Transmisores de Otras Variables

Estas variables también son de interés industrial y se clasifican como:

oVariables FísicasoVariables Químicas

Las Variables Físicas

Son aquellas que están relacionadas con las causas físicas que actúan sobre un cuerpo, con su movimiento o bien con las propiedades físicas de las sustancias.

Variables Químicas

Están relacionadas con las propiedades químicas de los cuerpos o con su composición.

Variables Físicas

Peso

Es la fuerza con la que un cuerpo es atraído por la tierra. Este varia según el lugar de la tierra y la altura a que se encuentre sobre el nivel del mar.

Existen varios métodos para medir el peso:a)Comparación con otros pesos patrones;b)Células de carga a base de galgas extensométricas;c)Células de carga hidráulicas;d)Células de carga neumáticas.

La comparación con otros pesos patrones la realizan las balanzas y las basculas

La célula de carga a base de galgas extensométricas:

Consiste esencialmente en una célula que contiene una pieza de elasticidad conocida capaz de soportar la carga sin exceder de su limite de elasticidad. A esta pieza esta cementada una galga extensométrica formada por varias espiras de hilo pegado a un soporte de papel o de resina sintética. La tensión o la compresión a que el peso somete a la célula de carga, hace variar la longitud del hilo metálico y modifica por lo tanto su resistencia eléctrica (pueden medir de 40 kg hasta 150 ton).

Las células de carga hidráulicasConsisten en un pistón sobre el que se apoya la carga, que ejerce una presión sobre un fluido hidráulico. Según la carga y de acuerdo al área conocida del pistón se crea una presión en el aceite que puede leerse en un manómetro Bourdon y que por lo tanto refleja indirectamente la carga. Sumando las presiones hidráulicas de varias células de carga y aplicándolas a un trasmisor eléctrico de equilibrio de fuerzas se obtiene una señal eléctrica que puede leerse en un indicador digital y utilizarse en sistemas de pesaje electrónicos (mide 40 kg hasta 90 t).

Las células de carga neumáticasConsisten en un transmisor neumático de carga en el que el peso situado en la plataforma de carga se compara con el esfuerzo ejercido por un diafragma alimentado a una presión de tarado ajustable. El sistema adopta una posición de equilibrio gracias al conjunto toberas-obturador y a la cámara de realimentación del transmisor. La presión de aire alcanzada en esta cámara indica el peso. (Puede medir entre 10 kg a 10 t)

Velocidad

La medición de la velocidad en la industria se efectúa de dos formas:

1) Con tacómetros mecánicos 2) Con tacómetros eléctricos

Tacómetros mecánicos– Detectan el numero de vueltas del eje de la

maquina por medios exclusivamente mecánicos pudiendo incorporar o no la medición conjunta del tiempo para determinar el numero de revoluciones por minuto.

Tacómetros eléctricos– Emplean un transductor que produce

una señal analógica o digital como conversión en la velocidad de giro del eje de la maquina.

Existen varios tipos de tacómetros según las transductores:

Densidad y Peso Específico

La densidad o masa específica de un cuerpo se define como su masa por unidad de volumen. Como la densidad varía con la temperatura y con la presión se específica para un valor base de la temperatura.La densidad relativa es la relación para iguales volúmenes de las masas .El peso específico es el peso del fluido por unidad de volumen. Por lo tanto, entre el peso específico y la densidad existirá la relación:

Peso Especifico= Densidad x g

AreómetrosEstos consisten en un flotador lastrado en su parte inferior con un vástago superior graduado. El aparato se sumerge hasta que su peso es equilibrado por el liquido que desaloja hundiéndose tanto mas cuanto menor sea la densidad del liquido.

Métodos de presión diferencialEn este sistema se fijan dos puntos en el tanque o en una tubería vertical del proceso y se les conecta un instrumento de presión diferencial, bien directamente o bien a través de una cámara de medida.

Método de desplazamientoEn este sistema se emplea un instrumento de desplazamiento o barra de torsión parecido al utilizado en la medición de nivel de líquidos. El flotador esta totalmente sumergido en el liquido y esta equilibrado exteriormente para que el par de torsión desarrollado represente directamente la densidad del liquido

RefractómetroLos refractómetro se utilizan en los fluidos limpios. El modelo de prisma rotativo consiste en una fuente luminosa de filamento de tungsteno que incide en el liquido con un ángulo determinado tal que la reflexión de luz pase a refracción. El haz luminoso se enfoca en un prisma rotativo que barre el liquido del proceso. La refracción se representa cuando el rayo luminoso incide con el ángulo critico se detecta con una célula fotoeléctrica y la señal es amplificada para su registro o control correspondiente.

Metodo de radiacionEl metodo de radiacion se basa en la determinacion del grado con el que el liquido absorbe la radiacion procedente de una fuente de rayos gama. La radiacion residual es medida con un contador de centello que suministra pulsos de tension, cuya frecuencia es inversamente proporcional a la dencidad.

Medidor de ultrasonidoMide la velocidad del sonido dentro del flujo e inferencial mente calcula su densidad.

Medidores inercialesEste se basa en aprovechar la variación de la masa inercial de una masa inmersa en el flujo. Las variaciones de densidad del flujo contribuyen a una carga inercial de la masa, variando su masa efectiva. Como la frecuencia natural de un elemento depende de su masa efectiva , se sigue que midiendo la frecuencia natural o resonancia de la masa inmersa, se tendrá que midiendo correlacionada de la densidad del flujo.Existen varios tipos de medidores inerciales:

Medidores de balanzaConsiste en un tubo U apoyado con conexiones flexibles en la carcasa del aparato y suspendiendo el tipo de transmisor dará una señal neumática o eléctrica

Humedad y Punto de Roció

Se utilizan en el acondicionamiento de aire, en atmosferas protectoras empleadas en tratamientos térmicos, en secadores etc.Humedad absoluta es la cantidad de agua en kg por kg de aire seco.Punto de roció es la temperatura limite a la que el vapor de agua existente en el aire o en el gas de condensa pasando al estado liquido

Humedad en aire y gases

Método de elemento de cabello o nailonSe basa en la expansión o contracción lineal que son características de los materiales sensibles a las variables de humedad, tales como los cabellos naturales o de fibra de nailon.

Burdon seco y bulbo húmedoEste se basa en la captación de la temperatura ambiente o seca y de la temperatura húmeda, mediante dos termómetros, uno seco y otro con un bulbo constantemente humedecido.

Humedad en solidos

En la determinación de la humedad de los solidos se emplea varios métodos:

•Secado térmico.- Consiste en aplicar calor al material es estado solido hasta que no puede liberarse mas agua a no ser que se aumente la temperatura.

• Método de conductividad.- Se basa en la medida de la conductividad de una muestra del producto al pasar una corriente a través de los electrodos en contacto con el mismo. Estos electrodos forman parte de un puente de Wheatstone con la indicación, el registro o el control de humedad.

• El método de capacidad.- se basa en la variación de la constante dieléctrica que el material experimente entre el estado húmedo y el estado totalmente seco.

• Método de infrarrojos.- Una fuente de rayos infrarrojos emite un haz de rayos hacia la superficie del material cuya humedad desea medirse. Lo onda esta seleccionada de tal forma que el agua contenida en el producto absorbe la máxima radiación infrarroja mientras que la celulosa absorbe el mínimo. De modo que un detector capta la radiación que atraviesa el material e indica la humedad correspondiente.

• Método de radiación.- Una fuente de neutrones de alta energía se dirige contra el material del proceso y parte de la radiación emitida se refleja principalmente por los átomos de hidrogeno existentes en las moléculas del material. Como el hidrogeno esta asociado químicamente con el agua, es posible determinar muy exactamente la humedad del material.

Tensiómetro

• El aparato consta de un depósito que se llena de agua, una cápsula porosa de cerámica y un vacuómetro para medir la presión. Su funcionamiento se base en que conforme se va secando el suelo debido a la evaporación y a la absorción de agua por parte de las plantas, dicho suelo más agua extrae del tensiómetro a  través de la cápsula porosa. Esta extracción de agua crea una presión negativa en el depósito, valor que es registrado por un vacuómetro.

Punto de Roció

En la medición de punto de roció se emplean varios métodos:•La cámara de niebla.- Consiste en una pequeña cámara con una bomba manual que permite comprimir una muestra de gas. El operador anota la presión y la temperatura iniciales del gas y lo comprime a una presión dada. A continuación abre una válvula de escape a la atmosfera con lo que el gas sufre una expansión hace aparecer niebla en la cámara. Esta temperatura corresponde al punto de roció.

• Sistema de condensación en un espejo.- consta de una cámara con un sistema calefactor y refrigerante que controla la temperatura de la superficie de un espejo situado en su interior a cuyo través circula una corriente del gas cuyo punto de roció hay que determinar. La temperatura de esta superficie indica el punto de roció del gas.

• El analizador de infrarrojos.- no solo mide el punto de roció sino también cualquiera de varios constituyentes , tales como CO2, CO, CH4, C8H8, SO2, NH3.Consiste en una fuente pulsante de infrarrojos, dos células, una de referencia y otra de muestra a cuyo través pasan las radiaciones infrarrojas, y un detector.

Viscosidad y Consistencia

Son términos que se aplican a los fluidos y que representan la resistencia que ofrecen al flujo o a la deformación cuando están sometidos a un esfuerzo cortante.La viscosidad de un fluido es la resistencia que ofrece al fluido al movimiento entre dos placas paralelas separadas por una distancia unidad, una de ellas fija y otra móvil.

Viscosímetros

Medidores de consistencia

Llama

La detección de llama en la industria es muy importante desde el punto de vista de seguridad.Los detectores de llama aprovechan varias características de la llama para su funcionamiento tales como calor. Ionización y radiación.

Detector de calor

El calor lo utilizan los detectores térmicos formados por bimestrales, termopares, varillas de dilatación y dispositivos a expansión de líquidos que proporcionan un control.

Detector de ionizacion-rectificacion

La ionización es el fundamento de los detectores de llama de rectificación. Una tensión alterna aplicada a dos electrodos colocados dentro de la llama hace circular una pequeña corriente alterna ya que los gases en la llama estan ionizados.

Detectores de radiación

Los detectores en la radiación se fundan en la radiación de energía que una llama irradia en forma de ondas que producen luz y calor.

Turbidez

La turbidez es una medida de la falta de transparencia de una muestra de agua debida a la presencia de partículas extrañas.La medida de la turbidez se efectúa para determinar el grado de penetración de la luz en el agua o a su través y permite interpretar conjuntamente con la luz solar recibida y la cantidad de oxigeno disuelto al aumento o disminución del material suspendido en el agua.

• La turbidez se mide mediante un turbidometro de Jackson, el cual consiste en un tubo graduado que descansa en un soporte de vidrio en cuya parte inferior se encuentra una vela encendida. La muestra del agua se introduce lentamente en el tubo hasta que a su través deja de verse la llama de la vela

La turbidez puede medirse en forma continua de dos formas:•Luz reflejada: una lámpara incandescente emite un rayo de luz que un sistema de lentes enfoca en la muestra de agua. Una célula fotoeléctrica capta la luz reflejada por las partículas en suspensión generando una corriente proporcional a la concentración de solidos suspendidos

• Luz absorbida: La lámpara y la célula están situadas una en frente de la otra, con una columna de la muestra de agua que las separa. La célula mide la absorción de la luz por los solidos en suspensión.

Intensidad de radiación solar

Consiste en un detector provisto de placas blancas y negras que reflejan y absorben respectivamente la energía solar radiada. Una termopila de termopares de cobre-constantan recoge en forma de corriente continua la energía recibida por periodo de tiempo,

Variables Químicas

Conductividad

Los transmisores de conductividad miden la conductividad eléctrica en un líquido. Esta operación se realiza con el fin de evitar una salinidad excesiva, que puede provocar la corrosión, por ejemplo, en los sistemas de aire acondicionado.Los transmisores de conductividad miden la conductividad eléctrica en un líquido. En función del rango de mediciones, la señal será un valor analógico 0/4-20 mA. El receptor será normalmente un PLC (Controlador Lógico Programable) o un control con microprocesador. 

Los transmisores de conductividad se utilizan en numerosas aplicaciones que consumen agua de reposición en aplicaciones de evaporación tales como condensadores y torres de refrigeración. El transmisor de conductividad mide la salinidad en el agua y controla el drenaje. Esta operación se realiza con el fin de evitar una salinidad excesiva, que puede provocar la corrosión

pH

• El pH es una medida de la acidez o alcalinidad del agua con compuestos químicos disueltos.

• En la medida de pH pueden u lizarse varios métodos, de entre los cuales los más exactos y versátiles de aplicación industrial son: el sistema de electrodo de vidrio y el de transistor (ISFET = Ion Sensitive Field Effect Transistor).

• El electrodo de vidrio consiste en un tubo de vidrio cerrado en su parte inferior con una membrana de vidrio especialmente sensible a los iones hidrógeno. En la parte interna de esta membrana se encuentra una solución de cloruro tampón, de pH constante, dentro de la cual está inmerso un hilo de plata recubierto de cloruro de plata.

• El electrodo de transistor ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor) posee una señal de pH de baja impedancia, lo que le da una gran fiabilidad, y tiene una larga duración, funcionando en los líquidos más sucios y con más impurezas.

Redox (potencial de oxidación-reducción)

• El potencial de oxidación-reducción de materiales disueltos en agua se mide con un metal noble y un electrodo de referencia y es una medida de su potencial electrónico de equilibrio y de su capacidad relativa para reaccionar con otros materiales oxidantes o reductores que pueden añadirse al agua.

• Hay que señalar que en la medida del pH, el electrodo de vidrio capta los cambios en la concentración del ion hidrógeno activo, mientras que en la medida del potencial de oxidación-reducción, el electrodo de metal noble (normalmente es platino) es sensible a los cambios en la relación entre el agente reductor y el agente oxidante. Así, pues, el electrodo de metal noble puede denominarse "electrodo sensible a los electrones" de forma paralela al electrodo de vidrio considerado como "elemento sensible al ion hidrógeno".

Concentración de gases

• Los analizadores se basan, en general, en propiedades características de los gases, tales como la conductibilidad térmica, el paramagnetismo del oxígeno y el coeficiente de absorción infrarroja.

Conductividad térmica

• El gas se aspira con una bomba y pasa a la célula. Ésta contiene un hilo de resistencia calentado eléctricamente y mantenido a una temperatura ligeramente superior a la de las paredes. Con un buen diseño, y limitando la elevación de temperaturas del hilo caliente, se consigue que la transmisión de calor por convección

• y radiación sea despreciable y que la temperatura y, por consiguiente, la resistencia del hilo central sea inversamente proporcional a la conductividad del gas que lo rodea. Las variaciones en la temperatura del gas y del instrumento se compensan por medio de una célula cerrada idéntica de medida de la conductividad térmica, que contiene aire de composición conocida

Paramagnetismo del oxígeno

• El paramagnetismo es una propiedad que poseen varios materiales, entre ellos el oxígeno; se magnetizan cuando se exponen a la acción de un campo magnético. De este modo una bola suspendida en equilibrio en un campo magnético variará de posición al pasar el gas a analizar ya que el oxígeno del gas absorberá parte de la energía magnética disponible en el campo.

Analizador de infrarrojos

• La radiación infrarroja es sólo una pequeña porción del espectro electromagnético, y es absorbida en cantidades distintas por varios gases.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN