TC1 INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

INTRODUCCION

En este trabajo podremos encontrar los conceptos de las diferentes unidades y clases de presión, al igual que las características de los instrumentos industriales de medición de presión.

En el desarrollo de la práctica se emplearan recursos tales como el Banco Calibrador, Manómetro de Bourdon y Calderin. Determinaremos márgenes de error e investigaremos acerca de las condiciones en las cuales el manómetro no es confiable y también del vacío y sus aplicaciones.

Podremos igualmente ampliar nuestros conocimientos relacionados con el área de instrumentación industrial y desarrollar actividades colaborativas con los compañeros del curso con el fin de realizar debates y aportes acerca del trabajo.

MARCO TEÓRICO

Unidades y clases de presión

La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmosferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada). En él Sistema Internacional (S.I.) está normalizada en pascal de acuerdo con las Conferencias Generales de Pesas y Medidas que tuvieron lugar en Paris en octubre de 1967 y 1971, y según la Recomendación Internacional número 17, ratificada en la III Conferencia General de la Organización Internacional de Metrología Legal. El pascal es 1 newton por metro cuadrado (1 N/m²), siendo el newton la fuerza que aplicada a un cuerpo. Como el pascal es una unidad muy pequeña, se emplean también el kilopascal (1 kPa = 10 ² bar), el megapascal (1 MPa = 10 bar) y el gigapascal (1 GPa = 10 000 bar). En la industria se utiliza también el bar (1 bar = 10^ 5 Pa = 1,02 kg/cm. cuadrado) y el kg/CM2, Si bien esta última unidad, a pesar de su uso todavía muy extendido, se emplea cada vez con menos frecuencia.

La presión puede medirse en valores absolutos o diferenciales.

Figura 1. Clases de presión

La presión absoluta mide con relación al cero absoluto de presión.

La presión atmosférica es la presión ejercida por la atmosfera terrestre medida mediante un barómetro. A nivel del mar, esta presión es próxima a 760 mm (29,9 pulgadas) de mercurio absolutas o 14,7 psia (libras por pulgada cuadrada absolutas) y estos valores definen la presión ejercida por la atmosfera estándar.

La presión relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición (punto B de la figura). Hay que señalar que al aumentar o disminuir la presión atmosférica, disminuye o aumenta respectivamente la presión leída (puntos (B y B'), si bien ello es despreciable al medir presiones elevadas.

La presión diferencial es la diferencia entre dos presiones, puntos C y C'. El vacío es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión medida por debajo de la atmosférica(puntos D, D' y D"). Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presión atmosférica influyen considerablemente en las lecturas del vacío.

El campo de aplicación de los medidores de presión es amplio y abarca desde valores muy bajos (vacío) hasta presiones de miles de bar.

Instrumentos para medición de presión

a. Instrumentos mecánicos

Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en:

- Columnas de líquido:

 Manómetro de Presión Absoluta

 Manómetro de Tubo en U

 Manómetro de Pozo

 Manómetro de Tubo Inclinado

 Manómetro Tipo Campana

- Instrumentos Elásticos

 Tubos Bourdon

 Fuelles

 Diafragmas

b. Instrumentos electromecánicos y electrónicos

Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en:

 Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)

 Transductores de Presión Resistivos

 Transductores de Presión Capacitivos

 Transductores de Presión Magnéticos

 Transductores de Presión piezoeléctricos

Principales características de los instrumentos para medir presión

BANCO CALIBRADOR A PESAS

La calibración del manómetro se realiza mediante el banco calibrador a pesas. El principio de funcionamiento del banco calibrador de pesas está basado en el funcionamiento de una prensa hidráulica; en el momento en que se mueve el volante del banco se transmite presión en el fluido la cual es apreciada en el movimiento del platillo porta pesas.

El objetivo es lograr que el pistón del platillo porta pesas que está en contacto con el aceite se encuentre a la misma altura que la base del aro porta manómetro ya que una de las propiedades de la presión establece que la presión en un líquido a una misma altura es igual, entonces la presión leída por el manómetro e igual a la presión ejercida por el pistón del platillo porta pesas.

MANOMETRO DE BOURDON

Los tubos de Bourdon son tubos curvados en forma circular de sección oval. La presión a medir actúa sobre la cara interior del tubo, con lo que la sección oval se aproxima a la forma circular. Mediante el acodamiento del tubo de Bourdon se producen tensiones en el borde que flexionan el tubo. El extremo del tubo sin tensar ejecuta un movimiento que representa una medida de la presión el cual se traslada a una aguja indicadora.

Para presiones hasta 40 bar se utilizan en general tubos curvados de forma circular con un ángulo de torsión de 270°, para presiones superiores, tubos con varias vueltas en forma de tornillo.

Los tubos de Bourdon tienen una fuerza de retorno relativamente baja. Por ello, debe tenerse en cuenta su influencia en la indicación, en los equipos adicionales como por ejemplo indicadores de seguimiento, transmisores de señal límite o potenciómetros de control remoto. Los órganos de medición de tubo de Bourdon solamente pueden protegerse contra sobrecarga de manera limitada mediante el apoyo del órgano medidor con un valor límite de presión.

Para cualquier tipo de carga, la relación entre la carga y la deformación es una constante del material, conocida como el módulo de Young: E=Carga/e. Por ende, si la constante de deformación es conocida, se puede obtener la carga según:

Carga = E*e

De modo que frente a deformaciones pequeñas de materiales elásticos, será posible obtener una cuantificación reproducible de

...