Download - Medidores de Presión v 2010(1)
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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL
ING. CARLOS ANIBAL CHICOJAY COLOMA
Segunda edicin digital Guatemala, septiembre de 2010Prohibido el uso comercial sin autorizacin escrita del autor
INSTALACION DE LOS INSTRUMENTOS DE CAMPO
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INSTRUMENTACION MECANICA
P R E S I O N
Ing. Carlos Anbal Chicojay Colomae mail: [email protected]
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Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Mecnica
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
PRESION
MEDIDORES INFERENCIALES
TEMPERATURA
NIVEL
FLUJO
VARIABLE
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Ver, detectar, leer elvalor de la variable sinejercer ninguna accinsobre la misma
Detectar el valor de lavariable ejerciendouna accin correctivasobre la misma.
MEDIR CONTROLAR
DIFERENCIA ENTRE MEDIR Y CONTROLAR
Manmetros,Termmetros,Medidores de
flujo, etc.
ControlManual
Automtico
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Medir la variable Controlar la variable
Medidor de temperatura
Ejemplo de control manual
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PARTES DE UN INSTRUMENTO
1
ElementoPrimario
2
ElementoIntermedio o deTransferencia
3
ElementoSecundario
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
La presin se representa como una fuerza por unidad
de rea:P = F/A
Para los propsitos del curso, definimos presin como
la fuerza por unidad de rea que ejerce un fluido sobreuna pared.
P R E S I O N
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PRINCIPIO DE PASCAL
1
1
1
A
FP
2
22
AFP
2
2
1
1
A
F
A
F
1
1
22 F
A
AF
.100lg1
lg82
2
2 lbspu
puF
.8002 lbsF
F1 = 100 lbs.
F2= 800 lbs
= 1 pulg
= 8 pulg
P1
P2
P1= P2
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Clases de presin
Variacin deLa presinatmosfrica
PresinAbsolutaCero
Presin atmosfrica1.033 Kg/cm
PresinRelativaCero
Absoluta
Relativa oManomtricapositiva
Vacio oManomtrica negativa
Presindiferencial
Presindiferencial
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Presin absoluta:Valor absoluto que por unidad de rea ejerce un fluido
sobre una pared.
Presin Manomtrica:Diferencia entre la presin absoluta y la presin
atmosfrica local.Vaco:Cantidad en que la presin atmosfrica excede a lapresin absoluta. Presin menor que la atmosfrica.
Se le llama tambin presin manomtrica negativa.
Presin diferencial:Diferencia entre dos valores de presin.
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VALORES DE LA PRESION ATMOSFERICA ESTANDAR
14.7 psia. (lb/pulg absolutas) 1.033 kg/cm. 760 mm H .
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Variacin de la presin
12Facultad de Ingeniera
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Variacin de la presin
13Facultad de Ingeniera
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Atmosfera estndarLa atmsfera tipo o atmsfera estndar, conocida como atmsfera
ISA (International Standard Atmosphere), es una atmsfera hipotticabasada en medidas climatolgicas medias, cuyas constantes msimportantes son: Unos valores en superficie al nivel del mar de:
Temperatura: 15C (59F).
Presin: 760 mm o 29,92" de columna de mercurio, equivalentes a1013,25 mb por cm.Densidad: 1,325 kg. por m.Aceleracin debido a la gravedad: 9,8 mts/segundo.Velocidad del sonido: 340,29 mts/segundo.
Un gradiente trmico de 1,98C por cada 1000 pies o 6,5C por cada1000 mts.
Un descenso de presin de 1" por cada 1000 pies, o 1 mb por cada 9metros, o 110 mb por cada 1000 mts.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
UNIDADES DE PRESION
La presin se puede medir en forma adecuada ycorrecta en cualquier de las siguientes unidades:
Gramos por centmetro cuadrado (g/cm)Milmetros de mercurio (mm/Hg)Libras por pulgada cuadrada (psi -lb/pulg)Pulgadas de agua (pulg. H2O)Pulgadas de mercurio (pulg Hg)Atmsferas (atm)
Torrs (1 mm Hg)Toneladas por pulgada cuadrada por piecuadrado (ton/pulg ton/pie)
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
DIVISIN DE LOS MEDIDORES DEPRESIN
MECANICOS
ELECTRICOS
ELECTRONICOS
Deformacin de un elemento
Comparacin de presiones
Medicin de voltaje
Medicin de milivoltaje
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
INSTRUMENTOS MEDIDORES DE PRESION
Se dividen en dos grandes grupos:
Aquellos en donde la medicin de la presin se efectabalanceando una fuerza desconocida con una
conocida.
1)
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La presin conocida
puede ser la presinatmosfrica
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
2. Los que emplean una deformacin cuantitativa de una membrana elstica para determinar la presin.
20Facultad de Ingeniera
Escuela de Ingeniera Mecnica
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Dentro del primer grupo se tiene:
Medidores de columna lquida: Tipo en U, o decubeta.
Manmetro inclinado indicador de tiro.
Detector de presiones diferenciales tipo cubeta.
Manmetro de anillo en balanza.
Medidores de campana.
Medidor de campana balanceado.Medidor de brazo y campanasMedidor de cam ana balanceado con resorte.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
TUBO U
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MANOMETRO INCLINADO
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Principio utilizado
para la medicin de
tiro en las chimeneas.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Agua Aceite Mercurio
DENSIDAD DEL LIQUIDO DE LOS TUBOS U
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Para medicin depresionesdiferenciales dehasta 5000lbs/pulg
MANOMETRO DE CUBETA
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MANOMETRO DE ANILLO
EN BALANZAOpera por el principio de un tuboU. El movimiento angular
generado por la rotacin seaprovecha para detectar lapresin. Se utiliza para lamedicin de bajas presiones.Construido de plsticos
transparentes, tanto flexiblescomo slidos.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Los medidores de Campana operan en base alprincipio de equilibrio de presin o fuerza. En cadacaso las campanas se sumergen en un lquido ymiden presiones diferenciales en el rango de 1 a 15plg. de agua.
MEDIDORES DE CAMPANA
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE CAMPANA
DE BALANCIN
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE CAMPANA DOBLE
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE CAMPANA
BALANCEADO CON RESORTE
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE DUBROBIN
Pertenece al tipo de esferaflotante.Principalmente utilizadopara la medicin devacos.
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VACUOMETRO McLEOD
Para lamedicin devaco.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Dentro del segundo grupo se tiene:
Medidor de diafragma flexible
Medidores tipo fuelle:Presiones absolutasPresiones manomtricas
Presiones diferenciales
Medidor tubo Bourdon
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MANOMETRO DE DIAFRAGMA
Manmetro dediafragma flexible,utilizado para medir
presiones en corrientede gases decombustin. Soportasobrecargas
repentinas. Existenpara presiones yvacos.
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MANOMETRO DE FUELLE
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE FUELLE
Para medicin de
presionesmanomtricaspositivas ynegativas
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
MEDIDOR DE FUELLE
Para
medicin depresionesabsolutas
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Para medicin depresionesdiferenciales
MEDIDOR DE FUELLE
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TUBO BOURDON
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MANOMETRO DE TUBO BOURDON
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Seccin tubobourdon
Sector dentado
TIPOS DE MANOMETROSDE TUBO BOURDON
Tipo C Espiral Helicoidal
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Tipos de manmetros
Manmetro Seco Manmetro relleno
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Fluido
viscoso
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A)
Donde se usan fluidos corrosivos, o lquidos que se
solidifican a temperatura ambiente.
B) Donde se producen pulsaciones que reducen la
precisin de la medicin.
APLICACIONES ESPECIALES
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
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Manmetros Qumicos
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Seccin de manmetro qumico
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UNIDADES ESTABILIZADORAS
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UNIDADES ESTABILIZADORASDE PRESION
Amortiguador parapresiones y sobrecargas
Estrangulador para proteger elmedidor de presiones
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Manmetro con indicacin digital
51Universidad de San Carlos de Guatemala
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Escuela de Ingeniera Mecnica
R l i t t l N D di i i
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
Relacin tamao cartula No. De divisiones
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Correccin por temperatura
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
CALIBRACION DE LOS MEDIDORES DE PRESION
El probador de pesos muertos es el mas utilizado
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
PROBADOR DE PESOS MUERTOS
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
La precisin de los Calibradores de Pesos Muertos estalimitada por dos factores:
2) La incertidumbre en el rea del pistn. El rea que se toma, es la intermedia entre el pistn y el cilindro.
1) La friccin entre el cilindro y el pistn
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PRINCIPIO DE OPERACI N:
El peso (que es conocido) que se agrega al Probadory que acta en un rea determinada del Probador, estraducido a unidades de presin que se puede leer enel manmetro que se calibra.
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La friccin se reduce por la rotacin del pistn
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Ing. Carlos Anbal Chicojay Coloma
La friccin se reduce por la rotacin del pistn.
El rea en que acta la fuerza del peso no es el readel pistn ni el rea del cilindro, sino cierta rea
efectiva entre estas dos que dependen de la toleranciaentre el cilindro y el pistn y la viscosidad del aceite.El porcentaje de error debido al claro vara de acuerdocon:
Donde: d = densidad del aceite
p= presin diferencial en el cilindro b= tolerancia entre pistn y cilindro = viscosidad del aceite D= dimetro del pistn L= longitud del pistn
Porcentaje de error ~ (d p)b DL
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Manmetros tipo ASME
B 2% Referencia
BB 3% Referencia
A 1% Proceso
AA 0.5% Proceso
AAA 0.25% Estndar
AAAA 0.1% Manmetro patrn
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Medidoresde presin elctricos y electrnicos
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TRASDUCTOR RESISTIVO
Consisten en un elemento quevara la resistencia hmica deun potencimetro en funcin de
la presin. Su seal de salida esbastante potente y no necesitande un amplificador paraconectarse al elemento
secundario. El intervalo demedia corresponde al elementode presin. Generalmente de 0 a300 Kg/cm
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TRANSDUCTOR DE INDUCTANCIA VARIABLE
El desplazamiento de un ncleo mvil dentro de una bobinaaumenta la inductancia de sta. Tiene una respuesta lineal.Son pequeos y de construccin robusta. El intervalo demedida corresponde al elemento de presin.
Fuelle Tubo UFacultad de IngenieraEscuela de Ingeniera Mecnica Universidad de San Carlos de Guatemala61
MEDIDOR DE PIRANI
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Es un medidor al vaco de alambre caliente. Se utiliza un puentede Wheatstone para equilibrar la resistencia de un filamento de
tougsteno, que puede perder calor por conduccin, al gas cuyapresin se est midiendo. El rango de medicin es 0.1 mm de Hghasta 1 psi. Es til para efectuar mediciones de presin enacetileno, aire, argn, dixido de carbono, helio, hidrgeno, yvapor de agua.
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MEDIDOR DE TERMOPAR PARA VACIO
Se utiliza un termopar que va conectado a un filamento, una batera, unaresistencia R para ajustar la corriente del filamento, un filamento y unmedidor de lectura para leer la FEM de salida del termopar. El filamento secalienta mediante una corriente constante y su temperatura depende de lacantidad de calor que se desprende del gas circundante. Esta perdida decalor la determina la presin del sistema y la temperatura del filamento esfuncin de la presin. Medicin hasta 0.1 mm Hg.
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Transductores de presin
Optico
Electrnico
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Vista de transductor montado en tubera
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Rangos de presin por tipo de medidor
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INSTRUMENTACION MECANICA
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