Post on 24-Jan-2016
INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
Capítulo 3: Medidores y Sensores para presión
PROCESOS INDUSTRIALESVARIABLE: PRESIÓN
• Definición
• Referencia de Presión
• Unidades de Presión
• Presión en fluidos
• Medidores de presión
DEFINICIÓN
• Es la fuerza por unidad de superficie, cuando la fuerza es perpendicular a dicha superficie. Esto es lo que ocurre comúnmente en fluidos confinados.
R E F E R E N C IA D E P R E S IÓ N
La presión siempre se mide respecto a una referencia o valor patrón, la cual puede ser el vacío absoluto u otra presión como en el caso más común en que se trata de la presión atmosférica. Según la referencia de presión utilizada se le dan nombres distintos a las medidas de presión.
PRESIÓN ABSOLUTA.-Es la presión referida al vacío absoluto.
PRESIÓN MANOMÉTRICA.-Es la presión referida a la presión atmosférica.
PRESIÓN DE VACÍO.-Es la presión referida a la presión atmosférica pero por debajo de ella.
PRESIÓN DIFERENCIAL.-Es la diferencia entre dos presiones cualesquiera
PRESIÓN ATMOSFÉRICA.-Es la presión ejercida por el peso de la atmósfera sobre la tierra al
nivel del mar esta es de aproximadamente 760 mm de Hg , 14.7 psi o 100 KPa
PRESIÓN BAROMÉTRICA .-Es la medida de la presión atmosférica la cual varía levemente con las condiciones climáticas.
REPRESENTACIÓN DE PRESIÓN
UNIDADES DE PRESIÓNLas unidades de presión expresan una unidad de fuerza sobre unidad de área. Las más usadas son Kg/cm², PSI (lbf/pulg²), Pascal (N/m²), Bar, Atmósfera, Torr (mm de columna de Hg).
La siguiente tabla resume los factores de conversión de las unidades de presión más comunes.
PRESIÓN EN FLUIDOS
FLUIDOS ESTÁTICOS
En un fluido estático la presión en un punto dado es igual al peso de la columna de líquido por unidad de área. Entonces que la presión en un líquido será directamente proporcional a la altura de líquido sobre el.
FLUIDOS EN MOVIMIENT
O
Presión estática
Presión dinámica
Presión de estancamie
nto
FLUIDOS EN MOVIMIENTOPRESIÓN ESTÁTICA
Es la presión ejercida por el fluido en todas sus direcciones. Esta corresponde a la presión que se mediría con un instrumento que se mueve con el fluido. Para medirla se puede usar una toma perpendicular a la dirección del flujo
PRESIÓN DINÁMICA
Es la presión que se produce por el efecto de la velocidad del fluido. Esta se ejerce solamente en la dirección del fluido. En un fluido estático la presión dinámica es cero. Para medirla se debe hacer la diferencia entre la presión de estancamiento y la presión dinámica.
PRESIÓN DE ESTANCAMIENTO
Es la presión resultante de la presión estática más la presión dinámica. Su valor será el de la presión cuando el fluido se desacelera hasta obtener una velocidad cero en un proceso sin rozamiento.
MEDIDORES DE PRESIÓN
TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN
•Mecánicos
• Electromecánicos
•Neumáticos y Electrónicos
Mecánicos
Primario de
Medida Directa
Primarios
Elásticos
Electromecánicos
Transmisores
electrónicos
Resistivos
Magnéticos
Capacitivos
Piezoeléctricos
Extensómetro
NEUMÁTICOS
• Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases
ELECTRÓNICOS
Mecánicos
Medidor McLeod
Térmicos Ionización
ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA
• Miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas. Ejemplo:
Barómetro de cubeta
Manómetro de tubo en
U
Manómetro de tubo
inclinado
Manómetro de toro
pendular
Manómetro de
campana
PRIMARIOS ELÁSTICOS • Se deforman por la presión interna del fluido que contienen.
Ejemplos:
Tubo de Bourdon
El elemento espiral
El helicoidal
El diafragm
aEl fuelle
Tubo de Bourdon Es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en le interior del tubo, este tiende enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja.
El elemento espiral Se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando mas de una espira en forma de hélice.
Fuelle Es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
El diafragma Consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por la soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas.
INSTRUMENTO DE MEDICIÓN
• Manómetros
• Manómetros de tubo U
• Manómetros de tubo de Bourdon
• Manómetros de fuelle
MANÓMETROS • El manómetro es un aparato que sirve
para medir la presión de gases o líquidos contenidos en recipientes cerrados. Existen 2 tipos: líquidos y metálicos.
• Los manómetros de líquidos emplean, por lo general, como líquido manométrico el mercurio, que llena parcialmente un tubo en forma de U.
• En los manómetros metálicos la presión da lugar a deformaciones en una cavidad o tubo metálico, denominado tubo de Bourdon en honor a su inventor.
• Estas deformaciones se transmiten a través de un sistema mecánico a una aguja que marca directamente la presión sobre una escala graduada.
MANÓMETROS DE TUBO EN U
• Está formado por un tubo de vidrio doblado en forma de U lleno parcialmente con un líquido de densidad conocida, uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere medirse la presión, y el otro se deja libre a la atmósfera.
• La presión ejercida en el lado de alta presión, produce el movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce en una diferencia de nivel marcado como h.
• Esta altura h dependerá de la presión y de la densidad del líquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U calibrada ya en unidades de presión.
MANÓMETROS DE TUBO DE BOURDON• Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico, aplanado y curvado
de forma especial conocido como tubo de Bourdon
• Este tubo tiende a enderezarse cuando en su interior actúa una presión, por lo que el extremo libre del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica directamente la presión en la escala.
MANÓMETROS DE FUELLE • Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico
en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora.
• Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro de diafragma, en este caso la presión actúa sobre un diafragma elástico el que se deforma y la deformación se convierte en el movimiento del puntero indicador.
• Se muestra un esquema mas terminado de un manómetro donde una cápsula elástica funciona como elemento sensor de la presión.
GRÁFICO DEL PROCESO
BIBLIOGRAFÍA
• Soisson, H. E. (1980). Instrumentación industrial. Limusa.
• Solé, A. C. (2012). Instrumentación industrial. Marcombo.
• Harper, G. E. (2000). El ABC de la instrumentación en el control de procesos industriales. Editorial Limusa.