4 principales variables de control de procesos, temp, nivel, flujo y presion

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1 | Página Contenido 1 TEMPERATURA......................................................................................................................................................................................3 1.1 DEFINICION ....................................................................................................................................................................................3 1.2 LEY CERO DE LA TERMODINAMICA ........................................................................................................................................3 1.3 SEGUNDA LEY DE TERMODINAMICA ......................................................................................................................................3 1.4 UNIDADES DE TEMPERATURA ..................................................................................................................................................4 1.4.1 RELATIVAS ............................................................................................................................................................................4 1.4.2 ABSOLUTAS ...........................................................................................................................................................................4 1.5 INSTRUMENTOS QUE MIDEN LA TEMPERATURA .................................................................................................................5 1.5.1 TERMÓMETRO DE MERCURIO ...........................................................................................................................................5 1.6 INSTRUMENTOS PARA LA APLICACIÓN ..................................................................................................................................6 1.6.1 EL TERMÓMETRO INFRARROJO PCE-890 .............................................................................................................6 1.6.2 TERMÓMETRO DE CONTACTO DIGITAL PCE-T311........................................................................................................6 1.6.3 EL TERMÓMETRO DE PRECISIÓN PCE-T317....................................................................................................................7 1.6.4 INDICADOR DE ALTA VISIBILIDAD PARA HUMEDAD RELATIVA Y TEMPERATURA PCE-G1 .............................7 2 PRESIÓN...................................................................................................................................................................................................8 2.1 TIPOS DE PRESIÓN. .......................................................................................................................................................................8 2.1.1 PRESIÓN ABSOLUTA: ...........................................................................................................................................................8 2.1.2 PRESIÓN ATMOSFÉRICA: ....................................................................................................................................................8 2.1.3 PRESIÓN MANOMÉTRICA: ..................................................................................................................................................9 2.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS DE PRESIÓN. ...........................................................................................................................9 2.2.1 INSTRUMENTOS MECÁNICOS ............................................................................................................................................9 2.2.2 MANÓMETRO DE PRESIÓN ABSOLUTA ...........................................................................................................................9 2.2.3 MANÓMETRO DE TUBO EN U.............................................................................................................................................9 2.2.4 MANÓMETRO DE POZO .....................................................................................................................................................10 2.2.5 MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO ..............................................................................................................................10 2.2.6 MANÓMETRO DE CAMPANA............................................................................................................................................10 2.3 INSTRUMENTOS ELÁSTICOS ....................................................................................................................................................10 2.3.1 TUBOS BOURDON ...............................................................................................................................................................10 2.4 INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS. ...........................................................................................................................................11 2.4.1 INSTRUMENTOS CON STRAIN GAGES O STENSOMETROS .................................................................................11 3 FLUJO .....................................................................................................................................................................................................12 3.1 CLASIFICACION DE FLUJO........................................................................................................................................................13 3.1.1 FLUJO TURBULENTO .........................................................................................................................................................13 3.1.2 FLUJO LAMINAR .................................................................................................................................................................13 3.1.3 FLUJO INCOMPRESIBLE ....................................................................................................................................................14 3.1.4 FLUJO COMPRESIBLE ........................................................................................................................................................14 3.1.5 FLUJO PERMANENTE .........................................................................................................................................................14 3.1.6 FLUJO UNIFORME ...............................................................................................................................................................15

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4 principales variables de control de procesos, TEMPERATURA NIVEL FLUJO PRESION

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Page 1: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

1 | P á g i n a

Contenido 1 TEMPERATURA ...................................................................................................................................................................................... 3

1.1 DEFINICION .................................................................................................................................................................................... 3

1.2 LEY CERO DE LA TERMODINAMICA ........................................................................................................................................ 3

1.3 SEGUNDA LEY DE TERMODINAMICA ...................................................................................................................................... 3

1.4 UNIDADES DE TEMPERATURA .................................................................................................................................................. 4

1.4.1 RELATIVAS ............................................................................................................................................................................ 4

1.4.2 ABSOLUTAS ........................................................................................................................................................................... 4

1.5 INSTRUMENTOS QUE MIDEN LA TEMPERATURA ................................................................................................................. 5

1.5.1 TERMÓMETRO DE MERCURIO ........................................................................................................................................... 5

1.6 INSTRUMENTOS PARA LA APLICACIÓN .................................................................................................................................. 6

1.6.1 EL TERMÓMETRO INFRARROJO PCE-890 ............................................................................................................. 6

1.6.2 TERMÓMETRO DE CONTACTO DIGITAL PCE-T311 ........................................................................................................ 6

1.6.3 EL TERMÓMETRO DE PRECISIÓN PCE-T317 .................................................................................................................... 7

1.6.4 INDICADOR DE ALTA VISIBILIDAD PARA HUMEDAD RELATIVA Y TEMPERATURA PCE-G1 ............................. 7

2 PRESIÓN................................................................................................................................................................................................... 8

2.1 TIPOS DE PRESIÓN. ....................................................................................................................................................................... 8

2.1.1 PRESIÓN ABSOLUTA: ........................................................................................................................................................... 8

2.1.2 PRESIÓN ATMOSFÉRICA: .................................................................................................................................................... 8

2.1.3 PRESIÓN MANOMÉTRICA: .................................................................................................................................................. 9

2.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS DE PRESIÓN. ........................................................................................................................... 9

2.2.1 INSTRUMENTOS MECÁNICOS ............................................................................................................................................ 9

2.2.2 MANÓMETRO DE PRESIÓN ABSOLUTA ........................................................................................................................... 9

2.2.3 MANÓMETRO DE TUBO EN U ............................................................................................................................................. 9

2.2.4 MANÓMETRO DE POZO ..................................................................................................................................................... 10

2.2.5 MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO .............................................................................................................................. 10

2.2.6 MANÓMETRO DE CAMPANA ............................................................................................................................................ 10

2.3 INSTRUMENTOS ELÁSTICOS .................................................................................................................................................... 10

2.3.1 TUBOS BOURDON ............................................................................................................................................................... 10

2.4 INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS. ........................................................................................................................................... 11

2.4.1 INSTRUMENTOS CON STRAIN GAGES O STENSOMETROS ................................................................................. 11

3 FLUJO ..................................................................................................................................................................................................... 12

3.1 CLASIFICACION DE FLUJO ........................................................................................................................................................ 13

3.1.1 FLUJO TURBULENTO ......................................................................................................................................................... 13

3.1.2 FLUJO LAMINAR ................................................................................................................................................................. 13

3.1.3 FLUJO INCOMPRESIBLE .................................................................................................................................................... 14

3.1.4 FLUJO COMPRESIBLE ........................................................................................................................................................ 14

3.1.5 FLUJO PERMANENTE ......................................................................................................................................................... 14

3.1.6 FLUJO UNIFORME ............................................................................................................................................................... 15

Page 2: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

2 | P á g i n a

3.1.7 FLUJO NO UNIFORME ........................................................................................................................................................ 15

3.1.8 FLUJO UNIDIMENSIONAL ................................................................................................................................................. 15

3.1.9 FLUJO BIDIMENSIONAL .................................................................................................................................................... 15

3.1.1O FLUJO TRIDIMENSIONAL ............................................................................................................................................... 15

3.1.11 FLUJO ROTACIONAL ........................................................................................................................................................ 15

3.1.12 FLUJO IRROTACIONAL .................................................................................................................................................... 16

3.1.13 FLUJO IDEAL ...................................................................................................................................................................... 16

3.2 MEDICIÓN DE FLUJO .................................................................................................................................................................. 16

3.2.1 MEDICIÓN POR PRESIÓN DIFERENCIAL ........................................................................................................................ 16

3.2.2 MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE ................................................................................................................................... 17

3.2.3 MEDIDORES MAGNÉTICOS ............................................................................................................................................... 17

3.2.4 MEDIDOR A TURBINA ........................................................................................................................................................ 18

3.2.5 MEDIDOR DE VÓRTICE ...................................................................................................................................................... 18

3.2.6 MEDIDORES DE FLUJO TOTAL ......................................................................................................................................... 19

4 VARIABLE DE NIVEL .......................................................................................................................................................................... 19

4.1 MEDICION DE NIVEL .................................................................................................................................................................. 20

4.1.1 MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS. ............................................................................................................................ 20

4.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDA DIRECTA. ................................................................................................................................ 20

4.2.1 MEDIDOR DE SONDA. ........................................................................................................................................................ 20

4.2.2 NIVEL DE CRISTAL. ............................................................................................................................................................ 20

4.2.3 INSTRUMENTOS DE FLOTADOR. ..................................................................................................................................... 20

4.2.4 MEDIDOR DE NIVEL DE SOLIDOS ................................................................................................................................... 21

4.3 DETECTORES DE NIVEL DE PUNTO FIJO. .............................................................................................................................. 21

4.3.1 DETECTOR DE DIAFRAGMA. ............................................................................................................................................ 22

4.3.2 CONO SUSPENDIDO. ........................................................................................................................................................... 22

4.3.3 VARILLA FLEXIBLE............................................................................................................................................................ 22

4.3.4 MEDIDOR CONDUCTIVO. .................................................................................................................................................. 22

4.3.5 PALETAS ROTATIVAS. ....................................................................................................................................................... 22

4.4 DETECTORES DE NIVEL CONTINUOS ..................................................................................................................................... 22

4.4.1 MEDIDOR DE NIVEL DE SONDEO ELECTROMECÁNICO O DE PESO MÓVIL. ......................................................... 23

4.4.2 MEDIDOR DE NIVEL DE BÁSCULA.................................................................................................................................. 23

4.4.3 MEDIDOR DE NIVEL CAPACITIVO .................................................................................................................................. 23

4.4.4 MEDIDOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL ............................................................................................................................ 23

4.4.5 MEDIDOR DE NIVEL DE ULTRASONIDOS ...................................................................................................................... 23

4.4.6 MEDIDOR DE NIVEL DE RADIACIÓN O DE RAYOS GAMMA. .................................................................................... 24

BLIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................................................................................... 25

Page 3: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

3 | P á g i n a

PRINCIPALES VARIABLES DE PROCESO

1 TEMPERATURA 1.1 DEFINICION

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que

puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una magnitud

escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por

el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente

con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía

asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional,

rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía cinética de un

sistema, se observa que éste se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es

mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las

partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de

los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multiatómicos los

movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función

de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo

su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen, la solubilidad, la presión de vapor,

su color o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la

velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

1.2 LEY CERO DE LA TERMODINAMICA Una definición de temperatura se puede obtener de la Ley cero de la termodinámica, que

establece que si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico, con un tercer sistema C,

entonces los sistemas A y B estarán en equilibrio térmico entre sí.1 Este es un hecho empírico

más que un resultado teórico. Ya que tanto los sistemas A, B, y C están todos en equilibrio

térmico, es razonable decir que comparten un valor común de alguna propiedad física.

Llamamos a esta propiedad temperatura.

Sin embargo, para que esta definición sea útil es necesario desarrollar un instrumento capaz

de dar un significado cuantitativo a la noción cualitativa de ésa propiedad que presuponemos

comparten los sistemas A y B. A lo largo de la historia se han hecho numerosos intentos, sin

embargo en la actualidad predominan el sistema inventado por Anders Celsius en 1742 y el

inventado por William Thomson (más conocido como lord Kelvin) en 1848

1.3 SEGUNDA LEY DE TERMODINAMICA También es posible definir la temperatura en términos de la segunda ley de la termodinámica,

la cual dice que la entropía de todos los sistemas, o bien permanece igual o bien aumenta con

el tiempo, esto se aplica al Universo entero como sistema termodinámico.2 La entropía es

una medida del desorden que hay en un sistema.

Page 4: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

4 | P á g i n a

1.4 UNIDADES DE TEMPERATURA Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las

relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de

medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto.3 Mientras que

las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de

definirse.

1.4.1 RELATIVAS

GRADOS CELSIUS(°C)

El punto escogido fue el punto triple del agua que es el estado en el que las tres fases

del agua coexisten en equilibrio, al cual se le asignó un valor de 0,01 °C. La magnitud

del nuevo grado Celsius se define a partir del cero absoluto como la fracción 1/273,16

del intervalo de temperatura entre el punto triple del agua y el cero absoluto. Como

en la nueva escala los puntos de fusión y ebullición del agua son 0,00 °C y 100,00 °C

respectivamente.

GRADO FAHRENHEIT(°F)

Toma divisiones entre el punto de congelación de una disolución de cloruro

amónico (a la que le asigna valor cero) y la temperatura normal corporal humana (a

la que le asigna valor 100). Es una unidad típicamente usada en los Estados Unidos;

erróneamente, se asocia también a otros países anglosajones como el Reino Unido o

Irlanda, que usan la escala Celsius.

GRADO REAUMUR(°Re)

GRADO ROEMER

GRADO NEWTON(°N) Estos últimos en desuso

GRADO LEIDEN

GRADO DELISLE(°D)

1.4.2 ABSOLUTAS

Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen

como escalas a dos puntos. Sin embargo en el estudio de la termodinámica es necesario tener

una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de

éste tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas.

KELVIN (K) SI

El Kelvin es la unidad de medida del SI. La escala Kelvin absoluta parte del cero

absoluto y define la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del

agua es exactamente a 273,16 K.

RANKINE (R) SISTEMA ANGLOSAJON DE UNIDADES

Escala con intervalos de grado equivalentes a la escala Fahrenheit, cuyo origen está

en -459,67 °F. Este último en desuso

Page 5: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

5 | P á g i n a

1.5 INSTRUMENTOS QUE MIDEN LA TEMPERATURA

1.5.1 TERMÓMETRO DE MERCURIO

El más común es el termómetro de mercurio, que es un tubo capilar de vidrio al vacío con un

depósito de mercurio en el fondo y el extremo superior cerrado. Debido a que el mercurio se

dilata más rápidamente que el vidrio, cuando aumenta la temperatura este se dilata y sube por

las paredes del tubo.

Este termómetro es el más usado, aunque no el más preciso, porque el mercurio a los - 40 0C

se congela restringiendo el rango o intervalo en que se puede usar.

Los elementos primarios de medición y temperatura, son transductores que convierten la

energía térmica en otra o en un movimiento.

Se han dividido los elementos primarios de medición de temperatura en 3 tipos:

TERMOMETROS

Transductores que convierten la temperatura en movimiento.

SISTEMAS TERMALES

Transductores que convierten la temperatura en presión (y después en movimiento).

TERMOELECTRICOS

Transductores que convierten la temperatura en energía eléctrica (y mediante un circuito en

movimiento)

En la Tabla 1 se puede ver el material por el que están constituido cada instrumento.

Termómetros a. De Alcohol

b. De Mercurio

c. Bimetálico

Elementos Primarios de

medición de temperatura

Sistemas Termales a. Liquido (Clase I)

b. Vapor (Clase II)

c. Gas (Clase III)

d. Mercurio (Clase

IV) Termoeléctricos a. Termopar

b. Resistencia

c. Radiación

d. Óptico

Tabla 1

Page 6: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

6 | P á g i n a

1.6 INSTRUMENTOS PARA LA APLICACIÓN

1.6.1 EL TERMÓMETRO INFRARROJO PCE-890

Es un modelo muy ergonómico y fácil de transportar. Este termómetro infrarrojo es un

aparato profesional con un rango de medición hasta +1600 °C para realizar mediciones de

temperaturas superficiales sin contacto. Su buena relación entre la distancia y el punto de

medición de 50: 1 permite medir objetos muy pequeños a grandes distancias. Así, el diámetro

del punto de medición a una distancia de 2 m es de 40 mm.

El termómetro infrarrojo puede ser usado en condiciones adversas. La pantalla tiene una clara

iluminación. Se puede ajustar el valor de emisión de este termómetro infrarrojo entre 0,10 y

1,00, por lo que se podrán considerar diferentes propiedades superficiales.

Características de este termómetro:

Alta precisión

Alta resolución óptica

Indicador de unidades en °C o en °F

Auto-desconexión, iluminación de fondo

Programación de los límites de alarma inferior y superior

Función de mantenimiento de valores

Buena relación entre la distancia y el punto de medición de 50:1

1.6.2 TERMÓMETRO DE CONTACTO DIGITAL PCE-T311

El termómetro de contacto PCE T-311 es un aparato de mano con alta precisión que cuenta

con una gran pantalla LCD de dos líneas. El termómetro de contacto cuenta con una memoria

interna para 150 valoresque podrá recuperar más tarde con la ayuda de una tecla. El

termómetro de contacto posee una entrada para termo elementos NiCr-Ni tipo K con clavija

de miniatura.

El envío incluye el aparato, un sensor de hilo caliente de 1 m y las baterías, por lo que puede

comenzar a medir la temperatura directamente.

En este enlace dispone de una visión general desde la cual podrá encontrar cualquier tipo de

termómetro que necesite.

Para termo elementos tipo K

Puede medir en °C y °F

Pantalla LCD de dos líneas

Resolución de 0,1°C

Memoria para 150 valores

Función de valor MIN / MAX / MEDIO

Función Data Hold

Indicador de carga baja de la batería

Incluye sensor de hilo caliente de 1 m para medir temperaturas hasta 200 °C.

Page 7: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

7 | P á g i n a

1.6.3 EL TERMÓMETRO DE PRECISIÓN PCE-T317

Es un aparato al que se pueden conectar sensores de resistencia. Los sensoresPT-100 tienen

una resistencia de 100 ohmios a 0,0 °C. El termómetro de precisión le ofrece la posibilidad

de realizar mediciones durante 9,7 horas, así como de recuperar el valor mínimo, máximo y

medio. Hasta 97valores en la memoria y recuperarlos siempre que sea necesario.

En este enlace dispone de una visión general desde la cual podrá encontrar cualquier tipo de

termómetro que necesite.

Alta precisión

Gran pantalla LCD de 3 1/2 posiciones

Función de alarma

Función valor mínimo, máximo y medio

Iluminación de fondo

Posibilidad de elección de unidades

Desconexión automática para proteger la batería (se puedes activar)

Incluye sensor de inmersión PT-100 para el aire y para líquidos.

1.6.4 INDICADOR DE ALTA VISIBILIDAD PARA HUMEDAD RELATIVA Y

TEMPERATURA PCE-G1

El medidor está pensado para la medición estacionaria de la humedad relativa y la

temperatura y su lectura directa en el indicador de alta visibilidad. El medidor está compuesto

por una pantalla LED (100 mm de alto) y cuenta con la protección IP 54. La indicación de

los valores se va alternando: humedad relativa (2 s) y temperatura (2 s). Los sensores del

indicador vienen calibrados de fábrica. Pero también puede pedir de forma opcional el

certificado de calibración ISO. Sencillo, preciso y robusto. En este otro enlace tiene una

visión general donde podrá encontrar cualquier tipo de indicador de humedad que pueda

necesitar.

Page 8: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

8 | P á g i n a

2 PRESIÓN Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por

unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza

resultante sobre una línea.

En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se

denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando

uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por

pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de

una libra actuando en una pulgada cuadrada.

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa,

es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana

de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la

siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida

uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir

la presión. La definición anterior puede escribirse también como:

Donde:

, es la fuerza por unidad de superficie.

, es el vector normal a la superficie.

A, es el área total de la superficie S.

2.1 TIPOS DE PRESIÓN.

2.1.1 PRESIÓN ABSOLUTA:

Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absolutos.

La presión absoluta es cero cuando no existe choque entre las moléculas.

Este término se creó porque la presión atmosférica varía con la altitud y en algunas ocasiones

los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo Que

en término absoluto unifica los criterios.

2.1.2 PRESIÓN ATMOSFÉRICA:

Es la presión de la masa gaseosa (aire) que rodea la tierra y actúa sobre la tierra. Se mide

normalmente con el barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar el valor de la

Page 9: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

9 | P á g i n a

presión es de 14,7 lb/plg2 ( 101,35 Kpa o 760 mmHg) , este valor disminuye con la

altitud.

2.1.3 PRESIÓN MANOMÉTRICA:

Son generalmente presiones superiores a las

presiones atmosféricas, se mide por medio de un

elemento que define la diferencia entre una

presión que es desconocida y la presión

atmosférica existente. La presión manométrica,

se mide con un manómetro.

Presión absoluta = Presión atmosférica +

Presión manométrica

2.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS DE PRESIÓN.

2.2.1 INSTRUMENTOS MECÁNICOS

Estos instrumentos ya no se suelen utilizar, aun así observaremos sus principios de

Funcionamientos.

2.2.2 MANÓMETRO DE PRESIÓN ABSOLUTA

Es un tubo en forma de “U” que tiene un extremo

sellado y al vacío, y el otro extremo abierto a la presión

absoluta que se va a medir, para calcular la presión se

utiliza la siguiente formula:

P = h.Sg Donde: P = presión absoluta.

h = diferencia de

altura de los dos cuerpos del tubo.

Sg = gravedad

especifica del líquido.

2.2.3 MANÓMETRO DE TUBO EN U

Se utiliza para medir presión diferencial. Consiste en un tubo en forma de U lleno de líquido.

En cada una de las ramas del tubo se aplica una presión. La diferencia de altura del líquido

de las dos ramas es proporcional a la diferencia de presiones.

Page 10: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

10 | P á g i n a

2.2.4 MANÓMETRO DE POZO

En este tipo de manómetro una de las columnas del

tubo en U, se sustituye por un reservorio o pozo de gran

diámetro, de forma tal que la presión diferencial es indicada

únicamente por la altura del líquido en la rama no eliminada

del tubo U.

2.2.5 MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO

Se utiliza para presiones diferenciales pequeñas. En

este tipo de manómetro, la rama del tubo de menor

diámetro esta inclinada con el objeto de obtener una

escala mayor, debido a que en este caso la altura está

dada por: h = LSenФ

2.2.6 MANÓMETRO DE CAMPANA

Consiste en una campana invertida dentro de un

recipiente que contiene un líquido sellante. La campana

está parcialmente sumergida en el líquido. La señal de mayor

presión se aplica sobre el interior de la campana invertida y

la señal de menor presión se aplica sobre el interior de

recipiente que contiene el líquido. El movimiento vertical

de la campana es proporcional a la diferencia de presión.

2.3 INSTRUMENTOS ELÁSTICOS Existen tres tipos de instrumentos elásticos principales, utilizados en la industria:

2.3.1 TUBOS BOURDON

Es un tubo elástico en forma de anillo casi completo cerrado por un extremo. Cuando por

el extremo abierto se le aplica un gas o un líquido bajo presión el tubo tiende a enderezarse

y el movimiento puede ser transmitido a la aguja indicadora montada sobre un sector

dentado y un piñón. La deformación que sufre el tubo debido a la presión aplicada es

altamente repetitiva, pudiendo el sensor calibrado para producir precisiones que en muchos

casos alcanzan el 0,05% del alcance del instrumento. Entre los materiales utilizados para

la construcción de los tubos Bourdon están: Acero inoxidable 316 y 403, Cobre Berilio, K

monel, monel y Bronce fosforado.

TIPOS DE TUBOS BOURDON.

a. Tipo c.

b. Tipo espiral.

c. Tipo helicoidal.

d. Tipo Fuelle

Page 11: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

11 | P á g i n a

Se puede definir como un tubo flexible, el cual cambia su longitud de acuerdo a la

presión aplicada. Este cambio es mucho mayor que el que se obtendría si se utilizara un tubo

Bourdon de las mismas características. Para producir una relación lineal entre el

desplazamiento del fuelle y la presión aplicada, se suele colocar un resorte dentro del fuelle.

e. Tipo Diafragma

Está formado por un disco flexible generalmente con corrugaciones concéntricas. Los

diafragmas pueden ser metálicos y no metálicos. Entre los materiales que se utilizan para

su construcción se encuentran: Bronce, Cobre-Berilio, Acero inoxidable, Monel,

Neopreno, siliconas y Teflón.

2.4 INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS.

2.4.1 INSTRUMENTOS CON STRAIN GAGES O STENSOMETROS

Un Strain Gage (galgas estensometrica) es un dispositivo que utiliza el cambio de

resistencia eléctrica de un alambre o elemento semiconductor. El cambio de la resistencia

es una medida de la presión que produce la distorsión mecánica.

Page 12: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

12 | P á g i n a

3 FLUJO

Se llama flujo a la cantidad de energía que atraviesa la unidad de área por segundo.

Los astrónomos utilizan el flujo para denotar el brillo aparente de un cuerpo celeste. El brillo

aparente se define como la cantidad de luz recibida por segundo, por unidad de área, en la

superficie terrestre, procedente de una estrella. Por tanto el brillo aparente es simplemente el

flujo que recibimos de una estrella.

El flujo mide el ritmo de paso de energía a través de cada cm2 (o unidad de área) de la

superficie de un objeto cada segundo. El flujo detectado depende de la distancia desde la

fuente que radia la energía. Esto es así porque la energía se dispersa en un volumen de espacio

antes de llegar hasta nosotros. Supongamos un globo imaginario que envuelve una estrella.

Cada punto de la superficie del globo representa una unidad de energía emitida por la estrella.

Al principio los puntos en un área de 1 cm2 están muy próximos entre sí y el flujo (energía

emitida por centímetro cuadrado y por segundo) es alto. Si inflamos el globo a una distancia

d, el volumen y el área superficial del globo aumentan haciendo que los puntos

se separen unos de otros. Por tanto, el número de puntos (o energía) en un cm2 decrece como

se ilustra en la figura:

Page 13: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

13 | P á g i n a

3.1 CLASIFICACION DE FLUJO

3.1.1 FLUJO TURBULENTO

Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de ingeniería. En este tipo de flujo

las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy

irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de

movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad

de movimiento molecular pero a una escala mayor.

La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una

forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad:

Donde:

n : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.

En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo

cortante:

En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.

3.1.2 FLUJO LAMINAR

Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo

trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de

que se tratara de láminas o capas más o menos paralelas entre sí, las cuales se deslizan

suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transversal

entre ellas.

La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:

Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo

cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la

viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta

que pueda ocurrir en el flujo laminar.

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3.1.3 FLUJO INCOMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras

se examinan puntos dentro del campo de flujo, es decir:

Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los puntos. Si la densidad es

constante, obviamente el flujo es incompresible, pero sería una condición más restrictiva.

3.1.4 FLUJO COMPRESIBLE

Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro no son despreciables.

3.1.5 FLUJO PERMANENTE

Llamado también flujo estacionario. Este tipo de flujo se caracteriza porque las condiciones

de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que

permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con

respecto a los valores medios. Así mismo en cualquier punto de un flujo permanente, no

existen cambios en la densidad, presión o temperatura con el tiempo, es decir:

Dado al movimiento errático de las partículas de un fluido, siempre existen pequeñas

fluctuaciones en las propiedades de un fluido en un punto, cuando se tiene flujo turbulento.

Para tener en cuenta estas fluctuaciones se debe generalizar la definición de flujo permanente

según el parámetro de interés, así:

Donde:

Nt: es el parámetro velocidad, densidad, temperatura, etc.

El flujo permanente es más simple de analizar que él no permanente, por la complejidad que

le adiciona el tiempo como variable independiente.

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3.1.6 FLUJO UNIFORME

Este tipo de flujos son poco comunes y ocurren cuando el vector velocidad en todos los

puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante

dado o expresado matemáticamente:

Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento en cualquier dirección.

3.1.7 FLUJO NO UNIFORME

Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras sólidas

por efecto de la viscosidad

3.1.8 FLUJO UNIDIMENSIONAL

Es un flujo en el que el vector de velocidad sólo depende de una variable espacial, es decir

que se desprecian los cambios de velocidad transversales a la dirección principal del

escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre placas paralelas.

3.1.9 FLUJO BIDIMENSIONAL

Es un flujo en el que el vector velocidad sólo depende de dos variables espaciales.

En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos paralelos a lo

largo de trayectorias que resultan idénticas si se comparan los planos entre sí, no existiendo,

por tanto, cambio alguno en dirección perpendicular a los planos.

3.1.1O FLUJO TRIDIMENSIONAL

El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso más general en que

las componentes de la velocidad en tres direcciones mutuamente perpendiculares son función

de las coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.

Este es uno de los flujos más complicados de manejar desde el punto de vista matemático y

sólo se pueden expresar fácilmente aquellos escurrimientos con fronteras de geometría

sencilla.

3.1.11 FLUJO ROTACIONAL

Es aquel en el cual el campo rot, adquiere en algunos de sus puntos valores distintos de cero,

para cualquier instante.

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3.1.12 FLUJO IRROTACIONAL

Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza porque dentro de un

campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e instante.

En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de singularidades vorticosas, las cuales son

causadas por los efectos de viscosidad del fluido en movimiento.

3.1.13 FLUJO IDEAL

Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un flujo ideal es de gran

utilidad al analizar problemas que tengan grandes gastos de fluido, como en el movimiento

de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que no presente fricción resulta no viscoso y

los procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles.

Básicamente, existen dos formas de medir el flujo: el caudal y el flujo total. El caudal es la

cantidad de fluido que pasa por un punto determinado en cualquier momento dado. El flujo

total de la cantidad de fluido por un punto determinado durante un periodo de tiempo

específico. Veamos a continuación algunos de los métodos empleados para medir caudal.

3.2 MEDICIÓN DE FLUJO

3.2.1 MEDICIÓN POR PRESIÓN DIFERENCIAL Utiliza dispositivos que originan una presión diferencial debido al paso de un fluido por una

restricción. La razón de hacer esto es que el caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la

diferencia de presiones entre dos puntos, antes y después de la restricción. Uno de estos

elementos es la placa - orificio o placa perforada. Allí, el fluido sufre una disminución de su

presión, la cual es mínima en el punto denominado "vena contracta". Si bien es cierto, la

presión tiende a recuperarse, existe al final una pérdida de presión.

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Una placa- orificio se coloca en una tubería, sujeta entre dos bridas. La forma y ubicación

del agujero son el rasgo distintivo de tres tipos de este dispositivo: la placa concéntrica, la

excéntrica y la segmental; la selección de algunas de éstas depende de las características del

fluido a medir. Existen tres tipos de tomas de

presiones a ambos lados del elemento primario: tomas de bridas, tomas de tubería y tomas

de vena contracta. Igualmente, aquí las características del fluido influirán en la elección de

alguna de estas.

Típicamente se utiliza un transmisor de presión

diferencial para la toma de las presiones y el

envío de una señal que represente al flujo. A esta

señal sin embargo se le debe extraer la raíz

cuadrada para obtener una respuesta lineal con

respecto al flujo. Antiguamente se empleaban

instrumentos especiales para tal fin. Hoy, esta es

una función de software en instrumentos

digitales.

La placa perforada es finalmente, un elemento

simple, barato, aunque no muy preciso, como

otros dispositivos de presión diferencial.

Aunque funcionalmente es sujeta a la erosión y

daño, es fácil de reemplazar.

3.2.2 MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE

Se distinguen de los anteriores en que en aquellos existe una

variación de presión, mientras el área permanece constante.

Aquí sin embargo, lo que permanece constante es la presión

diferencial, gracias a la suficiente variación del área. Uno

de estos es el rotámetro el cual consta de un tubo cónico

vertical que encierra un flotador; éste, dependiendo del

caudal, toma una posición en el tubo que aumenta o

disminuye el tamaño del área y así mantiene la presión

constante. Una escala graduada dentro del tubo, estará

calibrada en unidades de presión y así tener una lectura

directa de la misma.

3.2.3 MEDIDORES MAGNÉTICOS

Utilizan la ley de inducción de Faraday, que establece que cuando una corriente pasa por un

conductor y existe un campo magnético en dirección transversal al mismo, se crea un

potencial eléctrico proporcional a la corriente.

En la aplicación para medir caudal, se coloca un tubo aislado eléctricamente con un par de

electrodos montados a ambos lados del tubo y rasantes con el fluido. Unas bobinas eléctricas

se colocan alrededor del tubo de modo tal de generar un campo magnético en un plano

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perpendicular, tanto al eje del cuerpo del voltaje de salida es proporcional a la velocidad

promedio del fluido; no interesa si este es laminar o turbulento. Además, es independiente de

la viscosidad, densidad, temperatura y presión.

3.2.4 MEDIDOR A TURBINA

Un instrumento de este tipo consiste de una rueda de turbina de precisión, montada en

cojinetes de una porción de tubería, y una bobina electromagnética colocada en la pared de

la tubería, causa el giro de la turbina a una velocidad que varía directamente con el caudal

del fluido de proceso. La interrupción del campo magnético, con cada paso de cada hoja de

la turbina produce un pulso eléctrico. La frecuencia de estos pulsos determina la velocidad

del fluido.

3.2.5 MEDIDOR DE VÓRTICE

La forma de medición es parecida a la dé la turbina. Sin embargo, aquí un dispositivo fijo a

la entrada de la tubería similar a una hélice, genera un movimiento rotatorio al fluido. Otro

dispositivo, se encarga posteriormente de restablecer el caudal original al fluido. La

oscilación de éste en el punto de medición, es proporcional al caudal. Estas oscilaciones

producen variaciones de temperatura en un sensor colocado en el área, variaciones que luego

se convierten en pulsos de voltaje qué son amplificados, filtrados y transformados en ondas

cuadradas para ser luego ingresados a un contador electrónico.

Existen otros medidores de caudal como son el de placa de impacto, que mide flujo, sumando

la fuerza que el fluido desarrolla sobre un "blanco" que es una placa de disco; esta fuerza es

proporcional a la raíz cuadrada del flujo, los de ultrasonido, que emplean un transmisor y un

receptor (a veces instalados en el mismo receptáculo) para medir la desviación en frecuencia

en la señal del transmisor, debido a la velocidad del fluido.

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3.2.6 MEDIDORES DE FLUJO TOTAL

Los medidores son fabricados de modo tal que

cada instrumento volumétrico es conocido en

forma precisa y la suma de estos incrementos da

una medida muy aproximada1 del volumen total

que pasa a través del medidor. La mayoría de

los medidores de desplazamiento positivo son

de tipo mecánico y usado principalmente para

medir cantidades totales del fluido a ser

transferido y a menudo se asocian a otros

dispositivos para lograr acciones de indicación,

registro o control. Entre los más utilizados,

figuran los de disco oscilante, pistón oscilante,

cicloidal, oval, birrotor, etc.

4 VARIABLE DE NIVEL El nivel es una variable importante para algunas industrias y en otras es indispensable, tales

como la del papel y la del petróleo, por mencionar algunas. Los instrumentos para la medición

de nivel varían en complejidad de acuerdo con la aplicación y su dificultad.

En la selección correcta de un instrumento para la medición de nivel intervienen en mayor o

menor grado los siguientes factores:

Rango de medición.

Naturaleza del fluido que va a ser medido.

Condiciones de operación.

A. NIVELES EN TANQUES ABIERTOS

Los instrumentos que se usan para la medición de nivel en tanques abiertos se clasifican

dentro de varias categorías: visuales, de presión o cabeza hidrostática (columna de agua), de

contacto directo o sea flotadores y otros tipos.

B. NIVEL EN TANQUES CERRADOS

Cuando es necesario medir nivel de líquido en tanques cerrados, como digestores, tanques

para recibir condensados, evaporadores, etc., una medición simple de presión hidrostática no

se puede usar. La influencia de la presión en un tanque cerrado incluye: el peso o presión del

líquido y la presión o el vacío ejercidos encima de la superficie del líquido. Bajo estas

condiciones, la medición de nivel de líquido debe hacerse con unidades de presión

diferencial, desplazamiento por medio de flotadores, dispositivos radioactivos, sónicos,

unidades de capacitancia y otras unidades eléctricas.

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4.1 MEDICION DE NIVEL La medida de nivel es junto con la presión, volumen, velocidad y caudal de gran importancia

en hidrografía, hidráulica y en los procesos industriales. Aplicaciones frecuentes son las

medidas de los niveles de los estanques y recipientes de todo tipo, en canales, pozos, exclusas,

vertederos, etc. Esta medida sirve para determinar el contenido de los tanques para accionar

dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de

válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación

de la altura de la lámina en los vertederos de medidas, etc. En la industria química la medida

de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar

en un proceso de mezcla, etc.

4.1.1 MEDIDORES DE NIVEL DE LÍQUIDOS.

La medida del nivel de los líquidos es una de las mediciones fundamentales que se encuentran

con más frecuencia en las industrias químicas.

El conocimiento del nivel de un líquido dentro de un recipiente puede necesitarse

simplemente para comprobar la cantidad de material en existencia, para determinar la

cantidad de líquido que se suministra a un proceso, o bien puede ser la medición primaria en

un sistema de regulación destinado a mantener el nivel en un recipiente que forma parte de

un proceso continuo.

El nivel de los líquidos puede determinarse empleando diversos instrumentos de medición,

que a continuación se detallan.

4.2 INSTRUMENTOS DE MEDIDA DIRECTA.

Los instrumentos de medida directa son aquellos que trabajan midiendo directamente la

altura de un líquido sobre una línea de referencia. Los principales instrumentos de medida

directa son el medidor de sonda, nivel de cristal e instrumentos de flotador.

4.2.1 MEDIDOR DE SONDA.

El medidor de sonda es un instrumento bastante simple para medir niveles, que consiste en

una varilla o regla graduada de una longitud conveniente para ser introducida dentro de un

depósito La determinación del nivel dentro del recipiente, se mide por lectura directa de la

longitud de la varilla mojada por el líquido y es esencial que en el momento de la medición

el tanque se encuentre abierto a presión atmosférica.

4.2.2 NIVEL DE CRISTAL.

El nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques

metálicos y cerrados por prensaestopas, que están unidos al tanque, generalmente, mediante

tres válvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo, para impedir el escape del

líquido en caso de rotura del cristal, y una de purga (f) Dentro de los medidores de nivel de

cristal podemos encontrar el medidor de nivel de cristal normal y el medidor de nivel de

cristal con armadura.

4.2.3 INSTRUMENTOS DE FLOTADOR.

La medición de nivel con instrumentos de flotador es menos común en la industria en general,

pero se emplea muy frecuentemente en el campo del tratamiento de aguas potables y de

desechos.

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Básicamente, consisten en un flotador situado en el seno del líquido y conectado al exterior

de un tanque indicando directamente el nivel, donde dicha conexión puede ser directa,

magnética o hidráulica.

FLOTADOR DE CONEXIÓN DIRECTA.

Este modelo de flotador es, generalmente, una pieza metálica hueca de forma circular, con

alambres de guía que van de la parte superior a la inferior del tanque, para limitar su

movimiento. Constituye el modelo más antiguo y el más utilizado en tanques de

almacenamiento de gran capacidad como los de fuel-oil y gas-oil.

El flotador de conexión directa está unido por una cadena o cinta flexible que desliza en un

juego de poleas a un indicador de nivel exterior que señala sobre una escala graduada. Este

indicador está provisto de un contrapeso de tal manera que la cinta o cadena se mantenga

tensa

FLOTADOR ACOPLADO MAGNÉTICAMENTE.

Se ha desarrollado una gran variedad de medidores de nivel activados con flotador, que

transmiten el movimiento de éste por medio de un acoplamiento magnético.

Este instrumento de medición de nivel consta de un flotador desliza exteriormente a lo largo

de un tubo de guía sellado, situado verticalmente en el interior del tanque Dentro del tubo,

una pieza magnética o imán, suspendida por medio de una cinta o cable, sigue al flotador en

su movimiento y mediante el cable y un juego de poleas arrastra el índice de un instrumento

situado en la parte superior del tanque. Además, este instrumento puede tener interruptores

de alarma y transmisor incorporados.

El flotador y el tubo de guía, que están en contacto con el fluido que se está midiendo, se

producen en una gran variedad de materiales, tomando en cuenta condiciones de resistencia

a la corrosión y para soportar altas presiones o vacío.

FLOTADOR ACOPLADO HIDRÁULICAMENTE.

El flotador acoplado hidráulicamente actúa en su movimiento sobre un fuelle de tal modo,

que varía la presión de un circuito hidráulico y señala a distancia, en el receptor, el nivel

correspondiente. Permite distancias de transmisión de hasta 75 metros y puede emplearse en

tanques cerrados. Sin embargo, requiere una instalación y calibración complicadas, y posee

partes móviles en el interior del tanque.

4.2.4 MEDIDOR DE NIVEL DE SOLIDOS

En los procesos continuos, la industria ha exigido el desarrollo de instrumentos capaces de

medir el nivel de sólidos en puntos fijos o de forma continua, en particular en los tanques o

silos destinados a contener materias primas o productos finales.

4.3 DETECTORES DE NIVEL DE PUNTO FIJO. Los medidores de nivel de punto fijo proporcionan una medida en uno o varios puntos fijos

determinados. Los sistemas más empleados son el diafragma, el cono suspendido, la varilla

flexible, el medidor conductivo y las paletas rotativas.

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22 | P á g i n a

4.3.1 DETECTOR DE DIAFRAGMA.

Para medir el nivel de materiales sólidos almacenados, por ejemplo en silos, se han ideado

diversos métodos, entre ellos el detector de diafragma. Este instrumento de medición consiste

en un diafragma con una membrana flexible que se dispone al costado de la pared del tanque

y contiene en su interior un conjunto de palancas con contrapeso que se apoyan sobre un

pequeño interruptor. Cuando el nivel del sólido alcanza el diafragma, el material lo fuerza

venciendo el contrapeso y cerrando el interruptor Este puede ser mecánico o de mercurio,

puede accionar una alarma o puede actuar automáticamente sobre un transportador o

maquinaria asociados al depósito.

4.3.2 CONO SUSPENDIDO.

El cono suspendido consiste en un pequeño interruptor montado dentro de una caja

impenetrable al polvo, con una cazoleta o pieza pequeña de goma de la que está suspendida

una varilla que termina en un cono. Cuando el nivel de sólidos alcanza el cono, el interruptor

es excitado. La cazoleta de goma permite una flexibilidad en la posición del cono gracias a

la cual el aparato puede actuar como alarma de alto o bajo nivel.

4.3.3 VARILLA FLEXIBLE.

La varilla flexible consiste en una varilla de acero conectada a un diafragma de latón donde

está contenido un interruptor. Cuando los sólidos presionan, aunque sólo sea ligeramente en

la varilla, el interruptor se cierra y actúa sobre una alarma.

4.3.4 MEDIDOR CONDUCTIVO.

El medidor conductivo consiste en un electrodo dispuesto en el interior de unas placas puestas

en conjunto y con el circuito eléctrico abierto. Cuando los sólidos alcanzan el aparato, se

cierra el circuito y la pequeña corriente originada es amplificada actuando sobre un relé de

alarma. Los sólidos deben poseer una conductividad eléctrica apreciable para poder excitar

el circuito.

4.3.5 PALETAS ROTATIVAS.

Las paletas rotativas consisten en un eje vertical, dotado de paletas, que gira continuamente

a baja velocidad accionado por un motor síncrono. Cuando el producto sólido llega hasta las

paletas, las inmoviliza, con lo que el soporte del motor y la caja de engranajes empiezan a

girar en sentido contrario. En su giro, el soporte del motor actúa consecutivamente sobre dos

interruptores, el primero excita el equipo de protección, por ejemplo una alarma, y el segundo

desconecta la alimentación eléctrica del motor con lo cual éste queda bloqueado.

4.4 DETECTORES DE NIVEL CONTINUOS Los medidores de nivel continuo proporcionan una medida continua del nivel de los sólidos

desde el punto más bajo al más alto. Entre los instrumentos empleados frecuentemente se

encuentran el medidor de nivel de sondeo electromecánico o de peso móvil, el medidor de

nivel de báscula, el medidor de nivel capacitivo, el medidor de presión diferencial, el medidor

de nivel de ultrasonidos, el medidor de radar de microondas y el medidor de nivel de

radiación.

Page 23: 4 principales variables de control de procesos, Temp, Nivel, Flujo y Presion

23 | P á g i n a

4.4.1 MEDIDOR DE NIVEL DE SONDEO ELECTROMECÁNICO O DE PESO MÓVIL.

Este tipo de medidor, representado en la consiste en un pequeño peso móvil sostenido por un

cable desde la parte superior del silo mediante poleas. Un motor y un programador situados

en el exterior establecen un ciclo de trabajo del peso. Éste baja suavemente en el interior de

la tolva hasta que choca contra el acopio de sólidos. En este instante, el cable se afloja, y un

detector adecuado invierte el sentido del movimiento del peso con lo que éste asciende hasta

la parte superior de la tolva, donde se para, repitiéndose el ciclo nuevamente. Un indicador

exterior señala el punto donde el peso ha invertido su movimiento indicando así el nivel en

aquel momento.

4.4.2 MEDIDOR DE NIVEL DE BÁSCULA.

Una báscula es un instrumento para medir y equilibrar fuerzas (pesos), y comprende una serie

de elementos esenciales tales como un medio por el cual se puede tomar y soportar la carga,

que por lo general es un tanque, una plataforma, un gancho u otro método conveniente para

contener la carga; un procedimiento para transmitir el peso de la carga a la fuerza

equilibradora y un procedimiento para producir una fuerza suficiente para equilibrar la carga

e indicar ese equilibrio.

4.4.3 MEDIDOR DE NIVEL CAPACITIVO

El medidor de nivel capacitivo es parecido al estudiado en la medición de nivel de los líquidos

con la diferencia de que tiene más posibilidades de error por la mayor adherencia que puede

presentar el sólido en la varilla capacitiva. La lectura viene influida además por las

variaciones de densidad del sólido. La varilla del medidor está aislada y situada verticalmente

en el tanque y bien asegurada mecánicamente para resistir la caída del producto y las fuerzas

generadas en los deslizamientos internos.

La medida está limitada a materiales en forma granular o e polvo que sean buenos aislantes,

la presión y temperatura máximas de servicio pueden ser de 50 bar y 150 °C, y el aparato

debe calibrarse para cada tipo de material. Su precisión es de ± 15 mm aproximadamente.

4.4.4 MEDIDOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL

El medidor de presión diferencial se emplea en la medida y el control continuo de nivel de

lechos fluidizados. Según puede verse en la consiste en dos orificios de purga de aire situados

en el depósito por debajo y por encima del lecho. Un transmisor neumático o electrónico

mide la presión diferencial posterior de los dos orificios mencionados que depende del nivel

del lecho fluidizado. Por otra parte, el instrumento puede trabajar a temperaturas superiores

a 300 °C y posee una respuesta rápida.

4.4.5 MEDIDOR DE NIVEL DE ULTRASONIDOS

De acuerdo a la el medidor de nivel de ultrasonidos consiste en un emisor de ultrasonidos

que envía un haz horizontal a un receptor colocado al otro lado del tanque. Si el nivel de

sólidos está más bajo que el haz, el sistema entra en oscilación enclavando un relé. Cuando

los sólidos interceptan el haz, el sistema deja de oscilar y el relé desexcita actuando sobre

una alarma o sobre la maquinaria de descarga del depósito.

Disponiendo el haz de ultrasonidos en dirección vertical, el instrumento puede actuar como

indicación continua del nivel midiendo el tiempo de tránsito de impulso ultrasónico, entre la

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fuente emisora, la superficie del producto donde se refleja y el receptor situado en la propia

fuente.

4.4.6 MEDIDOR DE NIVEL DE RADIACIÓN O DE RAYOS GAMMA.

El medidor de nivel de radiación es parecido al instrumento utilizado en la determinación del

nivel de líquidos. Consiste en una fuente radiactiva de rayos gamma, dispuesta al exterior y

en la parte inferior del tanque, que emite su radiación a través del lecho de sólidos siendo

captada por un detector exterior. El grado de radiación recibida depende del espesor de

sólidos que se encuentra entre la fuente y el receptor. La fuente radiactiva y el receptor

pueden disponerse también en un plano horizontal, en cuyo caso el aparato trabaja como

detector continuo todo-nada.

El instrumento puede trabajar a altas temperaturas hasta unos 1300 °C, presiones máximas

de 130 bar, en materiales peligrosos o corrosivos, no requiere ninguna abertura o conexión a

través del tanque y admite control neumático o electrónico. Su precisión es de ± 1 % y su

campo de medida de 0.5 por cada fuente, pudiendo emplearse varias para aumentar el

intervalo de medida del nivel. Uno de sus inconvenientes es que es un sistema de coste

elevado que necesita una supervisión periódica desde el punto de vista de seguridad, debe

calibrarse para cada tanque y no puede aplicarse a materiales a los que afecte la radiactividad.

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BLIBLIOGRAFIA

Volver arriba↑ Giancoli, Douglas G. (2004). Physics: principles with

applications. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Education. ISBN 0-13-

060620-0.

Volver arriba↑ Tenga en cuenta la P mayúsculas se utiliza también como

símbolo para potencia.

Yunus A, Çengel (2009). Temodinámica, 6ta edición. Mc Graw

Hill. ISBN 978-970-10-7286.8.