Instrumentos de otras variables físicas en los procesos industriales

Peso Velocidad Densidad

Humedad Viscosidad PH

Turbidez Oxígeno disuelto Llama

Intensidad de luz Conductividad Concentración

de gases

M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

PesoDefinición: Es la fuerza con la que un cuerpo es atraído por la acción de la gravedad P=mg

Célula de carga. Consiste esencialmente en una célula que contiene una pieza de elasticidad conocida, como el acero, capaz de soportar la carga sin exceder su límite. A esta pieza está cementada una galga extensométrica. La carga somete a la célula a una tensión o comprensión , que hace variar la longitud del hilo metálico de la galga y por lo tanto modifica su resistencia eléctrica.

Balanzas electromagnéticas. Utilizan un sensor de desplazamiento y una bobina de par montados en un servosistema que equilibra un peso patrón y el peso desconocido. La señal eléctrica de salida puede aplicarse a un microprocesador, lo que proporciona una tara automática, unas rutinas estadísticas de cálculo de la media y la desviación estándar de los pesos y una compensación de la temperatura.

Celdas hidráulicas. Consisten en un pistón sobre el que se apoya la carga , que ejerce una presión sobre un fluido hidráulico. Según la carga y de acuerdo con el área conocida del pistón se crea una presión en el aceite que puede leerse en un manómetro Bourdon o en un transmisor indicador electrónico. Miden pesos desde 40kg hasta 100 toneladas.

Velocidad

Tacómetro mecánico. Es el típico contador de revoluciones empleado para medir localmente la velocidad de rotación de toda clase de máquinas o dispositivos giratorios. Consiste básicamente en un eje elástico terminado en punta que se apoya sobre el centro de la pieza giratoria. El eje elástico al girar mueve a través de un tren de engranajes dos diales calibrados concéntricos, Cada división del dial exterior representa una vuelta del eje giratorio mientras que en el dial interior una división da una revolución del dial exterior; conocido el tiempo de trabajo del contador, medido mediante un cronómetro, se calculan los r.p.m.

Tacómetro óptico. Mide la frecuencia de una señal alterna captada por un transductor óptico, donde cada impulso es proporcional a la velocidad de giro de la maquina. El transductor no tiene contacto mecánico con el eje rotativo. La medida de la frecuencia puede pasarse a un cantador electrónico basado en la medida de las revoluciones por unidad de tiempo.

Acelerómetro. Se emplean para medir vibraciones y oscilaciones en maquinas e instalaciones. El instrumento proporciona datos de velocidad, aceleración y variación de la vibración

Densidad y peso específicoDefinición: Densidad o masa específica de un cuerpo se define como su masa por unidad de volumen, el peso especifico es la densidad por la aceleración de la gravedad.

Refractómetro. Consiste en una fuente de luz cuyos haces inciden sobre el líquido con un ángulo determinado tal que la reflexión de luz pase a refracción. El haz de luz se enfoca en un prisma rotativo que hace un barrido del líquido del proceso. El ángulo critico de refracción se detecta en una celda fotoeléctrica. De tal manera que el índice de refracción se relaciona con la concentración de sólidos en el líquido, es decir se hace una inferencia de la densidad. Se utiliza en la industria de bebidas azucaradas.

Medidor de radiación nuclear. Se basa en la determinación del grado con que el líquido absorbe la radiación procedente de una fuente de rayos gamma. La radiación residual es medida con un cantador de centelleo, cuya frecuencia en los pulsos es inversamente proporcional a la densidad del fluido. Se utiliza en la industria petroquímica.

Areómetros. Consisten en un flotador lastrado en su parte inferior con un vástago superior graduado. El aparato se sumerge hasta que su peso es equilibrado por el líquido que desaloja hundiéndose tanto más cuanto menor sea la densidad del líquido. Se le incorpora un transductor de inductancia variable para transmitir eléctronicamente los datos.

Humedad Humedad absoluta. Es la cantidad de agua en kg por kg de aire seco.Humedad relativa. Es el cociente entre la presión parcial del vapor de agua a una temperatura t0 y la presión total del vapor de saturación y a la misma temperatura t0.Punto de rocío. Es la temperatura limite a la que el vapor de agua existe en el aire o en el gas se condensa pasando al estado líquido.

Célula de cloruro de litio. Consiste en una célula embebida de cloruro de Litio con una rejilla de láminas de oro. La sal tiene la propiedad de variar considerablemente de resistencia al aumentar o disminuir la humedad ambiente ya que libera o absorbe iones de la película soporte.

Sensor de polímero. Esta formado por una rejilla conductora con una base de poliestireno tratada con ácido sulfúrico. La variación de la humedad ambiente cambia la resistencia de la superficie del sensor, debido a que el radical sulfato SO4 libera o absorbe iones de hidrogeno H+ procedentes de la humedad del ambiente. Se utilizan compensadores de temperatura y el sensor está conectado a un puente de Wheatsone.

Cámara de niebla. Realiza una medida manual discontinua del punto de rocío, consiste en una pequeña cámara con una bomba que permite comprimir una muestra de gas. El operador anota la presión y la temperatura iniciales del gas y lo comprime a una presión dada, después abre una válvula de escape a la atmósfera con lo que el gas sufre una expansión adiabática y baja de temperatura. El ensayo se repite varias veces comprimiendo el gas cada vez más hasta que se alcanza la temperatura que hace aparecer niebla en la cámara.

Viscosidad La viscosidad de un fluido es la resistencia que ofrece el fluido al movimiento entre dos placas paralelas separadas por una distancia, una de ellas fija y la otra móvil que se mueve con una unidad de velocidad.

Viscosímetros discontinuos. Se basan a) en medir el tiempo que emplea un volumen dado del fluido para descargar a través de un orificio o tubo capilar. b) También pueden medir el tiempo de caída de una bola metálica o de ascensión de una burbuja de aire en el seno del fluido. c) También se pueden basar en el par de resistencia de un elemento estacionario en una taza rotativa que gira a velocidad constante. El par se mide por el desplazamiento angular de un resorte calibrado unido al elemento fijo.

Viscosímetros continuos. Se basan a) en la caída de presión producida por un tubo capilar al paso del fluido que se bombea a caudal constante. Dos tomas antes y después del tubo capilar se conectan a un transmisor de presión diferencial neumático o electrónico. b) Vibraciones o ultrasonido, se mide la energía necesaria para excitar una probeta en vibración continua. c) Rotámetro con flotador sensible a la viscosidad. Se mantiene un caudal constante del fluido con lo que la posición del flotador depende de la viscosidad. Al rotámetro se le acopla un transmisor electrónico.

Conductividad. Es la capacidad de una solución acuosa para conducir una corriente eléctrica.Intensidad de luz. Miden la potencia óptica entregada por fuente de luz natural o artificial. Llama. En la industria se utilizan detectores de llama para quemadores de calderas y hornos. Se basan en la detección radiación infrarroja y ultravioleta.Oxigeno Disuelto. Es la cantidad de oxigeno libre en el agua que no se encuentra combinado ni con el hidrogeno ni con los sólidos existentes en el agua. Turbidez. Es una medida de la falta de transparencia de una muestra de agua debida a la presencia de partículas extrañas. La medida de la turbidez se efectúa para determinar el grado de penetración de la luz en el agua o a su través.PH. Es una medida de la acidez o alcalinidad del agua con compuestos químicos disueltos. Su expresión viene dada por el logaritmo de la inversa de la concentración de iones de hidrogeno expresada en moles por litro. Concentración de gases. En la industria es de interés determinar la concentración de gases tales como CO2, O2, etc. Los analizadores de basan en propiedades de los gases como son conductividad térmica (cromatógrafo), paramagnetismo del oxigeno y absorción de radiación infrarroja.

EVALUACIÓN

1. ¿Qué elemento primario contiene la celda de carga para la medición de peso?2. ¿Cuál es la aplicación principal de las balanzas electromagnéticas?3. ¿Qué permite que la celda de carga hidráulica realice mediciones de peso

del orden de magnitud de las toneladas?4. ¿Qué tipo de señal genera un tacómetro óptico?5. ¿A partir de que parámetro de liquido infiere del refractómetro la densidad?6. ¿En que tipo de industria no puede ser usado el medidor nuclear de densidad?7. ¿Qué parámetro se busca en la cámara de niebla?8. ¿Qué distingue a un viscosímetro continuo de uno discontinuo?9. ¿Qué importancia tiene en la industria los instrumentos de detección de llama?10. ¿Qué tipo de instrumento se utilizan para medir la calidad del agua en plantas de

tratamiento de líquidos residuales?

Anote las respuestas a las siguientes preguntas en su cuaderno.