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Medicin de PresinSITRAIN INSTRUMENTACIN DE PROCESOS

Febrero de2.014

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Medicin de presin

Presin: Fuerza ejercida por unidad

P = F/A

Medicin aplicable a lquidos y gases


Medicin de presin

Puntos de referencia:

* Presin atmosfrica

* Vaco absoluto


Referencias de presin

Vaco absoluto

Presin atmosfrica

Absoluta ManomtricaDiferencial

Vaco


El cuadro de la presin


Medicin de presin

Unidad de medicin

P = F (Nw) / A (m2)

1 Nw/m2 = 1 Pascal (Pa)


Medicin de presin


Escenarios demedicin de presin

Lneas / sistemas devapor

Acueductos


Oleoductos /Gasoductos / Tuberas

de Proceso

Tanques de proceso /almacenamiento

Escenarios demedicin de presin

Restricted Siemens AG 20XX All rights reserved.20XX-XX-XX Author / DepartmentPage 11

Aplicaciones Tpicas

Medicin / monitoreo de presin en grandes tuberas


Aplicaciones Tpicas

Monitoreo de presin de cabeza o vaco en tanques / silos


Aplicaciones Tpicas

Calderas & Compresores


Aplicaciones Tpicas

Presin de humos en hornos


Monitoreo del estado de filtros

Aplicaciones Tpicas


Proteccin de Bombas

Aplicaciones Tpicas


Aplicaciones Tpicas

Medicin de nivel / Medicin de caudal


MEDICIN DE PRESIN:TECNOLOGAS DE

MEDICIN


Medicin de presin-Sensores

Sistemas de columna lquida.

Parmetro de variacin: altura,carga o diferencia de nivel en untubo abierto

Tubo conectado a un sistema quegenera una presin determinada

Utilizado para mostrar nivel delquidos en tanques


Elementos de altura de lquidoPresin diferencial


Medicin de presin -Sensores

Tubo BourdonTubo de seccin elptica conun extremo cerrado. Alaplicarse presin, stetiende a enderezarse.Su proporcionalidad esalgo compleja y se hadeterminadoempricamente. Lineal enpequeos rangos dedesplazamiento.



Tubo BourdonUtilizado en la medicin dealtas presiones

Diversos materiales deconstruccin: aceroinoxidable, Hastelloy,Bronce, entre otros



Tubo Bourdon espiral Tubo Bourdon helicoidal



DiafragmasUna o varias cpsulas

circulares conectadas entre spor soldadura. Se deforma bajola accin de una presin.Utilizado para presiones msbajas.

Al aplicar presin, cadacpsula se deforma y sumovimiento es amplificadopara generar proporcionalidad


Medicin de presin- SensoresDependencia de la temperatura



FuellePieza flexible de direccinaxial, la cual se dilata ocontrae proporcional a lapresin, en longitudesapreciables. Alta duracin,utilizado en presiones bajas.



0.5 - 6000 bar 50 mm H2O - 2 bar 100 mmH2O - 2bar

Precisin: 0.5 - 1%


Medicin de presin-Instrumentos

* Elementos mecnicos

* Elementos electrnicos.


Elementos mecnicosAplicaciones conpropsitos de inspeccin ymedicin somera (tanques,compresores,intercambiadores, etc.)

Por lo general no cuentancon seales de control.

Inmersos en el proceso,consideraciones decorrosin

Vibracin como elementoimportante en la seleccinde equipos


Manmetros.

* Aplicacin en presinmanomtrica, absoluta odiferencial.

* Niveles de precisin demedio a bajo (Tpico 1%).

* Elemento paravisualizacin mas nopara control.


Medicin de presin-Manmetros

Conexin aproceso

Dimetro deldial

Rango demedicin

Unidades

ResolucinAgenteestabilizador

Materiales


Manmetros aspectos deinstalacin

Posicin de montaje


Manmetros aspectos deinstalacin

Proceso de instalacin


Medicin de presin-Manmetros


Materiales Piezelctricos

Piezoelectricidad: Del griegopiezein (estrujar / apretar)

Materiales que al sersometidos a tensionesmecnicas, adquieren unapolarizacin elctrica en sumasa

Materiales que se deformanbajo la accin de fuerzasinternas al ser sometidos porun campo elctrico


Materiales Piezelctricos

Se produce una tensin enproporcin directa a la presinaplicada al cristal

Dispositivos con altasensibilidad frente avariaciones de presin

Medicin de VibracinFuente: Wikipedia


Celdas Capacitivas


Gauge pressure cell

Presin atmosfrica

Presin

Presin

SubstratoSubstrato

DiafragmaDiafragma

Absolute pressure cell

Celdas Capacitivas


Celdas Capacitivas


Celdas Capacitivas

Materiales cermicos o metlicos

Buena estabilidad en el tiempo

Rangos limitados de presin


Celdas Piezo Resistivas

Substrato:Diafragma de medicin + Base desilicio

Piezo Resistencia:

Diafragma flexible de medicin, elcual produce cambios enresistencia ante la presin

Sensor de Temperatura:

Medicin de temperatura paracompensar frente a efectostrmicos


Sensores Piezo Resistivos

Basado en diferencias dePresin:

Cambio en la resistencia comoconsecuencia de la presin

Medicin de resistencia

Clculo del valorcorrespondiente de la presin


Celdas de Medicin


Celdas de Medicin +Diafragma

Presin pe transmitida a travsdel sello de diafragma y ellquido de llenado hacia elsensor de presin

El sensor de presin sufre unadeflexin, y la piezo resistenciamodifica su valor en proporcina la presin


Celdas de Medicin de PresinDiferencial


Elementos electrnicos:transductores

Sistema de medicin con salidaelctrica estndar y relacin deajuste 1:1

Generalmente no tiene propsitosde visualizacin

Apto para aplicaciones simples demedicin y control

Precisiones intermedias (del ordende 0,5%)

Ajuste fino, del orden de 5% delmximo valor de span


Transductores

Conexin aproceso

Conectorelctrico

Rango demedicin

Alimentacin/ seal de

salida

Materiales


Montaje elctrico

Transductores


Transductores

Montaje mecnico


Transmisores

Cuenta con las especificacionesde un transductor, pero adems:

Cuentan con visualizacin local

Relacin de ajuste de hasta200:1

Mejores niveles de precisin(errores menores al 0,1%)


Transmisores de Presin

Conexin aproceso

Rango demedicin

Indicacinlocal

Alimentacinentrada de

cables y sealde salida

Material de lacarcasa

Material de laspartes encontacto



Alimentacinentrada de

cables y sealde salida

Indicacinlocal

Conexin aproceso

Material de laspartes encontacto

Material de lacarcasa

Rango demedicin (presin

diferencial ypresin esttica)


Estructura de Transmisores dePresin


Tpicos de conexinelctrica


Curvas de carga


Instalacin mecnica estndar

Recomendada para medicin en gases




Instalacin para medicin de presin de lnea enlquidos



Instalacin en lneas de vapor (pigtail cola de marrano)tipo U



Instalacin para lneas de vapor (pigtail cola de marrano)tipo circular


Filosofas de Montaje

Transmisor alejado del punto de medicin:acceso / mantenimiento

Transmisor cercano al punto de medicin:confiabilidad de la medida


Accesorios: amortiguadores depulsaciones

Utilizados para estabilizar elcaudal y la presin en lneasde tuberas que involucrenbombas dosificadoras

Recipiente que contiene ungas a presin en su interior,usualmente Nitrgeno

La presin inicial del gassiempre debe ser superior a lapresin de la lnea


Accesorios: amortiguadoresde pulsaciones


Accesorios: amortiguadoresde pulsaciones

Al instalar un amortiguador depulsaciones, el volumensuministrado por la bombadurante cada impulso, se divideen dos partes: una se mantieneen la aplicacin y otra va hacia elamortiguador.

Este volumen almacenado sedevuelve al circuito durante elciclo de aspiracin o llenado dela cavidad de la bomba


Caudales oscilantes debombas dosificadoras


Amortiguadores depulsaciones: operacin


Accesorios: limitadores depresin

Un limitador de presin estdestinado a proteger losmanmetros contra lassobrepresiones repentinas oaccidentales, en circuitos defluidos limpios

Su operacin se basa en el cierrede una entrada de presin situadajusto antes del manmetro

El cierre se produce cuando sealcanza la presin de calibracin


Ejemplos de Instalacin(Medicin en lnea)


Ejemplos de Aplicacin(Monitoreo de filtros)


Medicin hidrosttica de nivelTanque abierto = intercambio con laatmsfera

Presin hidrosttica depende de:phydrostatic = * g * h

phydrostatic = presin columna de lquido = densidadg = gravedadh = altura

La presin atmosfrica cambia debidoa la altitud, por lo tanto los transmisoresde presin manomtrica se prefieren,ya que su punto de referencia es laatmsfera.


TANQUE CERRADOTanque en un sistema cerrado = sin interaccin con la atmsfera!

Presin manomtrica medida en laparte inferior del tanque:

p = phydrostatic + pStatic Para la medicin de nivel se require

de phydrostatic!

Se requiere de otras alternativas


MEDICIN DE NIVEL ENTANQUES CERRADOS

Medicin de Nivel Versin 1Transmisor: Presin diferencial (p) Una toma se conecta al lquido

p1 = phydro + pStatic La otra toma se acopla con el rea

libre dentro del tanque p2 = pStatic

Resultado de la medicin de presindiferencial: p = p1 - p2 p = phydrostatic + pStatic - pStatic p = phydrostatic


TANQUE CERRADOAhora se tiene condensado en la lneade alta presin!Qu mostrar el transmisor de presindiferencial?

0!

p1 = p2 P2 es la referencia! Debido al condensado, la referencia

se pierde!

Cul es la solucin?


MEDICIN DE NIVEL ENTANQUES CERRADOS

Medicin de nivel Version 2 Usado en casos de fuerte

condensacinTransmisor: Presin Diferencial

Una toma conectada al lquido en eltanque

La otra toma conectada a una lneallena de lquido Esta columna de lquido es la

referencia y debe ser estable


CAMARAS DE CONDENSADOPara qu es?

Para estabilizar la referencia depresin.

Cmo lo hace?

El vapor de proceso secondensa en la cmara decondensado

La tubera se llena concondensado!

Resultado: El nivel de lquido enla tubera es estable!


CAMARAS DE CONDENSADO


CASO DE APLICACINGENERACIN DE ENERGA


CONEXIN BLOQUEADA

Solucin: sellos remotos


CONEXIN BLOQUEADASolucin: sellos remotos


Diseo de sistemas de sellosremotos

Conexin bridada directa altransmisor de presin

Componentes Transmisor de presin Uno o dos sellos remotos Lquido de relleno Conexin entre el transmisor de

presin y el sello remoto (montajedirecto o capilares)


MEDICIN EN TANQUES CERRADOSUTILIZANDO CAPILARES

Por qu una solucin de selloremoto?

Temperatura muy alta para eltransmisor

Materiales especiales para eldiafragma (medios agresivos)

Medio que puede bloquear lastuberas de impulso

Se requiere de desacople entre el medioy el transmisor!

Sistema de sello remoto: Sello remoto+ fluido en el capilar +

transmisor de presin


PROS Y CONTRAS DE CADAOPCIN


Medicin de nivel en tanquessubterrneos


Medicin de nivel en tanquessubterrneos

Modo de Operacin:

El diafragma se expone a lapresin hidrosttica, la cual esporporcional a la profundidad deinmersin. Esta presin puede sercomparada con la presinatmosfrica.

Se lleva a cabo unacompensacin de presin a travsde un conducto de venteo en elcable de conexin


Factores que afectan a lamedicin de presin

Vibracin / Pulsaciones:

Afecta severamente tanto a tubos Bourdon como a diafragmas. Puedenresolverse a partir de amortiguadores de pulsaciones y acoples flexibles.

Temperatura:

Puede afectar la precisin en la medicin debido a las propiedades deexpansin y contraccin trmica de los materiales del sensor y fludos dellenado. Compensacin requerida.

Las electrnicas de los medidores tienen un rango mximo de temperatura deoperacin



Sobrepresiones:

Ocasiona descalibraciones y posible destruccin del sensor, principalmente silas sobrepresiones son del orden de los lmites fsicos del sensor

Slidos en suspensin:

Pueden producir errores si se adhieren a la superficie de medicin delinstrumento.

Pueden producir sedimentacin que ocasionen bloqueo en las entradas deproceso de los instrumentos, o en el tubing si se estuviera utilizando

Si las partculas con corrosivas, pueden producir corrosin por picadura enciertas partes del instrumento



Cambios de fase:

Si el fluido a medir cambia de fase durante el proceso, pueden por ejemploproducirse taponamientos derivados de la solidificacin de un lquido. Esnecesario asegurar condiciones de medicin lo ms estables posible alinstrumento.

Viscosidad:

Si el fluido tiene una viscosidad muy alta, la respuesta en frecuencia delinstrumento se puede ver afectada. Solo dara posibilidades de promediar lalectura.

Debe tenerse en cuenta el punto de operacin del instrumento, por quetambin hay que tener en cuenta que la viscosidad cambia con latemperatura.



Cambios en la presin atmosfrica:

Vlido en mediciones de presin absoluta. Un sistema ajustado al nivel delmar puede no funcionar igual en Bogot

Propsito de la aplicacin:

Se da cuando se utiliza un transmisor de presin para medir un parmetrodiferentes. Si dicho parmetro no es lo suficientemente conocido, la medicinno ser precisa.

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