Resumen de Instrumentación

Capítulo 10.3 Calibración de instrumentos de presión, nivel y caudal

Estudiante: Randy Castillo 8-861-2431 Grupo: 1IM231

Calibración de Instrumentos de presión

Para calibrar estos instrumentos pueden emplearse varios dispositivos que figuran a continuación y que utilizan en general manómetros patrón.

Los manómetros patrón, se emplean como testigos de la correcta calibración de los instrumentos de presión. Son manómetros de alta precisión con un valor mínimo de 0,2% de toda la escala. Esta precisión se consigue en varias formas:

1. Dial con una superficie especular, de modo que la lectura se efectúa por coincidencia exacta del índice y de su imagen, eliminando así el error de paralaje.

2. Dial con graduación lineal, lo que permite su fácil y rápida calibración.3. Finura del índice y de las graduaciones de escala.4. Compensación de temperatura con un bimetal.5. Tubo Bourdon de varias espiras.6. Se consigue una mayor precisión (de 0,1%) situando marcas móviles para cada incremento

de lectura del instrumento.

También pueden utilizarse como aparatos patrón de presión, los transmisores digitales inteligentes, por la precisión elevada que poseen, del orden del ±0,2%.

La calibración periódica de los manómetros patrón se consigue con el comprobador de manómetros de peso muerto, o con el digital.

La figura consiste en una bomba de aceite o de fluido hidráulico con dos conexiones de salida, una conectada al manómetro patrón que se está comprobando, y la otra un cuerpo de cilindro dentro del cual desliza un pistón de sección calibrada que incorpora un juego de pesas.

La calibración se lleva a cabo accionando la bomba hasta levantar el pistón con las pesas y haciendo girar éstas con la mano; su giro libre indica que la presión es la adecuada, ya que el conjunto pistón-pesas está flotando sin roces. Una pequeña válvula de alivio de paso fino y una válvula de desplazamiento, permiten fijar exactamente la presión deseada cuando se cambian las pesas en la misma prueba para obtener distintas presiones, o cuando se da inadvertidamente una presión excesiva.

La precisión de la medida llega a ser del orden de 0.1%. Un comprobador de manómetros de peso muerto puede alcanzar una precisión de ±0,06%, y los pistones y pesas utilizados pueden

certificarse a ±0,008%. El uso frecuente del comprobador puede degradar la precisión en ±0,015% por año, por lo que puede ser necesaria una recertificación periódica.

El comprobador de manómetros portátil utiliza la misma bomba empleada en el comprobador anterior y se utiliza para comprobar manómetros e instrumentos de presión, utilizando un manómetro patrón. Su funcionamiento es parecido al del comprobador anterior, excepto que las dos conexiones de salida se destinan una al manómetro patrón y la otra al instrumento de presión a comprobar.

El Comprobador de manómetros digital consiste en un tubo Bourdon con un espejo soldado que refleja una fuente luminosa sobre un par de fotodiodos equilibrados. Se genera así una señal de corriente que crea un par igual y opuesto al de la presión que actúa sobre el tubo Bourton. Una resistencia de precisión crea una señal de tensión directamente proporcional a la presión del sistema.

Comprobador de presión de precisión, resulta complementando el instrumento anterior con potenciómetros de ajuste y una servo válvula. La precisión del comprobador de manómetros digital alcanza ±0,003% de toda la escala, con una estabilidad de de ±0,005% de la lectura.

Para satisfacer la norma ISO 9000, se hace necesario añadir un ordenador y software adecuados, para automatizar la calibración con una salida gráfica y por impresora.

Para presiones bajas del orden de 1bar, se emplean columnas de mercurio portátiles para pruebas de campo. Estas columnas de mercurio tienen conexiones en la parte inferir y superior aptas para la medida de presión y de vacío, respectivamente.

Para medidas de presiones más bajas se utilizan columnas de agua hasta 1,5m de longitud, que tienen asimismo conexiones en la parte inferior y superior para medir presión o vacío, respectivamente.

Las columnas de mercurio y de agua descritas y un juego de manómetros patrón, se encuentran generalmente en un panel o banco de pruebas de instrumentos que incorpora una bomba de

vacío y filtros manorreductores de aire de precisión conectados al aire de instrumentos de la planta.

Los calibradores de presión portátiles de precisión son un buen sustituto del banco de pruebas de instrumentos descrito para presiones hasta 20 bar. Los resultados de la calibración pueden almacenarse en la memoria del instrumento y analizarse más adelante o transferirse a un ordenador vía la interfaz Rs232.

Un instrumento de nivel de presión diferencial se calibra disponiéndolo en el banco de pruebas con la conexión de alta conectada a un manorreductor y a una columna de agua o de mercurio para simular el campo de medida y la conexión de baja abierta a la atmósfera; la parte transmisora neumática o de electrónica se alimenta a parte y su señal de salida va a una columna de mercurio del banco, en caso de señal neumática, o a una maleta comprobadora de instrumentos

electrónicos en caso de señal eléctrica. La simulación del campo de medida se consigue transformando a presión con el manorreductor den banco de pruebas.

Un instrumento de nivel de desplazamiento se calibra conectándolo a un tubo U transparente que permite ver la altura del agua. La variación de altura de agua en el tubo simula los puntos de nivel en todo el campo de medida y en el ensayo se sitúa el ajuste de densidad del instrumento en el valor 1. Una vez calibrado el instrumento bastará cambiar el ajuste de densidad al valor que tenga el líquido del proceso. En algunos instrumentos, el fabricante proporciona pesos calibrados para simular el nivel; en este caso no hay necesidad de sumergir el flotador en agua.

Los rotámetros no pueden calibrarse, exceptuando la parte transmisora cuando la llevan incorporada.

Los rotámetros para líquidos se comprueban haciendo parar agua, de modo tal que la indicación del rotámetro se mantenga en un valor constante recogiendo el agua en un tanque de capacidad conocida o en un deposito colocado sobre una báscula. Esta capacidad dividida por el tiempo transcurrido en la experiencia dará el caudal, que deberá coincidir con la indicación del rotámetro teniendo en cuenta naturalmente las correcciones de peso específico, temperatura y viscosidad del fluido real comparado con el agua. La comprobación del rotámetro puede realizarse también intercalando otro rotámetro de precisión en serie y comparando las dos indicaciones.

Los rotámetros para gases se calibran con un rotámetro de precisión en serie haciendo pasar aire. Se comparan las dos indicaciones afectadas de los correspondientes factores de corrección de peso específico, temperatura y presión. El volumen de aire gastado dividido por la duración del ensayo, medida mediante un cronómetro, da el caudal que debe corresponderse con la posición del flotador afectada lógicamente de los coeficientes de corrección correspondientes.

Bibliografía

1. Creus, Antonio- Instrumentación Industrial, 6ta edición, Editorial Marcombo S.A., 1997