Estado Del Arte De Medidores De Flujo Y Presion

Medidores de Presión

Definición

Presión

La presión se define como fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la superficie que lo encierra. De tal manera, la presión (P) de una fuerza (F) distribuida sobre un área (A), se define como:

P=F/A

Las razones por las que un proceso debe censar las presiones son varias, tales como:

Calidad del producto.

Por seguridad.

En aplicaciones de medición de nivel.

En aplicaciones de medición de flujo.

Instrumentos utilizados para medir presión

Se pueden clasificar en:

Columnas de Liquido

Instrumentos Elásticos

Instrumentos Electromecánicos y Electrónicos

En las columnas de líquido como su nombre lo indica se utiliza un fluido de trabajo, el cual varía según el instrumento, dentro de esta clasificación se encuentran:

Manómetro de Presión Absoluta.

Manómetro de Tubo en U.

Manómetro de Pozo.

Manómetro de Tubo Inclinado.

Manómetro Tipo Campana

Manómetro de Presión Absoluta

En ellos la presión aplicada se balancea contra la columna de líquido. La forma más simple consiste en un tubo vertical sellado en un extremo, que contiene líquido; por el otro extremo se aplica la presión que se quiere medir. El líquido sube en el tubo hasta que el peso de la columna balancea la presión aplicada (fig.1).

Manómetro de tubo en U

Se utiliza para medir presión diferencial. Consiste en un tubo en forma de “U” lleno de líquido en cada una de las ramas del tubo se aplica una presión. La diferencia de la altura del líquido en las dos ramas es proporcional a la diferencia de presiones (fig.2).

Manómetro de Pozo

En este tipo de manómetro una de las columnas del tubo en “U” ha sido sustituida por un reservorio o pozo de diámetro, de forma tal que la presión diferencial es indicada únicamente por la altura del líquido en la rama no eliminada del tubo “U” (fig.3 y 4).

Manómetro de tubo inclinado

Igual al anterior, se utiliza para medición de presiones diferenciales pequeñas.

Manómetro de Campana

Este tipo de sensor es una campana invertida dentro de un recipiente que contiene un líquido sellante (fig.5).

Instrumentos Elásticos

Esta clase de instrumentos se remontan a los primeros años de las tecnologías de la energía de generada por vapor, el aire comprimido y la hidráulica, donde los sensores de presión utilizaban alguna forma de elemento elástico cuya geometría se veía alterada por cambios en la presión.

Tubo de Bourdon

La patente data de 1852, consta de un tubo curvado o trenzado, cuya sección de transferencia difiere de una forma circular. En esencia se trata de un tubo cerrado en un extremo, con una sección transversal interna que no es un círculo perfecto y al estar doblado

o deformado tiene la propiedad de cambiar su forma con las variaciones de presión interna (fig.6).

Fuelles

Puede definirse como un tubo flexible, el cual cambia su longitud de acuerdo a la presión aplicada. Este cambio de longitud es mucho mayor que el que se obtiene con el tubo de bourdon de las mismas características (fig.7).

Diafragma

El principio de operación es similar al de los fuelles, pero su construcción es diferente. El diafragma es un disco flexible generalmente con corrugaciones concéntricas (fig.8).

Instrumentos Electromecánicos y Electrónicos

Transductores de Presión Resistivos

La presión desplaza un cursor a lo largo de una resistencia a modo de potenciómetro cuyo valor se modifica proporcionalmente a la presión aplicada. Estos transductores operan bajo el principio de que un cambio en la presión produce un cambio en la resistencia del elemento sensor. Están constituidos por un elemento elástico (tubo Bourdon, fuelle, diagrama), el cual hace variar la resistencia de un potenciómetro en función de la presión (fig. 9).

Transductores de Presión Capacitivos

Los sensores de presión capacitivos utilizan un condensador de capacidad variable para medir cambios en la presión. Principio físico, el funcionamiento del sensor se basa en la variación de la capacidad de un condensador; la presión ejercida deforma una parte del sensor y dado que la capacidad del mismo únicamente depende de su geometría esta también se es modificada (fig.11).Transductores de Presión Magnéticos

Transductores de inductancia variable en los que el desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina varía la inductancia casi proporcional al desplazamiento del núcleo (fig.12).

Transductores de reluctancia variable, en este caso se tiene un imán permanente que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético. Al cambiar la posición de la armadura varía la reluctancia y por consiguiente el flujo magnético, esta variación del flujo provoca una corriente inducida en la bobina que es proporcional al desplazamiento de la armadura.

Transductor de Presión Piezoeléctrico

Estos dispositivos utilizan las características piezoeléctricas de ciertos cristales y materiales cerámicos para generar una señal eléctrica (fig.13). Estos elementos eléctricos, son materiales cristalinos que al deformarse físicamente por la acción de una presión, generan una señal eléctrica. La señal de respuesta varía en forma lineal con la presión de entrada, son adecuados para medidas dinámicas ya que son capaces de responder a frecuencias del orden de 1 MHz. Son elementos pequeños de construcción robusta sin embargo son sensibles a cambios de temperatura; requiere de amplificadores.

Medidores de Flujo

El funcionamiento de algunos medidores de fluido se encuentra afectado por las propiedades y condiciones del fluido. Una consideración básica es si el fluido es un líquido o un gas. Otros factores que pueden ser importantes son la viscosidad, la temperatura, la corrosión, la conductividad eléctrica, la claridad óptica, las propiedades de lubricación y homogeneidad.

Medidores de Cabeza Variable

El principio básico de estos medidores es que cuando una corriente de fluido se restringe, su presión disminuye por una cantidad que depende de la velocidad de flujo a través de la restricción, por lo tanto la diferencia de presión entre los puntos antes y después de la

...