacionadas confluctuaciones o rápidas pulsaciones de presión se necesita alg/n tipo de acción degarganta ó estrangulación para reducir 'l desgaste de las parte del medidor &xistenlos llamados estabili!adores, que se muestran en la figura 8;8 y que efect/an un

buen trabajo para estabili!ar la presión con el objeto de medirla 3e debe tener cuidado para qu' el orificio de estrangulación no sea demasiado peque.o, ya que si ellíquido o el gas contiene polvo o impure!as, se puede tapar y bloquear la línea que vaal medidor

MANÓMETROS ELECTROMECÁNICOS

&ste tipo de medidores constituye la combinación de fuelles mecánicos, diafragmasmetálicos o tubos de 1ourdon con dispositivos el'ctricos sensores, indicadores, deregistro o transmisión

T&"#s$%+t,&s $ )&si/#



&n una interpretación real de la palabra transductor se puede decir que cualquier dispositivo que convierta un tipo de movimiento o se.al en otro es un transductor &neste caso, se supone que alguna clase de movimiento mecánico generado por fuer!asde presión se convierte en una se.al el'ctrica o electrónica para utili!arse en lamedición o el control 4os transductores que más se utili!an para detectar presiones

son los que operan con base en los principios del extensómetro, o los transductores detipo inductivo, pie!oel'ctrico, capacitativo, oscilador o de alguna clase similar

U#i$"$s $ Ft#s/!t&, )"&" '" !$i+i/# $ )&si/#: &l extensómetro, que severá detalladamente en el capitulo , puede servir para producir una se.al el'ctrica enproporción a un cambio de resistencia provocado por la distorsión de una membranaflexible a la que está conectado &sta clase de medidores están dise.ados de talmanera que la salida el'ctrica se mide directamente en libras por pulgada cuadrada uotra unidad de presión apropiada 4os extensómetros pueden utili!arse a lo largo deun rango de presión y se pueden aplicar ya sea como unidades sujetas o libresenla!adas &stas unidades transductoras se pueden dise.ar para aplicacionesabsolutas de medición y presión diferencial

T&"#s$%+t,&s I#$%+ti3,s 4os transductores inductivos de presión son unidadesmagn'ticas acopladas que se pueden usar para mediciones de presión, tantodiferenciales como manom'tricas &l transductor básico consiste en un diafragma uotro tipo similar de propulsor magn'ticamente acoplado a un sistema balanceado d'captación el'ctrica que emite, una salida de rango completo en milivolts por volt en uncircuito d' puente en ca Ho existe un acoplamiento mecánico entr' el diafragma ópropulsor y los receptores de se.al incrustados en el cuerpo rígido del transductor 4aacción del transductor es muy similar a la del flotador que se muestra en el medidor de

manómetro inductivo de la figura 8; &ste medidor inductivo de presión es unmanómetro de metal de mercurio qu' utili!a una campana flotante para mover unavarilla de hierro en forma ascendente y descendente dentro de una bobina dividida,dise.ada para emitir una salida el'ctrica proporcional al movimiento del flotador producido por los cambios de presión 4a se.al generada por la bobina interna setransmite a una bobina externa de la que se toma la se.al, ya sea mecánica oel'ctricamente &xisten precisiones de ()* a escala completa para presionesmáximas hasta de A+ $gJcm; :),+++ ibJplg;<, en donde la máxima presión aplicada aun diafragma puede representar hasta el ++ por ciento del rango 4as frecuenciasnaturales de las unidades de diafragma se clasifican por lo general entre 8,+++ y

;,+++ ! y aumentan con el rango 4a frecuencia de excitación de ca queda entre6++ y ;+,+++ ! y depende de lá bobina de inductancia utili!ada en la construcción deltransductor 4as temperaturas ambiente para su aplicación están entre 67 y )+97 C

T&"#s$%+t,&s )iJ,'+t&i+,s 4os transductores pie!oel'ctricos se componen demateriales cristalinos que producen una se.al el'ctrica cuando se deformanfísicamente por acción de una presión Por el contrario, cuando tienen una cargael'ctrica, se deforman físicamente Bos de los materiales cristalinos más importantesque se utili!an en estos transductores de presión son el cuar!o y el titanato de bario

0mbos soportan continuamente temperaturas hasta de );+7C :8++ F< y en serviciointermitente, de ;867 C ??? :6+7 F< &ste tipo de transductor es muy /til en hidrófonos y



para otras aplicaciones de detección de aguas subterráneas 4as ventajas de lostransductores pie!oel'ctricos son una salida elevada, alta respuesta de frecuencia,autogeneración, cambio de fase despreciable, tama.o peque.o y construcciónresistente 3us desventajas son la sensibilidad a los cambios de temperatura, suinadaptabilidad a aplicaciones estáticas, alta impedancia de salida, sensibilidad a

aceleraciones transversales, necesidad de igualación de impedancia y cambio del cerodespu's de un choque extremo

T&"#s$%+t,&s +")"+iti3,s 4os transductores capacitivos funcionan basándose en elprincipio de que varía la capacitancia cuando se despla!a una placa de un capacitor simple &sto se logra aplicando presión a un diafragma que act/a como la placa de uncapacitor &l transductor consiste en un diafragma que experimenta, deflexiones y quesirve como placa móvil, está separado de la placa fija mediante un material diel'ctricocompresible 4os componentes se montan en un recipiente a presión apropiado paracada aplicación en particular &ste tipo de transductor es /til como parte de una redresistiva5capacitiva o inductiva5capacitiva en circuitos de oscilador y como elementoreactivo en puentes de ca 4as ventajas de los transductores capacitivos de presiónson una excelente respuesta de frecuencia, la relativa simplicidad de su construcción,una buena respuesta a la aceleración, su costo relativamente bajo, son apropiadospara mediciones estáticas y dinámicas, para peque.os despla!amientos volum'tricoscon una masa de diafragma mínima y son de resolución continua 4as desventajas sonlas mismas que las de las unidades pie!oel'ctricas, además de que necesitan unequilibrio reactivo, y resistivo

T&"#s$%+t,&s $ ti), ,s+i'"$,& &n los transductores5oscilador se empleanmateriales semiconductores y funcionan con base en el principio de que la frecuencia

de un oscilador de transistor varía en función de los cambios de inductancia ocapacitivos en un miembro sumador de fuer!as de un elemento transductor 4aestabilidad del oscilador es d' importancia primordial para la estabilidad de 'sta clasede unidad de medición d' presión 4as ventajas son su tama.o reducido, la alta salida,la capacidad para medir presiones estáticas y dinámicas y su conveniencia para finesde telemetría 4a salida es adaptable á presentaciones num'ricas en unidades depresión, almacenamiento magn'tico y códigos decimales en binario paracomputadora 4as desventajas son un rango de temperatura peque.o determinado por los materiales semiconductores, su costo, la baja precisión y la necesidad que tienende equipos especiales para la conversión analógica -ambi'n tienen un cambio

excesivo de cero por efecto t'rmico y poca sensibilidad

MEDIDORES AL VACÍO 8 MECANICOS EL0CTRICOS 1 ELECTRÓNICOS

4os principales medidores de presión para medir presiones por debajo de laatmosf'rica que a menudo se describen como un vacío, son los medidores deQc4eod, Pirani, "nudsen, de termopar, Phillips y de ioni!ación

M$i$,& $ M+L,$ &ste es un medidor de mercurio para medir presiones absolutas3e trata de uno de los tipos más básicos y tiene un rango de medición de ;Gm a )++

mm g &xisten tres tipos de medidores d' Qc4eod% el giratorio, que tiene unaprecisión del 8* de la lectura o ) mm de la lectura de escala &l medidor Qc4eod de



inclinación estándar de alta precisión se ha modificado para simplificar sufuncionamiento, para utili!ar menos mercurio para ser más resistente y compacto ypara conservar su precisión &l medidor modificado más reciente se conoce como elmedidor Qc4eod mejorado de extremo cerrado ajustable

4as propiedades ventajosas del medidor estándar que se conservaron en el medidor perfeccionado son%

) =na sola escala lineal de alta precisión de )++ mm de longitud

; #angos m/ltiples que se logran con un extremo cerrado ajustable% + a )++ mmen divisiones de ++) mm> o a +) mm, en divisiones de +++) mm, o a ++) mm, endivisiones de ++++) mm

8 &xtremo cerrado que se abre con facilidad para limpiarlo

6 0justes microm'tricos del menisco

-odos los sellos son de anillo en + al alto vacío

2 4a alta precisión se mantiene mediante el uso de capilares perforados aprecisión y mediante el ajuste exacto del volumen

A &scalas de cerámica permanentes y un fondo blanco para hacer que la lecturasea más exacta y fácil d' lograr

4as nuevas ventajas, incluyen%

) &l ajuste rápido del menisco, qu' se logra mediante una rosca m/ltiple deacción positiva

; Punta cónica en la varilla de precisión para compensar el menisco del mercurioy obtener una mejor precisión

8 &l volumen del mercurio se reduce a la mitad

6 4a longitud general se reduce considerablemente

4as partes de vidrio son más resistentes

&l principio de funcionamiento es el siguiente &l capilar fijo de extremo cerrado delmedidor Qc4eod estándar se substituyó con una unidad ajustable que se compone deuna varilla de precisión bien ajustada dentro de un capilar de precisión 0l desli!ar estavarilla en forma ascendente o descendente, se hace variar el volumen del gascomprimido 3i se usan m/ltiplos de die!, es factible obtener un cambio triple en lamagnitud del rango de la escala 3e puede utili!ar la misma escala lineal para los tresrangos aplicando el factor de rango apropiado



4a punta cónica de la varilla a tierra compensa con precisión el volumen creado por 'lmenisco curvo Por 'sta ra!ón se puede trabajar con vol/menes muy peque.os degas comprimido y mantener todavía una precisión relativamente alta

%nstrucciones para su uso 8 Llenado con mercurio &n relación al esquema, el

pistón de aluminio se desatornilla hasta abajo y se agrega mercurio limpio con altogrado de pure!a :)+ a ); mi<, hasta que el menisco llega al tubo vertical por debajo delpunto de corte 3e aplica una buena fuente de vacío a la salida y se elimina el excesode gas y vapor atrapados por el mercurio, si el instrumento se inclina o golpealigeramente, el proceso se acelerará Cuando el instrumento evacuado llega alequilibrio, está, listo para establecer el valor de la medición

&ómo leer el medidor McLeod modificado &n primer lugar, se selecciona el rangonapropiado elevando o reduciendo la varilla de precisión dentro del capilar hasta que elextremo cónico coincide con la línea cero del rango deseado, como se indica en eldiagrama esquemático 3e observará que la base del cono corresponda con la línea a

los factores de )+ y +) &n el factor ++), el v'rtice del cono debe corresponder conla línea

&l tornillo y la tuerca de aluminio se deben soltar ligeramente para permitir que lavarilla se deslice con mayor facilidad Cuando la varilla se ajusta al rango deseado sevuelve a apretar el tornillo y la tuerca para sujetarla en dicho lugar Como se puedever, el rango se seleccionó para dar de + a ++), en divisiones de ++++) mm en laescala lineal de + a )++ mm

3e hace girar con cuidado el mango de aluminio que se encuentra en la base delmedidor &sto eleva el mercurio y sella el gas atenuado del bulbo 3e sigue, haciendogirar el mango hasta que la parte superior del menisco de mercurio llega a la líneacero Con la punta de la varilla puesta en la línea cero, como se indica para el rangode + a +), se puede ubicar el menisco con precisión, ya que la parte superior del conoapenas entra en% contacto con la parte superior del menisco hemisf'rico 4a presiónabsoluta del sistema se obtiene ahora tomando la lectura del nivel del menisco en elcapilar abierto y multiplicándolo por el factor apropiado &n el diagrama esquemático,la lectura está en +; de la escala, en donde cada división menor representa ++++)mm 4a lectura de presión absoluta, tal como se muestra en el diagrama esquemático,

es +;+ ] ++)> ̂ +++; mm g

Medidor de Pirani &l medidor de Pirani, es un medidor al vacío de alambre caliente&n estos medidores se utili!a un circuito de puente de @heatstone para equilibrar laresistencia de un filamento de tungsteno, que puede perder calor por conducción, algas cuya presión se esta midiendo &n este circuito, los corrimientos del ceroproducidos por leyes desviaciones del voltaje de alimentación se compensan con laresistencia confinada en el alto vacío Cualquier cambio de presión hace que vari' latemperatura del filamento, lo que origina un cambió en la resistencia del filamento y

desequilibra el puente &ntonces el desequilibrio> del puente se lee en #8 comopresión de aire seco, utili!ando un microamperímetro calibrado en unidades de



presión &l rango /til del medidor de Pirani es de ) Gm a lSS mmg &l medidor dePirani tiene la ventaja de ser compacto, fácil de operar y se puede abrir a la atmósferasin que se queme, la principal desventaja es , que _a calibración depende del tipo degas en que se mide la presión &stos medidores son /tiles para efectuar medicionesde presión relacionadas con acetileno, aire, argón, dióxido de carbono, helio,

hidrógeno y vapor de agua para, el rango general de presión de ) a ;++Gm :)GmN ) ])+`52 metro, lo cual equivale a ))+`8 mm< y es de gran utilidad y precisión en elrango de ;+ a ;++ Gm

Medidor' de vacío tipo (nudsen) &l medidor "nudsen opera con base en el principiode gases calentados que rebotan de vina superficie caliente y bombardean unasuperficie móvil enfriada :veleta<, espaciada a menos de una longitud de la trayectorialibre media á partir d' la superficie calentada 4as partículas de gas rebotan de laveleta fría móvil con menos energía que de la caliente, lo cual hace que la fría gire demanera que se alejan una de otra dentro de las restricciones de un sistema desuspensión dise.ado para portar un espejo d' galvanómetro que produce una lecturaen una escala fija 4a ventaja particular del principio de funcionamiento del medidor "nudsen es que su respuesta es relativamente independiente de la composición delgas cuya presión se está midiendo 0 pesar de esta característica muy conveniente, 'lmedidor no se utili!a con mucha frecuencia debido a que 'l sistema de torsión es máso menos delicado y no puede tolerar corrientes repentinas de aire 3e estáninvestigando algunos desarrollos recientes que pueden hacer que el medidor sea másaceptable para aplicaciones industriales

Medidores de termopar para vacío &n los medidores de termopar para vacío comose puede ver en la figura 8;Ac, se utili!a un termopar que va conectado a un filamento

una batería, una resistencia #, para ajustar la corriente de filamento, un filamento y unmedidor d' lectura para medir la F&Q de salida del termopar &l filamento se calientamediante una corriente constante y su temperatura depende d' la cantidad de calor que se desprende al gas circundante por convección y conducción

CALIBRACIÓN DE MANÓMETROS

4os estándares de calibración d' presión que se vieron en el capítulo ; se utili!an paraajustar los medidores de presión y los dispositivos de control con el objeto de asegurar la calidad del producto y la seguridad de un proceso o una operación industrial Paralograr la calibración más precisa, los puntos de calibración se deben verificar de cero a

escala completa y de escala completa a cero =na corrida normal de calibraciónindicará que la mayoría de los medidores tienen su menor precisión en las áreascorrespondientes a los quintos inferiores y superior &sto significa que no se debeconfiar en los extremos de las escalas del medidor para obtener lecturas estables delproceso o sistema 3e debe elegir un medidor con el rango apropiado para que lalectura del proceso o el sistema est' dentro del área más exacta del funcionamientodel medidor

Est*ndares de manómetro 4os medidores para presión moderada, tales como elmanómetro y los tipos de fuelle recto, se calibran casi siempre por m'todos decomparación utili!ando manómetros d' precisión o columnas líquidas &n losmanómetros de calibración se puede emplear un líquido de menor densidad que el



que se usa en el medidor qu' se calibra para obtener un mayor movimiento del líquidodentro del tubo capilar de la unidad de calibración que en la unidad que se estácalibrando &sta t'cnica aumenta la precisión de la calibración

Est*ndares de peso muerto Cuando las calibraciones se efect/an utili!ando un

verificador de peso muerto, el medidor que se calibra puede compararse directamenteadaptándolo a un bloque conector auxiliar para el medidor en la línea de la bomba demanó &n estas condiciones, el medidor de prueba se somete directamente a lapresión del fluido del medidor de peso muerto que por lo general es un aceiteCualquier medidor de prueba que se calibra en estas condiciones se debe usar con unmedio de presión compatible con el aceite utili!ado durante la calibración -ambi'n sedebe tener mucho cuidado para evitar que el aceite de la unidad de calibración secontamine

Medidores de prueba est*ndar 4a calibración de medidores de trabajo mediante unoo más medidores de prueba estándar para evaluar los puntos de verificación se

efect/a de la misma manera que se indicó respecto a los medidores de peso muerto4a /nica diferencia reside en que se usan medidores de calibración de precisión enlugar del medidor de peso muerto 3e emplean dos medidores de calibración paraasegurar una mayor precisión, aunque un medidor es suficiente para la mayoría de lasaplicaciones industriales

&alibración de medidores para vacío 4a mayoría de las aplicaciones industriales alvacío no requieren lo máximo en lo que respecta a t'cnicas de calibración para vacíosPara calibrar los medidores y equipos para vacío más comunes es suficiente con un

medidor de comparación que abarque los puntos de calibración del rango de )Gm a)+`A mm g

Soisson, Temperatura, Presión, Nivel, Caudal, Vacio

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