Mecánica industrial 2

Instrumentos de
control
Unidad 1
Balanza mecánica
•
La balanza es un instrumento que mide la masa de un
cuerpo o sustancia, utilizando como medio de
comparación la fuerza de la gravedad que actúa sobre el
cuerpo.
•
¿Qué es masa y qué es peso?
•
Una masa de una sustancia específica tiene un peso
determinado, el peso de esa masa depende del sistema
gravitatorio en el que se encuentre. La masa nunca
cambia, el peso sí.
Balanza mecánica
•
Su funcionamiento está
basado en la propiedades de
elasticidad y elongación de un
resorte, lo que implica que
entre mas grande sea la masa,
mayor elongación tendrá el
resorte.
Balanza mecánica
•
Balanza de resorte: baratas, muy prácticas y de uso
cotidiano. Vida corta, calibración no es posible sin
cambiar resorte (tiene que ser exactamente el mismo), sin
calibración se desajusta y los pesos varían mucho. Clima
oxida mecanismo y hay fallas
•
Error máximo permitido… estándares de la industria
Balanza mecánica
•
Tornillo de tara con giro
•
Anillo marcador de color para
visualización precisa y clara.
•
Alta precisión: desviación máxima ±
0,3% de la carga
•
Proporciona dos graduaciones de 100
mm con una resolución fina
•
Hecha de aleación resistente a la
corrosión y deterioro. Impermeables a la
humedad
•
Lectura panorámica. Protegida contra el
polvo y la suciedad
•
Ultra livianas, (20 g)
Balanza mecánica
•
Balanza Pesola anterior puede pesar hasta 10 gramos.
•
Si peso 9 gramos. ¿Cuántos gramos existen de error?
Balanza mecánica
•
Balanza colgante (le dicen
romana, no lo es), puede
pesar hasta 12 kg.
•
Si peso 9 kg. ¿Cuántos
gramos existen de error?
•
Manejar 15% de error
Balanza mecánica
•
De pesa deslizante
•
De plato superior (resorte o sustitución)
•
De sustitución
•
Permiten determinar la masa de un objeto con una
división mínima de al menos 0,1 g, pudiendo obtener
una precisión de 0,0001 g con una analítica mecánica
Balanza electrónica
•
Su funcionamiento involucra tres elementos básicos.
•
Se coloca el objeto a ser pesado sobre el platillo, este ejerce una
presión sobre el plato.
•
Un transductor (celda de carga), produce una señal de salida
proporcional a la presión que ejerce el platillo.
•
Un convertidor analógico-digital cambia la señal para mostrarla de
manera digital.
•
La diferencia que existe entre una báscula y una balanza, es que la
báscula se utiliza para masas grandes y la balanza para algunos
kilogramos.
Celda de carga
•
Sensor que permite leer el
peso de la masa
Balanza electrónica
•
Carga lateral (habilidad de una balanza para leer de forma consistente el valor de las masas, sin
importar la posición de las mismas sobre el platillo)
•
Error de carga lateral (desviación que se presenta en los resultados cuando se pesa un objeto
colocándolo en diferentes posiciones dentro del platillo)
•
Exactitud (diferencia entre la salida real y el valor teórico de dicha salida)
•
Histéresis (diferencia entre valores de salida correspondientes a la misma entrada, según la trayectoria
seguida por el sensor)
•
Linealidad (expresa lo constante que resulta la sensibilidad del sensor)
•
Error de linealidad: Diferencias entre las lecturas obtenidas y los valores reales.
•
Masas certificadas: cumplen con las tolerancias definidas por las sociedades de certificación
•
Sensibilidad (variación de la salida producida por una variación de entrada. Pendiente de la curva de
calibración. Cuanto mayor, mejor)
•
Error de sensibilidad: Desviación constante a través del rango de pesaje.
¿Por qué calibrar?…
estándares de la industria
•
ISO 9001 es un estándar que establece los requisitos para un sistema de
gestión de la calidad. Ayuda a las empresas y las organizaciones a mejorar
su eficacia y la satisfacción del cliente.
•
ISO 9001:2015 se centra en garantizar la satisfacción del cliente, ya sea un
consumidor, usuario final u organismo regulador, y reconoce el modo en
que la globalización está cambiando la empresa moderna
•
“Observar el efecto que ejercen estos cambios sobre los dispositivos y
procesos de pesaje, ya que las mediciones de peso son un paso crítico del
proceso que puede influir considerablemente en la calidad”
•
“Proporcionar más información sobre cómo evaluar los dispositivos de
pesaje a fin de cumplir los requisitos del proceso y el planteamiento
basado en el riesgo incluido en esta versión revisada de la norma ISO 9001”
¿Por qué calibrar?…
máximos permitidos por ley
•
Industria usa ingredientes delicados que reuiqren un
pesaje preciso (balanzas analíticas, de precisión,
microbalanzas y ultramicrobalanzas)
•
Benzoato de potasio (250 mg/kg as ácido benzóico)
•
Sorbato de potasio (1000 mg/kg como sorbato)
•
Codex alimentarius commission - FAO CX/PFV 04/22/3
¿Por qué es un riesgo usar
instrumentos no calibrados?
•
Una balanza debidamente calibrada ofrece resultados de pesaje precisos y disminuye
la probabilidad de que se produzcan errores de pesaje que pueden costar tiempo y
dinero.
•
Confianza del cliente.
•
Tiempos de inactividad no programados
•
Menor calidad del producto;
•
Problemas con procesos y auditorías
•
Reprocesamiento de productos o su retirada.
•
Los cambios ambientales también pueden provocar derivas inadvertidas o aumentar la
aparición de errores aleatorios capaces de mermar el rendimiento.
•
Calibración periódica
¿Por qué es un riesgo usar
instrumentos no calibrados?
•
Para balanzas (in situ) se usa el método NTE INEN-OIML
R 76-1
•
Para pesas se usa el método CEM ME-007 y ME-015
“Procedimiento en la calibración de masas por
determinación del valor convencional de masa”
Métodos de
calibración
Comparación directa con
un patrón
•
Este es el método más simple y surge a partir de la
definición de calibración.
•
En este método se comparan los valores proporcionados
por el equipo o instrumento de medida al medir uno o
varios patrones de los que conocemos sus valores de las
magnitudes deseadas.
Método de sustitución
•
En este método se utiliza un instrumento auxiliar, con el
que se mide inicialmente el patrón y luego el equipo o
instrumento de medida.
•
Por ejemplo, la calibración de una balanza mediante una
balanza calibrada (instrumento auxiliar) con pesas patrón.
Pesas patrón certificadas
•
Pesas patrón certificadas por el INEN
•
Verifican que los equipos funcionan adecuadamente:
Utilizar pesas patrón para hacer controles de rutina de
balanzas, antes de empezar sus procesos productivos,
para evitar errores de pesaje y producto no conforme.
•
Definir programas de metrología: Registrar las variaciones
que tiene la balanza en el tiempo, y definir cada cuanto
tiempo se debe calibrar los equipos con un laboratorio
acreditado (laboratorio de calibración con certificación
ISO 17025)
Pesas patrón certificadas
Termómetros
•
Los termómetros son instrumentos que se implementan
para medir la temperatura de un objeto, persona o
superficie
•
Inicio lo hizo Galileo Galilei con termómetros de mercurio
y alcohol (dilatación de líquidos con aumento de
temperatura)
•
Termómetros para industria agro-alimentaria
Termómetro para alimentos
•
Los termómetros para alimentos son empleados en la
industria agroalimentaria para garantizar unas
condiciones de temperatura óptimas para la
conservación, o preparación de los alimentos.
•
La magnitud de la temperatura es pocas veces la variable
resultado pero casi siempre es influyente en el resultado
final por lo que una buena medida y control de la
temperatura es un factor decisivo para que los resultados
sean los deseados.
¿Por que usar termómetros
en agroindustria?
•
Seguridad… la posibilidad de saber con exactitud si un
alimento ha alcanzado la temperatura adecuada de
seguridad que garantiza la eliminación de patógenos
dañinos. Temperatura interna mínima 62.8 grados C
•
Asegurar mantener temperaturas bajas de conservación
de alimentos
Termómetro digital
•
Los termómetros digitales son instrumentos que tienen la
capacidad de percibir las variaciones de temperatura de
manera lineal valiéndose de dispositivos transductores.
•
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o
convertir una determinada manifestación de energía de
entrada (por ejemplo electromecánico, transforma una señal
eléctrica en mecánica o viceversa), en otra diferente a la
salida, pero de valores muy pequeños.
•
Luego utilizan circuitos electrónicos para convertir en
números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas,
mostrando finalmente la temperatura en un visualizador.
Termómetro infrarrojo o
láser
•
Un termómetro de infrarrojos, pirómetro de infrarrojos o
termómetro sin contacto (término que ilustra su
capacidad para medir la temperatura a distancia), es un
medidor de temperatura de una porción de superficie de
un objeto a partir de la emisión de luz del tipo cuerpo
negro que produce.
•
A este tipo de termómetro a veces se le denomina
erróneamente termómetro láser, ya que suele utilizar la
asistencia de un láser, aunque es simplemente para
apuntar mejor hacia el lugar de medición, no para hacer
la medida.
Termómetro infrarrojo o
láser
•
El termómetro infrarrojo se diferencia con un termómetro
de contacto clásico ya que mide la radiación térmica y no
la temperatura en sí. Al conocer la cantidad de energía
emitida por un objeto, y su emisividad, se puede
determinar su temperatura.
•
El método comprende la medición de la energía de luz
(que se encuentra en la banda IR) con un detector que lo
convierte en una señal eléctrica. Este método permite
medir la temperatura de forma remota, o del un objeto en
movimiento sin contacto físico.
Calibración
•
Este método de medición puede proporcionar datos muy precisos, sin embargo se debe
calibrar bien, ya que la radiación medida depende de muchos parámetros: emisividad del
objeto, uniformidad de la fuente, geometría del dispositivo...
•
Para la calibración de un termómetro IR se puede utilizar como punto de medición, la
superficie de un cubo de hielo en fusión dentro de un vaso de agua.
•
Hay que tener en cuenta también que la medición por infrarrojos (IR) es una medida óptica
, por ese motivo: la lente de la cámara debe estar bien limpia; el campo de medición debe
estar libre de cualquier interferencia: sin polvo ni humedad, ni vapor o gas extraños.
•
La medición por IR es una medición de superficie por lo tanto:
•
Si hay presencia de polvo o bien óxido en la superficie del objeto a medir, la medición se
realiza sobre estas partículas;
•
Si el valor parece dudoso, hay que usar en paralelo un termómetro de contacto clásico.
Este último puede estar equipado con una sonda de inmersión o penetración (para
mediciones en alimentos congelados).
Aplicaciones
•
Control de productos alimenticios envasados al vacío,
siempre que no se realicen mediciones en las bolsas de
aire
•
Control de la temperatura de un horno u otros equipos
Termistor
•
Los termómetros para alimentos de este tipo usan un
sensor con resistencia térmica para medir la temperatura.
•
El grosor de la sonda es aproximadamente 1/8 de
pulgada y tarda unos 10 segundos para indicar la
temperatura en la pantalla digital. Como el semiconductor
está en la punta, los termómetros con resistencia térmica
pueden registrar la temperatura de alimentos gruesos o
de poco grosor. Debido a que el centro de los alimentos
por lo general es más frío que su superficie, se debe
colocar la punta del termómetro en el centro de la parte
más gruesa del alimento.
Termistor
•
Lectura rápida
•
Pueden medir la temperatura en alimentos de poco o
mucho grosor
•
No están diseñados para permanecer en los alimentos
mientras se cocinan
•
Algunos modelos se pueden calibrar
•
No se consigue fácil
Termómetro bimetálico de
varilla
•
Se puede usar en sólidos y líquidos
•
No es apropiado para alimentos de poco grosor
•
Algunos pueden permanecer en los alimentos durante la cocción y otros no
•
La temperatura leída es el promedio de las temperaturas medidas a lo largo
de la varilla, desde la punta hasta una longitud de 2 a 3 pulgadas de la
misma.
•
La conducción del calor en la sonda metálica puede provocar lecturas altas
falsas
•
Algunos modelos se pueden calibrar
•
Se encuentra fácilmente
Termómetros para caramelos/
jalea/aceite de freír
•
rango de 0 a 300ºC.
•
Aceite de fritura humea (se quema a 200ºC), aporta mal sabor y
sustancias polares, usar a 180ºC (en oliva favorece la formación
de una costra exterior en el alimento que impide que se impregne
con aceite, con un resultado más crujiente y con menos grasa)
•
Revisar la temperatura se ebullición de sus aceites 371ºC palma,
257ºC soya, 246ºC maíz y 191ºC oliva.
•
Aceite quemado y rehusado (depende del intercambio de grasas)
… papa vs pescado o carne… radicales libres, hidrogenación,
polímeros y tóxicos (propiedades humectantes)… malo, muy
malo.
Termómetro de sonda
(Termopar o termocupla)
•
Son económicos, intercambiables, tienen conectores
estándar y son capaces de medir un amplio rango de
temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud,
pues es fácil obtener errores del sistema cuando se
trabaja con precisiones inferiores a un grado Celsius.
•
De todos los termómetros para alimentos, los
termocuplas son los más veloces en medir e indicar la
temperatura final, en 2 a 5 segundos. La temperatura se
lee numéricamente en una pantalla digital.
•
Se pueden calibrar para mayor precisión
Termómetro de sonda
(Termopar o termocupla)
•
Como estos termómetros son muy veloces, la
temperatura se puede verificar rápidamente en varios
lugares para tener la seguridad de que los alimentos se
han cocido adecuadamente. Esto es especialmente útil
cuando se cuecen alimentos de gran tamaño como
asados o pavos enteros, donde se recomienda verificar la
temperatura en distintos lugares. Las sondas finas de
estos termómetros también se prestan para verificar la
temperatura de alimentos de poco grosor como son las
croquetas de carne molida, las chuletas de cerdo y las
pechugas de pollo.
Termómetro de sonda
(Termopar o termocupla)
•
Lectura más rápida
•
Bueno para medir la temperatura de alimentos de poco o
mucho grosor
•
No está diseñado para permanecer en los alimentos
durante la cocción
•
Se pueden calibrar
•
Más caros y no se encuentran con facilidad en las tiendas
Escalas de temperatura
Escalas de temperatura
Métodos de calibración
•
Existen dos métodos de calibrar los termómetros para
alimentos. Un método consiste en la inmersión en agua
helada, el otro en agua hirviendo. Muchos de los
termómetros para alimentos (varilla) tienen una tuerca de
calibración, debajo de la cabeza, que puede ser ajustada.
Métodos de calibración
•
Existen métodos de laboratorio con descripciones:
•
CEM-TH-001 Calibración de termómetros digitales (RTD,
termopar, termistor, etc.).
•
CEM-TH-004 Calibración de termómetros de líquido en
vidrio, de inmersión parcial.
•
CEM-TH-002 Calibración de termómetros de radiación
(Infrarrojos o laser).
•
ASME B40.200 Calibración de termómetros bimetálicos.
Métodos de calibración…
agua helada
Métodos de calibración…
agua hirviendo
Métodos de calibración
•
Aún cuando no se pueda calibrar el termómetro para alimentos, se
recomienda probar su precisión mediante uno de estos dos métodos.
•
Por ejemplo, si el agua hierve a 100 ºC y el termómetro lee 101.11 ºC
en el agua hirviendo, está leyendo 0.11 ºC más alto. Por lo tanto, se
debe deducir 0.11 ºC de la temperatura que lee ese termómetro para
saber la temperatura exacta del alimento.
•
Las croquetas de carne molida se deben de cocer hasta alcanzar
71.11 ºC para que no sean peligrosas para la salud. Si el termómetro
lee 0.11 ºC más alto, para obtener la temperatura exacta en las
croquetas se debe añadir 0.11 ºC a la temperatura deseada, esto
significa que las croquetas deben cocinarse hasta alcanzar una
temperatura de 71.22 ºC
Métodos de calibración
•
Calibración de otros termómetros?
•
mirar infrarrojo!
Medidores de flujo
Instrumentos de control
de caudal
Medidores de flujo
•
¿Qué son los medidores de flujo?
•
Un flujometro es un instrumento que se usa para medir
el caudal lineal, no lineal, de masa o volumétrico de un
líquido o gas… las opciones son abundantes
•
Caudal es la cantidad de fluido que circula a través de
una sección de una tubería, también se llama gasto.
Razones por las que usar
un flujómetro
•
Agroindustria transporta líquidos y gases por tuberías.
•
Leche, suero, agua, cerveza, jugos de cítricos, vapor,
CO2, … regularmente líquidos y gases. Se necesita saber
cuánto de “aquello” pasa por la tubería en un
determinado tiempo, así yo conozco su volumen.
Tipos de flujómetros
•
Flujómetros Coriolis
•
Flujómetros de presión diferencial
•
Flujómetros de engranajes
•
Flujómetros electromagnéticos
•
Flujómetros de turbina tangencial
Flujómetros Coriolis
•
Los medidores de caudal de este tipo se fabrican con dos diseños, de
manguera sencilla y de un par de mangueras paralelas. El modo en
que estos medidores obtienen los valores del flujo de masa de
líquidos o gases es mediante una oscilación que se introduce a la o
las mangueras, según el diseño, a una frecuencia de referencia que
varía según los cambios que se presenten en el caudal de la masa.
•
El funcionamiento de los flujómetros Coriolis se basa en la segunda
ley de movimiento de Newton y es uno de los instrumentos más
precisos para medir la masa de los fluidos tanto en estado líquido
como gaseoso ya que ofrecen datos con diferentes parámetros de
masa, densidad y temperatura. El uso de dispositivos de este tipo se
encuentra principalmente en instalaciones de tratamiento de agua, en
farmacéutica, en instalaciones nucleares, en medición de
transferencia de custodia y de gas natural.
Flujómetros de presión
diferencial
•
Esta clase de medidores de caudal basan su
funcionamiento en la medición de la presión para
determinar la velocidad del caudal.
•
Son adecuados para emplearse en aplicaciones en las
que es necesario tener un tiempo de respuesta veloz y
donde no se desea tener partes móviles.
•
Son de gran exactitud, además admiten configuraciones
de calibración de salida y tamaño múltiple y pueden
utilizarse tanto para medir agua como gases, sin embargo,
no son útiles para hacer la medición de otras partículas.
Flujómetros de engranajes
•
Se caracterizan por ofrecer una alta precisión. Funcionan
mediante rotores ovalados encajados para girar con el
paso del líquido y gracias a los materiales utilizados para
su fabricación son altamente resistentes soportando
incluso ser instalados en ambientes muy agresivos.
•
Una ventaja de los flujómetros de engranajes es que su
medición es independiente a la viscosidad de los fluidos
a medir, por lo que se puede trabajar con fluidos de gran
viscosidad, sin embargo, al medir el caudal de fluidos de
baja viscosidad su nivel de precisión puede verse
ligeramente disminuido.
Flujómetros para líquidos
•
¿Cuál es el líquido que se está midiendo con el flujómetro
o medidores de flujo (leche, agua, etc.)?
•
¿Necesita que el flujometro ejecute medición de caudal o
totalización?
•
Si el líquido no es agua, ¿cuál es la viscosidad del líquido?
•
¿Está limpio el fluido?
•
¿Necesita una visualización local en el flujómetro o
necesita una salida de señal electrónica?
Flujómetros para líquidos
•
¿Cuál es el gasto mínimo y máximo para el flujometro?
•
¿Cuál es la presión de proceso mínima y máxima?
•
¿Cuál es la temperatura de proceso mínima y máxima?
•
¿Es el fluido químicamente compatible con las partes
húmedas del flujometro?
•
Si esta es una aplicación de proceso, ¿cuál es el tamaño
de la tubería?
Flujómetros para líquidos
•
Factores intangibles: familiaridad del personal de la
planta, su experiencia con calibración y mantenimiento,
disponibilidad de repuestos, e historial de tiempo
promedio entre fallas, etc., en el sitio de la planta en
particular.
•
Calcular el costo de la instalación: en lugar de seleccionar
un sensor que tendrá un desempeño correcto, se intenta
justificar el uso de un dispositivo sólo porque es menos
costoso. Compras "económicas" pueden ser las
instalaciones más costosas.
Caudalímetro portátil
ultrasónico
•
Auditorías, revisión de sistemas, verificación de bombas,
evaluación/prueba de calentadores, detección de fugas,
determinación de tamaño de filtros… etc
•
Muy útil en agua
Caudalímetro portátil
ultrasónico
Caudalímetro fijo
ultrasónico
•
Se adapta a muchos diámetros de tubo sin importar el
material
•
Muy útil en agua
•
Temperaturas frías o calientes
Medidores (sensores) de
nivel en líquidos
•
El Sensor de nivel es un dispositivo electrónico que mide la altura del
material, generalmente líquido, dentro de un tanque u otro recipiente.
•
Se dividen en dos tipos principales. Los sensores de nivel de punto
se utilizan para marcar una altura de un líquido en un determinado
nivel prestablecido. Generalmente, este tipo de sensor funciona
como alarma, indicando un sobre llenado cuando el nivel
determinado ha sido adquirido, o al contrario una alarma de nivel
bajo.
•
Los sensores de nivel continuos son más sofisticados y pueden
realizar el seguimiento del nivel de todo un sistema. Estos miden el
nivel del fluido dentro de un rango especificado, en lugar de en un
único punto.
Preguntas clave que se deben hacer antes
de seleccionar un sensor de medición de
nivel
•
¿Está midiendo un líquido o un sólido?¿Necesita un sensor de nivel de agua?
•
¿Cuales son la temperatura de la aplicación y rangos de presión?
•
¿Se requiere nivel de punto o medición continua?
•
¿Qué rango de medición de nivel se necesita?
•
¿El material medido es conductor de electricidad?
•
¿Se acumulará la capa de material en las superficies?
•
¿Se producen turbulencias, espuma, o vapor en la superficie del líquido?
•
¿Va a necesitar medición de nivel a contacto o sin contacto?
•
¿Qué tipo de salida necesitamos, analógica, display digital, ….etc?
materiales secos a granel,
como granos, gránulos, polvo
•
Materiales secos a granel, como granos, gránulos, polvo,
café, leche en polvo, balanceados…. uso el tolvas o
tanques de almacenamiento de sólidos.
•
No partes móviles, resistencia de cargas electrostáticas
generadas
Preguntas antes de
seleccionar un equipo
•
Temperatura interna
•
Abrasión
•
Cargas electrostáticas
•
Ambientes polvorientos
•
Apelmazamiento y humedad variable
•
Medidores de nivel en
gases
•
Gas licuado
•
Nivel se mide en presión y/o nivel… por contacto. Si no
se usa presión/contacto debe ser un sensor por
ultrasonido. pilas con la válvula de cierre
•
Uso el depósitos esféricos o cilíndricos
Medidores de presión
•
Presión de los gases utilizados durante el llenado de
bebidas.
•
Medición continua de gas cuando este se produce
•
Otros gases para envasado (N y CO2)… Argón, helio,
óxido nitroso… etc.
Presión
•
Un líquido contenido en un recipiente ejerce fuerzas
contra las paredes de éste. Para describir la interacción
entre el líquido y las paredes conviene introducir el
concepto de presión, que se obtiene dividiendo la fuerza
entre el área sobre la cual actúa la fuerza
•
Presión = fuerza / área
•
Unidades SI: Pascales = Newton / m2
Presión
•
Las unidades de presión son muy variadas. En el SI de unidades es
el Pascal (Pa), en química se usa el mm de Hg, al que se llama
también torr (en honor a Torricelli) y la atmósfera (atm). El problema
del Pascal es que es una unidad muy pequeña para los valores
habituales de presión en los fluidos, es por eso que se utilizan otras.
•
1atm = 101.300 Pa
•
1bar = 100 Pa
•
En la industria se usa el kp/cm2. Cuando alguien dice que la presión
de un neumático es de “ 5 libras (2 kilos)” se está refiriendo a esta
unidad, el kp/cm2, (kp/cm2 = 98.000 Pa). Esta forma de expresar la
presión es incorrecta, pero casi todo el mundo la usa
Manómetros
•
Eugéne Bourdon (1808 - 1884) hace más de siglo y medio
aportó a la ciencia y la industria uno de los artículos más
utilizados en estas áreas. El tubo de Bourdon o
manómetro es de suma importancia gracias a la precisión
en la medición de presión.
Manómetros
•
La digitalización se impone cada vez más en el ámbito
industrial.
•
Los manómetros mecánicos mantienen su posición
dominante y se venden incluso cada vez más.
•
Seguridad y rentabilidad. Los manómetros indican de
manera fiable y segura la presión actual del proceso sin
energía auxiliar. Incluso en caso de avería del suministro de
corriente eléctrica el usuario puede consultar los valores in
situ. Además, los manómetros son mucho más económicos
que las versiones mecatrónicas o electrónicos.
Manómetros
•
El más habitual es el manómetro tubular, dotado con un
tubo circular o espiral que se deforma proporcionalmente
con una variación de la presión. Este movimiento se
transmite mediante un tirante y un mecanismo a una
aguja para permitir la lectura. El manómetro de
membrana dispone de una membrana flexible fijada en el
borde de la conexión.
•
Una variante especial es el manómetro de cápsula o
fuelle con un elemento sensible de dos o tres
membranas soldadas en el borde. El trayecto doble
permite la medición de presiones muy bajas.
Criterios de selección de un
manómetro
•
Se aplican todos los sistemas para la medición de
presión relativa, diferencial y absoluta y sus
características se detallan en la normativa del país que
los construye.
•
El rango de medición es el criterio más tangible.
Criterios de selección de un
manómetro
•
Para rangos entre 1 mbar hasta 600 mbar se aplican
habitualmente manómetros de cápsula y para rangos
entre 2,5 mbar y 25 bar se usan manómetros de
membrana.
•
Los manómetros de muelle tubular (también tubo
Bourdon) son los más utilizados y cubren los rangos entre
0,6 bar hasta 1.600 bar. Presiones superiores, como en
calderas de vapor se en la industria de procesos
comunes de agroindustria.
Criterios de selección de un
manómetro
•
Otro criterio decisivo es el fluido a medir.
•
En este sentido el mánometro más universal es el
manómetro de membrana. Los manómetros de muelle
tubular no son aptos para medios de alta viscosidad o
cristalizantes por su propensidad de obturar. Los
manómetros de cápsula son muy finos y deben aplicarse
solo con gases o vapor. Un medio líquido en la cápsula
afectaría el resultado debido a su peso propio.
Criterios de selección de un
manómetro
•
El material que entra en contacto con el medio es otro
factor de selección.
•
Para sustancias no agresivas y no corrosivas se puede
utilizar manómetos económicos pero en caso de medios
agresivos con peligro de corrosidad se debe aplicar
versiones de acero inoxidable 316.
Criterios de selección de un
manómetro
•
Los manómetros de membrana se suministran también
con recubrimientos de oro o platino en función del medio
del proceso.
•
Los manómetros en la industria de están sometidos
también a una elevada cantidad de cargas dinámicas. Por
eso se les exige una máxima robustez y larga vida útil.
Por supuesto deben indicar la presión con la máxima
exactitud. La norma de construcción establece clases
entre 0,1% hasta 4,0% que indican los límites de error del
rango de medición. La exactitud más común en la
industria de proceso varía entre 1,0% y 1,6%.
Criterios de selección de un
manómetro
•
El diámetro nominal (DN) del
manómetro es un indicador de la
calidad de lectura y además es
estrechamente interrelacionado
con la exactitud de indicación.
•
La regla de oro: Para una mejor
exactitud de indicación, más
grande debe ser el diámetro de
la esfera para permitir la
resolución adecuada de la
lectura de la aguja. Una exactitd
de 1,0% requiere un diámetro
mínimo de 63 mm.
Seguridad de manómetros
•
Para aplicaciones con medios críticos o en condiciones adversas se
necesitan manómetros con diseño de seguridad. Los manómetros
de seguridad según normativa (marcado con una S -pilas ahí- en el
interior de un circulo) disponen de una pared divisoria a prueba de
rotura entre mecanismo y mirilla y un disco de seguridad.
•
En caso de avería (si revienta el muelle tubular), esta pared divisoria
dirige la energía del estallido hacia la parte posterior del
instrumento. La mirilla frontal (cristal de seguridad laminado) se
mantiene intacta.
•
Este sistema protege el personal alrededor del instrumento, sobre
todo si un usuario se encuentra precisamente en este momento
delante del manómetro para realizar una lectura.
Seguridad de manómetros
•
En aplicaciones con fuertes vibraciones que podrían
dañar o incluso destrozar el elemento sensible se debe
montar un manómetro con relleno de líquido. Este líquido,
normalmente glicerina, amortigua las oscilaciones de los
procesos y las vibraciones que actúan sobre todo sobre
la aguja y permiten una lectura correcta. Además el
líquido facilita una lubricación de los componentes
mecánicos que aumenta la vida útil del manómetro.
Manómetros especiales: con membrana y
cámara seca para aplicaciones en el
sector alimentario
•
Para la medición de la presión en industria alimenticia se
aplica normalmente un separador especial para realizar la
transmisión de los valores de presión hacia el
instrumento. Estos separadores disponen de un líquido
de transmisión específico para no dañar el medio.
•
Sin embargo, en algunos casos esta solución no es la
óptima ya que una rotura de la membrana y un escape de
dicho líquido puede conllevar riesgos del producto y
provocar costosas paradas de producción. Un
manómetro especial realiza esta transmisión de los
valores de presión mediante una membrana seca.
Manómetros especiales: con membrana y
cámara seca para aplicaciones en el
sector alimentario
•
En procesos de producción de alimentación, farmacéutica y
productos biotecnológicos, la seguridad para el usuario
ocupa una categoría primordial. Una instrumentación fiable
y precisa es imprescindible para una producción de calidad
y por lo tanto tiene que cumplir una variedad de requisitos y
normas técnicas y legales.
•
Las partes en contacto con el medio, por ejemplo, tienen
que fabricarse en acero inoxidable Cromo níquel de alta
calidad. Las cajas de los manómetros suelen ser también en
acero inoxidable ya que en muchos procesos se efectúa
periódicamente una limpieza exterior. La rugosidad de las
superficies debe cumplir los estándares del sector.
Manómetros especiales: con membrana y
cámara seca para aplicaciones en el
sector alimentario
•
El manómetro debe ser es óptimo para procesos de
elevada seguridad en la industria alimentaria debido a su
“celda seca” de medición que elimina el riesgo de
contaminación por el líquido de transmisión. Además, es
el único instrumento que ofrece un control de muelle
incorporado. La rotura de una membrana activa una
alarma visual en la esfera y una segunda barrera mantiene
el proceso cerrado.
Métodos de calibración
•
Se recomienda calibrar por año. Se necesita laboratorio
con normativa ISO 17025 normalmente se usa el método
normalizado NTE INEN 1 825
•
Significa establecer una relación entre valores e
incertidumbres de medida, obtenidos mediante patrones
de medida con exactitudes muy elevadas. A partir de
estas informaciones se establece una relación que
permita obtener un resultado de medida mediante una
indicación.
Calibración de manómetros
•
La calibración manómetro consiste en la comparación de
un patrón con el manómetro mediante un método
validado y acreditado.
•
Se recibe certificados de calibración… ISO
41
SERVICIO
DE ACREDITACIÓN
ECUATORIANO
CERTIFICADO DE ACREDITACION
METROLABS.A.
^
GUAYAQUIL - ECUADOR
Se encuentra acreditado por el Servicio de Acreditación
Ecuatoriano en cumplimiento con los requisitos
establecidos en la:
Norma N T E - INEN I S O / I E C 17025:2006 " R e q u i s i t o s
generales para la competencia de los laboratorios de
Ser\'!C¡o de
Acreditación
Ecuatoriano
Acreditación
ensayo y calibración", equivalente a la Norma I S O / I E C
17025:2005.
S A E L C 07-009
Esta acreditación demuestra la competencia técnica para
la ejecución de las calibraciones conforme se detalla en el
Alcance de Acreditación *, que se realizan en las
localizaciones identificadas en el mismo.
L A B O R A T O R I O D E CALIBRACIÓN
/&
f
o
¿
c
Mgs. Carlos Echeverría Cueva
D I R E C T O R E J E C U T I V O (E)
S E R V I C I O D E ACREDITACIÓN E C U A T O R I A N O
ATORIANOSERVICIODEACREDITAC
ACREDITACIÓN INICIAL:
2007/12/19
RENOVACIÓN 2:
2016/06/30
AMPLIACIÓN:
2018/05/28
EXPIRA
2012/12/18
(Oficio N^ SAE-DE 16-335)
EXPIRA
2021/06/29
( Resolución N^ SAE-ACR-0100-2018 )
EXPIRA
2021/06/29
La acreditación está condicionada al cumplimiento continuo por parte del laboratorio con los requisitos de acreditación, por lo que la vigencia del presente
certificado de acreditación debe ser constatada en la página web del SAE, www.acreditacion.gob.ee
El S A E e s firmante de los A c u e r d os de Reconocimiento Mutuo firmado entre Organismos Nacionales de Acreditación con l A A C e i L A C
* El presente certificado solo tiene validez con su correspondiente Alcance de Acreditación (el cual ha sido modificado mediante la Resolución N" SAEACR-0100-2018)
*Este certificado reemplaza al certificado N" OAE LC C 07-009 y SAE LC 18-003.
\
Ley del Sistema Ecuatoriano de la Calidad Art. 21
FPO1105R03
" \
^.^
RVlCtODEACREDITACIONECUATORIANOSERVICtODEA
-
18038/LC023/18.05.28
SERVICIO DE ACREDITACIÓN
ECUATORIANO - SAE
ALCANCE DE ACREDITACIÓN
METROLAB S.A.
Sector
Calibración
Ciudadela la FAE Mz. 4, solar 5-2 (5 A)
• Teléfono: 04 229 0730 • E-mail: [email protected]
Guayaquil-Ecuador
Certificado de Acreditación Nº:
Actualización Nº:
Resolución Nº:
Vigencia a partir de:
Acreditación Inicial:
Responsable(s) Técnico(s):
09
SAE-ACR-100-2018
2018-05-28
2007-12-19
Ing. Juan Cruz
Está acreditado por el Servicio de Acreditación Ecuatoriano (SAE) de acuerdo con los
requerimientos establecidos en la Norma NTE INEN ISO/IEC 17025:2006 R
a
aa a
a
ab a
a
a ba
,
C
Generales de Acreditación para laboratorios de ensayo y calibración (CR GA01), Guías y
Políticas del SAE en su edición vigente, para las siguientes actividades:
CATEGORÍA 0:
Calibraciones en el Laboratorio Permanente
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
FLUIDOS – Presión
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
Presión Relativa
Neumática
CAMPO DE MEDIDA
INCERTIDUMBRE (*)
(69 a 207) kPa
(10 a 30) psi
0,059 kPa
0,008 6 psi
(69 a 1 379) kPa
(10 a 200) psi
0,12 kPa
0,017 psi
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INS 5.4.2.2.b
Manómetros
Método de Referencia:
NTE INEN 1825:1998
SECCIÓN II,NUMERAL 12
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la
GUM. Esta incertidumbre corresponde a la “Capacidad de Medición y Calibración (CMC) del laboratorio
CATEGORÍA 0:
Calibraciones en el Laboratorio Permanente
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
MECANICA – Masa
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
Masa
CAMPO DE MEDIDA
1 mg
2 mg
5 mg
10 mg
20 mg
50 mg
100 mg
200 mg
INCERTIDUMBRE (*)
± 0,008 4 mg
± 0,008 4 mg
± 0,008 4 mg
± 0,008 7 mg
± 0,008 7 mg
± 0,009 1 mg
± 0,009 6 mg
± 0,010 mg
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INS 5.4.2.3
Pesas de Clase F2
según OIML-R111 o inferiores
Método de Referencia:
CEM ME-007:2008
INS 5.4.2.3
La versión aprobada y más reciente de este documento puede ser revisada
en el web www.acreditacion.gob.ec
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Servicio de Acreditación Ecuatoriano
Alcance de Acreditación Nro. SAE LC 18-003
METROLAB S.A.
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
CAMPO DE MEDIDA
500 mg
1g
2g
5g
10 g
20 g
50 g
100 g
200 g
500 g
1 000 g
INCERTIDUMBRE (*)
± 0,011 mg
± 0,013 mg
± 0,015 mg
± 0,018 mg
± 0,022 mg
± 0,026 mg
± 0,031 mg
± 0,051 mg
± 0,10 mg
± 0,85 mg
± 0,96 mg
2 000 g
5 000 g
± 9,2 mg
± 9,8 mg
10 000 g
20 000 g
25 000 g
± 82 mg
± 87 mg
± 87 mg
Masa
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
Pesas de clase F1 según OIMLR111 o inferiores
Método de Referencia:
CEM ME-007:2008
INS 5.4.2.3
Pesas de Clase F2 según OIMLR111 o inferiores
Método de Referencia:
CEM ME-007:2008
INS 5.4.2.3
Pesas de clase M1 según OIMLR111 o inferiores
Método de Referencia:
CEM ME-007:2008
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM.
E a ince id mb e co e onde a la Ca acidad de Medici n Calib aci n (CMC) del labo a o io
CATEGORÍA 0:
Calibraciones en el Laboratorio Permanente
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
FLUIDOS - Volumen
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
CAMPO DE MEDIDA
INCERTIDUMBRE (*)
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
Volumen
20 ul
50 ul
100 ul
200 ul
500 ul
1 000 ul
2 ml
5 ml
10 ml
± 0,11 ul
± 0,11 ul
± 0,11 ul
± 0,11 ul
± 0,13 ul
± 0,18 ul
± 0,31 ul
± 0,72 ul
± 1,4 ul
INS 5.4.2.5
Pipetas Automáticas,
Método de Referencia:
NTE INEN-ISO 8655-6: 2014
Volumen
20 ml
50 ml
100 ml
200 ml
Volumen
( 0,01 200)
( 10 1 000)
( 100 5 000)
± 4,8 ul
± 12 ul
± 24 ul
± 48 ul
± 0,000 52 ml
± 0,003 2 ml
± 0,037 ml
INS 5.4.2.5
Buretas tipo pistón, Dilutores y
Dispensadores
Método de Referencia:
NTE INEN - ISO 8655-6:2014
INS 5.4.2.6
Recipientes volumétricos:
Matraces, pipetas, balones,
probetas, buretas, picnómetros,
trampa de agua, conos Imhoff,
tubos de centrifuga, de material
vidrio o plásticos.
Método de Referencia:
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Servicio de Acreditación Ecuatoriano
Alcance de Acreditación Nro. SAE LC 18-003
METROLAB S.A.
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
CAMPO DE MEDIDA
INCERTIDUMBRE (*)
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
NTE INEN 1211:2015
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM.
E a ince id mb e co e onde a la Ca acidad de Medici n Calib aci n (CMC) del laboratorio
CATEGORÍA 0:
Calibraciones en el Laboratorio Permanente
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
TEMPERATURA y HUMEDAD - Temperatura
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
CAMPO DE MEDIDA
INCERTIDUMBRE (*)
(-30 a 140) ºC
± 0,32 ºC
(-30 a 140) ºC
± 0,38 ºC
(-30 a 140) ºC
± 0,37 ºC
(-30 a 140) ºC
± 0,62 ºC
Temperatura
Temperatura
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INS 5.4.2.11
Termómetro Digital con resolución
0,01 C
Método de Referencia:
CEM-TH-001:2008
INS 5.4.2.12
Termómetro de líquido en vidrio,
de inmersión parcial con resolución
0,05 C
Método de Referencia:
CEM-TH-004:2008
INS 5.4.2.14
Termómetro Bimetálico con
e
c
0,5 C
Método de Referencia:
ASME B40.200:2008
INS 5.4.2.13
Termómetro de Radiación con
e
c
0,01 C
Método de Referencia:
CEM-TH-002:2008
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM. Esta
ince id mb e co e onde a la Ca acidad de Medici n Calib aci n (CMC) del labo a o io
CATEGORÍA 1:
Calibraciones in situ
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
FLUIDOS – Presión
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
Presión Relativa
Neumática
CAMPO DE MEDIDA
INCERTIDUMBRE (*)
(70 a 207) kPa
(10 a 30) psi
0,42 kPa
0,061 psi
(70 a 1 380) kPa
(10 a 200) psi
2,14 kPa
0,31 psi
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INS 5.4.2.2.a
Manómetros
Método de Referencia:
NTE INEN 1825:1998
SECCIÓN II, NUMERAL 12
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM. Esta
ince id mb e co e onde a la Ca acidad de Medici n Calib aci n (CMC) del labo a o io
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Servicio de Acreditación Ecuatoriano
Alcance de Acreditación Nro. SAE LC 18-003
METROLAB S.A.
CATEGORÍA 1:
Calibraciones in situ
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
MECANICA – Masa
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
Masa
CAMPO DE MEDIDA
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INCERTIDUMBRE (*)
0,1 g a 220 g
± 0,11 mg
0,1 g a 2 100 g
± 1,2 mg
0,1 g a 10 500 g
± 12 mg
0,1 g a 205 kg
± 0,12 g
0,1 g a 500 kg
± 1,4 g
INS 5.4.2.1
Instrumento de pesar de
funcionamiento no automático
(Balanzas)
Método de Referencia:
NTE INEN-OIML R76-1: 2013
NUMERAL 3 ANEXOS A.4.4.1.,
A.4.7. y A.4.10
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM. Esta
ince id mb e co e ponde a la Capacidad de Medici n Calib aci n (CMC) del labo a o io
CATEGORÍA 1:
Calibraciones in situ
ÁREA DE CALIBRACIÓN:
TEMPERATURA y HUMEDAD – Temperatura
MAGNITUD Y
SUBMAGNITUD
CAMPO DE
MEDIDA
INCERTIDUMBRE
(*)
(-30 a 140) ºC
± 0,37 ºC
(-30 a 140) ºC
± 0,38 ºC
(-30 a 140) ºC
± 0,37 ºC
Temperatura
(-30 a 140) ºC
± 0,62 ºC
INSTRUMENTOS A CALIBRAR Y
PROCEDIMIENTOS
INS 5.4.2.11
Digi al c
e l ci
0,01 ºC
Método de Referencia:
CEM-TH-001:2008
INS 5.4.2.12
Termómetro de líquido en vidrio, de
i e i
a cial c
e l ci
0,05 C
Método de Referencia:
CEM-TH-004:2008
INS 5.4.2.14
Te
e Bi e lic c
e l ci
0,5
ºC
Método de Referencia:
ASME B40.200:2008
INS 5.4.2.13
Termómetro de Radiación con
e l ci
0.01 C
Método de Referencia:
CEM-TH-002:2008
Te
e
(*) La incertidumbre corresponde a una probabilidad de cobertura de aproximadamente el 95 %, según la GUM. Esta incertidumbre
co e ponde a la Capacidad de Medici n Calib aci n (CMC) del labo a o io
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Unidad 2
Transferencia de calor
•
La transmisión o transferencia de calor se define como el
paso natural de energía térmica desde un cuerpo a mayor
temperatura a otro de menos nivel térmico.
•
Desde el punto de vista termodinámico interesa,
básicamente, la transferencia de energía global, hacia o
desde un sistema (calor, trabajo, o cualquier otra forma).
Por ejemplo en el estudio de ciclos se está interesado en
la energía calorífica que va al sistema, el trabajo, y la
eficiencia resultante.
Transferencia de calor
•
No importa el tiempo o diferencia de temperaturas requeridos para llevar a cabo
la transferencia de energía. Por su parte, en transmisión de calor se plantean
interrogantes tales como:
•
¿Cuál debe ser la diferencia de temperaturas para la transferir un determinado
flujo de calor?
•
¿En unas condiciones dadas cuanto tiempo se requiere para la transmisión de
una energía determinada?
•
¿Qué potencia se transmite en un sistema?
•
¿Cuál debe ser la superficie de intercambio térmico a disponer para la
absorción o cesión de una potencia calorífica?
•
¿Cuál es el campo de temperaturas asociado a un sistema en unas
condiciones conocidas?
Transferencia de calor
•
El calor se transmite por??
Equipos de transferencia de
calor.
•
Evaporador, intercambiados
•
Calentador, enfriador
•
Refrigerador, condensador
•
Rehervidor, caldera
Equipos de transferencia de
calor.
•
Geometría (tubo, plato, superficie extendida)
•
Flujo (paralelo, contracorriente y cruzado)
Caldero, caldera
•
Una caldera es una máquina diseñada para producir
vapor a partir de agua a temperatura ambiente, mediante
la acción del calor, logrando una temperatura superior a la
de la de ebullición del agua y presión mayor que la
atmosférica.
Caldero, caldera
•
Una caldera es un intercambiador de calor en el que la
energía se aporta generalmente por un proceso de
combustión, o también por el calor contenido en un gas
que circula a través de ella.
•
En ambos casos, el calor aportado se transmite a un
fluido, generalmente agua, que se vaporiza o no (según la
temperatura y presión de diseño), y se transporta a un
equipo consumidor, en el que se cede esa energía.
•
Según por donde discurran los humos de combustión y
por dónde lo haga el agua, las calderas se clasifican en:
Pirotubulares (carcasa y
tubos)
•
Según que el combustible: sólido, líquido o gaseoso, los gases de
combustión son obligados a pasar por el interior de unos tubos que se
encuentran sumergidos en el interior de una masa de agua.
•
Diesel, Bunker, GLP, leña…Norma ASME Sección I Edición 2017
•
Todo el conjunto, agua y tubos de gases, se encuentra rodeado por una
carcasa exterior.
•
Los gases calientes al circular por los tubos ceden el calor, el cual se
transmite a través del tubo pasando al agua, que se calienta, al mismo
tiempo que la parte del agua más próxima a los tubos se vaporiza.
•
La presión de trabajo no excede de 29 kg/cm2 y la máxima producción
de vapor suele ser del orden de 25t/h.
Pirotubulares (carcasa y
tubos)
•
En este tipo de caldera el humo caliente procedente del hogar circula
por el interior de los tubos, cambiando de sentido en su trayectoria,
según el número de pasos que tenga la caldera, hasta salir por la
chimenea.
•
El calor liberado en el proceso de combustión es transferido a través
de las paredes de los tubos al agua que los rodea, quedando todo el
conjunto encerrado dentro de una envolvente o carcasa.
•
A través de este recorrido, ceden gran parte de su calor al agua,
vaporizándose parte de esta agua y acumulándose en la parte superior
del cuerpo en forma de vapor saturado.
•
Esta vaporización parcial del agua es la que provoca el aumento de la
presión del interior del recipiente y su visualización en el manómetro.
Acuotubulares
•
Normalmente en la industria se utilizan las calderas de vapor
acuotubulares funcionando a presiones inferiores a 64 kg/cm2 y
temperaturas inferiores a 450ºC.
•
La diferencia principal entre este tipo de calderas y las
pirotubulares es el modo en que circulan los fluidos por el
interior. En el caso de las acuotubulares, es el agua o la mezcla
agua-vapor la que circula por el interior de los tubos, circulando
los gases entre éstos y la carcasa exterior. En las calderas
pirotubulares ocurre al contrario.
•
Haciendo referencia a calderas con capacidades de
vaporización desde 3t/h hasta 100t/h, se pueden distinguir dos
tipos: compactas y no compactas
Acuotubulares
•
Por dentro de tubos de una caldera acuotubular circula el
agua y la mezcla de agua y vapor.
•
Por fuera de los tubos de una caldera acuotubular,
generalmente en flujo cruzado, intercambian calor los humos
productos de la combustión.
•
En este tipo de calderas además el hogar (recinto donde
se produce la combustión) está conformado por paredes de
tubos por dentro de los cuales circula agua que se
convertirá en vapor.
•
El vapor o agua caliente se genera dentro de estos tubos.
Acuotubulares
•
Existen dos tipos de agrupaciones de tubos, de subida y de bajada que se
comunican entre sí en dos domos.
•
En este tipo de caldera el humo caliente procedente del hogar circula por el
interior de los tubos, cambiando de sentido en su trayectoria, según el número
de pasos que tenga la caldera, hasta salir por la chimenea.
•
El calor liberado en el proceso de combustión es transferido a través de las
paredes de los tubos al agua que los rodea, quedando todo el conjunto
encerrado dentro de una envolvente o carcasa.
•
A través de este recorrido, ceden gran parte de su calor al agua, vaporizándose
parte de esta agua y acumulándose en la parte superior del cuerpo en forma de
vapor saturado.
•
Esta vaporización parcial del agua es la que provoca el aumento de la presión
del interior del recipiente y su visualización en el manómetro.
Sistema de caldero
•
Quemador: sirve para mezclar el combustible con aire y quemarlo.
•
Hogar: alberga el quemador en su interior, y en él se realiza la combustión del
combustible y la generación de los gases calientes.
•
Tubos de intercambio de calor: el flujo de calor desde los gases hasta el agua tiene
lugar a través de su superficie. También en ella se generan las burbujas de vapor.
•
Separador líquido-vapor: es necesario para separar las gotas de agua líquida en
suspensión en la corriente de vapor.
•
Economizador: es un equipo de intercambio de calor para precalentar el agua líquida
con los gases aún calientes, antes de alimentarla a la caldera.
•
Chimenea: es la vía de escape de los humos y gases de combustión después de haber
cedido calor al fluido.
•
Carcasa: contiene el hogar y el sistema de tubos de intercambio de calor.
Medidas de eficiencia
•
Reducción de las pérdidas de calor
•
Defectos en el aislamiento térmico.
•
Fugas por bridas, prensas de válvulas, etc
•
Funcionamiento correcto del sistema de recuperación de
condensados
•
Temperatura de entrada del agua
Intercambiador de calor de
tubos concéntricos
•
Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble
tubo son los más sencillos que existen. Están constituidos
por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Uno de
los fluidos fluye por el interior del tubo de menor diámetro y el
otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos.
•
Hay dos posibles configuraciones en cuanto a la dirección de
los fluidos: a contracorriente y en paralelo. A contracorriente
los dos fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en
sentidos opuestos; en cambio en paralelo entran por el
mismo extremo y fluyen en el mismo sentido. A continuación
se pueden ver dos imágenes con las dos posibles
configuraciones de los fluidos dentro de los tubos.
Intercambiador de calor de
tubos concéntricos
Configuraciones de los
fluidos dentro de los tubos
•
Flujo paralelo
•
Flujo contracorriente
Flujo paralelo
•
Existe un flujo paralelo cuando el flujo del tubo interno y el
flujo de sector externo ambos fluyen en la misma dirección.
En este caso, los dos fluidos entran al intercambiador por el
mismo extremo y estos presentan una diferencia de
temperatura significativa. Como el calor se transfiere del
fluido con mayor temperatura hacia el fluido de menor
temperatura, la temperatura de los fluidos se aproximan la
una a la otra, es decir que uno disminuye su temperatura y
el otro la aumenta tratando de alcanzar el equilibrio térmico
entre ellos.
•
Debe quedar claro que el fluido con menor temperatura
nunca alcanza la temperatura del fluido más caliente.
Flujo paralelo
Flujo contracorriente
•
Se presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen en la
misma dirección pero en sentido opuesto. Cada uno de los
fluidos entra al intercambiador por los extremos opuestos.
Como el fluido que entra con menor temperatura sale en
contracorriente del intercambiador de calor en el extremo donde
entra el fluido con mayor temperatura, la temperatura del fluido
más frío se aproximará a la temperatura de entrada del fluido
caliente. Este tipo de intercambiador resulta ser más eficiente
que el tipo mencionado anteriormente. En contraste con el
intercambiador de calor de flujo paralelo, el intercambiador de
contracorriente puede presentar la temperatura más alta en el
fluido frío y la más baja temperatura en el fluido caliente una vez
realizada la transferencia de calor en el intercambiador.
Flujo contracorriente
Tipos
•
Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o
doble tubo pueden ser lisos o aleteados. Se utilizan tubos
aleteados cuando el coeficiente de transferencia de calor
de uno de los fluidos es mucho menor que el otro. Como
resultado el área exterior se amplia, siendo ésta más
grande que el área interior.
•
El tubo con aletas transversales representado a
continuación, se utiliza cuando la dirección del fluido es
perpendicular al tubo.
Dirección del fluido
perpendicular al tubo
•
En cambio, cuando la dirección del flujo de los fluidos es
paralela al eje de los tubos, el tubo es con aletas
longitudinales:
Camisa + serpentín
Intercambiador de calor de
placas
Intercambiador de calor de
placas
Intercambiador de calor de
placas
•
Los Intercambiadores de calor a Placas hacen uso de
placas corrugadas dispuestas entre una placa de
presión móvil y una placa de presión fija, si bien el
parámetro de corrugado dependerá del tipo de fluido, de
la presión máxima y de que existan sólidos disueltos en
circulación. Sin embargo, es el patrón único de corrugado
estampado en cada placa de intercambio el que es capaz
de producir una tasa de transferencia térmica más
elevada.
Intercambiador de calor de
placas
•
Otra de las ventajas del intercambiador de calor a placas
es que, dado que casi todo el material se utiliza para
intercambiar calor, su capacidad de transferencia efectiva
es muy elevada sobre una superficie pequeña. Además,
siendo cinco veces más pequeños, presenta la misma
capacidad térmica que un intercambiador de casco y
tubos.
Intercambiador de calor de
placas
•
El total del líquido que pasa a través del intercambiador
se divide en partes iguales en función del número de
placas que disponga el intercambiador. Cada dos placas
se genera un canal de circulación por el que fluye una de
esas porciones de líquido.
Intercambiador de calor de
placas
•
Gracias a este mecanismo (2x1), y a la corrugación de las
placas, se incrementa notablemente la velocidad de
circulación creando un flujo turbulento que reduce el
riesgo de incrustaciones al tiempo que optimiza el
intercambio de calor, de tal forma que el fluido logrará
alcanzar el 100% de su temperatura al final del recorrido
de cada placa.
•
Pasteurización??
Aspectos importantes a tener en cuenta
respecto al Intercambiador de calor a
Placas
•
Las placas ultra delgadas con alto coeficiente de
intercambio de calor son más eficientes.
•
Los intercambiadores de calor actuales precisan muy
poco espacio para su montaje, frente a los antiguos de
casco y tubos.
•
Además, son fáciles de mantener pues en caso de
incrustaciones, su desmontaje y limpieza es muy sencillo
y rápido.
Beneficios
•
Máxima eficiencia térmica
•
Unidades compactas: ahorro de espacio, facilidad de
mantenimiento y mantenimiento
•
Máximo tiempo de funcionamiento: menos
ensuciamiento, estrés, desgaste y corrosión
•
Flexible - fácil de adaptar a los requisitos de cambio de
servicio
Materiales
•
Stainless: 304 and 304L stainless; 316 and 316L stainless
•
Exotics: Titanium, Titanium-Palladium, SMO-254, Incoloy
825, Nickel, Hastelloy, Monel, Inconel, Tantalum
Aplicaciones
•
Productos lácteos, alimentos, bebidas, …
Especificaciones para
alimentos
•
Rendimiento higiénico superior debido a unas placas desarrolladas
específicamente para alimentos y otras aplicaciones higiénicas (compatible
con FCM…normas de la FDA)
•
Tratamiento delicado y rendimiento fiable garantizado por la amplia
selección de materiales y patrones para las placas del intercambiador de
calor
•
Configuración flexible y fácil de mantener para una vida útil prolongada
•
Un diseño específico resistente a las incrustaciones proporciona largos
tiempos de funcionamiento
•
La gran cantidad de placas permite que sea fácilmente ampliable para
garantizar una calidad del producto consistente. fácil de desmontar para la
inspección, la limpieza y el mantenimiento
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
Son equipos que basan su funcionamiento en el principio
del enfriamiento evaporativo, que se aplica en la industria
desde hace más de 100 años.
•
El enfriamiento evaporativo es un proceso natural que
utiliza el agua como refrigerante y que se aplica para
transmitir a la atmósfera el calor excedente de diferentes
procesos y máquinas térmicas.
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
Incorporan: una superficie de intercambio de calor y
masa humedecida mediante un dispositivo de
distribución de agua, un sistema de ventilación (natural
o forzada) encargado de favorecer y, en su caso, forzar el
paso del aire ambiente a través del relleno de intercambio
de calor y masa, y diferentes componentes auxiliares
tales como una balsa colectora de agua, bomba de
recirculación, separadores de gotas e instrumentos de
control.
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
Las torres de refrigeración enfrían el agua caliente
pulverizándola en forma de lluvia de gotas que caen en
un entramado o relleno intercambiador (un conjunto de
finas láminas de PVC colocadas de forma específica)
donde se refrigeran por medio de una corriente de aire,
que fluye en sentido contrario, cayendo el agua ya
refrigerada a un depósito que la recoge y que, en su caso
será distribuida por un circuito.
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
El aire entra por las aberturas inferiores que se
encuentran por encima del depósito de agua y atraviesa
la torre de abajo a arriba. Esta entrada de aire puede
producirse de forma natural en las torres de tiro natural o
de forma forzada a través de ventiladores
estratégicamente colocados.
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
La transferencia de calor se produce cuando el agua (a
mayor temperatura) y el aire (a menor temperatura)
confluyen en el relleno de la torre, en el que tiene lugar el
intercambio térmico entre los dos fluídos. Este relleno
tiene la finalidad de aumentar la superficie y el tiempo de
contacto entre el aire y el agua fomentando la eficiencia
del enfriado. Al evaporarse, el agua toma el calor que
necesita del resto del agua circulante, enfriándola.
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
En este proceso se evapora aproximadamente un 1% del
caudal total de agua por cada 7 ºC de refrigeración. Este
agua que sale de la torre evaporada es filtrada a través
del llamado "separador de gotas". Este es uno de los
elementos más importantes para la seguridad de una
torre de refrigeración, ya que evita el riesgo de que agua
contaminada por bacterias (Legionella). Reduce de
manera eficiente la expulsión de agua a la atmósfera tal
como dicta la norma (normativa Ecuador??)
• Legionella pneumophila
Torres de enfriamiento de
tiro inducido
•
El resto del agua refrigerada se deposita en una balsa que
la envía a un circuito que empleará este agua refrigerada
en distintas aplicaciones (climatización, unidades de
tratamiento de aire, procesos industriales, etc.)
•
Agua para reutilización
Tipos
•
La diferencia fundamental entre unas y otras radica en la
forma en la que introducen el aire en la torre para
refrigerar el agua, que puede ser de forma natural o
forzada mediante ventiladores.
•
Tiro natural y tiro inducido
Tiro natural
•
El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de la
diferencia de densidades, entre el aire más frío del
exterior y húmedo del interior de la torre.
•
Utilizan chimeneas de gran altura para obtener el tiro
deseado. Debido a las grandes dimensiones de estas
torres se utilizan flujos de agua de más de 200.000 gpm.
•
Son muy utilizadas en las centrales térmicas.
Tiro inducido
•
En este tipo de torres, el aire se succiona mediante un
ventilador situado en la parte superior de la torre. Son las
más utilizadas porque resultan más eficientes que otros
modelos.
Beneficios
•
Mayor ahorro energético
•
Requieren menor inversión que las condensadoras de aire
•
Tienen menor impacto ambiental
•
Menos impacto acústico
•
Por qué usarlas en ¿agroindustria?
Por qué usarlas en
¿agroindustria?
•
Uso en instalaciones de aire acondicionado: las torres de enfriamiento son
un método eficiente y ecológico se pueden utilizar como mecanismo para
enfriar algunos equipos que requieren condensación ya que generalmente
los aires acondicionados funcionan con gases y líquidos refrigerantes.
•
El enfriamiento de agua para el uso en procesos industriales: lo que se
busca es generar una transferencia de calor en algún momento de un
proceso industrial y para que este sea económico se utiliza una torre de
enfriamiento para recuperar el agua, volviendo a recircularla para usarla de
nuevo. Este proceso de las torres de enfriamiento es usado ampliamente
en agroindustria
•
Las torres de enfriamiento son de suma importancia para casi todas las
aplicaciones industriales que requieren de refrigeración, proporcionando
sostenibilidad industrial, ahorro de energía y cuidando del ambiente de los
gases que dañan la capa de ozono.