cap 3 sensores y transmisores 2013

7/22/2019 Cap 3 Sensores y Transmisores 2013

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CAPITULO IIISensores y Transmisores

Principio de funcionamiento


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Sensor

Se llama sensor al instrumento queproduce una seal, usualmenteelctrica en la actualidad,(antiguamente se utilizaban sealeshidrulicas), que refleja el valor deuna propiedad, mediante alguna

correlacin definida.


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Sensor

La relacin entre la variable delproceso y el fenmeno fsico en elque se basa el sensor es dada por

la ganancia (KT) del sensor.

PVmin PVmax

0%TO

100%TO

PV

TO

PVPVKT%

minmax

100


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Sensor

El sensor ideal es un instrumentoque no altera la propiedad medida.Por ejemplo, si se midetemperatura, el sensor ideal nodebera aportar ni recibir calor, esdecir debera tener una masa igual

a cero; o no debera estar encontacto con la masa a la que leesta midiendo la temperatura.


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Transmisores

Los transmisores son instrumentosque convierten la salida del sensoren una seal suficientemente fuertecomo para transmitirla alcontrolador o a otro aparatoreceptor.

Las seales de salida del transmisorpueden ser neumticas, elctricas odigitales


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Sensores

TerminologaSeal de Entrada: una seal aplicada a un dispositivo, o sistema

Seal de Salida: una seal entregada por un dispositivo, o

sistema.

Rango del Instrumento ( campo de medida): Es el conjunto de

valores de la variable medida comprendidos dentro de los limitessuperior e inferior de la capacidad de medida o de transmisin del

instrumento.

Amplitud (Span): es la diferencia algebraica entre los valores o

limites superiores e inferiores del rango del instrumento.

Exactitud: es la conformidad de un valor indicado con respectoa un valor real.

Sensibilidad: seal mnima a la cual el instrumento responde.

Histresis: mxima diferencia en la respuesta de un instrumento

frente a la misma entrada cuando se hace el mismo recorrido en

ambos sentidos.

Repetibilidad: grado de igualdad con que un valor dado puedeser repetidamente medido.


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1.Sensores de posicin.2.Sensores de velocidad.

3.Sensores de temperatura.4.Sensores de presin.

5.Medidores de caudal.

6.Medidores de nivel.

Tipos de Sensores


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Sensores de posicin.


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1. Sensores de posicin:

Se usan para: Medir distancias entre objetos.

Detectar la presencia de un objeto a cierta distancia.

Tipos:

a) Detectores de presencia o proximidad.

b) Medidores de distancias o posicin.

c) Sensores de pequeas deformaciones.

1. Sensores de posicin.


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a) Detectores de presencia o proximidad

INDUCTIVOS:Detectan la proximidad de piezas metlicas en el rango 1mm-30mm.

Formados por un circuito oscilador LC con alta frecuencia de resonancia. Lapresencia del metal altera el circuito magntico y hace variar la amplitud de

la oscilacin generada por el circuito.Sensor de tipo todo o nada.


Ventajas:- No necesita estar en contacto con el

objeto a detectar.- Robustez mecnica.- Resistencia a ambientes agresivos y aaltas temperaturas.- Bajo precio.


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a) Detectores de presencia o proximidad

CAPACITIVOS:Basados en el mismo principio.

El elemento sensible es el C del circuito oscilante: dos aros metlicosconcntricos que forman un condensador.

Cuando el objeto se acerca, cambia el dielctrico del C y, por tanto,cambian las oscilaciones del circuito.

Son sensores tipo todo o nada


Ventajas:

-Puede detectar materiales distintos a losmetales.

Pero: Su sensibilidad depende mucho deltipo de material a detectar y de la humedad

ambiental.


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a) Detectores de presencia o proximidadPTICOS:

Incorporan un emisor y un receptor.

La variacin de luz es la que activa su salida. Pueden conmutar por luz opor oscuridad.


PALPACIN DIRECTA:Emisor y receptor en la misma unidad.

El objeto se detecta cuando el haz deluz se refleja en l.

SISTEMA ENFOCADO:Emisor y receptor en la misma unidad.

El punto de enfoque (por medio de una lente) se encuentra a una distancia prefijadadel receptor.

Slo la reflexin de un objeto a esa distancia provoca la activacin de la salida.


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a) Detectores de presencia o proximidadPTICOS:


SISTEMA EMISOR/RECEPTOR:

Emisor y receptor en distintasunidades.

La interrupcin del haz de luz provoca

la conmutacin.SISTEMA DE BARRERA:

Emisor y receptor en la misma unidad.

El haz de luz se refleja con un reflector.

La interrupcin del haz de luz provocala conmutacin.

Permiten identificar colores y objetos de tamao pequeno(dcimas de mm)

Distancias de deteccin grandes: 5m-500m

Pueden complementarse con fibra ptica


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a) Detectores de presencia o proximidad ULTRASONIDOS:

Basados en la emisin-recepcin de ondas de ultrasonidos.

El objeto interrumpe el haz, el nivel de recepcin vara y el objeto esdetectado


Ventaja: Deteccin de objetos transparentes (cristal,

plstico)

Desventaja: no se pueden usar en sitios donde elaire circule con violencia o en medios con elevadacontaminacin acstica


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b) Sensores de distancias: POTENCIMETROS:

Resistencia variable segn un cursor que lleva incorporadoque se puede deslizar sobre ella (partidor de tensin).

Se conecta a un eje: el movimiento del eje arrastra al cursor y

cambia la resistencia.La ley de variacin de resistencia en funcin del ngulo de giroes lineal o logartmica.

La tensin de salida depende del ngulo girado.



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b) Sensores de distancias: ENCODERS:

Pieza que rota con bandas opacas y traslcidas alternadas.

Tienen detectores pticos que indican la presencia de una uotra banda.

Al girar la pieza se generan pulsos.

Los ms sencillos tienen un nmero de pulsos por vuelta fijo yrequieren de un contador para determinar la distancia recorrida

Resolucin: depende del nmero de divisiones del rotorR=360/N



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b) Sensores de distancias: LSER:

Detector de distancias que usa tcnicas dereflexin y triangulacin.

Se genera un haz de luz y se divide en dospartes ortogonales mediante un separador.

Un haz se aplica en un espejo plano fijo, elotro en el objeto cuya distancia se quierecalcular. Se superponen los dos haces en elseparador.


ULTRASONIDOS:

Emiten una onda que se refleja en el objeto y se detecta a la vuelta. Semide el tiempo que tarda, y como la velocidad de la onda es conocida,

se calcula la distancia recorrida por la onda.

La diferencia relativa de posiciones se determina contando

las oscilaciones que antes no estaban.


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Sistema CAS CAM /R F para trucks (SISTEMA ANTICOLISION)


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Alcance: 80 mts


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Sistema CAS CAM para trucks


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c) Sensores de pequeas deformaciones: TRANSFORMADOR DIFERENCIAL:

Transformador con un primario y dos secundarios idnticos acoplados alprimero magnticamente.

En reposo, el ncleo est colocado simtricamente respecto a ambossecundarios (la tensin de los secundarios es la misma).

El ncleo se hace solidario a la pieza cuyo desplazamiento se va a medir.

Cuando la pieza se desplaza, el ncleo se descentra y las tensiones delos secundarios dejan de ser iguales.

Resolucin: dcimas de mm.



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c) Sensores de pequeas deformaciones: GALGAS EXTENSIOMTRICAS:

Se basan en la variacin de la resistencia de un hilo conductor calibrado(GALGA DE HILO) o de un material semiconductor (GALGA DESEMICONDUCTOR).

Se combinan con muelles o piezas deformables para detectar de forma

indirecta esfuerzos de traccin, compresin, etc.Al cambiar la forma del material vara su resistencia de modo proporcionala esa deformacin, y por lo tanto, vara la tensin en sus extremos.

La galga de semiconductor es la que tiene mayor sensibilidad, pero

tambin la ms sensible a la temperatura.



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c) Sensores de pequeas deformaciones:

PIEZOELCTRICOS:Materiales cristalinos (cuarzo).

Adquieren una polarizacin en la direccin de los ejes elctricos cuandose somenten a un esfuerzo y se deforman en la direccin de los ejes

mecnicos.Dos modos de usarlos:

- Midiendo la densidad de carga superficial que aparece cuando elmaterial se somete a presin. Un circuito mide esto y su salida esproporcional a la deformacin.

- Colocando el material en un circuito con realimentacin positiva. Seconsigue un oscilador. La frecuencia de oscilacin variar con ladeformacin.



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Sensores de Temperatura



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2. Sensores de temperatura:

Parmetro muy importante en los procesos industriales.

3. Sensores de temperatura.

Tipos:

a) Termmetros de dilatacin.b) Termmetros sensibles a la resistencia.

c) Termopares.

d) Mtodos sin contacto.


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a) Termmetros de dilatacin:


TERMMETROS DE VIDRIO:Indican la temperatura como diferencia entre el coeficiente dedilatacin del vidrio y del lquido empleado (Ej.: mercurio).

TERMMETROS DE BULBO:

La variacin de temperatura produce la expansin o contraccin delfluido, lo que deforma el recinto que lo contiene.


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a) Termmetros de dilatacin:


TERMMETROS BIMETLICOS:Sensores de tipo todo o nada que conmutan a un cierto valor detemperatura.

Constan de dos lminas metlicas con diferente coeficiente de

dilatacin, unidas slidamente por sus extremos. Se basan en ladiferencia de dilatacin de dos metales.

Cuando por efecto de la temperatura se dilatan, se deformanproducindose un desplazamiento mecnico cuya fuerza se emplea

para mover una aguja indicadora o para activar un mecanismo decontrol.

Usos tpicos: sistemas de climatizacin, interruptores de proteccin,etc.


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b) Termmetros sensibles a la resistencia:


TERMMETROS DE RESISTENCIA METLICA (RTD):Se basan en que la resistencia elctrica de metales puros aumenta con latemperatura. En algunos de forma casi lineal: R=R0 [1+alfa(T-T0)]

El material debe ser resistente a la corrosin y a ambientes hostiles, con

comportamiento lineal, alta sensibilidad, fcil de fabricar y estable: Pt y Ni.Rango (Pt): -200C a +500C. PT100: sensibilidad 0.385 ohmios/C


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b) Termmetros sensibles a la resistencia:


TERMISTORES:PTC (Positive Temperature Coefficient) y NTC (Negatice TemperatureCoefficient).

Semiconductores o cermicos.

Alta sensibilidad: 100 ohmios/C

No lineal: hay que linealizar en torno al punto de trabajo.

Rango de temperatura pequeo. til para temperatura ambiente.

Muy baratos y pequeos.

Menos precisin.


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c) Termopares:


Sensores activos que usan el efecto Seebeck.Dos metales soldados en un extremo, este estremo se calienta (unincaliente) y los otros dos extremos no (unin fra). Efecto Seebeck: apareceuna diferencia de tensin entre los dos extremos.

El voltaje es proporcional a la diferencia de temperaturas.Seal de salida muy baja: microvoltios por grado.

Aguantan altas temperaturas (Ej.: calderas)

Bastante lineales


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d) Mtodos sin contacto:


PIRMETROS DE RADIACIN:

Miden la temperatura a partir de la radiacin trmica que emiten los cuerposcalientes.

No requiere el contacto entre sensor y cuerpo cuya temperatura se deseamedir. Evita problemas cuando la temperatura del cuerpo es la temperatura

de fusin del material del que est hecho el sensor.Se basan en la ley de Stefan-Boltzmann: todas las sustancias a cualquiertemperatura por encima del cero absoluto radan energa como resultado dela agitacin atmica asociada con su temperatura. La energa emitida por elcuerpo aumenta proporcionalmente con la cuarta potencia de la

temperatura absoluta del cuerpo.

Tienen un sistema ptico que recoge la energa radiada y la concentra enun detector, el cual genera una seal propocional a la temperatura.

Se usan cuando el rea a medir se mueve o es de difcil acceso o cuando

no se pueden usar los termopares.


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Termomtros de res is tenc ia

Es un instrumento que constaprincipalmente de un hilo metlicoarrollado en un elemento de soporte,dotado de los medios necesarios paradeterminar las variaciones de suresistencia elctrica. Se basa en el efecto

Joule-Thompson.


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Termomtros de res is tenc ia

Los materiales ms usados son elnquel, el platino, el cobre, el plomoy algunos semiconductores.

PT100". La precisinde estos instrumentospuede llegar a lacentsima de gradocentgrado


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Pirmetros

Los pirmetros determinan la temperaturaestudiando el color, la cantidad y el brillo dela radiacin emitida por un cuerpoincandescente.

Dependiendo de la caracterstica de laradiacin que gue la medicin los pirmetrospueden ser: pticos : si se basan en el brillo de la

radiacin. De Radiacin: si se basan en la cantidad o

intensidad de la radiacin. De color.
http://www.pce-iberica.es/tienda-online/index.html?target=dept_42.htmlhttp://www.pce-iberica.es/tienda-online/index.html?target=dept_42.html


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Sensores de Temperatura de UltimaGeneracin

Se han desarrollado ms recientemente(1992) circuitos integrados (por ejemplo,el LM35A) que se comportan como una

fuente de corriente en funcin de latemperatura. El artefacto es lineal en todosu rango de operacin (desde 0K hastaque se funde, en el orden de los 150C) y

genera, sistemticamente, 10-6 A/K (sibien existen versiones que generan 10-6A/C y 10-6 A/F)


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Sensores de Presin


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PRESION

La presin se define como fuerza, dividida por el

rea sobre el cual se aplica.

Aplicaciones:

Calidad del producto. Depende de las presiones

que se deben mantener en el proceso

Por seguridad. Recipientes presurizados.

En aplicaciones de medicin de nivel.

En aplicaciones de medicin de flujo. Diferencial

de presin a travs de una restriccin es

proporcional al cuadrado del flujo.

Instrumentacin


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Instrumentacin

Terminologa

Presin

Manomtrica

Presin

Diferencial

Presin B

Presin A

Presin

Atmosfrica

Presin

Absoluta

PresinDe Vaci

Cero

Absoluto

Instrumentacin


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Instrumentacin

Presin Hidrosttica: es la presin ejercida por una columna deliquido. Se calcula multiplicando altura de la columna de liquido por ladensidad del liquido o gravedad especifica del liquido.

Presin Absoluta: suma de la presin manomtrica mas la

presin atmosfrica.

Presin Manomtrica: presin relativa a la presin

atmosfrica. Diferencia positiva entre la presin medida y la

presin atmosfrica.

Presin de Vaci: es la presin medida por debajo de la presin

atmosfrica.

Presin Diferencial: es la diferencia entre el valor de una

presin y el valor de otra tomada como referencia.


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Instrumentacin

Unidades de Medicin

Unidad de medida: el Pascal , PSI, Bar,

Pulg. De H2O, entre otras.

Presin Atmosfrica= 14,696PSI

pulg. de H2O= 0,0361PSI

1 Atm= 101,325 Kilo Pascal.

1 PSI= 0,06895 Bar.


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4. Sensores de presin:

Suelen basarse en la deformacin de un elemento elstico(membrana) cuyo movimiento bajo la accin del fluido esdetectado por un transductor de pequeos desplazamientosque nos da una seal proporcional a la presin.

4. Sensores de presin.

Dos tipos de medidas:- Presin absoluta: medida respecto al vaco.

- Presin diferencial o relativa: se mide la diferencia depresin entre dos puntos.

a) Sensores mecnicos

b) Sensores electromecnicos


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a) Sensores mecnicos:

TUBO DE BOURDON:

Tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo cerradopor un extremo y conectado a la fuente de presin por el otro.

Al aumentar la presin en el interior del tubo ste se endereza,provocando un movimiento que es recogido por una agujaindicadora o transmisor colocados en el extremo cerrado del tubo.



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a) Sensores mecnicos:

FUELLE:

Tubo fino sin soldadura, ondulado, de acero inoxidable o latn, quepor efecto de la presin se estira o contrae con un desplazamientoconsiderable.



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b) Sensores electromecnicos: SENSOR CAPACITIVO:

Consta de dos membranas exteriores y un fluido en contacto con undiafragma sensor, situado entre las dos armaduras del condensador.

El fluido transmite la presin soportada por las membranas al diafragma, elcual se desplaza hacia un lado o hacia otro proporcionalmente a la presin.

Esto hace que vare la constante dielctrica entre las placas delcondensador.



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b) Sensores electromecnicos: GALGAS EXTENSIOMTRICAS:

Al someter una galga a presin, vara su longitud y su diamtro, y enconsecuencia, su resistencia elctrica.


SENSORES INDUCTIVOS:

Se basa en que al desplazar unncleo mvil dentro de unabobina aumenta la tensininducida en el arrollamientosecundario.

SENSORES PIEZOELCTRICOS:Un material piezoelctrico generauna seal elctrica al deformarse porefecto de una presin.


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Instrumentos de medicin de Presin

Instrumentacin

Unidad 3

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

a) Sensores Mecnicos. Elementos primarios de

medicin directa, principio utilizado balanceo de peso deuna columna de liquido con la presin a medir.

Columnas de liquido: Manmetro de presin absoluta,

manmetro de tubo en U, manmetro de pozo).

Elementos elasticos:Tubos Bourdon,Fuelles,

Diafragmas.

b) Sensores Electromecnicos y Electrnicos:

Medidores de esfuerzo (Strian Gages)

Transductores Resistivos

Transductores Magnticos

Transductores Piezoelctricos.

Transductores Capacitivos


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Instrumentos de medicin de Presin

Instrumentacin

2. Sensores de Medicin de Vacio. Se clasifican entre otros

como:

a) Elementos Elsticos. Elementos primarios de medicindirecta, principio utilizado balanceo de peso de una

columna de liquido con la presin a medir.

Tubos Bourdon: Tipo C, espiral, Helicoidal.

Fuelles

Diafragmas (tefln, Neopreno)

b) Medidores de conductividad Trmica:

Medidores de Pirani

c) Medidores de Ionizacin:

Medidor de Ctodo caliente

Medidor de Alphatron


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Instrumentacin Industrial

Unidad 2

Fuelles

Tubo flexible, el cual cambia su longitud de acuerdo a la

presin aplicada. En muchas aplicaciones el fuelle se expande

poco, pero la fuerza producida es elevada. Se utilizamecanismo de balance de fuerzas. Generalmente dentro del

fuelle se coloca un resorte para una relacin lnea y el

procedimiento de calibracin se simplifica.

Aplicaciones:

Medicin de presiones absolutas y presin diferencial,forman parte de controladores, transmisores y

registradores.

Ventaja y Desventajas:

Hoy da son menos utilizados

Sensores Mecnicos


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Unidad 2

Sensores Mecnicos

Diafragmas

Principio de operacin similar al del fuelle. El diafragma es un

disco flexible generalmente con corrugaciones concntricas.

Pueden ser metlicos y no metlicos. El diafragma se colocadentro de una capsula y puede constar de una o mas capsulas

en un solo sensor. Se utiliza en algunos transmisores para

medir presin diferencial electrnicos y neumticos.

Aplicaciones:

Medicin de presiones relativamente bajas, presin devacio, absoluta y diferencial.


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Unidad 2

Sensores Electromecnicos

Transforman la energa del proceso en seal elctrica a partir

del movimiento mecnico (incorporan un elemento primario

elstico), por lo que son llamados Transductores.

Puente de Wheastone

R1

Es

RTR3

R2

Eo22

3

1 RR

R

RRt

RtEoEs

Los cuatro elementos del puentepueden ser: Resistencias,

Capacitores, Inductancias. Un

cambio de alguno produce cambios

de voltaje a travs de los extremos

del puente

I i I d i l


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Instrumentacin IndustrialUnidad 2


Si la salida de un sensor de presin se transmite a una de

las ramas del puente, el desbalance resultante en el

voltaje, debido a una variacin del presin, puede ser

amplificado, escalado, y calibrado en unidades de presin.

Ciertos semiconductores como la silicona son

piezoresistivos (cambios en la resistencia debido al

esfuerzo). Esta seal puede ser adecuada para que sea

proporcional a los cambios de presin.

I t t i I d t i l


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Unidad 2

Aplicaciones:Strain Gage( principio de cambio de resistencia elctrica de uncable o alambre. Utilizados para medir presin de gases ylquidos. Sistemas viscosos y corrosivos.

Transductores Resistivos: cambio de resistencia. Elementoelstico + Potencimetro en funcin de presin. Utilizado paradensidad, presin o velocidad de gases.

Transductores Capacitivos: presiones bajas, transmisores de

presin diferencial, manomtrica, medicin de flujo, nivel ypresin.No son afectados por la vibracin, sensibles a la temperatura.

Generalmente Requieren fuente de poder externa.


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Unidad 2

Sensores de Medicin de Vacio

En un sistema existe estado de vacio cuando la presin absoluta

del sistema es menor que la presin atmosfrica.

Unidades:

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

El vacio puede dividirse en cuatro zonas:

Moderado: 760 a 1 Torr

Medio Vacio: 1 a 10-3 Torr

Alto Vacio: 10-3 a 10-7 Torr

Ultra Alto Vacio: Por debajo de 10-7 Torr

Aplicaciones:

Vacio moderado: Columnas de destilacin al vacio, reactores,

filtros y secadores.

Medio Vacio: Secado por refrigeracin y destilacin.

Alto y Ultra alto vacio: produccin de semiconductores.

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Unidad 2

Interruptores de PresinMiden variaciones en la presin del proceso, abren o cierran

un contacto elctrico a un valor de presin predeterminado, se

utilizan para energizar o desenergizar circuitos elctricos.

Dos tipos:

Electromecnicos convencionales: incluyen fuelles,diafragmas, tubos de Bourdon, pistones sellados y una

combinacin de pistn y diafragma.

Interruptores de estado solido: no tienen partes mviles, la

medicin de presin se realiza por medidores de esfuerzo (

strain gage) de tipo semiconductor con presiones hasta

15000PSI.

Aplicaciones:

En sistemas de alarma para funciones de control, o ajustes de

presin predeterminados.

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Unidad 2

Transmisores de Presin

Se utilizan para enviar mediciones de presin o de diferencial

de presin, a distancias relativamente largas, tiene muchas

ventajas: seguridad, economa y conveniencia. Pueden ser

neumticos o electrnicos.

Transmisin Neumtica:

Los sensores mecnicos producen un movimiento

proporcional a la presin, utilizado para mover la aguja del

indicador, la plumilla de un registro o interruptores elctricos

sencillos. Este movimiento tambin es transformado en

seales de 3-15PSIG para transmisin remota.

Internamente el transmisor esta formado bsicamente por un

sistema tobera obsturador y un amplificador, para convertir un

pequeo movimiento del elemento primario en uno amplificado

y transformado en una seal proporcional (3-15PSIG)

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Unidad 2

TransmisoresTransmisin electrnica:

Esta basado en un transductor capacitivo. La presin del

proceso se transmite a travs de diafragmas separadores de

fluido y un fluido de sello (elemento primario) a un diafragma

sensor en el centro de la celda. Este diafragma varia enfuncin de la diferencial de presin a travs de el y la seal es

convertida en seales elctricas de 4-20mA 10-50 mADC

Transmisor Inteligente:

Nueva tecnologa basada en microprocesador, mejora lapresicion y la capacidad de comunicacin. Se pueden medir

los efectos de la temperatura y la presin sobre el sensor.

Ventajas para el mantenimiento, calibracin sencilla.


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Sensores de Presin

Los dispositivos para medir presinse clasifican en tres grupos: Los que se basan en la medicin de la

altura de una columna de lquido Los que se basan en la medicin de la

medicin de la distorsin de unacmara elstica

Los sensores de tipo elctrico


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Sensores de Presin

El mas comn entre los de medicinde altura de lquidos es el tubo enforma de U


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Sensores de Presin

Aparatos medidores de presin provistos deelementos elsticos sensibles.

Su funcionamiento est basado en la utilizacinde la deformacin o el momento de flexin de

elementos elsticos sensibles que perciben lapresin de un medio y la transforman endesplazamiento o esfuerzo.

El manmetro de Bourdon esel ejemplo tpico de esta clase

Instrumentacin


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Instrumentacin

Unidad 3

Tubos Bourdon

Funcionan bajo el principio mecnico de tubo enrollado,

cerrado por un extremo, tiende a enderezarse cuando se aplica

un gas a presin en el otro extremo. Este movimiento puede ser

acoplado a engranajes y eslabones para obtener medidas depresin y/o puede ser acoplado electrnicamente a

transmisores o transductores.

Aplicaciones:

Sensores de medicin directa y de presin de ciertos tipos

de manmetros, controladores, transmisores yregistradores.

Ventajas y Desventajas:

Bajo costo, construccin simple, cobertura de rangos bajos

y altos.

Perdida de presicin por debajo de 50PSI. Requiere

retroalimentacin.

Sensores Mecnicos


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Sensores Elctricos de Presin

Se basan en principios tales como: La aparicin de cargas electroestticas cuando

se deforman los cristales en una direccindeterminada (Manomtro piezoelectrico).

El cambio de la resistencia elctrica de losconductores bajo la accin de la presin(Manmetro de resistencia).

Variaciones en la inductancia y capacitancia de

conductores, de uso muy limitado debido a subaja sensibilidad


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Sensores de Flujo

Rotmetros: Es el medidor de rea ms importante, en l, la

cada de presin es prcticamente constante,mientras que el rea por la que circula el fluidovara con la velocidad de flujo. A partir de uncalibrado, se relaciona el rea con la velocidad deflujo.


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Sensores de Flujo

Venturi Es un medidor de carga o presin variable, el

principio general de funcionamiento es lareduccin de presin asociada al aumento develocidad o energa cintica que sufre un fluidocuando se coloca una constriccin


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Sensores de Flujo

Tubo de Pitot: Mide la velocidad local a lo largo de una

lnea de corriente por la diferencia de

presin del impacto y la presinesttica


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5. Medidores de caudal:

Se basan en distintos principios segn se trate de medir elcaudal de fluios compresibles o no (gases o lquidos).

CAUDAL: masa por unidad de tiempo (Qm) o volumen porunidad de tiempo (Qv) del fluido que atraviesa la seccin de

cierto conducto. Qv es ms usado.Tipos:

a) Medidores de presin diferencial.

b) Medidores de velocidad.c) Medidores msicos.

d) Medidores volumtricos.

5. Medidores de caudal.


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a) Medidores de presin diferencial: PLACA ORIFICIO:

Al restringir el paso de fluido se produce una cada de presin.

Es una placa con un orificio que se usa para restringir el paso de fluido.

Se usa con lquido limpio y gases (los fluidos sucios producen erosin delfilo de la placa).



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a) Medidores de presin diferencial: TUBO VENTURI:

Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salidatambin suave.

Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.

Su alto coste restringe su utilizacin.



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a) Medidores de presin diferencial: TUBO PITOT:

Mide la velocidad en un punto.

Consiste en un tubo de dimetro pequeoque se opone al flujo. Midiendo la alturade la columna de lquido tenemos la

presin total del punto.Se mide la presin esttica con otro tubo y

se calcula la velocidad como funcin dela diferencia de presiones.



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b) Medidores de velocidad: MEDIDOR DE TURBINA:

El fluido entra en el medidor y hace girar un rotor a una velocidad que esproporcional a la del fluido, y por tanto, al caudal instantneo.

La velocidad de giro del rotor se mide con un sensor que registra el nmerode vueltas o por pulsos electrnicos generados en cada giro.

Son los ms precisos.Aplicables a gases y lquidos limpios de baja viscosidad.



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b) Medidores de velocidad:


MEDIDOR ELECTROMAGNTICO:

Se basan en la ley de induccinelectromagntica de Faraday: elvoltaje inducido en un conductor quese mueve en un campo magntico esproporcional a la velocidad del

conductor.Ventajas: No originan cada de presin

(no entorpecen el paso del fluido), seusan para lquidos sucios, viscosos ycontaminados.

Desventajas: Medidas con error si latubera no est totalmente llena o siexisten burbujas.


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b) Medidores de velocidad:


MEDIDORES DE ULTRASONIDOS:

Emplean ondas ultrasnicas para medir el caudal.

Buenos para medir lquidos altamente contaminados o corrosivos, porquese instalan exteriormente a la tubera.

Introducen dos pulsos inclinados y simultneos mediante dos emisores-

receptores. La diferencia de tiempos para el mismo camino recorridodepende de la velocidad del flujo.


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c) Medidores msicos:


MEDIDOR DE INCREMENTODE TEMPERATURA:

Consiste en aportar calor en unpunto del flujo y medir latemperatura aguas arriba y

aguas abajo.Si la velocidad del flujo fuese

nula, no habra diferencia detemperatura. Al existirvelocidad, la diferencia de

temperaturas es proporcionalal flujo msico existente.


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d) Medidores volumtricos:


MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:

Para caudales de gases.

Se intenta mantener la presin y la temperatura constantes.

El flujo se divide en segmentos de volumen conocido, contando el nmerode segmentos en un intervalo de tiempo.

No se recomienda con fluidos sucios al existir partes mviles.

Medidores de flujo


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Medidores de flujo

Al aplicar el teorema de Bernoulli a una tubera horizontal con una obstruccin,como se muestra en la figura 1, se obtiene:

hcg2

vcg

Pcha

g2va

gPa 22

g2

vcvc

g

PcPa 22

Si ha=hc

vcAcvaAa

vcDdvc

AaAcva

2

2

Considerando fluido incompresible ycontinuidad:

D

d

g2

vcvc

gP

222

P2Evc

41

1E

Donde, el coeficiente develocidad de acercamiento :

Sustituyendo:

Medidores de flujo


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Medidores de flujo

Por continuidad se obtiene que el flujo volumtrico que circula por la tubera:

Tambin:

Estas formulas son ideales porque no se toma en cuenta el reparto desigual develocidades del fluido, la contraccin de la vena del fluido, la rugosidad de la tubera,el estado del lquido y todos los factores no medibles que pueden afectar estarelacin. Para compensar este efecto se utiliza un coeficiente de descarga Cd,obtenido experimentalmente.

P2E

4d1415.3

Qv2

hKQv

P2ECd4

d1415.3Qv

2

Medidores de flujo


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Medidores de flujo

El coeficiente de descarga se puede leer de tablas, donde se representa enfuncin del nmero de Reynolds. Otra representacin se hace en funcindel nmero de Reynolds y el coeficiente de caudal , que es igual a

P2ECd

4

d1415.3Qv

2

ECd

P2

4d1415.3

Qv2

Medidores de flujo


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Medidores de flujo

En el caso de fluidos compresibles, la densidad vara en toda la seccin dela vena, ya que cambia la presin, la temperatura y el peso especfico. Estose corrige introduciendo un factor de expansin en la ecuacin, y por lotanto la expresin final es:

P2

4

d1415.3

Qv

2

Medidores de flujo


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Medidores de flujo

Los medidores de caudal por diferencia de presin ocasionan una prdidapermanente de presin, inferior a la ocasionada por la restriccin, la cual,en caso de ser necesario, debe ser compensada para retornar a lascondiciones originales del sistema.

Si el parmetro es pequeo , la relacin entre el dimetro del orificio o

garganta es pequeo en comparacin con el dimetro de la tubera. Estogenera mayor precisin de la lectura manomtrica, pero, representa unamayor prdida de presin por friccin y puede producir una presin baja nodeseada en la contraccin, suficiente en algunos casos para que se liberengases disueltos o se evapore lquido en este punto (cavitacin).

Los accesorios como codos y vlvulas producen perturbaciones en el flujoque afectan la medicin, por ello se debe mantener una seccin recta dealrededor de 5a 30D.

Placa orificio


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Placa orificio

Calibracin:El parmetro se establece entre 0.2-0.7 para tuberas entre 2 y 3.La prdida permanente de presin es aproximadamente porPperm=(1-2) P, y se

encuentra entre (0.51-0.96)% de la P causada por el orificio. Estas prdidasdisminuyen a medida que aumenta.

Exactitud 2-3%Vm

Requerimientos:Espesor aprox. 1/8. Se utiliza en

rgimen turbulento Re>20000

La relacin Qmax/Qmin < 3

No se deben utilizar con fluidosabrasivos o que arrastrenpartculas slidas.

Placa orificio


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Placa orificio

Tipos de tomas: Tomas de Esquina: Los orificios estticos se perforan uno corriente arriba

y otro corriente abajo de la brida haciendo que las aberturas queden tancerca como sea posible de la placa orificio. Tomas de Radio: Los orificios estticos se localizan a un dimetro de

tubera corriente arriba y a dimetro de tubera corriente abajo conrelacin a la placa.

Tomas de Tubera: Los orificios estticos se localizan a 2 dimetros detubera corriente arriba y a 8 dimetros de tubera corriente abajo con

relacin a la placa. Tomas de Brida: Los orificios estticos se ubican a 25.4 mm (1 in.)

corriente arriba y a 25.4 mm (1 in.) corriente abajo con relacin a laplaca.

Tomas de Vena Contracta:

El orifico esttico corriente arriba queda entre y 2 dimetros de tubera desde la placa. La toma corriente abajo selocaliza en la posicin de presin mnima.

Placa orificio


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Placa orificio

Desventajas:El coeficiente de descarga puede cambiar con el tiempo debido al desgaste y laacumulacin de suciedad.Se puede obstruir y reducir el dimetro del orificio. Para evitar esto se utilizan orificios

excntricos y segmentalesVentajas:Es econmico.El 50% de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.O.

Tobera


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Tobera

Desventajas:Es ms costosa que la P.O.

Ventajas:Con respecto a la P.O.:Es menos propensa a la obstruccin por lo cual tiene un mayor tiempo de vida til.La prdida de presin permanente es menor.

Exactitud 0.95-1.5%VmRequerimientos:Muy similar P.O,La relacin Qmax/Qmin es 60% mayor queen la P.O.Calibracin:El parmetro se establece entre 0.2-0.7

para tuberas entre 2 y 3.Como la contraccin es gradual, la prdidapermanente se encuentra entre (0.3-0.8)% dela P causada por el instrumento.

Tubo venturi


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Tubo venturi

Exactitud 0.75%Vm

Requerimientos:No se ve afectado por partculas slidas o burbujas.La relacin Qmax/Qmin es 60% mayor que en la P.O.Calibracin:El parmetro se establece entre 0.2-0.7 5 siendo el valor ms comn 0.5Debido a su forma aerodinmica la prdida permanente de presin es de alrededordel 15% de la P causada por el instrumento.Desventajas:Es mucho ms costosa que la P.O.Ventajas:La prdida permanente de presin es mucho menor que la que ocasionan el orificioy la tobera.

Tubo Venturi vs Placa Orificio


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Comparacin entre la placa orificio y el tubo Venturi:

Una placa orificio puede sustituirse fcilmente para ajustarse a diferentes ratasde flujo, el dimetro del Venturi es fijo entonces el rango de medicin estlimitado por la cada de presin causada por el Venturi.

La placa orificio genera una gran prdida permanente de presin debido a lapresencia de remolinos aguas abajo del orificio, la forma del Venturi previene laformacin de remolinos lo cual reduce enormemente la prdida permanente de

presin. El orificio es econmico y fcil de instalar, el Venturi es costoso y debe sercuidadosamente diseado. Una placa orificio se puede reemplazar fcilmentemientras que un Venturi est diseado para instalaciones permanentes.



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Comparacin entre la placa orificio y el tubo Venturi:

Una placa orificio puede sustituirse fcilmente para ajustarse a diferentes ratasde flujo, el dimetro del Venturi es fijo entonces el rango de medicin estlimitado por la cada de presin causada por el Venturi.

La placa orificio genera una gran prdida permanente de presin debido a lapresencia de remolinos aguas abajo del orificio, la forma del Venturi previene laformacin de remolinos lo cual reduce enormemente la prdida permanente de

presin. El orificio es econmico y fcil de instalar, el Venturi es costoso y debe sercuidadosamente diseado. Una placa orificio se puede reemplazar fcilmentemientras que un Venturi est diseado para instalaciones permanentes.

Medidor de desplazamiento positivo


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Medidor de desplazamiento positivo

Exactitud 1.5%Vm

No se utiliza para gases El fluido debe ser lquido limpio y debe poseer cierta viscosidad. Se utiliza como totalizador. En el 10% de las aplicaciones industriales Tiene baja friccin y es de bajo mantenimiento. Ocasiona una prdida permanente de presin .

M did lt id


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Medidores por ultrasonido

-Principio de FuncionamientoEstos medidores utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados ya sea dentro o fuera

de la tubera, son buenos para medir lquidos altamente contaminados o corrosivos, porque se

instalan exteriormente a la tubera. Los medidores tienen una exactitud de 0,5% a 5% y unavariabilidad del rango entre 20:1 a 75:1 con escala lineal.

M did lt id


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I.- Medidor d e ultrason ido p or diferencia de t iempos.En este caso se dispone de uno o mas pares de transmisores-receptores deultrasonido, colocados diametralmente opuestos, formando un ngulo () con eleje de la tubera. El principio de medicin se basa en medir la diferencia en eltiempo que tarda en viajar una onda de ultrasonido aguas abajo, con respecto altiempo que le toma en viajar aguas arriba.En los medidores de haz mltiple, se mide la velocidad del fluido en diversos

planos y se obtiene un promedio.Este medidor opera con gases y lquidos, pero presenta mejor desempeo engases.


M did lt id
http://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avi


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I.- Medidor d e ultrason ido p or diferencia de t iempos (con t in)En un caso la velocidad aparente del sonido se ve aumentada por lavelocidad del fluido, mientras que en el otro se ve disminuida. Estadiferencia en tiempos es proporcional a la velocidad del fluido, y estdeterminada por la siguiente frmula:

V = - [(D/sen . cos)(tab -tba)] / (2tab .tba)

Donde:

V = Velocidad del fluido. = Angulo de inclinacin del haz de ultrasonido con

respecto al eje longitudinal de la tubera.D = Dimetro interno de la tubera.tab = Tiempo de viaje de la onda del punto a al b.tba = Tiempo de viaje de la onda del punto b al punto a.


Medidores por ltrasonido


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II.- Medido r de u ltrasonid o p or efecto Dop pler.En este caso, se proyectan ondas de ultrasonido a lo largo del fluido y se mide elcorrimiento de frecuencia que experimenta la seal de retorno al reflejarse elsonido en partculas contenidas en el fluido. El mtodo est limitado por lanecesidad de partculas en suspensin como burbujas o partculas slidas en lacorriente lquida, pero permite medir algunos caudales de fluidos difciles, talescomo mezclas gas-lquido, fangos, entre otros. Tienen las ventajas de que no

poseen partes mviles, no aaden cada de presin ni distorsionan el modelo delfluido. Opera con gases y lquidos.


Medidores de turbina


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Exactitud 1%Vm

El fluido debe ser limpio y poco abrasivo.Sirve para lquidos y gases.Variabilidad del rango 30:1No se utiliza para control.Genera una cada de presin apreciable, pero menor que la P.O.




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Los medidores de turbina tienen un rotor de aspa que puede girar libremente

cuando el fluido lo empuja, entonces la velocidad de rotacin de la turbina esproporcional a la velocidad del fluido. Para determinar el nmero de revolucionesde la turbina el medidor consta de un dispositivo captador que genera un impulsoelctrico cada vez que un labe de la turbina pasa frente a l.Exactitud 1%VmEl fluido debe ser limpio y poco abrasivo.Sirve para lquidos y gases.Variabilidad del rango 30:1No se utiliza para control.Genera una cada de presin apreciable, pero menor que la P.O.


Medidor magntico


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Exactitud 0.5%Vm

No es intrusivo. Se utiliza en tuberas de dimetro grande. Se utiliza para fluidos limpios, y sucios en flujo laminar y turbulento. El fluido debe ser conductor elctrico. La tubera debe ser de plstico en la

seccin donde se coloca el medidor. Requiere de altos costos de instalacin y mantenimiento.

Medidor magntico

Medidor tipo vortex


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Un medidor de flujo es tpicamente construido de acero inoxidable o

de Hastelloy e incluye el cuerpo de choque, un sensor de vrtice y untransmisor electrnico.

Exactitud: Lquidos 0.75%Vm, gases 1%VmEs intrusivoSe debe utilizar con fluidos limpios y poco abrasivos, en tuberas dedimetro entre 1y 6.Variabilidad del rango 15:1, 25:1.Susceptible a vibraciones. .Operan con bajo consumo de energa yrequieren de poco mantenimiento.

Medidor tipo vortex


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Sensores de Flujo Magnticos

Se basan en la creacin de potencial elctrico por elmovimiento de un fluido conductor a travs de uncampo magntico generado exteriormente. Segn laley de Faraday de la induccin electromagntica, elvoltaje generado, es directamente proporcional a la

velocidad del flujo del fluido


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Sensores de Concentracin

Cromatografa: Designa procesos basadosen la diferencia de velocidades a que loscomponentes individuales de una mezclaemigran por un medio estacionario bajo lainfluencia de una fase mvil.


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Espectrofotometro: La interaccin de la radiacin con la materia. Cuando

la radiacin pasa de un medio vaco a travs de unaporcin de materia, sta acta con los tomos ymolculas con que se cruza. La naturaleza especficade la materia hace variar esta interaccin y como

consecuencia, la radiacin puede ser transmitida,absorbida, reflejada o dispersada en diversos grados
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SPD.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/Image:Spektrofotometri.jpg


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Ph metro:


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FACTORES PARA LA ELECCIN DEL TIPO DEMEDIDOR DE FLUIDO

Intervalo de medicin Exactitud requerida

Prdida de presin Tipo de fluido Tipo de medicin Calibracin

Medio ambiente

Lugar de ubicacin

TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO


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MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE*Tubo de venturi*Placa de Orificio

MEDIDORES DE REA VARIABLE*Rotmetro*Fluxometro de turbina*Fluxometro de vortice*Fluxometro electromagntico*Fluxometro de Ultrasonido*Fluxometro de velocidad

-Tubo de Pitot-Anemmetro de Copas-Anemmetro de Alambre Caliente

MEDIDORES DE FLUJO MASICO:1. El medidor de masa inferencial que mide por lo comn el flujo volumtrico del fluido y sudensidad por separado.

2. Medidor de masa verdadero, que registra directamente el flujo en unidad de masa.Algunos medidores de flujo masico son:

a) El medidor de efecto Magnus.b) El medidor de momento transversal para flujo axialc) El medidor de gasto de masa de momento transversal para flujo radial.d) El medidor de gasto de masa de momento transversal.e) El medidor trmico de gasto de masa giroscpico.

1. MEDIDORES DE CABEZA VARIABLE


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1.1 TUBO DE VNTURI

Es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La

presin vara en la proximidad de la seccin estrecha; as, al colocarun manmetro o instrumento registrador en la garganta se puedemedir la cada de presin y calcular el caudal instantneo.

ECUACIONES DE UN TUBO DE VENTURI


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ECUACIONES DE UN TUBO DE VENTURI


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El valor de C depende del nmero de Reynold s d el f lu jo y de la

geomet rareal del medidor. La sigu iente f iguramuestrauna curva

tpica de C Vs nmero de Reyno lds en la tu bera pr inc ipal.

Placas de orificio:C d l l f t i d t d
http://www.monografias.com/trabajos10/geom/geom.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/geom/geom.shtml


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Cuando una placa se coloca en forma concntrica dentro de unatubera, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conformese aproxima al orificio y despus se expande de repente al dimetrototal de la tubera. La corriente que fluye a travs del orificio formauna vena contracta y la rpida velocidad del flujo resulta en unadisminucin de presin hacia abajo desde el orificio.

Algunos tipos de placas de orificio


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1. La concntrica: sirve para lquidos2. La excntrica: para los gases3. La segmentada cuando los fluidos contienen un alto

porcentaje de gases disueltos.

Algunos tipos de placas de orificio

ECUACIN DE UNA PLACA DE ORIFICIO


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Orificio de orilla recta:

BOQUILLA O TOBERA DE FLUJO


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BOQUILLA O TOBERA DE FLUJOEs una contraccin gradual de la corriente de flujo

seguida de una seccin cilndrica recta y corta.

BOQUILLA


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Para calcular el valor de C, tenemos la siguiente

expresin:C = 0.9975 - 0.00653 (106 / NR)a a= 0.5

a=0.2

A grandes valores de Reynolds (106) C es superior a 0.99.

Medidores de rea variable


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Los medidores de rea variable pertenecen al grupo

de los llamados medidores diferenciales de presin.

Esta clase de medidores presenta una reduccin dela seccin de paso del fluido, dando lugar a que el

fluido aumente su velocidad, lo que origina unaumento de su energa cintica y, por consiguiente,su presin tiende a disminuir en una proporcinequivalente, de acuerdo con el principio de laconservacin de la energa, creando una diferenciade presin esttica entre las secciones aguas arribay aguas abajo del medidor.

ESPECIFICACIONES


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El Rotmetro: tiene un flotador(indicador) que se mueve librementedentro de un tubo vertical ligeramentecnico, con el extremo angosto haciaabajo. El fluido entra por la parte inferiordel tubo y hace que el flotador subahasta que el rea anular entre l y la

pared del tubo sea tal, que la cada depresin de este estrechamiento sea losuficientemente para equilibrar el pesodel flotador. El tubo es de vidrio y llevagrabado una escala lineal, sobre la cual

la posicin del flotador indica el gasto ocaudal.

Material Densidad (g/ml)Tipos de flotadores:

TIPOS Y MATERIALES DE LOS FLOTADORES


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Material Densidad (g/ml)

Aluminio 2.72

Bronce 8.78Durimet 8.02

Monel 8.84

Nquel 8.91

Goma 1.20

Acero inoxidable 303 7.92

Acero inoxidable 316 8.04

Hastelloy B 9.24

Hastelloy C 8.94

Plomo 11.38Tantalio 16.60

Tefln 2.20

Titanio 4.50

Tipos de flotadores:

Cilndrico con borde plano:

caudales mayores y mayorgama de fluidos.

Cilndrico con borde salientede cara inclinada a favor delflujo, disminuyendo su

afectacin por la viscosidad delmedio.

Cilndrico con borde salienteen contra del flujo: comparablea una placa de orificio y con el

menor efecto de la viscosidad.

ECUACIONES DEL ROTAMETRO


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wd cC 1

El valor de Cd en funcin al # de Reynolds del flotador.

cf

fcc

dA

gV

ACvAQ

)(2

OTROS MEDIDORES DE AREA VARIABLE


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FLUXOMETRO DE TURBINA

El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a una velocidad quedepende de la velocidad del flujo. Conforme cada una de las aspasde rotor pasa a travs de una bobina magntica, se genera un pulsode voltaje que puede alimentarse de un medidor de frecuencia, un

contador electrnico u otro dispositivo similar cuyas lecturas puedanconvertirse en velocidad de flujo. Velocidades de flujo desde 0.02L/min hasta algunos miles de L/min se pueden medir confluxmetros de turbina de varios tamaos.

FLUXOMETRO DE VORTICE


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Una obstruccin chata colocada en la corriente del flujo provoca lacreacin de vortices a una frecuencia que es proporcional a la

velocidad del flujo. Un sensor en el fluxometro detecta los vortices ygenera una indicacin en la lectura del dispositivo medidor.

La frecuencia de los vortices creados es directamente proporcional a la

velocidad del flujo y, por lo tanto, a la frecuencia del flujo del volumen.Pueden utilizarse en una amplia variedad de fluidos incluyendo lquidos suciosy limpios, as como gases y vapor.

FLUXOMETROELECTROMAGNTICO


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ELECTROMAGNTICO Basado en la Ley de Faraday. Formado por un

tubo, revestido interiormente con materialaislante. Sobre dos puntos diametralmenteopuestos de la superficie interna se colocan dos

electrodos metlicos, entre los cuales se generala seal elctrica de medida. En la parte externase colocan los dispositivos para generar elcampo magntico, y todo se recubre de unaproteccin externa, con diversos grados deseguridad.

FLUXOMETRO DEULTRASONIDO
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml


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ULTRASONIDO

Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor.Los hay dos tipos:a) DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del lquido.

Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se enva unaseal de frecuencia conocida a travs del lquido.

b) TRNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo.Las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinacin de 45 respectoa la direccin de flujo del lquido.

SONDAS DE VELOCIDAD
http://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml


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TUBO PITOT.Tubo hueco colocado de talforma que los extremosabiertos apuntandirectamente a la corrientedel fluido. La presin en lapunta provoca que sesoporte una columna delfluido.

El fluido dentro de la punta

es estacionario o estancadollamado punto deestancamiento.

/)1(2

/)(2

2

11

yysgv

ppgv s

ANEMOMETROS DE COPA
http://www.pce-iberica.es/tienda-online/index.html?target=dept_30.html


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ANEMOMETROS DE COPAEs el instrumento clsico usado para medir el viento. Los valores de

medida empiezan con 0,1 m/s y 1 m/s, dependiendo del diseo.Tiene un eje vertical y tres copas o cazoletas que capturan el viento.El n de revoluciones por segundo son registradaselectrnicamente.

Normalmente est provisto de una veleta para detectar la direccin

del viento.

ANEMOMETRO DE ALAMBRE CALIENTEmide la velocidad del fluido detectando los cambios en la transferencia


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de calor mediante un pequeo sensor calentando elctricamente(un hilo o una pelcula delgada) expuesto al fluido bajo estudio. El

sensor calentado es mantenido a una temperatura constanteusando un circuito de control electrnico. La magnitud del aumentode voltaje necesario para mantener la temperatura constante estdirectamente relacionada con la transferencia de calor y, por tanto,con la velocidad del fluido. Es ideal para la medida de velocidadesen fluidos puros (gases, y lquidos) de temperatura uniforme.

MEDIDORES DE FLUJO MASICO


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Es una necesidad el tener un control del nivel de masa ocantidad de masa del fluido con el que estamos trabajando.Los medidores de masa son usados para lquidos de densidadvariable, lquidos multifase o gases que requieren unadirecta medicin del nivel de masa.

En la actualidad sus aplicaciones han llegado a muchosprocesos como lo son, la produccin del gas natural,refineras, qumicas manufactureras, laboratorios cientficos

PRINCIPIOS GENERALESExisten dos clases principales de medidores de masa


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Existen dos clases principales de medidores de masa:

1. El medidor de masa inferencial que mide por lo comn el flujovolumtrico del fluido y su densidad por separado.

2. Medidor de masa verdadero, que registra directamente el flujoen unidad de masa.Algunos medidores de flujo masico son:

a) El medidor de efecto Magnus.b) El medidor de momento transversal para flujo axialc) El medidor de gasto de masa de momento transversal para

flujo radial.d) El medidor de gasto de masa de momento transversal.

e) El medidor trmico de gasto de masa giroscpico.

El tipo b constituye la base de varios medidores de gasto de masacomerciales, una de cuyas versiones se describir someramente acontinuacin

MEDIDOR DE GASTO DE MASA DE MOMENTO


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TRASNVERSAL PARA FLUJO AXIAL

Tambin conocido como medidor de gasto de masa demomento angular.Una de las aplicaciones de este principio comprende eluso del flujo axial que pasa por un propulsor activado yuna turbina puestos en serie. El propulsor le imparte unacantidad de movimiento o momento angular al fluidoque, a su vez, genera un par de fuerza que se comunica a laturbina a la que le impide girar por medio de un resorte.El par, que se puede medir es proporcional a la velocidadde rotacin del propulsor y al gasto.

MEDIDORES DE GASTO DE MASA INFERENCIAL


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1. M edidores de carga con compensacin de densidad.Los medidores de carga, como orificios, tubos venturi oboquillas se utilizan con uno de los diversosdensitmetros disponibles (por ejemplo basndose en unafuerza ascensional en un flotador, acoplamiento hidrulico, salidade voltaje de un cristal piezoelctrico o absorcin por radiacin).La seal proveniente del medidor de carga, esproporcional a V (donde: = densidad del fluido yV=velocidad del fluido), se multiplica por segn lalectura del densitometro. La raz cuadrada del productoes proporcional al gasto de masa.

2. Medidores de carga con compensacin de velocidad.La seal proveniente del medidor de carga, que es


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La seal proveniente del medidor de carga, que esproporcional a V, se divide entre la seal de un

velocmetro para obtener una seal proporcional algasto de masa.

3. Medidores de velocidad con compensacin de

densidad.

La seal generada por el velocmetro (por ejemplo,medidor de turbina electromagntico o de velocidad sonica) se

multiplica por la seal obtenida en el densitmetropara dar una seal proporcional al gasto de masa.

APARATOS PARA MEDICIONES DECAUDAL MSICO


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CAUDAL MSICO

Medidores trmicos

Un mtodo de determinacin del flujode masa es por el efecto detransferencia de calor. Se pone en

contacto con el fluido una resistenciade platino con una corrientecontrolada. Esta resistencia sube sutemperatura en condiciones sin flujo.Cuando el flujo se inicia, existe una

disminucin de temperatura en elsensor por el intercambio de calor conel fluido. La corriente elctrica varapor la propia variacin de laresistencia con la temperatura y esta

variacin es ro orcional a la nueva


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Caudalmetro de CoriolisCon la configuracin del equipo indicado, poniendo a lostubos en oscilacin a una frecuencia fija uno contra otro;el movimiento entre los tubos en U ser estable. Con elingreso del fluido al sistema, este circular en el primerbrazo de la U alejndose del eje de rotacin, mientras queen el segundo brazo de la U estar acercndose al eje derotacin. Esto generar una fuerza de Coriolis quedistorsionar la oscilacin fija en vaco. Esta distorsin

ser entonces una funcin de la masa y de la velocidad deflujo. La velocidad angular est fijada por la frecuenciade excitacin.


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VENTAJAS DEL CAUDALMETRO


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Bajo nivel de incertidumbre en la medicin de masa La medicin es altamente independiente de la

temperatura, densidad o presin del fluido, slodepende de la masa

Principalmente aplicable para lquidos, en un ampliorango, independientemente de la viscosidad

Baja cada de presin en el flujo. Capaz de medir caudal msico en ambas direcciones.

Costo bastante alto Es importante la limpieza de los tubos oscilantes en

forma peridica. Es mayor en tamao que otros caudalmetros


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Medidores de masa digitales


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Anemmetro de cucharas PCE-A420


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Anemmetro PCE-AM81


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Caudalmetro msico Coriolis Promass 83
http://www.es.endress.com/eh/sc/europe/es/es/products/home.nsf/contentview/35EDBDD29425E524C12568C600549410http://www.es.endress.com/eh/sc/europe/es/es/products/home.nsf/contentview/35EDBDD29425E524C12568C600549410


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Anemometros de rueda alada serie LCA(la rueda alada est integrada en el medidor)
http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-digital-de-rueda-alada-lca.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-digital-de-rueda-alada-lca.htm


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Anemmetros de tubo de Pitot-PVM-100(tubo de Pitot, para altas velocidades de circulacin)

APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES DE FLUJO
http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htmhttp://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-aire/anemometro-con-tubo-de-pitot-PVM-100.htm


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COMPARATIVA DE LOS DISTINTOS SENSORES DE FLUJO

Sensor de flujo Lquidos recomendados Prdida depresin Exactitud tpicaen % Medidas ydimetros Efectoviscoso Coste Relativo

OrificioLquidos sucios y limpios;algunos lquidos viscosos

Medio2 a 4 of full

scale10 a 30 Alto Bajo

Tubo VenturiLquidos viscosos, sucios

y limpiosBajo 1 5 a 20 Alto Medio

Tubo Pitot Lquidos limpios Muy bajo 3 a 5 20 a 30 Bajo Bajo

TurbinaLquidos limpios y

viscososAlto 0.25 5 a 10 Alto Alto

Electromagnet.Lquidos sucios y limpios;

lquidos viscosos yconductores

No 0.5 5 No Alto

Ultrasonic. (Doppler)Lquidos sucios y lquidos

viscososNo 5 5 a 30 No Alto

Ultrasonic. (Time-of-travel)

Lquidos limpios y lquidosviscosos

No 1 a 5 5 a 30 No Alto

CONCLUSIONES


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Tener en cuenta que los Medidores deFlujos son dispositivos, que pueden serutilizado en muchas aplicacionestecnolgicas, requieren de un buen uso ymantenimiento

Los medidores de flujo nos ayudan a

controlar y mantener especificaciones deoperacin en un proceso

6. Medidores de nivel:


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Mide el estado de llenado de depsitos de:

a) lquidos

b) slidos (polvo/granulados)

Dos estrategias:

- Detectar varios niveles de referencia con un nmero discretode transductores todo o nada.

- Detectores de tipo analgico: obtienen una sealproporcional al nivel.

6. Medidores de nivel.

a) Medidores de nivel en lquidos


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MEDIDOR DE NIVEL DE FLOTADOR:

Constituido por un flotador pendiente de un cable, unjuego de poleas y un contrapeso exterior.

Distintos modelos: de regleta (el contrapeso se mueveen sentido contrario al flotador por una regleta

calibrada), magnticos (el flotador lleva dentro unimn y se desplaza moviendo una aguja indicadora).




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MEDIDOR DE PRESIN DIFERENCIAL:El nivel del lquido es proporcional a la

presin en el fondo del tanque.

Se colocan medidores de presin para medirla presin del depsito y la presin en elfondo del depsito.

P(fondo)-P(superficie)=rho*g*h (rho= pesoespecfico del lquido)




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MEDIDOR DE NIVEL PORBURBUJEO:

Se hace pasar por un tubo sumergido enel depsito hasta el nivel ms mnimo,un pequeo caudal de aire, hasta

producir una corriente continua deburbujas.

La presin requerida para producir el flujocontinuo de burbujas es una medida dela columna de lquido.




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MEDIDOR RADIOACTIVO:Consta de una fuente radioactiva que se

instala en un lado del depsito. Al otrolado se coloca un medidor de radiacin.

Son buenos para medir fluidos con altatemperatura, lquidos muy corrosivos,etc poque no existe contacto.

Su aplicacin se ve limitada por lasdificultades tcnicas y administrativas

que conlleva el manejo de fuentesradioactivas.




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MEDIDOR CAPACITIVO:

Mide la variacin de la capacitancia en un condensador cuando vara elmedio dielctrico entre sus placas.

El dielctrico es el lquido. Al variar el nivel del lquido varaproporcionalmente la capacidad.


MEDIDOR POR ULTRASONIDOS:El tiempo entre la emisin de la onda y la recepcin del eco es

proporcional al nivel.

Hay que evitar que existan obstculos en el recorrido de las ondas. Sonsensibles al estado de la superficie del lquido (espuma).

b) Medidores de nivel en slidos


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Problema: definir el nivel. No tiene por qu existir una superficiehorizontal.

Se pueden usar algunos de los sensores que se usan para los lquidos yotros especficamente diseados para slidos.


PALPADOR:Es un sondeo que se realiza peridicamente.

Constan de un cable de medicin con un peso en su extremo, movido porun motor.

Al chocar el peso con la superficie del material se anula la rigidez delcable, lo que conmuta la direccin de giro del motor ascendiendo elpeso.

Durante el descenso se mide el cable desenrollado lo que indica el nivel.

b) Medidores de nivel en slidos


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VIVBRATORIO:

Sonda en forma de diapasn que vibra a unos 80 Hz.Cuando el material cubre el diapasn las vibraciones se amortiguan, lo

que produce la activacin de un interruptor.


MEMBRANA SENSITIVA:

Membrana acoplada a la pared del depsito en el punto en el que sequiere detectar el nivel.

Cuando el material llega a la altura del interruptor, presiona la membranay se activa un interruptor.

PESO:

Se detecta el nivel de material mediante el peso.

2. Sensores de velocidad:


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Se usan en un gran nmero de sistemas industriales, en los

que se requiere un control de la dinmica de los mismos.

GENERADOR DE IMPULSOS:S l d

DINAMO TACOMTRICA:Es un generador de DC. La tensin generada al girar el

rotor es proporcional a la velocidad angular de giro.Sensibilidad: 50-100 mV/r.p.m.