elementr4ros electronicos de vacio

7/23/2019 ElementR4Ros Electronicos de Vacio

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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL II

CHRISTIAN CARVAJAL

PRESION

Instrumentos de presin y campo de aplicacin

Elementos electrnicos de vaco

Son sensibles y se clasifican en:

Medidor McLeod

Mecnico- Tubo Bourdon, fuelle y diafragma Propiedades de un gas- Conductividad terminica

Trmicos-Termopar, Pirani, Bimetal

Ionizacin- Filamento caliente, ctodo frio

Medidor de McLeodse utiliza como aparato primario de calibracin, se basa en comprimir la

muestra de un gas de gran volumen conocido a un volumen ms pequeo y a ms presin

mediante una columna de mercurio. Su intervalo de medida es de 1 a 10-4 mmHG.


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El tubo Bourdon combina la medida de presin y vaco con la escala dividida en dos partes, a laizquierda el vaco (cm de Hg y pulgadas de mercurio) y a la derecha Kg/cm 2 (bar) y psi.

MEDIDORES DE CAUDAL

Placa-orificio, tobera y tubo Venturi

La placa orificio

Consiste en una placa per perforada instalada en la tubera. Tiene dos tomas una en la parte

inferior y otra en la posterior de la placa, captan esta presin diferencia proporcional al cuadrado

del caudal.

Posee diferente toma.

Tomas en la brida: ms usada porque la instalacin es cmoda

Tomas en la vena contraria: est situada en un punto donde la vena alcanza su dimetro

ms pequeo.


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Tomas radiales: son parecidas a la anterior solo que siempre estn fijadas la vena superior

y posterior.

Tomas en la cmara anular: estn situadas inmediatamente antes y despus del

diafragma.

Tomas en la tubera: se emplean cuando se desean aumentar el intervalo de medida de un

medidor de caudal dado.

El orificio o placa puede ser concntrico, excntrico o semental, con un pequeo orifico de purga

para los slidos o gases que puede contener el fluido. Su exactitud pude ser de 1% a 2%.

l tuvo Venturi.

Permite la medicin de caudales del 60% superiores a los de la placa orifico, en las mismas

condiciones y con perdida solo del 10% al 20% de la presin diferencial.

Posee una gran exactitud y permite el paso de fluidos con un porcentaje alto de slidos. El costo es elevado.

Precisin en el orden de 0,75%.

Rotmetro

Es un elemento de rea variable se caracteriza por el cambio de rea que se produce en el

elemento primario en movimiento y el cuerpo del medidor se asimilan a los de placa orifico, cuyo

dimetro inferior es variable dependiendo del caudal y de la fuerza.

En el rotmetro, un flotador cambia su posicin dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo del

fluido. El flotador est en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del fluido y de la fuerza de

empuje del fluido sobre el flotador. El caudal depende del peso especfico del lquido, de su

viscosidad y de los valores de la seccin inferior del tubo, ya que la misma cambia segn sea el

punto de equilibrio del flotador.

El rotmetro al ser un diafragma de orifico variable, tendr como este, un coeficiente de descarga

que englobara el reparto desigual de velocidades.

Medidor magntico de caudal

La ley de Faraday estable que la tensin inducida a travs de cualquier conducto, al moverse este

perpendicularmente a travs de un campo magntico, es proporcional a la velocidad del

conductor.


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La seal captada por los electrodos rasantes con la superficie interior del tubo y diametralmente

opuestos, por lo que el medidor est libre de prdidas de carga en el fluido. La frmula indica que

la tensin generada (voltios) es proporcional a la velocidad del flujo de caudal. Sin embargo, para

que el instrumento pueda medir se requiere que el flujo tenga una conductividad elctrica mayor

de 3S/cm

D= distancia entre los electrodos

V= velocidad del movimiento del caudal

Las bobinas pueden ser alimentadas por una fuente de c.a generndose as una seal dentro del

campo de micro voltios a mili voltios. El sistema se utiliza en general en fluidos tales como aguas

negras, lquidos viscosos y en la industria del papel (15% de las instalaciones).

El sistema es fiable, rpido, representa inconvenientes al precisar peridicamente de ajuste de

cero con la tubera llena y sin flujo de caudal del lquido.

En el 85% de las instalaciones se usa una fuente de tensin continua que exista peridicamente a

las bobinas que generan el campo magntico.

En las plantas pueden existir fuentes de seal de ruido que pueden perturbar el funcionamiento

de los medidores magnticos de caudal. Por ejemplo, motores.

MEDIDORES DE NIVEL

INSTRUMENTOS BASADOS EN LA PRESIN HIDROSTTICA

Medidor manomtrico

Medidor manomtrico


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Consiste en un sensor de presin piezoelctrico suspendido de la parte superior del tanque e

inmerso en el lquido. El sensor contiene un puente Wheaston y bajo la presin del lquido, el

sensor se flexa y la tensin que crea es captada por las galgas extensiometricas, dando un voltaje

que genera un desequilibrio en el puente y una seal que es proporcional a la presin aplicada, es

decir al nivel.

Puede ser acoplado a un transmisor electrnico o digital de 4-20 mA.

Medidor de tipo burbujeo

Medidor de tipo burbujeo

Emplea un tubo sumergido en el lquido a cuyo travs se hace burbujear aire mediante un

rotmetro con un regulador de caudal incorporado. La presin del aire en la tubera equivale a la

presin hidrosttica ejercida por la columna de lquido, es decir, al nivel.

El sistema puede emplearse en tanques cerrados.

El mtodo burbujeo es simple y da un buen resultado, en particular, en el caso de lquidos muy

corrosivos o con slidos en suspensin y en emulsiones.}

No se recomienda su empleo cuando el fluido de purga perjudica al lquido y para fluidosaltamente viscosos.

Medidor de presin diferencial

Consiste en un diafragma en contacto con el lquido que mide la presin hidrosttica en un punto

del fondo del tanque. En un tanque abierto, esta presin es proporcional a la altura del lquido en

ese punto y a su pero especifico.


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P= presin

H= altura del lquido sobre el instrumento

= densidad del liquido

g= 9,9m/

El diafragma forma parte de un transmisor neumtico, electrnico o digital de presin diferencial.

El tipo ms utilizado, el diafragma est situado en una brida que se monta rasante al tanque para

permitir, sin dificultades, la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y lquidos con

slidos en suspensin.

En el caso de que el tanque se ha cerrado y bajo presin abra que corregir la indicacin del

aparato para la presin ejercida sobre el lquido, debiendo sealar que la lectura ser muy pocoexacta si la presin es grande,

Medidores de presin diferencial en tanque cerrado


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MEDIDOR DE NIVEL DE RADAR O MIRCOONDAS

Medidor de nivel de radar

El sistema de radar de microondas se basa en la emisin continua de una onda electromagntica,

tpicamente dentro del intervalo de los rayos x (10GHz).

Radar de onda guiada

El sensor est situado en la parte superior del tanque y enva ondas hacia la superficie del lquido.

Una parte de la energa enviada se refleja en la superficie del lquido y la capta el sensor. Si la

constante dielctrica del lquido es baja, pude presentarse problemas en la medida ya que, en este

caso, la energa reflejada es muy pequea, en el agua existe una reflexin excelente.

Las ondas de radas tienes las mismas dificultades que los ultrasnicos, sus lecturas pueden ser

errneas debido a obstrucciones, tuberas internas, formacin de depsitos en la antena y

mltiples reflexiones dentro del tanque. Se han usado tcnicas de lgica difusa y algoritmos en eltransmisor, por lo que puesta en marcha es engorrosa y los cambios, en el proceso en el tanque

pueden dar problemas.

Radar de onda no guiada

Otro mtodo usado es el de radar de onda no guiada que dispone de una varilla o un cable para

guiar las microondas desde el sensor hasta la superficie del lquido y hasta el fondo del tanque y

que soluciona los inconvenientes del sistema anterior.

Con este mtodo minimiza la degradacin de la seal, ya que se enfoca ntegramente la energa a

travs de la varilla o cable, sin enviarla a travs del aire como en el caso del mtodo de onda

guiada, lo que permite medir niveles de lquidos de baja constante dielctrica

El sistema de medicin pro radar s adecuado para asfaltos, parafinas y productos muy densos o

viscosos.


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Caractersticas de los medidores de radar son:

Repetibilidad + 1mm

Exactitud para tanques en general + 5mm

Exactitud para tanque de entrega a facturar + 1mm

TEMPERATURA

Termmetros de temperatura

Termmetros de temperatura dependen de la variacin de la resistencia conforme vari la

temperatura.

Consisten en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de

material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cermica.

El material que forma el conductor se caracteriza POR EL LLAMDO "COEFICIENTE DE

TEMPERATURA de resistencia" se expresa, a una temperatura especificada, la variacin de la

resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura.

Los materiales que forma el conductor de la resistencia deben poseer las siguientes caractersticas:

Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida

ser muy sensible.

Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor serla variacin por grado (mayor sensibilidad).

Relacin lineal resistencia-temperatura.

Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricacin de estirado y arrollamiento

del conductor en las bobinas de las sonda, a fin de obtener tamaos pequeos (rapidez de

respuesta).


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Estabilidad de las caractersticas durante de la vida til del material.

Partes de una termoresistencia

RTD

Fig Coeficientes de la sonda de resistencia Pt100 (IEC751 y ITS90)

En el montaje de dos hilos, la sonda de resistencia RTD se conecta a uno de los brazos del puente

de wheaston y se vara R2 hasta que se anula la desviacin del galvanmetro. En este instante se

cumple esta actuacin:

Para reducir el error pueden utilizarse hilos ms gruesos o bien sondas de resistencia de mayor

sensibilidad (1000 ohm en lugar de 100 ).

El montaje de tres hilos, la sonda se conecta mediante tres hilos al puente.


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Tipos de circuitos de puente de Wheatstone a son

TERMOPARES

Termopar


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Se basa en el efecto, descubierto por Srrbekk la circulacin de una corriente en un circuito cerrado

formado por los metales diferentes cuyas uniones (unin de medida o caliente y unin de

referencia o fra).

El efecto Peltier puede ponerse de manifiesto en el montaje como la figura.

La combi8nacion de los aspectos, el de Pielter y El Thomson, es la causa de la circulacin de la

corriente al cerrar el circuito en el termopar. Esta corriente puede calentar el termopar y afectar la

exactitud en la medida de la temperatura, por lo que, durante la medicin, debe hacerse mnimo

su valor.

Efectos Peltier y Thomson

Leyes de los termopares:

La ley del circuito homogneo. Un conductor metlico homogneo no puede sostenerse la

circulacin de una corriente elctrica por la aplicaxio0n exclusiva de calor.

Ley de los metales intermedios. Si en un circuito de varios conductores la temperatura es uniforme

desde un punto de soldadura.

Ley de las temperaturas sucesivas. La f.e.m generada por un termopar con sus uniones.


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Termopares ms comunes son:

Termopar tipo E, de nquel-Cromo/cobre-Nquel (constantan). Adecuado para -200C y 900C

sensibilidad de 68uv/C.

Termopar tipo T, de cobre/cobre-Nquel (constantan).temperaturas entre -200C y +2060C.

Termopar tipo j, de hierro/cobre-Nquel (constatan) -200C y 1200C.

Termopar tipo K, de Nquel-cromo (crome)/Nquel-Aluminio (alumel), para temperaturas de 500C

y 1250C.

Termopar tipo R, se emplea en atmosferas oxidantes y temperaturas de trabajo de hasta 150C,

poca sensibilidad 10uV/C.

Termopar tipo S, igual que el tipo R

Tipo B, adecuado para altas temperaturas hasta los 1800C poca sensibilidad.

Termopar tipo N, temperaturas de trabajo de 0C a 2316C.

Otros termopares usados recientemente son:

Tipo C (Tungsteno-5% Renio/Tungsteno-26% Renio) (ASTME 988), con temperaturas de trabajo

entre 0 C y 2320 C.

Tipo D (Tungsteno-3% Renio/Tungsteno-25% Renio) (ASTME 988), con temperaturas de trabajo

entre 0 C y 2495 C.

Tipo G (Tungsteno/Tungsteno-26% Renio), con temperaturas de trabajo entre 0 C y 2320 C.

Tipo L (Hierro/Cobre-Nquel) (DIN 43710), similar al por J, con temperaturas de trabajo entre

-200 C y +900 C.

Tipo U (Cobre/Cobre-Nquel) (DIN 43710), similar al tipo T, con temperaturas de trabajo entre

-200 C y +600 C.

BIBLIOGRAFIA:

Instrumentacin Industrial, 8va edicin- Antonio Creus

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