Clase Presión Flujo

Sensores y Acondicionadores

MEDICION DE LAS VARIABLES PRESION Y FLUJO

PRESIONLa presión se define como fuerza, dividida por el área sobre el cual se aplica.

Aplicaciones:

Calidad del producto. Depende de las presiones que se deben mantener en el proceso

Por seguridad. Recipientes presurizados. En aplicaciones de medición de nivel. En aplicaciones de medición de flujo. Diferencial de presión a través

de una restricción es proporcional al cuadrado del flujo.

GENERALIDADES

Terminología

• Señal de Entrada: una señal aplicada a un dispositivo, o sistema • Señal de Salida: una señal entregada por un dispositivo, o sistema.• Rango del Instrumento ( campo de medida): Es el conjunto de valores de la

variable medida comprendidos dentro de los limites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.

• Amplitud (Span): es la diferencia algebraica entre los valores o limites superiores e inferiores del rango del instrumento.

• Exactitud: es la conformidad de un valor indicado con respecto a un valor real. • Sensibilidad: señal mínima a la cual el instrumento responde.• Histéresis: máxima diferencia en la respuesta de un instrumento frente a la

misma entrada cuando se hace el mismo recorrido en ambos sentidos.• Repetibilidad: grado de igualdad con que un valor dado puede ser

repetidamente medido.

GENERALIDADES

Terminología

PresiónManométrica

PresiónDiferencial

Presión B

Presión A

PresiónAtmosférica

PresiónAbsoluta

PresiónDe Vació

Cero Absoluto

NIVELES DE MEDICIÓN

Unidades de Medición

Unidad de medida: el Pascal , PSI, Bar, Pulg. De H2O, entre otras.

Presión Atmosférica= 14,696PSI

pulg. de H2O= 0,0361PSI1 Atm= 101,325 Kilo Pascal.1 PSI= 0,06895 Bar.

EQUIVALENCIAS ENTRE SISTEMAS

1. Sensores de Presión.: Se clasifican entre otros como:

a) Sensores Mecánicos: Elementos primarios de medición directa, principio utilizado balanceo de peso de una columna de liquido con la presión a medir. • Columnas de liquido: Manómetro de presión absoluta, manómetro de

tubo en U, manómetro de pozo).• Elementos elásticos: Tubos Bourdon, Fuelles, Diafragmas.

b) Sensores Electromecánicos y Electrónicos:• Medidores de esfuerzo (Strain Gages)• Transductores Resistivos• Transductores Magnéticos• Transductores Piezoeléctricos.• Transductores Capacitivos

EQUIPO DE MEDIDA

2. Sensores de Medición de Vacío: Se clasifican entre otros como:

a) Elementos Elásticos. Elementos primarios de medición directa, principio utilizado balanceo de peso de una columna de liquido con la presión a medir. • Tubos Bourdon: Tipo C, espiral, Helicoidal.• Fuelles• Diafragmas (teflón, Neopreno)

b) Medidores de conductividad Térmica:• Medidores de Pirani

c) Medidores de Ionización:• Medidor de Cátodo caliente• Medidor de Alphatron

EQUIPO DE MEDIDA

Tubos Bourdon Funcionan bajo el principio mecánico de tubo enrollado, cerrado por un

extremo, tiende a enderezarse cuando se aplica un gas a presión en el otro extremo. Este movimiento puede ser acoplado a engranajes y eslabones para obtener medidas de presión y/o puede ser acoplado electrónicamente a transmisores o transductores.

Aplicaciones:• Sensores de medición directa y de presión de ciertos tipos de

manómetros, controladores, transmisores y registradores.Ventajas y Desventajas:• Bajo costo, construcción simple, cobertura de rangos bajos y altos.• Perdida de precisión por debajo de 50PSI. Requiere retroalimentación.

Sensores MecánicosEQUIPO DE MEDIDA

Fuelles Tubo flexible, el cual cambia su longitud de acuerdo a la presión aplicada. En

muchas aplicaciones el fuelle se expande poco, pero la fuerza producida es elevada. Se utiliza mecanismo de balance de fuerzas. Generalmente dentro del fuelle se coloca un resorte para una relación línea y el procedimiento de calibración se simplifica.

Aplicaciones:• Medición de presiones absolutas y presión diferencial, forman parte de

controladores, transmisores y registradores.

Ventajas y Desventajas:• Hoy día son menos utilizados


Diafragmas Principio de operación similar al del fuelle. El diafragma es un disco flexible

generalmente con corrugaciones concéntricas. Pueden ser metálicos y no metálicos. El diafragma se coloca dentro de una capsula y puede constar de una o mas capsulas en un solo sensor. Se utiliza en algunos transmisores para medir presión diferencial electrónicos y neumáticos.

Aplicaciones:• Medición de presiones relativamente bajas, presión de vacio, absoluta

y diferencial.


Transforman la energía del proceso en señal eléctrica a partir del movimiento mecánico (incorporan un elemento primario elástico), por lo que son llamados Transductores.

Puente de Wheastone

R1

Es

RTR3

R2

Eo22

3

1 RR

R

RRt

RtEoEs

Los cuatro elementos del puente pueden ser: Resistencias, Capacitores, Inductancias. Un cambio de alguno produce cambios de voltaje a través de los extremos del puente

Sensores ElectromecánicosEQUIPO DE MEDIDA

Si la salida de un sensor de presión se transmite a una de las ramas del puente, el desbalance resultante en el voltaje, debido a una variación del presión, puede ser amplificado, escalado, y calibrado en unidades de presión.

Ciertos semiconductores como la silicona son piezoresistivos (cambios en la resistencia debido al esfuerzo). Esta señal puede ser adecuada para que sea proporcional a los cambios de presión.


Aplicaciones:Strain Gage: (principio de cambio de resistencia eléctrica de un cable o alambre). Utilizados para medir presión de gases y líquidos. Sistemas viscosos y corrosivos.

Transductores Resistivos: cambio de resistencia. Elemento elástico + Potenciómetro en función de presión. Utilizado para densidad, presión o velocidad de gases.

Transductores Capacitivos: presiones bajas, transmisores de presión diferencial, manométrica, medición de flujo, nivel y presión. No son afectados por la vibración, sensibles a la temperatura.

NOTA: Generalmente Requieren fuente de poder externa.


En un sistema existe estado de vacío cuando la presión absoluta del sistema es menor que la presión atmosférica.

Unidades: Torr, Pascal, Micron (1 micron= 0,001Torr)

El vacío puede dividirse en cuatro zonas:• Moderado: 760 a 1 Torr• Medio Vacío: 1 a 10-3 Torr• Alto Vacío: 10-3 a 10-7 Torr• Ultra Alto Vacío: Por debajo de 10-7 Torr

Aplicaciones:• Vacío moderado: Columnas de destilación al vacio, reactores, filtros y

secadores.• Medio Vacío: Secado por refrigeración y destilación.• Alto y Ultra alto vacío: producción de semiconductores.

EQUIPO DE MEDIDA

Sensores Electromecánicos

Miden variaciones en la presión del proceso, abren o cierran un contacto eléctrico a un valor de presión predeterminado, se utilizan para energizar o desenergizar circuitos eléctricos.

Dos tipos:• Electromecánicos convencionales: incluyen fuelles, diafragmas, tubos de

Bourdon, pistones sellados y una combinación de pistón y diafragma.• Interruptores de estado solido: no tienen partes móviles, la medición de

presión se realiza por medidores de esfuerzo (strain gage) de tipo semiconductor con presiones hasta 15000PSI.

Aplicaciones: En sistemas de alarma para funciones de control, o ajustes de presión predeterminados.

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Interruptores de Presión

Se utilizan para enviar mediciones de presión o de diferencial de presión, a distancias relativamente largas, tiene muchas ventajas: seguridad, economía y conveniencia. Pueden ser neumáticos o electrónicos.

Transmisión Neumática:

Los sensores mecánicos producen un movimiento proporcional a la presión, utilizado para mover la aguja del indicador, la plumilla de un registro o interruptores eléctricos sencillos. Este movimiento también es transformado en señales de 3-15PSIG para transmisión remota.

Internamente el transmisor esta formado básicamente por un sistema tobera obturador y un amplificador, para convertir un pequeño movimiento del elemento primario en uno amplificado y transformado en una señal proporcional (3-15PSIG)

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Transmisores de Presión

Transmisión electrónica: Esta basado en un transductor capacitivo. La presión del proceso se transmite a través de diafragmas separadores de fluido y un fluido de sello (elemento primario) a un diafragma sensor en el centro de la celda. Este diafragma varia en función de la diferencial de presión a través de el y la señal es convertida en señales eléctricas de 4-20 mA ò 10-50 mA DC

Transmisor Inteligente:Nueva tecnología basada en microprocesador, mejora la precisión y la capacidad de comunicación. Se pueden medir los efectos de la temperatura y la presión sobre el sensor. Ventajas para el mantenimiento, calibración sencilla.

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Transmisores de Presión

• Presión Hidrostática: es la presión ejercida por una columna de liquido. Se calcula multiplicando altura de la columna de liquido por la densidad del liquido o gravedad especifica del liquido.

• Presión Absoluta: suma de la presión manométrica mas la presión atmosférica.

• Presión Manométrica: presión relativa a la presión atmosférica. Diferencia positiva entre la presión medida y la presión atmosférica.

• Presión de Vació: es la presión medida por debajo de la presión atmosférica.

• Presión Diferencial: es la diferencia entre el valor de una presión y el valor de otra tomada como referencia.

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