República Bolivariana de Venezuela

Universidad del Zulia

Facultad de Ingeniería

Escuela de Mecánica

Catedra: Lab. de Instrumentación

Profesor: Dennis León

Integrantes:

Montenegro, Melina; CI: 20.583.272

Villasmil, Liuger; CI: 18.381.040

Maracaibo, noviembre de 2014

⇒ Sensores de Presión.

� Manómetro tipo Bourdon: El tubo Bourdon, es un tubo de sección elástica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. AI aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón. Rango: desde 0 a 35 KPa (≈ 5 psi) hasta 0 a 70000 KPa (≈ 10 000 psi).

� El diafragma:

Consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas rígidamente entre sí, por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de

palancas. Se aplica para pequeñas presiones. Rango: desde 0 a 1.2 KPa (≈ 5”H2O) hasta 0 a 5500 KPa (≈ 800 psi).

� El fuelle: Es parecido al diafragma, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable. El fuelle tiene el aspecto exterior de un acordeón, con la base y cubierta rígidas. Los cambios de presión en el proceso hacen que se expanda y contraiga el sensor. Rango: desde 0 a 0.5 KPa (≈ 0.2”H2O) hasta 0 a 7000 KPa (≈ 1000 psi).

� Capsula:

La cápsula consta de dos diafragmas unidos con soldadura por el borde exterior, se construye de bronce fosforado, acero inoxidable o de otra aleación. Con la cápsula se puede medir también presión absoluta, manométrica o diferencial. Rango:

⇒ Sensores de Temperatura.

� Termómetros de Vidrio: Es un tubo de vidrio que contiene una sustancia que asciende o desciende por un tubo capilar ubicado dentro de este. Rango: Hasta 450°C

� Termómetros Bimetálicos:

Trabajan con una cinta hecha de dos metales de coeficiente de dilatación térmica muy diferente, sondados cara con cara. Una elevación de temperatura cambia la curvatura de la cinta. Rango: desde -70 hasta 500°C

� Termómetros de Bulbo y Capilar: Cuando la temperatura del bulbo aumenta, se expande el fluido de trabajo (líquido, vapor o gas), ocupa todo el volumen, mueve el puntero sobre una escala e indica el valor de la temperatura. Rango: Clase I: desde 150 a 500°C; Clase II: desde 25 hasta 315°C; Clase III: desde -270 hasta 760 y clase IV: desde -40 hasta 650°C

� Termistor:

Trabaja con un material muy sensible al cambio de temperatura. Recubierto por un material cerámico. Son muy pequeños. Trabaja con variación de resistencia. Rango de temperaturas bajas.

� RTD: Detector de temperatura resistivo. Se calienta el metal, hay agitación térmica, se dispersan los electrones, se reduce la velocidad y aumenta la resistencia. Rango: hasta 850°C

� Termopares:

Convierte energía calorífica en energía eléctrica. Tiene dos cables elementales, aislamiento térmico, tubo protector y cabezal terminal. Estos funcionan bajo el efecto Seebeck. Rango: según sus tipos, tipo B hasta 1700°C; tipo R hasta 1400°C; tipo S hasta 1480°C; tipo J hasta 760°C; tipo K hasta 1260°C; tipo T hasta 370°C y tipo E hasta 980°C

� Pirómetros: Son métodos sin contacto. Mide el factor de emisividad.

⇒ Sensores de Nivel

� Tipo Flotador:

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

� Medidor de Presión Diferencial:

Tanque abierto: el nivel del líquido es proporcional a la presión en el fondo. P = ⍴·g·h

Tanque cerrado: Diferencia de la presión ejercida por el líquido en el fondo y la presión que tiene el depósito.

P= Pliq-Pdeposito PRESION NEUMATICA: censa la presión ejercida por el líquido sobre el aire que se encuentra dentro del tubo. Uso: líquidos con vapores PRESION HIDROSTATICA: mide la presión en el fondo del tanque Líquidos, Gases y Vapores muy Inflamables. Productos Químicos con Sólidos en Suspensión

� Nivel por burbujeo: Generar una corriente continua de burbujas desde el nivel mínimo. La presión requerida es proporcional a la columna de líquido. Aplicaciones: Líquidos corrosivos Materiales en suspensión

� Tipo diafragma:

Se utiliza comúnmente como Smith de nivel en materiales áridos (para harina, arroz, pellet de pvc, café instantáneo) se colocan en las paredes del tanque y la mayoría están recubiertos con materiales piezoeléctricos. No miden nivel continuo.

� Horquillas vibrantes:

Funciona con frecuencia de resonancia. Para materiales áridos, líquidos y materiales muy densos.

� Por Conductividad:

Solo se utiliza para bebidas que fermenten (Malta, cerveza, vino). Es sencillo, bajo costo, adecuado para control en 2 puntos.

� Por capacidad: Se basa en medir la variación de capacitancia de un condensador cuando va variando el medio dieléctrico entre sus placas. Con el depósito metálico e introduciendo una sonda metálica sin contacto entre ambos, se forma un condensador. Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente la capacidad. Si el depósito no es metálico se introducen dos sondas. También se usan como interruptores de nivel.

� Nivel por Ultrasonido:

Medidor de ondas sonoras de alta frecuencia (20-40 KHz) que se propaga por la fase gas hasta que choca con el líquido, se refleja y alcanza el receptor situado en el mismo punto que el emisor. El tiempo entre emisión y recepción es inversamente proporcional al nivel. El tiempo depende de la Temp, se deben compensar medidas. Evitar obstáculos

en el recorrido de las ondas. Sensibles al estado de la superficie del líquido (espumas).

� Por Microondas:

Solidos: una fuente de microondas situada en un contacto del estanque el cual emite un haz de microondas que refleja y transmite sobre el sólido.

Liquidas: funciona según el principio de eco. Las microondas se reflejan por la diferencia de impedancia entre el aire y el producto. Se utiliza para aplicaciones industriales, científicas o médicas.

� Mediciones Radiométricas:

Se emplea como indicador de nivel y switch de nivel y solo se usa si las condiciones son muy extremas. No entra en contacto con el producto. El medidor va por fuera.

⇒ Sensores de Flujo.

� Elementos deprimógenos: Placa Orificio, Tobera, Venturi, Cuña, Codo, Pitot, Pitot Promediante. Este grupo de caudalímetros está basado en la ecuación de Bernoulli que establece que la suma de energía cinética más la energía potencial de altura más la energía potencial debido a la presión que tiene un fluido permanece constante. De ahí se puede deducir que frente a un aumento de velocidad, por ejemplo al pasar por una restricción en la cañería, se producirá una disminución en la presión, Se puede establecer una relación entre la velocidad circulante y la diferencia de presión que se produce. Esta diferencia de presión se puede medir y de ahí determinar la velocidad. Multiplicando esa velocidad por el área de la cañería obtendremos el caudal volumétrico.

� Flujómetro Electromagnético: Los caudalímetros electromagnéticos están basados en la Ley de Faraday, de la cual se deduce que en un conductor en movimiento en un campo magnético constante se inducirá un voltaje. Este voltaje será proporcional a la velocidad de movimiento del conductor y a su longitud. Este fenómeno se reproduce

en una caudalímetro electromagnético, que consta de bobinas que crean el campo magnético, un conductor que lo atraviesa (el fluido en movimiento) sobre el cual se induce la diferencia de potencial, y los electrodos que miden esta diferencia de potencial. Esta será proporcional a la velocidad del fluido, con lo que el caudal se determina sencillamente multiplicando esta velocidad por la sección de la cañería. Estos caudalímetros requieren que el líquido a medir tenga un mínimo de conductividad.

� Medidores de caudal por Ultrasonido: Los caudalímetros por ultrasonido están basados en la propagación de ondas de sonido en un fluido. Existen dos principios básicos para esta medición:Tiempo de Tránsito y Efecto Doppler. En los caudalímetros por tiempo de tránsito, la velocidad de flujo se determina por la diferencia entre la velocidad de propagación de una onda de sonido a favor y otra en contra del flujo. Los elementos emisores y receptores pueden instalarse por fuera de la tubería sostenidos por abrazaderas. El instrumento de efecto doppler tiene un generador de ultrasonido que emite ondas. Si en el seno del líquido existen partículas o burbujas de gas, estas ondas chocan con ellas provocándose una reflexión de las ondas, un eco. Cuando esto ocurre el eco devuelto tiene una frecuencia igual si el líquido está quieto o distinta que la enviada si está en movimiento. Esta nueva frecuencia depende de la velocidad de la partícula productora del eco, por lo que midiendo el corrimiento de frecuencia se puede determinar la velocidad del fluido y por lo tanto el caudal instantáneo.

� Rotámetros: El rotámetros es un instrumento generalmente de indicación local que consiste en un elemento llamado flotante que se encuentra en un tubo cónico (en la entrada inferior el área es menor que en la salida). El flotador es arrastrado al ir aumentando el caudal y se equilibra en un punto. A cada caudal corresponde un punto de equilibrio, por lo que se puede graduar el rotámetro directamente en caudal.

⇒ Sensores de Velocidad.

� Dinamo tacométrica:

Mecanismo usado para conocer la velocidad de giro de un motor.

⇒ Sensores de Torque y Fuerza.

� Galga extensiométrica o extensómetro:

Es un sensor, para medir la deformación, presión, carga, torque, posición, entre otras cosas, que está basado en el efecto piezorresistivo, el cual es la propiedad que tienen ciertos materiales de cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le someten a ciertos esfuerzos y se deforman en dirección de los ejes

mecánicos. Un esfuerzo que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica, esta variación puede ser por el cambio de longitud, el cambio originado en la sección o el cambio generado en la resistividad.

⇒ Sensor de Corriente.

� Sensor de efecto Hall: El efecto Hall sirve para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la determinación de la posición. Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente.

⇒ Sensor de Humedad.

� Higrometros: Es un instrumento que se utiliza para medir el grado de humedad del aire o de otros gases. Entre otros tipos de estos dispositivos, existen los siguientes: Higrómetro de absorción. Se utilizan sustancias químicas que, luego de absorber, exhalan la humedad, según las circunstancias. Higrómetro eléctrico. Está constituido por dos electrodos arrollados en espiral. Si a estos electrodos se les aplica una tensión alterna, el tejido se calienta, y una parte del contenido de agua se evapora.

A una temperatura definida se establece un equilibrio entre la evaporación, por calentamiento del tejido, y la absorción de agua de la humedad ambiente por acción de un compuesto químico muy higroscópico: el cloruro de litio: LiCl. A partir de estos datos se establece con precisión

el grado de humedad.

⇒ Sensor de Viscosidad.

� Viscosímetro:

Es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de una coeficiente de viscosidad. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías.

⇒ Sensor de Densidad.

� Aerómetro:

Consisten en un flotador lastrado en su parte inferior con un vástago superior graduado. El aparato se sumerge hasta que su peso es equilibrado por el líquido que desaloja hundiéndose tanto más, cuanto menor sea la densidad del líquido. Incorporándole un transductor de inductancia variable con la armadura fija en la parte inferior del flotador y con la bobina dispuesta en el exterior del recipiente es posible transmitir eléctricamente a distancia la densidad.