Sistema de control: aquel que compara el valor de la variable, o condición a controlar, con un
valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que
el operario intervenga en absoluto.
Lazo de control: es el conjunto formado por una unidad de medida, una unidad de control, un
elemento final de control y el propio proceso. El lazo puede ser abierto o bien cerrado.
Lazo abierto: El operador mantiene la variable controlada en su valor de referencia
modificando directamente el valor de la variable manipulada.
Lazo cerrado: La variable controlada se mide constantemente y se compara con el valor de
referencia. Si se produce una desviación entre ambos valores se aplica una acción correctora al
elemento final de control para retornar la variable controlada al valor deseado. Equivale a
mantener el controlador en modo automático.
Los procesos con constantes de tiempo importantes o con retardos considerables son
adecuados para el control en lazo abierto. La principal desventaja del lazo abierto es la pérdida
de exactitud.
En ocasiones, el control de lazo cerrado debe operar en lazo abierto, tal como puede ocurrir en
el arranque de procesos por parte de un operador experimentado con un buen conocimiento
del proceso. El operador, en base a su experiencia, abrirá o cerrará el elemento final de control
más allá de lo que lo haría un lazo cerrado de control, con lo que conseguirá una mayor
velocidad en la variable y alcanzar el punto de consigna en menos tiempo.
DEFINICIONES
Concepto
CAMPO DE
MEDIDA
(range)
RANGEABILIDAD
(rangeability)
ALCANCE (span)
Definición
Espectro o conjunto de valores de la variable medida
que están comprendidos dentro de los límites
superior e inferior de la capacidad de medida, de
recepción o de transmisión del instrumento. Viene
expresado estableciendo los dos valores extremos.
Es el cociente entre el valor de medida superior e
inferior de un instrumento.
Es la diferencia algebraica entre los valores superior e
inferior del campo de medida del instrumento.
Ejemplo
Un manómetro de intervalo de
medida 0- 10 bar, un transmisor de
presión electrónico de 0-25 bar con
señal de salida 4-20 mA c.c
Una válvula de control lineal que
regule linealmente el caudal desde el
2% hasta 100% de su carrera tendrá
una rangeabilidad de 100/2 = 50.
Es de 10 bar para el manómetro, de
25 bar para el transmisor de presión
del primer ejemplo.
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que
tiende a dar lecturas próximas al valor verdadero de la
magnitud medida. Se da en términos de inexactitud,
EXACTITUD
Exactitud de ± 1% de 150 °C, es decir,
es decir, un instrumento de temperatura de 0-100 °C
(accuracy)
± 1,5 °C.
con temperatura del proceso de 100 °C y que marca
99,98 °C se aproxima al valor real en 0,02 °C, o sea
tiene una inexactitud de 0,02 °C.
Es la cualidad de un instrumento por la que tiende a
Un manómetro de intervalo de
dar lecturas muy próximas unas a otras, es decir, es el medida de 0 a 10 bar, puede tener
PRECISIÓN
grado de dispersión de las mismas. Los instrumentos
diversas lecturas de 7,049, 7,05,
(precision)
de medida estarán diseñados por los fabricantes para 7,051, 7,052 efectuadas a lo largo del
que sean precisos, y como periódicamente se
tiempo y en las mismas condiciones
descalibran, deben reajustarse para que sean exactos. de servicio.
Es la suma del desvío (trueness) y la precisión. El desvío es la incertidumbre sistemática (x)
INCERTIDUMBRE presente durante una prueba. La precisión es el intervalo de incertidumbre (dx) asociado a x. El
(accuracy)
resultado de una medición se presenta de la forma:
{𝑋̅ ± 𝐷𝑋} = (𝑋̅ − 𝐷𝑋, 𝑋̅ + 𝐷𝑋)
Es el campo de valores de la variable que no hace
Para un instrumento de temperatura
variar la indicación o la señal de salida del
ZONA MUERTA
con un alcance de 200 °c es de ±
instrumento, es decir, que no produce su respuesta.
(dead zone)
0,1%, es decir, de 0,1 × 200/100 = ±
Viene dada en tanto por ciento del alcance de la
0,2 °c.
medida.
Si en un transmisor electrónico de 0Es la razón entre el incremento de la señal de salida o 10 bar con señal de salida 4-20 ma
c.c, la presión pasa de 5 a 5,5 bar y la
de la lectura y el incremento de la variable que lo
señal de salida de 11,9 a 12,3 ma c.c.,
ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de
SENSIBILIDAD
la sensibilidad es el cociente:
reposo.
(sensitivity)
∆𝑠𝑒ñ𝑎𝑙/𝐴𝑙𝑐𝑎𝑛𝑐𝑒𝑠𝑒ñ𝑎𝑙
(11,9 − 12,3)/(4 − 20)
𝑠=
𝑠=
(5,5 − 5)/(10 − 0)
∆𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒/𝐴𝑙𝑐𝑎𝑛𝑐𝑒𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒
𝑠 = ±0,5 𝑚𝐴 𝑐𝑐/𝑏𝑎𝑟
REPETIBILIDAD
(repeatibility)
Es la capacidad de reproducción de las posiciones de la pluma o del índice o de la señal de
salida del instrumento, al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas
condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo.
La repetibilidad viene dada por la fórmula:
∑(𝑥𝑖 − 𝑥)2
𝑟=√
𝑁
HISTÉRESIS (hysteresis): es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el
índice o la pluma del instrumento o la señal de salida para el mismo valor cualquiera del
campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos, ascendente y
descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida.
Ejemplo: si en un termómetro de 0-100%,para el valor de la variable de 40 °C, la aguja marca
39,9 °Cal subir la temperatura desde 0 °C, e indica 40,1 °C al bajar la temperatura desde 100
°C, el valor de la histéresis es de:
(40,1 − 39,9)⁄100 − 0 × 100 = ±0,2%
RUIDO: Cualquier perturbación o señal accidental no deseada que modifica la transmisión,
indicación o registro de los datos deseados. Puede ser eléctrica o neumática y expresarse en
unidades de la señal de salida o en tanto por ciento del alcance. Un caso especial es la
interferencia de radiotransmisores RFI.
CÓDIGO DE IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS
Para designar y representar los instrumentos de medición y control se emplean normas muy
variadas que a veces varían de industria en industria. Hay que señalar que estas normas no son
de uso obligatorio, sino que constituyen una recomendación a seguir en la identificación de los
instrumentos en la industria.
SIMBOLOS A EMPLEAR EN
PLANOS
ABREVIATURAS
AS – Aliment. de Aire
IA – Aire de
instrumentos
PA – Aire de Planta
ES – Aliment. Eléctrica
HS – Alim. Hidráulica
WS – Alim. de Agua
SS – Alim. de Vapor
NS – Al. de Nitrógeno
GS – Alimentación de gas
CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS
A. SEGÚN SU FUNCIÓN:
a. INSTRUMENTOS CIEGOS: son aquellos que no tienen indicación visible de la variable,
asimismo se incluyen los instrumentos de alarma, tales como presostatos y termostatos
que poseen una escala exterior con un índice de selección de la variable, ya que sólo
ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al cruzar la variable el valor
seleccionado.
Ejemplos: transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin indicación,
presostatos y termostatos.
b. INSTRUMENTOS INDICADORES: disponen de un índice y de una escala graduada en la
que puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la escala se dividen en
indicadores concéntricos y excéntricos. Existen también indicadores digitales que
muestran la variable en forma numérica con dígitos.
Ejemplos: manómetro de bourdon, termómetro y balanzas.
c. INSTRUMENTOS REGISTRADORES: registran con trazo continuo o a puntos la variable,
y pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según sea la forma del
gráfico.
Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 revolución en 24 horas
mientras que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico es de unos 20
mm/hora.
A señalar que los registradores sin papel (paperless recorders) tienen un coste de
operación reducido, una mejor exactitud y pueden incorporar funciones de captura de
datos, lo que los hace ideales para procesos discontinuos (batch process).
d. ELEMENTOS PRIMARIOS (EP) O SENSORES: captan el valor de la variable de proceso y
envían una señal de salida predeterminada, están en contacto con la variable y utilizan
o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición, una
indicación en respuesta a la variación de la variable controlada. El efecto producido por
el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida
eléctrica, etc.
Ejemplo: en los EP de T° de bulbo y capilar, el efecto es la variación de P de los mismos.
en los termopar se presenta una variación de la fuerza electromotriz (FEM)
e. TRANSMISORES: captan la variable de proceso a través del elemento primario y la
transmiten a distancia en forma de señal [neumática (0,2 - 1 bar), electrónica o digital
(4 a 20 mA c.c), etc.]
El EP puede formar, o no, parte integral del transmisor; el primer caso lo constituye un
transmisor de temperatura de bulbo y capilar y el segundo un transmisor de caudal con
la placa orificio.
La señal digital es la más ampliamente utilizada y es apta directamente para las
comunicaciones, ya que utiliza protocolos estándar.
f.
TRANSDUCTORES: reciben una señal de entrada función de una o más cantidades
físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida, es decir, convierten la
energía de entrada de una forma a energía de salida en otra forma.
Ejemplos: un relé, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión
de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática),
etc.
g. CONVERTIDORES: son aparatos que reciben una señal de entrada neumática (0.2-1 bar)
o electrónica (4-20 mA c.c.) procedente de un instrumento y después de modificarla
(convertirla) envían la resultante en forma de señal de salida estándar.
Ejemplo: un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida electrónica,
un convertidor I/P (señal de entrada eléctrica a señal de salida neumática).
h. RECEPTORES: reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o
registran. Los receptores controladores envían otra señal de salida normalizada a los
valores ya indicados1, que actúan sobre el elemento final de control.
i.
CONTROLADORES: comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con
un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación y su
programación. Pueden recibir la variable controlada directamente como controladores
locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital
procedente de un transmisor.
j.
ELEMENTO FINAL DE CONTROL: Recibe la señal del controlador y modifica el agente de
control.
Ejemplo: En el control neumático, el EFC suele ser una válvula que recibe la señal del
controlador y modifica su posición variando el caudal de fluido.
-
CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSMISORES
TIPO DE SEÑAL
PRINCIPIO DE
FUNCIONAMIENTO
1
NEUMÁTICA
Sistema toberaobturador que,
mediante bloques
amplificadores con
retroalimentación por
equilibrio de
movimientos o de
fuerzas, convierte el
movimiento del
elemento primario de
medición a una señal
neumática.
ELECTRONICA
DIGITAL
Basados en detectores
de inductancia, o
utilizando
transformadores
diferenciales o circuitos
de puente de
Wheatstone, o
empleando una barra de
equilibrio de fuerzas,
convierten la señal de la
variable a una señal
electrónica.
La señal del proceso es
muestreada a una
frecuencia mayor que
el doble del de la señal
y de este modo, la
señal digital obtenida
consiste en una serie
de impulsos en forma
de bits.
En señal neumática (0.2-1 bar) o electrónica (4-20 mA c.c.)
Transmisor
Señal
Exactitud
Ventajas
Desventajas
Neumático
0,2 – 1 bar
± 0,5%
Rapidez
Requiere aire limpio
No guarda información
Distancias limitadas
Mantenimiento caro
Sensible a vibraciones
Electrónico
Convencional
4 – 20 mA
c.c
± 0,5%
Rapidez
Sensible a vibraciones y
ruidos eléctricos
Derivas térmicas
Electrónico
Inteligente
4 – 20 mA
c.c
± 0,2%
Digital
digital
± 0,01%
Mayor exactitud
Intercambiable
Estable, fiable
Campo de medida más
amplio
Bajo coste de mantenimiento
Mayor exactitud, Más
estabilidad
Fiable, autodiagnóstico
Campo de medida más
amplio
Bajo coste de mantenimiento
Comunicaciones
bidimensionales
Configuración remota
Inmunidad a ruidos eléctricos
Costo mayor
Coste más alto
B. SEGÚN LA VARIABLE DE PROCESO
I.
MEDIDORES DE PRESIÓN
i.
SENSORES MECÁNICOS:
-
TUBO DE BOURDON: es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo,
cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el
interior del tubo, este tiende a enderezarse y el
movimiento es transmitido a la aguja indicadora.
El metal solo se puede deformar dentro de un rango
limitado para evitar la deformación permanente. El
material habitualmente utilizado suele ser acero inoxidable
o aleaciones especiales tipo hastelloy o monel.
Puede presentarse como:
- Bourdon C o simple
- Bourdon espiralado
- Bourdon helicoidal
-
Fuelle: El principio es parecido al diafragma compuesto, pero basado en una sola pieza
flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
Tienen como ventaja su gran duración y se suelen emplear para pequeñas presiones.
-
Diafragma: El diafragma consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas
rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada cápsula se
deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de
palancas. Al aplicar presión, el movimiento se aproxima a una relación lineal en un
intervalo de medida lo más amplio posible con un mínimo de histéresis y de desviación
permanente en el cero del instrumento. Se suelen emplear para pequeñas presiones.
0,5 – 6000 bar
Exactitud en
% en toda la
escala
0,5 – 1%
Temperatura
máxima de
servicio
90° C
Presión
estática
máxima
6000 bar
Espiral
0,5 – 2500 bar
0,5 – 1%
90° C
2500 bar
Helicoidal
0,5 – 5000 bar
50mm cda –
2bar
100mm cda –
2bar
0,5 – 1%
90° C
5000 bar
0,5 – 1%
90° C
2 bar
0,5 – 1%
90° C
2 bar
Instrumento
Campo de
medida
Tubo Bourdon
Diafragma
Fuelle
ii.
SENSORES ELECTROMECÁNICOS
-
Sensor capacitivo: se basan en la variación de capacidad que se produce en un
condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil
tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.
-
Sensor inductivo: Se basa en que, al desplazar un núcleo móvil dentro de una bobina,
aumenta la tensión inducida en el arrollamiento secundario.
-
Sensor de galgas extensométricas: se basan en la variación de longitud y de diámetro, y
por lo tanto de resistencia, que tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra
sometido a una tensión mecánica por la acción de una presión.
Tienen una respuesta frecuencial excelente y pueden utilizarse en medidas estáticas y
dinámicas. No son influidas por campos magnéticos, pero presentan una señal de salida
débil, son muy sensibles a vibraciones y tienen una estabilidad dudosa a lo largo del
tiempo de funcionamiento.
-
Sensor piezoeléctrico: son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la
acción de una presión, generan un potencial eléctrico. Dos materiales típicos en los
transductores piezoeléctricos son el cuarzo y el titanato de bario, capaces de soportar
temperaturas del orden de 150 °C en servicio continuo y de 230 °C en servicio
intermitente. Su señal de respuesta a una variación de presión es lineal y son adecuados
para medidas dinámicas, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un millón de
ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios en la temperatura
y de experimentar deriva en el cero y precisar ajuste de impedancias en caso de fuerte
choque. Asimismo, su señal de salida es relativamente débil, por lo que precisan de
amplificadores y acondicionadores de señal que pueden introducir errores en la
medición.
0 – 0.1 a 0 – 300
Precisión en %
en toda la
escala
1
Temperatura
máxima de
servicio
80 °C
Inductancia var.
0 – 0.1 a 0 – 300
0.5
80 °C
Media
Reluctancia var.
0 – 0.1 a 0 – 300
1
80 °C
Media
0.05 – 5 a 0.05 – 600
1
150 °C
Media a buena
Cementadas
0 – 0.5 a 0 – 3000
0.5
120 °C
Mala
Sin cementar
0 – 0.01 a 0 – 600
1
120 °C
Mala
Silicio fundido
0 – 2 a 0 – 600
0.3
107 °C
Muy buena
0.1 – 600
1
90 °C
Mala
Instrumento
Resistivos
Campo de medida
Estabilidad en
el tiempo
Mala
Magnéticos
Capacitivos
Galgas extensiométricas
Piezoeléctricos
iii.
ASPECTOS DE INSTALACIÓN
a) Se deben diseñar las líneas de impulso de modo tal que para servicios de gases no
contengan líquido y que para servicios de líquidos o vapor siempre estén llenas del
fluido y que no hayan ‘trampas de gas’ porque pueden ser causas de error.
b) Usualmente el instrumento se separa del proceso por medio de manifolds que
consisten en un juego de válvulas para poder sacar, recalibrar o reemplazar el
instrumento.
c) Instalación de un manifold:
1. Enroscar el instrumento
2. Abrir de a poco las válvulas, regulándolas simultáneamente.
3. Ir cerrando la válvula de purga
4. Verificar que no se hayan formado bolsas de aire o liquido
iv.
INSTALACIÓN CON SELLOS QUIMICOS
a) Aspectos del fluido de proceso que pueden obligar a instalarlos:
▪ Corrosión
▪ Deposición de materiales
▪ Fluidos peligrosos o tóxicos
▪ Fluidos muy viscosos o que puedan solidificarse y taponar el instrumento
b) Se utilizan para proteger el instrumento y evitar que haya fugas o perdidas del
fluido.
c) Los instrumentos de presión deben estar aislados con una válvula de cierre para su
desmontaje y para presiones superiores a 25 bar se necesita una válvula de alivio
adicional.
d) Pueden ser:
1. De Diafragma;
2. Remotos: proporcionan aislamiento químico y térmico
▪ Fluidos de proceso (FP) corrosivos
▪ FP con sólidos en suspensión o viscosos
▪ FP que se pueden congelar o solidificar
▪ Temperaturas de P más altas que las soportadas por los transmisores
▪ Se usan para fluidos cuya medición es particularmente compleja como Cl2,
H2, O3, O2, H2SO4 o las mediciones de vacio con alta temperatura.
v.
SELLOS REMOTOS – CASOS ESPECIALES
Casos de fluidos cuya medición es particularmente compleja:
▪ Cloro gas: ante la presencia de trazas de agua, aumenta peligrosamente su
corrosividad
▪ Hidrógeno gaseoso: por permeabilidad pasa a través de los diafragmas de instalación
de los transmisores y provoca corrimientos en el cero.
▪ Ozono: podría producirse cracking
▪ Oxígeno, ácido sulfúrico o las mediciones de vacío con alta temperatura.
vi.
DATOS TÍPICOS PARA SELECCIONAR UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN DE PRESIÓN
a) Datos del FP: nombre/s del/los fluido/s que pueden estar en contacto con los
instrumentos
b) Datos del proceso:
▪ Rango de P a medir
▪ Máxima P que puede aplicarse al instrumento
▪ Temperatura que puede alcanzarse en el instrumento
▪ Existencia de pulsaciones por bombas de desplazamiento positivo. Uso de
amortiguadores.
c) Datos del instrumento:
▪ Tipo y diámetro de la conexión al proceso
▪ Materiales preferibles o exigidos
▪ Exactitud requerida
▪ Tipo de instrumento (indicador, transmisor (tipo de salida), etc.)
II.
MEDIDORES DE CAUDAL
A. Tipos
SISTEMA
ELEMENTO
Placa-orificio
o diafragma
Medidores Volumétricos
Tubo Venturi
PRESIÓN
DIFERENCIAL
Tubo Pitot
(Elementos
Deprimógenos)
Tubo Annubar
DESCRIPCIÓN
Consiste en una placa perforada instalada en la tubería. Dos tomas,
conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, captan esta
presión diferencial proporcional al cuadrado del caudal.
Permite la medición de caudales del 60% superiores a los de la placa
orificio, en las mismas condiciones de servicio y con una pérdida de
carga de sólo del 10% al 20% de la presión diferencial. Posee una gran
exactitud y permite el paso de fluidos con un porcentaje
relativamente grande de sólidos, pero su costo es elevado.
Mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, o sea, la
presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad.
Es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la
sección de la tubería, de aquí que en su empleo es esencial que el flujo
sea laminar, disponiéndolo en un tramo recto de tubería. Se emplea
normalmente para la medición de grandes caudales de fluidos limpios
con una baja pérdida de carga.
Consta de dos tubos, el de presión total y el de presión estática. El
tubo que mide la presión total está situado a lo largo de un diámetro
transversal de la tubería y consta de varios orificios de posición crítica,
determinada por computador, que cubren cada uno la presión total en
un anillo de área transversal de la tubería.
SISTEMA
Medidores Volumétricos
ÁREA VARIABLE
VELOCIDAD
TENSIÓN
INDUCIDA
ELEMENTO
Rotámetro
DESCRIPCIÓN
Se caracterizan por el cambio de área que se produce entre el cuerpo del
medidor y el elemento primario en movimiento que cambia su posición,
proporcionalmente al flujo del fluido. El caudal medido, depende del
peso específico del fluido, su viscosidad y el área del tubo. Poseen caída
de presión constante, se utilizan para control de bajos caudales de gases
y líquidos. Muy solicitados por su razonable costo, sencillez operativa,
bajo mantenimiento, larga duración y robustez.
No son aconsejables para altas presiones, porque disminuye la precisión
Turbina
Miden caudal de líquidos limpios, mediante la detección de la rotación
de los alabes de la turbina, colocada en la corriente de flujo.
La velocidad rotacional del alabe es proporcional al caudal volumétrico
del fluido.
Sondas
Utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados dentro o fuera de
Ultrasónicas la tubería.
Son buenos para medir líquidos altamente contaminados o corrosivos,
porque se instalan exteriormente (Efecto Doppler: se proyectan ondas
de us y se mide el corrimiento de frecuencia de la señal de retorno).
Aptos para grandes tuberías, baja ∆𝑃, fácil instalación, bajo coste de
mantenimiento y energéticos.
Medidor
El ppio. de funcionamiento se basa en la Ley de Faraday que establece
magnético
cuando un conductor se desplaza dentro de un campo magnético se
inducirá una tensión.
Se deben colocar después de la bomba, en tramos rectos de cañería, las
mismas deben estar llenas de fluido que debe tener una conductividad
superior a 3 micromhios/cm y los electrodos dentro de las tuberías.
No puede usarse en gases.
Son adecuados para suspensiones, porque no presentan obstrucciones.
Son adecuados para grandes tuberías porque generan pequeña ∆𝑃.
Medidores de Q másico
DESPLAZAMIENTO Disco
POSITIVO
giratorio/
Pistón
FUERZA DE
CORIOLIS
Tubo de
Coriolis o
Tubo de
vibración
VORTEX
Vortex
No se utilizan para gases.
El fluido debe ser limpio y de cierta viscosidad.
Tiene baja fricción y bajo mantenimiento.
Ocasiona un ∆𝑃 permanente.
Proporcionan una medición muy precisa del caudal másico y densidad
del fluido, son prácticamente inmunes a todo (presión, temperatura,
sólidos en suspensión).
No requieren acondicionamiento de caudal ni tramos rectos de tubería y
poseen bajos costos de mantenimiento.
No requieren tramos rectos de tubería.
Costos mínimos de mantenimiento, porque no tienen partes móviles.
El ppio básico es que los remolinos se desprenden del cuerpo a
frecuencia proporcional al caudal volumétrico que circula.
Si tienen sensor térmico, miden caudal másico.
Miden caudal másico de vapor saturado, no se aconseja en fluidos
tóxicos, inflamables o peligrosos.
Susceptibles a vibraciones, intrusivos, operan con bajo consumo de
energía y requiere poco mantenimiento.
B. Comparación
a) Placa orificio vs Tubo Venturi
Placa orificio
Ajuste
Puede sustituirse fácilmente para
ajustarse a diferentes velocidades de
flujo.
Reemplazo
Fácil
Pérdida de
presión
Genera una gran ∆P permanente,
debido a la presencia de remolinos de
agua abajo del orificio.
Tubo Venturi
Posee un diámetro fijo, por lo que el
rango de medición está limitado por
la caída de presión causada por el
mismo Venturi.
Diseñado para instalaciones
permanentes
Al prevenir la formación de
remolinos, se reduce enormemente la
∆P permanente que genera.
Costo
Más económico y fácil de instalar.
Costoso y debe ser diseñado
cuidadosamente.
Coeficiente de
descarga
No es constante con la viscosidad
Constante con la viscosidad
Para sólidos en
suspensión
No recomendado
Tiene mejor respuesta
b) General
Medición directa o local
III.
MEDIDORES DE NIVEL
A. Nivel de líquidos
INSTRUMENTO
DESCRIPCIÓN
Consiste en una varilla o regla graduada que se introduce en el recipiente (abierto a la
atmosfera) y la medición se efectúa por lectura directa de la longitud mojada por el
SONDA
líquido.
Es usado en depósitos de gasolina, fuel oil, petróleo, camiones de leche.
Es barato y exacto.
TUBULAR O NIVEL El líquido sube por el tubo hasta igualar al nivel del depósito.
DE CRISTAL
No soportan mucha presión ni altas temperaturas.
No son resistentes al impacto.
No se pueden usar para líquidos que manchen el interior del tubo o sean muy
pegajosos.
FLOTADOR
Consisten en un flotador situado sobre el líquido y conectado al exterior del tanque,
C/CONTRAPESO
indicando directamente el nivel.
Tiene el inconveniente de que las partes móviles están expuestas al fluido y pueden
romperse, además el tanque no puede estar
sometido a presión y el flotador debe mantenerse limpio.
FLOTADOR
Se basa en el seguimiento magnético de un flotador que desliza por un tubo guía y que
MAGNÉTICO
contiene un potente electroimán.
Aptos para líquidos corrosivos, inflamables, explosivos, sucios, viscosos o de alto costo,
y para condiciones de altas temperaturas y presiones.
Se utilizan si es preciso evitar el escape de gases tóxicos o líquidos inflamables, si el tanque está
enterrado o para ver el nivel a distancia.
Presión hidrostática
TIPO BURBUJEO
Medidores inferenciales
Emplea un tubo sumergido en el líquido a través del cual se hace burbujear aire
mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado.
La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la
columna de líquido, es decir, al nivel.
Es simple y da buen resultado, en particular, en el caso de líquidos muy
corrosivos o con sólidos en suspensión y en emulsiones.
PRESIÓN
HIDROSTÁTICA
Mide la presión en el fondo del tanque, se utiliza para líquidos, gases y vapores muy
inflamables, y productos químicos con sólidos en suspensión.
PRESIÓN
DIFERENCIAL DE
DIAFRAGMA
Consiste en un diafragma en contacto con el líquido que mide la
presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto, esta
presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico.
Puede emplearse para fluidos con sólidos en suspensión y viscosos, como pasta de
papel.
ULTRASONIDO
Consiste en un diafragma en contacto con el líquido que mide la presión hidrostática en un
punto del fondo del tanque. En un tanque abierto, esta presión es proporcional a la altura del
líquido en ese punto y a su peso específico
Presentan el inconveniente de ser sensibles a la densidad de los fluidos y de dar señales
erróneas si hay obstrucciones en el interior del tanque o bien cuando la superficie del nivel del
líquido no es nítida, como es el caso de un líquido que forme espuma, ya que se producen
falsos ecos de los ultrasonidos.
Consiste en una horquilla que vibra a su frecuencia de resonancia.
Cuando la horquilla es mojada por el líquido reduce su frecuencia.
DETECTOR DE
NIVEL VIBRATORIO
HORQUILLA
No se ve afectado por la turbulencia, espuma, vibración, contenido de sólidos o
propiedades líquidas.
B. Nivel de sólidos
IV.
MEDIDORES DE TEMPERATURA
INSTRUMENTO
VENTAJAS
RTD
- Alta sensibilidad (10 veces mayor a TC)
- Alta repetibilidad y exactitud para
termoresistores de Pt.
- Bajo costo para termoresistores de Cu y
Ni
TERMOCUPLAS
- Determinación puntual de la T
(TC)
- No necesitan alimentación
- Amplio rango de medición.
- Mayor exactitud que las RTD a bajas T
- Estabilidad a largo plazo aceptable.
- Rápido tiempo de respuesta.
DESVENTAJAS
- Hay pequeños corrimientos con el tiempo.
- Hay un límite de temperatura máximo.
- Rango limitado de linealidad para cada tipo
de material usado.
- Mantener la unión de referencia a una
temperatura cte y conocida.
- Respuesta no lineal.
- La Tmax del termopar debe ser menor a su
Tfusión.
- El medio no debe atacar a los metales de la
unión.
