wa de diseiüo para la medicion de presion - …lapem.cfe.gob.mx/normas/pdfs/n/gapm0-29.pdf · guia...

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD

WA DE DISEiüO PARA LA MEDICION DE PRESION

GUIA PROVISIONAL

CFE GAPMO-29

MARZO 1988

MEXICO

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE GAPMO-29

P R E F A C I O

Esta guia ha sido elaborada de acuerdo con las Bases Generales para la Normalización en CFE, habiendopreparado el proyecto inicial la Gerencia de Proyectos Termoeléctricos.

Participaron en la revisión y aprobación del presente documento normalizado las áreas que se indicana continuación:

GERENCIA DE GENERACION Y TRANSMISION

GERENCIA DE LABORATORIO

GERENCIA DE PROYECTOS TERMOELECTRICOS

De acuerdo al procedimiento para elaboración de documentos normalizados, autorizado por la DirecciónGeneral de CFE, con oficio núm. 03742 del 4 de diciembre de 1987, presentamos esta GUIA PROVI-SIONAL para que sea aplicada durante por lo menos un año, a partir de la fecha abajo indicada y probarsu efectividad durante el período en que esté en vigor. Posteriormente se someterá a la autorización de laDirección General tomando en cuenta las observaciones que se deriven de la aplicación de la misma lascuales deberán enviarse al Departamento de Normalización de la Gerencia de Laboratorio.

Este documento normalizado revisa y substituye a todos los relacionados con la guía de diseño para lamedición de presión que se hayan publicado, dentro del campo de aplicación del presente.

I GERENTE DEL LABORATORIO

NOTA: Entra en vigor como gula provisional a partir de: 880824

880324 I I I I I I I I I I I 1

GUIA

GUIA DE DISEÑO PARA MEDICION DE PRESIONCFE GAPMO - 29

1 OBJETIVO ...........................................................

2 CAMPOS DE APLICACION ...............................................

3 NORMAS QUE SE APLICAN ..............................................

4 TEORIA .............................................................

4.1 Introducción .......................................................

5 ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDICION DE PRESION .........................

5 . 1 Dispositivos de Balance Gravitacional ..............................

5.2 Elementos elásticos ................................................

5.3 Celdas de Presión Diferencial ......................................

5.4 Sensores de Presión Eléctricos y Electrónicos ......................

6 RESUMEN DE RANGOS, LIMITACIONES Y VENTAJAS .........................

7 DISPOSITIVOS Y ACCESORIOS ..........................................

7.1 Protectores de Diagramas ...........................................

7.2 Interruptores de Presión ...........................................

8 MED ICI ON LOCAL REMOTA ..............................................

8.1 Medición Local .....................................................

8.2 Medición Remota ....................................................

9 EXACTITUD Y CALIBRACION ............................................

9.1 Exactitud *....... ...................................................

9.2 Calibración ........................................................

1 0 SISTEMA ANALOGICO NORMALIZADO DE PRESION ...........................

10.2 Procesos directos ..................................................

10.3 Principales Mediciones de Presión en Centrales

C O N T E N I D O

Termoeléctricas ....................................................

1

1

1

2

2

6

7

l l

2 0

2 1

2 5

2 8

2 8

3 1

3 3

3 3

3 5

4 1

4 1

4 1

44

44

44

8 8 0 3 2 4 I I I I I I I I I I I

GUIA DE DISEÑO PARA MEDICION DE PRESION I G U I A

CFE GAPMO - 29

10.4 Control de Presión Normalizado del Hogar ...........................

10.5 Control de Presión Normalizado del Desgasificador ..................

10.6 Características de Instalación ....................................

l l BIBLIOGRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

TABLA 1 Resúmen de Rangos, Limitaciones y Ventajas .........................

FIGURA 1 Comparación entre las presiones cuando la

lectura Geométrica es de 29.1 pg. de Hg ............................

FIGURA 2 Terminología aplicada a la presión .................................

FIGURA 3 Manómetro en tubo en "ll" ...........................................

FIGURA 4 Manómetro de un solo tubo ..........................................

FIGURA 5 Manómetro de tubo inclinado ........................................

FIGURA 6 Medidor de balance en forma de anillo ..............................

FIGURA 7 Medidor de rocío absoluto ..........................................

FIGURA 8 Elemento de presión Bourdon tipo "C" ...............................

FIGURA 9 Elemento de espiral plana ..........................................

FIGURA 10 Elemento helicoidal ................................................

FIGURA ll El diagrama puede utilizar superficies lisas o corrugadas ..........

FIGURA 12 Medidor de cápsulas ................................................

FIGURA 13 Elemento fuelle ....................................................

FIGURA 14 Medición con fuelle por balance de movimientos usados para

medir presión absoluta .............................................

FIGURA 15 Medición con fuelle por balance de fuerzas .........................

FIGURA 16 Fuelle funcionando como medidor de presión diferencial .............

FIGURA 17 Detector de presión tipo resistencia ...............................

FIGURA 18 Manómetro de ionización de cátodo caliente .........................

45

45

50

50

26

4

5

9

9

9

10

10

13

13

13

15

15

18

18

19

20

21

24

8 8 0 3 2 4 1 I I I I I I I I I I

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION l GUIA

CFE GAPMO - 29

FIGURA 19 Esquema de medidor de ionización radioactiva (alfatrón) ...........

FIGURA 20 Detector térmico de presión.......................................

FIGURA 21 Componentes básicos de un sello químico convencional ..............

FIGURA 22 Terminalogía de los interruptores de presión ......................

FIGURA 23 Diseño de amortiguadores de pulsaciones ...........................

FIGURA 24 Transductores de presión ..........................................

FIGURA 25 Transductor con puente de C.A. (utilizando equipo de alta

25

28

30

32

32

36

fidelidad y modulación) ........................................... 3 7

FIGURA 26 Medidor de deformación tipo lámina ................................ 37

FIGURA 27 Transductor medidor de deformación desligado ...................... 4 0

FIGURA 28 Vista exterior del transductor medidor de la deformación .......... 42

FIGURA 29 Transductor de inductancia variable ............................... 4 2

FIGURA 30 Probador de pesos muertos ......................................... 4 3

FIGURA 31 Tipo C02, control de presión básico ............................... 4 6

FIGURA 32 Tipo C04, central de presión de rango dividido .................... 47

FIGURA 33 Tipo C07, control de presión de hogar............................. 4 8

FIGURA 34 Tipo C08, control de presión del desgasificador ................... 49

.

8 8 0 3 2 4 I I I I 1 1 I I I I I


CFE GAPMO - 29

1 de 51

1 OBJET IV0

E l o b j e t i v o d e e s t e d o c u m e n t o e s p r o p o r c i o n a r u n r e s u m e n y g u l a s d e a p l i c a c i ó n , d e -l o s m é t o d o s m5s c o m u n e s d e m e d i c i ó n d e p r e s i ó n e n l a s c e n t r a l e s t e r m o e l é c t r i c a s d ecombust ib le fós i 1 .

2 CAMPOS DE APLICACION

A l p r o p o n e r u n a i n s t a l a c i ó n a p r o p i a d a d e u n p r o c e s o d a d o q u e i n v o l u c r e l a m e d i c i ó ny/o c o n t r o l d e p r e s i ó n , e l i n g e n i e r o d e s i s t e m a s d e c o n t r o l q u e d i s e ñ a , d e b e d i s t i ng u i r l a s v e n t a j a s , a p l i c a c i o n e s y l i m i t a c i o n e s d e l o s d i f e r e n t e s t i p o s d e instrument o s . A d e m á s h a n d e t e n e r s e e n c u e n t a l a s c o n d i c i o n e s e x i s t e n t e s , e s d e importanciãs e ñ a l a r q u e l a p r e s i ó n l o c a l d e l f l u i d o p u e d e d e p e n d e r d e o t r a s v a r i a b l e s ; l a e l e v ación s o b r e e l n i v e l d e l m a r , l a v e l o c i d a d , l a d e n s i d a d y l a t e m p e r a t u r a d e l fluido-son parámetros que s iempre hay que tener presentes. O t r o p u n t o i m p o r t a n t e e n l a scl e c c i ó n d e l i n s t r u m e n t o d e p r e s i ó n a p r o p i a d a e s e l t i p o d e indicacion, a l a r m a , re--g i s t r o y/o c o n t r o l q u e s e r e q u i e r a .

E s t a g u í a d e d i s e ñ o d e s c r i b e l a c l a s i f i c a c i ó n d e l o s d i f e r e n t e s e l e m e n t o s p r i m a r i o sd e p r e s i ó n , y c o m p r e n d e l o s t i p o s d e t r a n s d u c t o r e s ut i 1 izados para obtener una se--ña1 n o r m a l i z a d a . A d e m á s i n d i c a l o s c r i t e r i o s d e l “s is tema analógico normal izado pa-ra pres i ón” a p l i c a b l e s d i r e c t a m e n t e a c e n t r a l e s t e r m o e l é c t r i c a s d e c o m b u s t i b l e fósi-les .

3 NORMAS QUE SE APLICAN

CFE GALIO-28- 1987 G u í a d e D i s e ñ o p a r a l a M e d i c i ó n d e N i v e l .

NOM z- 1 - 1 cJ7g Sis tema Internacional de Unidades.

A N S I cjg.l-1981 R e q u i r e m e n t s f o r E l e c t r i c a l A n a l o g lndi-cating I n s t r u m e n t s .

A N S I c3g.4-1966 Automatic NUll-Balancing E l e c t r i c a l Mea-s u r i n g I n s t r u m e n t . ( R e v . 1972).

A N S I C39.5-1974 E l e c t r i c a l a n d E l e c t r o n i c M e a s u r i n g a n dC o n t r o l l i n g I n s t r u m e n t a t i o n , S a f e t y Re--qui rements for .

ISA ,S.5.1-1984 I n s t r u m e n t a t i o n S y m b o l s a n d Identifica--t i o n ( R e a f f i r m e d 1 9 8 1 ) .

ISA RP 3;5.1-1971 H a r d w a r e T e s t i n g o f D i g i t a l Process Com-puters . Recommended Practice (R-1983).

ISA-RP 7.1-1956

NEMA l CS-l-l 983

P n e u m a t i c C o n t r o l Circuit P r e s s u r e T e s tRecommended Pract i ce.

I n d u s t r i a l C o n t r o l a n d S y s t e m s T e s t .

MSS-SP-25- 1978 S t a n d a r d M a r k i n g S y s t e m s f o r Valves, fi-F i t t i n g s . Fl anges and Un ions. (R-l 983).

880324 1 I I I 1 I I I I I l

GUIAGUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION

CFE GAPMO - 29

2 de 51

MSS SP-61-1985 P r e s u r e T e s t i n g o f S t e e l Valves.

SAMA PMC20.1-1973 Process M e a s u r e m e n t a n d C o n t r o l Termino-

l%lY *

Nota: 1 En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta laedición en vigor o la última edición en el momento del pedido, salvo que la Comisión indique --

otra cosa.

Nota: 2 Para la formulación de esta guía se consideraron todas las normas que se indican en el capítulo2 de esta guia.

4 TEORIA

4.1 I n t r o d u c c i ó n y P r i n c i p i o s F u n d a m e n t a l e s

Las p res iones , lo mismo que las tempera turas , p u e d e n e x p r e s a r s e t a n t o e n l a e s c a l a -r e l a t i v a c o m o e n l a a b s o l u t a . L a p r e s i ó n s e d e f i n e c o m o “ f u e r z a p o r u n i d a d d e á r e a ” .Y a s e a q u e m i d a l a p r e s i ó n r e l a t i v a o l a a b s o l u t a , é s t a d e p e n d e r á d e l a n a t u r a l e z a -d e l i n s t r u m e n t o e m p l e a d o p a r a e f e c t u a r l a s m e d i c i o n e s . P o r e j e m p l o , u n m a n ó m e t r o d er a m a a b i e r t a m i d e l a p r e s i ó n r e l a t i v a p u e s t o q u e l a r e f e r e n c i a p a r a l a r a m a a b i e r t ae s l a p r e s i ó n d e l a a t m o s f e r a e n d i c h a r a m a a b i e r t a d e l m a n ó m e t r o . P o r o t r a p a r t e ,s i se c ier ra la terminal de l manómetro,y se crea e l vacfo,en esta se tendrá una medic iónc o n r e s p e c t o a l v a c í o t o t a l , o s e a c o n r e f e r e n c i a a u n a “presi6n n u l a ” E s t a medi---ción s e d e n o m i n a p r e s i ó n a b s o l u t a . Puesto que la pres ión absolu ta está basada en unvacfo t o t a l , o s e a u n p u n t o d e r e f e r e n c i a f i j o q u e p e r m a n e c e i n a l t e r a d o a p e s a r d el a l o c a l i z a c i ó n o d e l a t e m p e r a t u r a , o d e l t i e m p o o d e o t r o s f a c t o r e s , e n t o n c e s l a -p r e s i ó n a b s o l u t a p e r m i t e e s t a b l e c e r u n v a l o r p r e c i s o e i n a l t e r a b l e q u e p u e d e i d e n t i -f i c a r s e f á c i l m e n t e . E l p u n t o c e r o p a r a u n a e s c a l a d e p r e s i ó n a b s o l u t a c o r r e s p o n d e au n v a c í o p e r f e c t o , e n t a n t o q u e e l p u n t o c e r o p a r a u n a e s c a l a d e p r e s i ó n r e l a t i v a , -p o r l o g e n e r a l , c o r r e s p o n d e a l a p r e s i ó n d e l a i r e q u e n o s r o d e a e n t o d o t i e m p o y q u e ,como se sabe var ía 1 igeramente.

Compr-nder e l p r i n c i p i o e n e l c u a l e s t á b a s a d o l a o p e r a c i ó n d e l m a n ó m e t r o , p e r m i t i r ár e c o n o c e r l a n a t u r a l e z a d e l a m e d i c i ó n d e p r e s i ó n q u e s e r e a l i z a c o n d i c h o i n s t r u m e nt o . T a l c o m o s e mencioná a n t e r i o r m e n t e , p a r a u n m a n ó m e t r o d e r a m a a b i e r t a y d e for=ma de tubo en U, s i l a p r e s i ó n m e d i d a e s m a y o r q u e l a a t m o s f é r i c a e l llquido e s f o r -z a d o h a c í a a b a j o d e l a r a m a c o n e c t a d a a l r e c i p i e n t e p r e s i o n a d o , y h a c i a a r r i b a d e l ar a m a a b i e r t a . E v e n t u a l m e n t e s e l o g r a u n p u n t o d e e q u i l i b r i o h i d r o s t á t i c o , e n e l - - -c u a l e l m a n ó m e t r o s e e s t a b i l i z a y l a d i f e r e n c i a d e a l t u r a s d e l f l u i d o e n l a r a m a - - - -a b i e r t a e s e x a c t a m e n t e i g u a l a l a d i f e r e n c i a e n t r e l a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a y l a pre--sión a p l i c a d a e n l a r a m a o p u e s t a . E n c a s o d e a p l i c a r s e e l v a c í o , e n l u g a r d e u n a - -p r e s i ó n , a la misma rama del manómetro, la co lumna de l íqu ido ascender ía en e l ladod e l v a c í o . No obstante, l a d i f e r e n c i a d e p r e s i o n e s e n t r e e l r e c i p i e n t e a p r e s i ó n yl a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a s e e n c u e n t r a b a l a n c e a d a p o r l a d i f e r e n c i a d e a l t u r a s e n t r e - -las dos co lumnas de l íqu ido . E l a g u a y e l m e r c u r i o s o n l o s f l u i d o s i n d i c a d o r e s q u enormalmente se u t i l i zan en los manómetros; en consecuencia, l a s l e c t u r a s s e e x p r e -san en “pu lgadas de agua” , en “pu lgadas de mercur io” o en mm de mercur io . S in embar

90 > e n c a s o d e u t i l i z a r u n f l u i d o c u y o p e s o f u e r a e l d o b l e d e a g u a , s e t e n d r í a q u e =e l m o v i m i e n t o d e l f l u i d o e n e l t u b o i n d i c a d o r serla d e l a m i t a d c o n r e s p e c t o a l e s p erado c o n e l a g u a . S i e l f l u i d o i n d i c a d o r t i e n e , u n p e s o especffico m e n o r q u e e l d e l -

agua, se mover la una d is tancia proporc ionalmente mayor que e l agua. ( E n l o s c á l c u - -l o s d e i n g e n i e r í a o r d i n a r i o s s e d e s e c h a l a p r e s i ó n d e v a p o r d e l m e r c u r i o , asl c o m oo t r o s c a m b i o s m e n o r e s e n l a d e n s i d a d d e b i d o s a v a r i a c i o n e s d e l a t e m p e r a t u r a , a l h a -c e r m e d i c i o n e s d e p r e s i ó n ) .

880324 1 I I I I I I I I I I

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESIONGUIA

CFE GAPMO - 29

3 de 51

Las esca las de pres ión pueden parecer tempora lmente más comp1 icadas que las de tempe-r a t u r a , y a q u e e l p u n t o d e r e f e r e n c i a o e l p u n t o c e r o p a r a l a s e s c a l a s d e p r e s i ó n r el a t i v a n o e s c o n s t a n t e , m i e n t r a s q u e e n l a s e s c a l a s d e t e m p e r a t u r a e l p u n t o d e ebu-:llición o e l p u n t o d e conge.lación d e l a g u a s i e m p r e e s u n v a l o r f i j o . No obstante,c o n l a p r á c t i c a s e l o g r a r á a d q u i r i r c i e r t a c o s t u m b r e a d i c h a s e s c a l a s d e p r e s i ó n .

L a r e l a c i ó n e n t r e l a p r e s i ó n m a n o m é t r i c a y laabsolutase m u e s t r a e n l a s f i g u r a s 1 y 2y s e r e p r e s e n t a p o r l a s i g u i e n t e e c u a c i ó n :

P r e s i ó n absoluta=Presi6n manométrica+Presi6n a t m o s f é r i c a ( P r e s i ó n b a r o m é t r i c a ) Ec.

La ecuación (1) puede apl icarse únicamente en e l caso de emplear un idades consis ten-tes. N ó t e s e q u e s e d e b e a ñ a d i r l a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a , e s d e c i r , l a p r e s i ó n b a r o m é -t r i c a , a l a m a n o m é t r i c a o r e l a t i v a ( o a l a p r e s i ó n d e t e r m i n a d a c u a n d o l a l e c t u r a s eh a c e c o n u n m a n ó m e t r o d e r a m a a b i e r t a ) c o n o b j e t o d e t e n e r l a p r e s i ó n absoltita.

O t r o m é t o d o d e m e d i r l a p r e s i ó n , e s e l c o r r e s p o n d i e n t e a l a “presi6n d e v a c í o ” . E ne f e c t o , c u a n d o s e m i d e u n a p r e s i ó n e n l a f o r m a de”pulgadas d e m e r c u r i o d e vacfo” s ei n v i e r t e n l a d i r e c c i ó n u s u a l d e l a m e d i d a y d e l a d e t e r m i n a c i ó n , y a q u e l a t e n d e n c i as e r á d e l a p r e s i ó n b a r o m é t r i c a a l v a c í o , e n c u y o c a s o e l v a c í o i d e a l s e r í a l a pre---sión m d x i m a q u e s e p o d r í a a l c a n z a r . E s t e p r o c e d i m i e n t o s e r í a l o m i s m o q u e e v a c u a r -e l a i r e d e l e x t r e m o s u p e r i o r d e u n b a r ó m e t r o d e m e r c u r i o y o b s e r v a r e l a s c e n s o d e l -m e r c u r i o e n e l b a r ó m e t r o a m e d i d a q u e s e e l i m i n a e l a i r e . E l s i s t e m a a vacÍo p a r a -m e d i c i ó n d e p r e s i o n e s s e u t i l i z a f r e c u e n t e m e n t e e n a p a r a t o s q u e o p e r a n a u n a p r e s i ó nm e n o r q u e l a a t m o s f é r i c a t a l c o m o e l c o n d e n s a d o r o l o s e v a p o r a d o r e s d e l a p l a n t a de-sa ladora . Las pres iones que so lamente son un poco menores que la pres ión barométr i -c a p u e d e n i n d i c a r s e a l g u n a s v e c e s e n l a f o r m a d e “presi6n d e t i r o ” ( i g u a l q u e e n e lc a s o d e l o s s i s t e m a s a v a c í o ) e n p u l g a d a s d e a g u a c o m o , p o r e j e m p l o , e n e l suminis--t r o d e a i r e a u n q u e m a d o r o e n u n a t o r r e d e e n f r i a m i e n t o d e a g u a .

C o n r e s p e c t o a l a s u n i d a d e s d e l a p r e s i ó n , e n l a f i g u r a 1 s e h a n i n d i c a d o t r e s d e - -l o s s i s t e m a s m a s c o m u n e s : k i l o pascales (kPa), l i b r a s p o r p u l g a d a c u a d r a d a lb/pg2)y p u l g a d a s d e m e r c u r i o ( p g d e H g ) . N o r m a l m e n t e l o s k i l o pascales s e a b r e v i a n c o m o -(kPa ) , l a s l i b r a s p o r p u l g a d a c u a d r a d a e n e l s i s t e m a a b s o l u t o s e a b r e v i a n c o m o - - -lb/pg2, (abs) m i e n t r a s q u e l a s l i b r a s p o r p u l g a d a c u a d r a d a m a n o m é t r i c a s e i n d i c a n c o-m o lb/pg2 ( m a n ) .

E n l a f i g u r a 1 s e c o m p a r a n l a s e s c a l a s d e presi6n a b s o l u t a y manómetrica e n t é r m i n o sd e e s t o s t r e s s i s t e m a s d e u n i d a d e s c u a n d o l a p r e s i ó n barómetrica e s d e 2 9 . 1 p g d e H g( 1 4 . 3 lb/pg2 abs).

T a m b i é n e x i s t e n o t r o s s i s t e m a s p a r a e x p r e s a r l a p r e s i ó n : d e h e c h o , p o d r f a d e f i n i r s eq u e e x i s t e n t a n t a s u n i d a d e s d i f e r e n t e s d e p r e s i ó n c o m o m e d i o s p a r a m e d i r l a s . Al gu--n o s d e l o s s i s t e m a s d e u s o m6s f r e c u e n t e s o n :

- m i l í m e t r o s d e m e r c u r i o (mm Hg)

- p i e s d e a g u a ( p i e s d e H20)

atmósfera (atm)

, 880324 1 I I I I I I I I I I

G U I A D E D I S E Ñ O P A R A L A MEDICION D E P R E S I O N

9

G U I A

CFE G A P M O - 29

4 d e 51

K Pa

34.4132.0

Libras por Pulga dos drpu lgada cuadrado m r r c u r i o

5 .0 19 .3 3 9 3 102

Milimrtros d omerycurio

1 0 2 6 2 6 6 )

I

2 .7 101 .2 0 .4 14 .7 Prorion l stondor 29.92 082, 781 21.41

0 . 0 90.5 0 . 0 14.3 P rosion boromdtrico 291 0 o-0 7 6 0 0.010.0J--,” -1

-16.0 8 1 . 6 - 2 . 4 6 l l . 8 5 241 -50 5.0 6 2 9 7 1 3 0 . 6I

- 0 0 . 5 0 . 0 - 1 4 3 QO VOCIO Idool 0 . 0 -24.29.1 0 . 0 -7601 7 6 0

FIGURA 1 - C o m p a r a c i ó n e n t r e l a s p r e s i o n e s c u a n d o l a A l t u r ab a r o m é t r i c a e s d e 2 9 . 1 p g . d e H g .

c88J324 1 I 1 1 I I I I 1 I I


CFE GAPMO - 29

5 de 51

Resumiendo, p a r a c o m p r e n d e r e l s i g n i f i c a d o d e l a p r e s i ó n y d e s u m e d i c i ó n ; s e d e b e r át e n e r c i e r t a f a m i l i a r i d a d c o n l o s s i g u i e n t e s t é r m i n o s :

al P r e s i ó n a t m o s f é r i c a : l a p r e s i ó n d e l a i r e y e l m e d i o a t m o s f é r i c o q u e -n o s r o d e a l a c u a l v a r í a d í a a dra.

b) P r e s i ó n b a r o m é t r i c a : 10 mismo que pres ión a tmosfér ica ; se denomina - -“ p r e s i ó n b a r o m é t r i c a ” d e b i d o a q u e s e u t i l i z a u n b a r ó m e t r o p a r a m e d i rl a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a .

cl P r e s i ó n a b s o l u t a : U n a m e d i d a d e l a p r e s i ó n c o n r e s p e c t o a l v a c í o to--t a l , o s e a c o n r e l a c i ó n a u n a p r e s i ó n n u l a .

d) Pres ión manométr ica: la pres ión expresada como una cant idad medida - -c o n r e s p e c t o a l a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a ( o c o n r e s p e c t o a a l g u n a o t r a - -p r e s i ó n d e r e f e r e n c i a ) s i e n d o é s t a ú l t i m a m e n o r .

el V a c í o : un método de expresar las pres iones menores que la pres ión at -m o s f é r i c a (o c o n r e s p e c t o a cua1quie.r o t r a p r e s i ó n d e r e f e r e n c i a ) .

0I

. 5’4

Q> .c x--____--;r 04

F i g u r a 2- T e r m i n o l o g í a a p l i c a d a a l a p r e s i ó n

L a a t m ó s f e r a e s t á n d a r e s t á r e p r e s e n t a d a p o r l a l í n e a h o r i z o n t a l g r u e s a . L a l í n e a disc o n t i n u a i l u s t r a l a p r e s i ó n atmosférica(barométrica)aue c a m b i a d e t i e m p o e n tieqpo.ElTn ú m e r o 1 e n l a f i g u r a e s u n a p r e s i ó n d e 133 kPa ( 1 9 . 3 lb/pg2) r e f e r i d a a u n v a c í o d e35 kPa (jlb/pg2) c o n r e s p e c t o a l a p r e s i ó n bar6metrica. E l p u n t o 2 i n d i c a u n v a c í ot o t a l , mientras que e l punto 3 corresponde a la atmósfera estándar. El punto 4 i lust r a u n a p r e s i ó n r e l a t i v a d e l t i p o n e g a t i v o o s e a u n a p r e s i ó n m e n o r q u e l a a t m o s f é r i -c a . E s t a c l a s e d e m e d i c i ó n s e d e s c r i b e e n e l t e x t o c o n t n o m b r e d e determinacion -

I I 1 I 1 I 1

GUIA DE D ISEÑO PARA LA MEDI,CION DE PRESION I G U I A

CFE G A P H O - 2 9

6 de 51

a l “vacro”. E l p u n t o 5 t a m b i é n i n d i c a u n a m e d i c i ó n a vacio, p e r o t i e n e u n v a l o r t a lq u e e s e q u i v a l e n t e a u n a p r e s i ó n a b s o l u t a q u e s e e n c u e n t r e a r r i b a d e l a a t m ó s f e r a e s -t á n d a r .

E n d e f i n i t i v a , n o d e b e c o n f u n d i r s e l a a t m ó s f e r a e s t á n d a r c o n l a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a .L a a t m ó s f e r a e s t á n d a r s e d e f i n e c o m o l a p r e s i ó n ( e n u n c a m p o g r a v i t a c i o n a l e s t á n d a r )equivalente a 10.1 kPa (14.696 lb/pg2) o a 760 mm de Hg a O”C, o a cualquier otro va-l o r s e m e j a n t e , m i e n t r a s q u e l a p r e s i ó n atmósferica e s u n a v a r i a b l e q u e d e b e o b t e n e r -s e a p a r t i r d e l b a r ó m e t r o c a d a v e z q u e s e r e q u i e r a c o n o c e r s u v a l o r .

L a a t m ó s f e r a estandar p u d i e r a s e r q u e n o e x i s t i e r a e n n i n g u n a p a r t e d e l m u n d o e x c e p -t o , q u i z a s a l n i v e l d e l m a r e n c i e r t o s d f a s , p e r o e s s u m a m e n t e ú t i l p a r a e f e c t u a r - -l a s c o n v e r s i o n e s d e u n s i s t e m a d e m e d i c i ó n a o t r o ( t a m b i é n p u e d e u t i l i z a r s e e n o t r a sformas que se descr iben poster iormente) .

La atmósfera estándar, e x p r e s a d a e n d i f e r e n t e s t i p o s d e u n i d a d e s , e s e q u i v a l e n t e a :

1 a t m ó s f e r a (atm)

33.91 p i e s d e a g u a ( p i e s d e H20)

14.7 (14.696 para ser más exactos) 1 b/pg2(abs)

760 mí1 imetros de mercur io (mm Hg)

s ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDICION DE PRESION

L a p r e s i ó n , d e f i n i d a c o m o l a f u e r z a p o r u n i d a d d e á r e a , e s u n a d e l a s v a r i a b l e s d e -mayor i m p o r t a n c i a e n e l s e r v i c i o m e c á n i c o d e m e d i c i ó n y c o n t r o l . E l r a n g o d e medi--ción d e p r e s i ó n e s e x t r e m a d a m e n t e g r a n d e ( d e s d e e l a l t o vacio h a s t a p r e s i o n e s d e 350x lo* kPa (240 kg/cm*) o m a y o r e s , d e b i d o a e s t o s e r e q u i e r e n d i v e r s o s t i p o s d e medi-

icar como s igue :

ción d e p r e s i ó n .

Los e lementos de medic ión de pres ión se pueden calif

al E l e m e n t o s d e b a l a n c e g r a v i t a c i o n a l

manómetros de tubo en “U” ,

m e d i d o r d e v a c i o a b s o l u t o .

b) Elementos e lást icos

bourdon ,

cápsu las de d ia f ragma ,

f u e l l e .

c) C e l d a s d e p r e s i ó n d i f e r e n c i a l

d) Sensores d e d e f o r m a c i ó n (“strain-gage”)

880324 1 I I l I 1 I I 1 I 1

GUIAGUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

5.1

5 . 1 .

Disposi t ivos de Balance Gravitacional

Manómetros de tubo en “U”

S i u n t u b o d e v i d r i o d e á r e a d e s e c c i ó n t r a n s v e r s a l c o n s t a n t e s e d o b l a p a r a f o r m a r -una U y se 1 lena parc ia lmente con un llquido d e d e n s i d a d c o n o c i d a d , s e o b t i e n e u nmanómetro e lementa l de tubos gemelos ’ . E l lfquido d e b e e s t a r a l a m i s m a a l t u r a e n - -l as dos ramas , s i n e m b a r g o e s t a c o n d i c i ó n s e m o d i f i c a r á a l a p l i c a r p r e s i ó n a u n a d elas ramas .

S i PI= P r e s i ó n a t m o s f é r i c a y P2 = p r e s i ó n a p l i c a d a , e n t o n c e s P2 - P , = p r e s i ó n dife--renclal.

E n l a f i g u r a 3 a p r e s i ó n e n A = p r e s i ó n e n B . E n l a f i g u r a 3 b p r e s i ó n e n C # p r e s i ó nen D.

E l p e s o d e l a c o l u m n a d e l í q u i d o d e ( f u e r z a d e c o n t r o l ) e q u i l i b r a l a p r e s i ó n d i f e r e n -cial P - P,.llquid&

Si DE = H, por lo tanto P2 - P, = H x d, donde d, es la densidad del ’

P a r a u n a p r e s i ó n d a d a , e n t r e , m a y o r s e a l a d e n s i d a d d e lfquido m e n o r s e r á l a defle--xión. P o r l o t a n t o , s i u n a p r e s i ó n p e q u e ñ a , q u e d i f i e r a m u y p o c o d e l a a t m ó s f e r a s ev a a m e d i r , s e o b t e n d r á u n a g r a n d e f l e x i ó n a l u s a r u n l í q u i d o d e d e n s i d a d b a j a , c o m oe l a g u a . E l a g u a s e e v a p o r a y n o s e d i s t i n g u e c o n f a c i l i d a d a m e n o s q u e t e n g a c o - - -l o r ; s i n e m b a r g o e s b a r a t a y c o n v e n i e n t e .

En t r e o t r o s t i p o s de l íqu idos que comúnmente se usan es t 6n

a> A c e i t e d e t r a n s f o r m a d o r : g r a v e d a d específ i c adamente 0 . 8 6 4 ;

b) M e r c u r i o : g r a v e d a d e s p e c í f i c a 13.56;

L o s l í q u i d o s q u e s e u t i l i c e n e n l o s mantimetros d e b e n e s t a rn o e n s u c i e n l a s s u p e r f i c i e s i n t e r n a s d e l o s t u b o s d e v i d r i o ; e l m e r c u r i o s e d e b e - -f i l t r a r p a r a m a n t e n e r l a s c o l u m n a s l i m p i a s . L o s t u b o s e n U t i e n e n e s c a l a s c o n d i v i -s i o n e s p o r e n c i m a y d e b a j o d e l c e r o , y ei c e r o s e a j u s t a p a r a q u e c o r r e s p o n d a a l o sn i v e l e s e n Ambas r a m a s s i n q u e s e a p l i q u e presi6n a l g u n a , c o m o e n A y B e n iafigura,3aLas un idades de pres ión serán de acuerdo a ! 1Tquido m a n o m é t r i c o q u e s e uti i ice; p o re j e m p l o s i e l l í q u i d o e s a g u a y e l man6metro tierle d i v i s i o n e s e n c m e n t o n c e s l a s u n i -dades es tarán dadas en cm H20 (man j ; e n e l c a s o d e m e r c u r i o s e r á n cm(Hg man),etc.

a 60°C (15.6”F), aproxima-

l i m p i o s , d e t a l f o r m a q u e

L a s u p e r f i c i e d e l l í q u i d o m a n o m é t r i c o e n e l t u b o n o e s h o r i z o n t a l , o s e a e s c o n v e x a -o concava, d e p e n d i e n d o d e l l í q u i d o . El mercurio da una curva convexa ,y el agua una corc a v a . A l a s u p e r f i c i e s e l l a m a m e n i s c o y , p a r a o b t e n e r e x a c t i t u d c o n s i s t e n t e , l a p a r -t e s u p e r i o r o i n f e r i o r d e l a c u r v a d e b e l e e r s e c o n t r a la e s c a l a . P o r l o r e g u l a r s e -p r e s e n t a u n a d e f o r m a c i ó n d e l m e n i s c o d e b i d o a l o s u c i o d e l t u b o .

E s p o s i b l e q u e e l i n s t r u m e n t o s e l e a m a l p o r n o u b i c a r l o s o j o s e n e l m i s m o n i v e l -q u e e l m e n i s c o y l a e s c a l a . E l e r r o r o c a s i o n a d o p o r e s t o , s e c o n o c e c o m o e r r o r d e -p a r a l a j e .

880324 1 I I I I I I I I I I

G U I A

GUIA DE DISEA PARA LA MEDICION DE PRESION CFE G A P M O - 29

Si epresen econs

área de un tubo es considerablemente mayor que la del otro, la medi:cMn de Ilaón d i fe renc ia l se represen ta , con e r ro r desprec iab le , por la a l tu ra de l llquido

tubo de menor área. A este arreglo se le llama manómetro de un solo tubo y --ste en un depós i to de meta l conec tado a un tubo ver t i ca l de v id r io (ve r figu---

1r a 4 , .

8 de 51

La reducc ión de Ta escla es para con t ra r res ta r e l e fec to que su f re la a l tu ra de la -co lumna de l íqu ido por e l cambio en e l n ive l de d icho lfquido en e l depós i to . La - -p res ión d i fe renc ia l es tá dada por la ecuac ión ,

p2 -pl = hd (1 +Al;)

“2

donde :

A, = área de secc

A2 = área de secc

Si por e jemplo , e l tubo es tá inc l inado a un 6ngu

ón t ransversa l de l tubo

ón t ransversa l de l depós i to .

o de 20” con respecto a la hor i zon-t a l , entonces un incremento de h cm corresponder3 a un movimiento a lo largo del tu-bo equ iva len te de h/sen 20”, obteniendose una ampliación de escala v mavor sensltiviI I

dad (ve r f i gu ra 5).

5 . 1 . 1 .l Ani 1 l o balanceado

El an i l lo ba lanceado es ot,ra ap l icac ión de l p r inc ip io de l manóme tCons is te en un tubo c i rcu la r de v id r io o meta l que es tá d iv id idoto de su circunferencia.Este tubo se u t i l i zacomo dispos.itiLo medrencial, su movimiento se controla por medio de un contra peso fdo opuesto de las conexiones de presión. Las condiciones en equson :

r o ( v e r f i g u r a 6) .y cerrado en un pundor de presión difejo al tubo en el 1:l i b r i o e s t á t i c o - =

(p2RW sencxOC

-‘,)= ,aA

donde :

R = radio en el peso W

r = rad io de l t ubo c i r cu la r de á rea A

aOC= ángu lo de inc l inac ión de l tubo

Estos medidores se usan en sistemas mecánicos, o sea, en i ns t rumen tos de reg i s t ro yd ispos i t i vos de cont ro l au tomát ico , de tec tándose por lo regu la r l a p res ión diferen--cial en la l ínea de ba ja p res ión , por ejemplo en ti ros y mol inos.

880324 1 ,1 I I 1 I I I 1 I I

GUIA

GUIA DE DISEA PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

A

9 de 51

(b)

FIGURA 3 - M a n ó m e t r o d e t u b o e n “ll”

CAUARA DESOBRECARGA r

b u - - -

- PRESION APl

NIVEL CERO

.ICADA

F I G U R A 4 - Manómetro de un solo tubo

II VALV ULA I I , VALVULA DE CORTE

AREA A2

NIVEL CERO -

AREA Al

- Manómetro de tubo i n c l i n a d o

Pl = p r e s i ó n a t m o s f é r i c a

P2 = p r e s i ó n a p l i c a d a

P 2 - P1 = p r e s i ó n d i f e r e n c i a l

880324 I I I I I I I 1 I I I

I G U I AG U I A D E D I S E Ñ O P A R A L A MEDICION D E P R E S I O N

CFE G A P M O - 29

NIVEL

F I G U R A 6 M e d i d o r d e b a l a n c e e n f o r m a d e a n i l l o

AL CONDENSADOR -

0-

n::..: ‘._.:: A:<

.:.:.‘.’::.‘<’_‘_’.:.:

1:::‘.‘.:._.,:.:.

::.\ .:.:. :..‘_

::..::..:_:_:::.::..:<:.‘.‘,..:.:.:.:.:._‘_.:_

;:.::.::_ :. . . .: .‘< ::::, ‘.‘.::.

;:.1.1.

1.1.‘.’

. . . . . :...:.:..: “‘_’:;:

\‘I

iB1 p..‘. ::::.‘_‘.‘.‘.‘.~_‘.::.

9”. ‘.:.,‘.:.:.‘.’‘.:.:.’.:. ::: r: .:.:::.L

:, :_:: <, ‘.‘.’::::. :::tbt

1 0 d e 51

PRESION = 0

F I G U R A 7 M e d i d o r d e v a c i o a b s o l u t o

8 8 0 3 2 4 I I I l 1 I I I ! I I

GUIA DE DISERO PARA LA MEDIC ION DE PRESION I G U I A

CFE G A P M O - 29

5 . 1 . 2 M e d i d o r d e v a c f o a b s o l u t o

ll de 51

Para medi r e l vacfo en condensadores se ut i l iza un manómetro especia l como e l que sem u e s t r a e n l a f i g u r a 7a. D e a c u e r d o c o n e s t a f i g u r a , el condensador va conectado albulbo grande 8, que es una rama de l manómetro , m i e n t r a s q u e e l t u b o m e d i d o r A e s l ao t r a . E l t u b o A e s t á c e r r a d o p o r l a p a r t e s u p e r i o r y s i n a i r e e n s u i n t e r i o r , d e t a lforma que se l lene completamente de mercur io cuando e l condensador se encuentre a - -

~ p r e s i ó n a t m o s f é r i c a .

Cuando e l condensador está a una pres ión de vacio, e l m e r c u r i o s e d e s p l a z a a l o lar-g o d e l a s d o s ramasy lapresi6n c o r r e s p o n d e a l n i v e l d e m e r c u r i o e n e l t u b o A , o s e a l aa l t u r a h m e d i d a s c o n r e s p e c t o a l n i v e l d e l t u b o B c o m o s e m u e s t r a c o n l a f i g u r a Tb, -l a a l t u r a h p u e d e l e e r s e c o n v e n i e n t e a l m o v e r u n a e s c a l a a j u s t a b l e C h a s t a q u e e l c er o c o i n c i d a c o n e l n i v e l d e m e r c u r i o e n B . L a p r e s i ó n p o r e n c i m a d e l a s u p e r f i c i e =d e l m e r c u r i o e n A e s p r á c t i c a m e n t e n u l a y , p o r l o t a n t o , l a p r e s i ó n a b s o l u t a P e n l as u p e r f i c i e e n B d e b e s e r h c m d e m e r c u r i o .

5-2 Elementos ElSsticos

E x i s t e n t r e s t i p o s p r i n c i p a l e s d e e l e m e n t o s e l á s t i c o s p a r a m e d i r p r e s i ó n : ( 1 ) t u b o -B o u r d o n , ( 2 ) d i a f r a g m a y ( 3 ) f u e l l e . Básicamente e l func ionamiento de estos e lementoss i g u e l a l e y d e H o o k e l a c u a l e s t a b l e c e q u e , d e n t r o d e l l í m i t e e l á s t i c o , l a d e f o r m a -c i ó n e s f u n c i ó n d e l e s f u e r z o , e s t o e s l a d e f l e x i ó n e s f u n c i ó n d e l a p r e s i ó n .

5 . 2 . 1 Tubos Bourdon

L o s sensores d e p r e s i ó n t i p o B o u r d o n s o n l o s e l e m e n t o s e l á s t i c o s q u e m6s s e u s a n e nl a i n d u s t r i a . No son completamente adecuados para medi r e l vacio, ba jas p res iones orangos compuestos debido a que desarro l lan poca fuerza en ampl i tudes menores de - -2 x 1 0 2 kPa ( 2 kg/cm2). E l t u b o p u e d e t e n e r f o r m a d e C , d e e s p i r a l o h e l i c o i d a l . L af o r m a q u e s e u t i l i z a r á e n d e t e r m i n a d o i n s t r u m e n t o e s f u n c i ó n d e v a r i o s f a c t o r e s , -s i e n d o u n o d e l o s m6.s i m p o r t a n t e s e l e s p a c i o d i s p o n i b l e e n l a c a j a . L o s t r e s t i p o spueden detectar pres iones en u n a m p l i o r a n g o l o c u a l o c a s i o n a f a l t a d e u n i f o r m i d a d ,e n d i c h o s r a n g o s , d e p e n d i e n d o d e l f a b r i c a n t e y d e l t i p o d e e l e m e n t o . Eti g e n e r a l , -l o s t i p o s e s p i r a l y h e l i c o i d a l , q u e t i e n e n u n a l o n g i t u d m a y o r , s e e m p l e a n c u a n d o s erequieren mayores desplazamientos del e lemento o cuando se desea reduci r los esfuer-z o s e n e l t u b o . Los mater ia les más comunes para fabr icar los tubos Bourdon son: ‘--bronce, a c e r o d e a l e a c i ó n , a c e r o i n o x i d a b l e y m o n e l . L a d e f l e x i ó n obtenida d e e s t o se l e m e n t o s e s f u n c i ó n d e l a l o n g i t u d d e l t u b o , d e l e s p e s o r d e l a p a r e d , d e l a geome--trla d e l a s e c c i ó n t r a n s v e r s a l y d e l m ó d u l o d e e l a s t i c i d a d d e l m a t e r i a l e m p l e a d o .

l 5.2.1.1 ~ip0 c

U n e l e m e n t o d e e s t e t i p o s e i l u s t r a e n l a f i g u r a 8. L a p r e s i ó n d e p r o c e s o s e a p l i c aa l a c o n e x i ó n , d o n d e e s t á f i j o u n e x t r e m o d e l t u b o . E l e x t r e m o , l a p u n t a , e s t á s e -l l a d o y t i e n e l i b e r t a d p a r a m o v e r s e . D e b i d o a l a d i f e r e n c i a e n t r e e l r a d i o i n t e r n oy e l e x t e r n o , e l t u b o B o u r d o n p r e s e n t a d i f e r e n t e s á r e a s a l a p r e s i ó n a p l i c a d a , p o rl o q u e t i e n d e a e n d e r e z a r s e . E l m o v i m i e n t o d e l a p u n t a r e s u l t a n t e n o e s l i n e a l y a -q u e i n c r e m e n t o s suces ivos de pres ión ocas ionan desp lazamiento menores. S i e l movi--m i e n t o s e q u i e r e c o n v e r t i r a l i n e a l , como en un ind icador loca l , se emplean medios -mecán icos .

GUIA DE DISERO PARA LA MEDIC ION DE PRESION I GUIA

CFE GAPMO - 2 9

1 2 d e 5 1

L a l o n g i t u d d e l e l e m e n t o q u e n o e s t á s o p o r t a d a l a h a c e s u s c e p t i b l e a l o s e f e c t o s d ev i b r a c i ó n y d e l o s g o l p e s . E n s e r v i c i o d e l í q u i d o , es muy probable que en la puntaq u e d e a i r e a t r a p a d o , con lo que aumenta e l t iempo de respuesta.

Los meta les que se usan para los tubos de Bourdon son muy var iados, dependiendo de ls e r v i c i o p a r a e l c u a l h a n s i d o c o n s t r u i d o s . L o s m6s comunmente u s a d o s s o n : b r o n c e -f o s f o r a d o , c o b r e a l e a d o c o n b e r i l i o , a c e r o , a c e r o i n o x i d a b l e y a c e r o d e a l e a c i ó n .E l meta l másampl iamente usado Para Pt-es iones bajas: , es e l bronce fosforado mientras,q u e p a r a p r e s i o n e s h a s t a d e 7 0 0 x lo2 kPa ( 7 0 0 kg/cm2), s e u s a a c e r o d e a l e a c i ó n .D e s p u é s d e q u e e l t u b o d e B o u r d o n e s d o b l a d o p a r a f o r m a r u n a r c o , r e c i b e u n t r a t a - -m i e n t o té’rmico cu’idrãdoso p a r a “ e n v e j e c e r ” el meta 1 y preven i r una deformaci 6n perma-nente cuando es somet ido a un esfuerzo pro longado. L o s e x t r e m o s d e l o s t u b o s d e - -Bourdon hechos de bronce, pueden ser so ldados, ya sea con soldadura de baja tempera-tura o c o n s o l d a d u r a d e p l a t a , m i e n t r a s q u e l o s t u b o s d e a c e r o u s a d o s p a r a prasio--nes a r r i b a d e 7 x 1 0 2 kPa ( 7 kg/cm2), t i e n e n l a p a r e d l o s u f i c i e n t e m e n t e g r u e s a , - -q u e p e r m i t e h a c e r l e r o s c a a l o s e x t r e m o s .

P a r a m e d i r p r e s i ó n d e f l u i d o s c o r r o s i v o s , l o s t u b o s d e B o u r d o n d e a c e r o i n o x i d a b l es o n r e c o m e n d a d o s . E s t o i m p l i c a u n p e q u e ñ o s a c r i f i c i o e n l a Dresición ya rlue s u s p r o -p i e d a d e s e l á s t i c a s n o s o n t a n b u e n a s c o m o l a s d e l a c e r o t r a t a d o t é r m i c a m e n t e .

Debido a que los movimientos de la ext remidad del tubo de Bourdon son muy pequeños,e s n e c e s a r i o amp1 i f icarlos , p a r a o b t e n e r l e c t u r a s f á c i l m e n t e v i s i b l e s . E s t a a m p l i -f i c a c i ó n e s obtenida p o r m e d i o d e l s e c t o r d e n t a d o y d e l piñon q u e s o n m o v i d o s p o r -e l s i s t e m a a r t i c u l a d o c o n e c t a d o a l a e x t r e m i d a d .

Es necesar io que los d ientes de estos engranes estén cu idadosamente pu 1s u s c o n t o r n o s c a u s a r 3 u n e r r o r a p r e c i a b l e .

i d o s , y a q u e ,c u a l q u i e r i r r e g u l a r i d a d e n

5.2.1.2 T i p o e s p i r a l

El movimiento obtenido conoperar a lgunos mecan ismos.ra 9), que puede cons idera rt remos. A l a p l i c a r s e p r e s im o v i m i e n t o d e l a p u n t a , e lr a l a s e n s i t i v i d a d y exactbones y pa lancas.

u n t u b o B o u r d o n t i p o C p u e d e r e s u l t a r i n s u f iciente p a r aE n e s t o s c a s o s e s p o s i b l e u s a r l a f o r m a e s p i r a l (figu--

s e c o n s t i t u i d a p o r v a r i o s t u b o s t i p o C u n i d o s p o r l o s e x6 n l a e s p i r a l t i e n d e a d e s a r r o l l a r s e y p r o d u c e u n mayor-cua l puede usarse s in neces idad de amplificacloiEsto mejot u d , p u e s n o h a y f r i c c i ó n n i p a r t e s c o m o e n g r a n e s , esla-

P a r a p r e s i o n e s d e 0 a 2 8 x 1 O2 kPa (28 kg/cm2) se usa una espi ra l de bronce, p a r a -pres iones mayores de hasta aproximadamente de 280 x 1 0 2 kPa (280 kg/cm2) se usan es-p i rales, de acero o de monel . Para medios corros ivos, se usan esp i ra les de aceroi n o x i d a b l e .

5 . 2 . 1 . 3 T i p o h e l i c o i d a l

E n e s t e t i p o d e s e n s o r ( f i g u r a 1 0 ) e l m o v i m i e n t o d e l e x t r e m o l i b r e e s a ú n m a y o r q u ee l e s p i r a l . S u d i s e ñ o p e r m i t e q u e t e n g a u n a a l t a p r o t e c c i ó n p o r s o b r e - r a n g o , p o r -e jem. un e lemento con rango de 0 a 70 x 102kP&(70kg/cm2) puede expresarse a una presión d e 7 0 0 x lo2 kPa ( 7 0 0 kg/cm2) s i n s u f r i r d a ñ o . También es adecuado para pre-=

S E C C I O N A - A

A--l /

ESLABON DEINTERCONEX ION

SECTDR ANGULO D EDESPLAZAMIENTO

SOCKET -

llEl

t PR ESION DELPROCESO

G U I A D E DISEAO PARA LA MEDICION DE PRESION

F I G U R A 8 - E l e m e n t o d e p r e s i ó n B o u r d o n t i p o “C”

E l e m e n t o d e e s p i r a l pláca F I G U R A 1 0 - E l e m e n t o h e l i c o i d a l

G U I AGUIA DE D ISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 25

14 de 51

siones p u l s a n t e s . E l n ú m e r o iie v u e l t a s n e c e s a r i a s p a r a f o r m a r e l e l e m e n t o d e p e n d e -d e l r a n g o d e p r e s i ó n a m e d i r . Asl l o s e l e m e n t o s p a r a a l t a s p r e s i o n e s l l e g a n a t e n e rh a s t a v e i n t e v u e l t a s , e n t a n t o q u e l o s sensores p a r a amp1 i t u d e s p e q u e ñ a s p u e d a n te--n e r d o s o t r e s .

L o s e l e m e n t o s e l á s t i c o s s e a c o p l a n a u n a g r a n v a r i e d a d d e mecánismos p a r a r e a l i z a r -d i v e r s a s f u n c i o n e s . P a r a i n d i c a c i ó n l o c a l s e e m p l e a n d i s p o s i t i v o s d e b a l a n c e d e m o -v i m i e n t o s , q u e n o r m a l m e n t e r e q u i e r e n a m p l i f i c a c i ó n p o r m e d i o s m e c á n i c o s , d e l a d e f l ex i ó n d e l e l e m e n t o . P o r e l l o e s t á n e x p u e s t o s a e f e c t o s d e h i s t é r e s i s d e f r i c c i ó n y -de banda muer ta.

Los ins t rumentos para t ransmi t i r la señal genera lmente cuentan con un mecanismo de -b a l a n c e d e f u e r z a s e n e l q u e e l m o v i m i e n t o d e l e l e m e n t o e s t á l i m i t a d o a u n a s centCsimas de mf l imet ro . C o n e l l o s n o e s p o s i b l e t e n e r u n a i n d i c a c i ó n l o c a l p e r o s o n m6s -exactos que los de balance de movimiento. También ex is ten t ransmisores que operan -mediante balance de movimiento.

5.2.2 M e d i d o r e s de capsula de d ia f ragma

E l diafragm,! e s escencialmente u n d i s c o f l e x i b l e c o n s u p e r f i c i e l i s a o c o r r u g a d a . -V e r f i g u r a l l . E l d e s a r r o l l o d e l a c á p s u l a q u e s e m u e s t r a e n l a f i g u r a 1 2 a h a m e j o -r a d o ia c o n f i a b i l i d a d y c a p a c i d a d d e r e s p u e s t a d e l o s m e d i d o r e s d e b a j a p r e s i ó n . L a sc á p s u l a s estfn h e c h a s d e d i f e r e n t e s m e t a l e s a ú n c u a n d o e l c o b r e - b e r i l i o y e l b r o n c ef o s f o r a d o s o n l o s m a t e r i a l e s q u e m6s s e u t i l i z a n e n l a f a b r i c a c i ó n d e l a s p l a c a s d e ld iaf ragma corrugado. La cápsula está formada por dos d ia f ragmas so ldados a lo la rgod e s u c i r c u n f e r e n c i a , p r e f i r i é n d o s e u t i l i z a r e l m é t o d o d e s o l d a d u r a c o n e l e c t r o d o - -p o r l a s m u y b a j a s p r e s i o n e s y p a r a a s e g u r a r e l s e l l a d o p e r f e c t o d e l a j u n t a . L a f6rm u l a p a r a c a l c u l a r l a d e f l e x i ó n e s :

-

d = KN (P2 -pl) t - 1 . 5 D4

donde:

d = d e f l e x i ó n d e l c e n t r o d e l a c á p s u l a o g r u p o d e c á p s u l a s .

K = c o n s t a n t e d e l a c á p s u l a , q u e p o r l o r e g u l a r a n d a e n t r e1 . 5 y 2 . 5 x 10-k

N = número de cápsulas

P2= p r e s i ó n a p l icada ( 1 b/pg2)

PI= p r e s i ó n i n i c i a l (lb/pg2)

D = d i á m e t r o a c t i v o d e l d i a g r a m a ( p u l g a d a s )

t = e s p e s o r d e l a c u b i e r t a d e l d i a f r a g m a ( p u l g a d a s )

5.2.3 M e d i d o r e s d e f u e l l e

O t r o d i s p o s i t i v o q u e s e u s a e n s i s t e m a s d e b a j a presi6n, p a r t i c u l a r m e n t e e q u i p o ope-

880324 1 I 1 I I I 1 I I I 1


CFE CAPnO - 29

T i p o l i s o T i p o c o r r u g a d o15 de 51

F I G U R A l l - E l d i a g r a m a p u e d e u t i l i z a r s u p e r f i c i e s l i s a s o c o r r u g a d a s

DIAFRAGMA

/

CORRUGADO

SOLDADURA ALARGO DE LA CIRC

( a I CAPSULA ELEMENTAL

ESCALA DE CANTOSPRONUNCIADOS

LACA D E MONTAJEIVOTADA EN ESTE

CAPSULAS EN

CERO

( b 1 MEDIDOR DE COLUMNA DE CAPSULAS

F I G U R A 1 2 - M e d i d o r d e c á p s u l a s

880324 1 l 1 I I I I I 1 1 1

d = PAeKb + KS

donde :

GUIAGUIA DE DISER PARA LA MEDICION DE PRESION

CFE GAPMO - 29

16 de 51

rado neumát i camente, e s e l m e d i d o r d e f u e l l e . Consta de una secc ión de tubo delgados i n c o s t u r a , p l e g a d o p r o f u n d a m e n t e , ( v e r f i g u r a lja). E l m a t e r i a l q u e s e u s a p a r a -e l f u e l l e d e p e n d e d e l a n a t u r a l e z a d e l flui’do y e l m o v i m i e n t o e s t á r e s t r i n g i d o a l ac a r r e r a p a r c i a l q u e n o r m a l m e n t e r e a l i z a u n r e s o r t e d e o p o s i c i ó n , d e t a l f o r m a q u e s em a x i m i c e l a v i d a d e l m e d i d o r ( v e r f i g u r a 13b).

L a e c u a c i ó n p a r a u n f u e l l e s i m p l e d e r e s o r t e d e o p o s i c i ó n e s :

D = d e f l e x i ó n d e l f u e l l e

P = p r e s i ó n a p l i c a d a

Ae= á r e a e f e c t i v a d e l f u e l l e

K B = c o n s t a n t e d e l f u e l l e

KS= c o n s t a n t e d e l r e s o r t e

S i e l f u e l l e e s t á d i s p u e s t o p a r a o p e r a r u n m e c a n i s m o o p a l a n c a c o n e c t a d a a u n t r a n s -d u c t o r e l é c t r i c o , l a f u e r z a d i s p o n i b l e , q u e i n c l u y e f r i c c i ó n , i n e r c i a y c o n t a c t o , e stá d a d a p o r :

f + PAe = ds (KB + KS)

donde:

d s = d e f lexión r e q u e r i d a

E l f u e l l e e s u n e l e m e n t o a x i a l m e n t e f l e x i b l e , con capacidad para aumentar o dismi--n u i r s u l o n g i t u d . L o s f u e l l e s s i n c o s t u r a s e f a b r i c a n d e t u b o d e l g a d o (“tubing”) -d e l a t ó n , b r o n c e f o s f o r a d o , b e r i l i o - c o b r e , m o n e l , a c e r o i n o x i d a b l e , i n c o n e l u .

880324 1 l I I 1 1 I 1 I I 1

GUIA

GUIA DE DISERO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

17 de 5T

L o s v a l o r e s d e l o s indices d e t , D y d e l a c o n s t a n t e K d e p e n d e n d e l d i s e ñ o d e l a ~$2sula y materiales.utilizados.

P o r l o g e n e r a l l o s d i a g r a m a s s e d i s e ñ a n p a r a q u e l a d e f l e x i ó n s e a l i n e a l c o n l a p r e -s i ó n a p l i c a d a e n e l r a n g o m á s a m p l i o p o s i b l e y p a r a r e d u c i r a l m f n i m o l a h i s t é r e s i sy e l c o r r i m i e n t o d e c e r o . Los d ia f ragmas normalmente se usan para medi r p res iones ba

jas, mayores 0 menores que la atmosfi&r i c.a. Los rangos tÍpicos van de O-5 mm de agua ã0 - 2. I x lo2 kPa ( 2.1 kg/cm2).

Y a q u e l a d e f l e x i ó n d e u n a c6psula o g r u p o d e c á p s u l a s e s p r o p o r c i o n a l a l a d i f e r e n -c i a d e l a s p r e s i o n e s e n e l i n t e r i o r y e n e l e x t e r i o r d e l e l e m e n t o , é s t a s s e p u e d e n -e m p l e a r p a r a c o n s t r u i r i n s t r u m e n t o s q u e m i d a n presiones absolutas, manométricas 0 dif e r e n c i a l e s .

-

En la medic ión de pres ión abso lu ta se emplea un e lemento con cdpsula o cápsu las s ina i r e e n s u i n t e r i o r ; l a p r e s i ó n d e p r o c e s o s e a p l i c a a s u e x t e r i o r . L a d e f l e x i ó n s etransmite alos e lementos secundar ios de l ins t rumento (mecanismo de ba lance de movi--m i e n t o o d e b a l a n c e d e f u e r z a s ) .

S i l a presi6n q u e s e v a a m e d i r s e a p l i c a a l i n t e r i o r d e l e l e m e n t o y s u s u p e r f i c i e -e x t e r i o r e s t á e x p u e s t a a l a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a . L a m e d i c i ó n e s t a r á r e f e r i d a a e s t aú l t i m a , c o n l o q u e s e o b t i e n e l a p r e s i ó n m a n o m é t r i c a o d e v a c í o e n e l p r o c e s o . S i -u n a p r e s i ó n a c t ú a e n e l i n t e r i o r y o t r a e n e l e x t e r i o r d e l e l e m e n t o , l a d e f l e x i ó n ~2t-3 u n a m e d i d a d e l a p r e s i ó n d i f e r e n c i a l .

E n l a f i g u r a 1 2 b s e m u e s t r a u n m e d i d o r t í p i c o d e t i r o q u e u t i l i z a u n d e t e r m i n a d o n ú -mero de cápsu las . El grupo de cápsulas se encuentra rÍgidamente montado en una p la-t a f o r m a d e n t r o d e l i n s t r u m e n t o , a l q u e l l e g a l a c o n e x i ó n d e p r e s i ó n . L a d e f l e x i ó n -de d icho grupo aumenta por medio de un mecanismo que mueve un puntero de una escalaf i j a v e r t i c a l d e v i d r i o .

E l m e d i d o r d e t i r o t i p o d i f e r e n c i a l c o n s t a d e u n q r u p o d e c á p s u l a s c o n t e n i d a s e n u n acámara cerrada. Las dos tomas de pres ión es tán c&a l d e l a c á m a r a r e s p e c t i v a m e n t e , d e t a l f o r m a q u e 1c i o n a l a l a p r e s i ó n d i f e r e n c i a l y q u e s e a t r a n s m i t irilla q u e p a s e a t r a v é s d e u n s e l l o e n e l l a d o d e 1

El a jus te de cero en ambos t ipos de i ins t rumento sem o n t a j e c o n r e s p e c t o a l a c a r c a z a d e l i n s t r u m e n t o .

ectadas a l i n t e r i o r d e l g r u p o y -a d e f l e x i ó n obtenida s e a propor--da al puntero por medio de una va-a cámara.

efectGa a l m o v e r l a p a l a n c a d e - -

E l d i a f r a g m a s u e l t o e s e l d i s p o s i t i v o c o n m a y o r s e n s i b i l i d a d e n t r e l o s e l e m e n t o s e16st i c o s y p u e d e d e t e c t a r p r e s i o n e s c e r c a n a s a l a a t m o s f é r i c a , c o m o l a d e l o s t i r o s . Lãp r e s i ó n p o r m e d i r s e p u e d e b a l a n c e a r con e l d i a f r a g m a m i s m o o c o n u n r e s o r t e c a l i b r ado. La pres ión que puede sopor tar es baja, de l orden 0.35 a 1.76 kg/cm2 man. ( 5 a-25 psig ). E l d i a f r a g m a p u e d e s e r m e t á l i c o , p o r e j e m p l o , d e a c e r o i n o x i d a b l e , o pued e f a b r i c a r s e d e a l g ú n e l a s t ó m e r o , p o r e j e m . , n e o p r e n o , teflón auna-N. o t r o s m e t a l e s .L a s e l e c c i ó n d e l m a t e r i a l s e h a c e c o n s i d e r a n d o l a s CaracterTsticas d e l a a p l i c a c i ó n :c o r r o s i ó n , r a n g o d e p r e s i ó n y d e f l e x i ó n r e q u e r i d a . L a s e n s i t i v i d a d d e e s t o s e l e m e n -tos aumenta con su tamaño. En genera l , l o s f u e l l e s p u e d e n d e t e c t a r p r e s i o n e s l i g e r amente más a l tas que las cápsulas formadas con d iaf ragmas y generan una fuerza mayor-a l a p l i c á r s e l e s u n a p r e s i ó n d a d a . Una de sus desventa jas es que son sens i t ivos a r-cambios de la temperatura ambiente. E l r a n g o d e t e m p e r a t u r a a c o n s e j a b l e e s d e - 5 1 a93°C (-60 a 2 0 0 ‘F) y l a e x a c t i t u d e s d e $ 1 % .

880324 1 I I I 1 I I 1 I I I

t a 1 CORTE A LA MITAD PARA

MOSTRAR LA CONSTRUCCION

\

PRESION DE PROCESOF U E LLE

E V A CUA DO FUE LLE I22%

PALANCA AL PUN TERO

I- PRESION

(b 1 APLICACION CON ESLABON

FIGURA 13 - E l e m e n t o f u e l l e

G U I A D E DISEBO P A R A L A M E D I C I O N D E P R E S I O N

G U I A

CFE G A P M O - 291

18 d e 5f

ESCALA EN PSIA.

F I G U R A 1 4 - M e d i c i ó n c o n f u e l l e s p o r b a l a n c e d e m o v i m i e n t o su s a d o s p a r a m e d i r p r e s i ó n a b s o l u t a

8 8 0 3 2 4 1 I I I 1 I I I 1 I I .

GUIA DE DlSEfJO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE G A P M O - 29.

19 de 51

L a m e d i c i ó n c o n f u e l l e p u e d e s e r p o r b a l a n c e d e m o v i m i e n t o o p o r b a l a n c e d e f u e r z a s .V e r f i g u r a s 1 4 y 15.

L o s f u e l l e s s e u s a n e n i n s t r u m e n t o s s i m i l a r e s a l o s d e s c r i t o s e n r e l a c i ó n c o n l a s -cápsulas de d ia f ragmas y pueden emplearse para medi r pres iones abso lu tas, manométr i -c a s o d i f e r e n c i a l e s . P a r a m e d i r p r e s i o n e s d i f e r e n c i a l e s p e q u e ñ a s a a l t a s p r e s i o n e sestá t icas puede emplearse un e lemento de dos fue l les . Como se muest ra en la f igura1 6 , a m b o s f u e l l e s e s t á n l l e n o s c o n l í q u i d o a p r o p i a d o . L a p r e s i ó n a l t a c o m p r i m e e l - -f u e l l e d e a l t a p r e s i ó n , c o n l o q u e e l 1 Iquido s e t r a n s f i e r e a l f u e l l e d e b a j a pre---sión, a t r a v é s d e u n p a s a j e e n e l q u e h a y u n a r e s t r i c c i ó n a j u s t a b l e o d e o s c i l a c i ó n ,q u e c u m p l e l a f u n c i ó n d e a m o r t i g u a r l a s p u l s a c i o n e s . L a a m p l i t u d d e m e d i c i ó n d e l - -e l e m e n t o v a r í a e l c a m b i a r e l r e s o r t e d e r a n g o . E l m o v i m i e n t o d e l o s f u e l l e s s e - - -t r a n s m i t e m e d i a n t e u n t u b o d e t o r q u e c e r r a d o . E l l í q u i d o e m p l e a d o d e b e t e n e r u n coeficiente d e e x p a n s i ó n t é r m i c a b a j o , y p u e d e s u m i n i s t r a r s e u n f u e l l e a d i c i o n a l p a r a -compensar los cambios de vo lumen que pueda suf r i r e l l í q u i d o d e l l e n a d o a l v a r i a r l atemperatura. L a p r o t e c c i ó n p o r s o b r e - r a n g o , q u e e s m u y a l t a , s e o b t i e n e usand,o -v á l v u l a s , c u a n d o l a p r e s i ó n d i f e r e n c i a l a l c a n z a u n v a l o r d a d o , l a v á l v u l a s e c i e r r ai m p i d i e n d o l a t r a n s f e r e n c i a d e m á s l l q u i d o . La pres ión diferenc.ial puede aumentar ,p e r o d e b i d o a l a i n c o m p r e n s i b i l i d a d d e l l í q u i d o , e l f u e l l e n o s u f r i r á d a ñ o s o d e f o r -mac ión .

BARRA DE

FUE RLAS

CONEXION A L

PROCESO

ESPACIO

EVACUADO

FUE LLE

FIGURA 1 5 - M e d i c i ó n c o n f u e l l e p o r b a l a n c e d e f u e r z a s

GU

IAG

UIA

D

E

DIS

ER

O

PA

RA

LA

M

EDIC

ION

D

E

PR

ES

ION

CFE G

AP

MO

- 29

20

de

51

%,

88

03

24

1I

I1

II

1I

II

I

,

GUIAGUIA DE DISERO PARA LA MEDICION DE PRESION

CFE GAPMO - 29

21 de 51

5.3 Celdas de Presión Diferencial

E s t o s d i s p o s i t i v o s están a m p l i a m e n t e t r a t a d o s e n l a e s p e c i f i c a c i ó n CFE G A L I O - 2 8 , e ne l i n c i s o 5 . 3 . 3 .

5.4 Sensores d e P r e s i ó n E l é c t r i c o s y Eléctrónicos

L o s sensores e l e c t r ó n i c o s s o n m á s e x a c t o s y c o n u n a v e l o c i d a d d e r e s p u e s t a m a y o r q u el a s u n i d a d e s p r e v i a m e n t e d e s c r i t a s , aunque t ienden a ser más caros. E n l a s ú l t i m a st r e s d é c a d a s s e h a n d e s a r r o l l a d o d i v e r s o s t r a n s d u c t o r e s e l é c t r i c o s e n t r e l o s q u e e s -t á n l o s sensores d e d e f o r m a c i ó n “ s t r a i n gage”, e l t r a n s f o r m a d o r d i f e r e n c i a l , l a re--luctancia v a r i a b l e , l o s e l e m e n t o s d e capacitancla e l é c t r i c a y p i e z o e l é c t r i c a .

5.4.1 S e n s o r d e p r e s i ó n d e t i p o r e s i s t e n c i a

U n e s q u e m a s i m p l i f i c a d o d e u n d e t e c t o r d e p r e s i ó n t i p o r e s i s t e n c i a s e m u e s t r a e n l af i g u r a 1 7 . C u a n d o s e d a u n c a m b i o e n l a presi6n d e p r o c e s o , e s d e t e c t a d a p o r u n elem e n t o e l á s t i c o q u e e s t á c o n e c t a d o a u n a b a r r a , a s u v e z l a b a r r a p o s i c i o n a u n m e t a ln o b l e q u e h a c e c o n t a c t o c o n u n p o t e n c i o m e t r o d e p r e c i s i ó n . Deesta m a n e r a l a s e ñ a l d ep r e s i ó n d e p r o c e s o s e c o n v i e r t e e n u n a s e ñ a l e l é c t r i c a d e r e s i s t e n c i a .

S e d e b e t e n e r c u i d a d o c o n l a s v a r i a c i o n e s d e l a p e r m i t i v i d a d d e l f l u i d o d e p r o c e s o ,p o r l o q u e s e r e c o m i e n d a p a r a f l u i d o s d i e l é c t r i c o s y p a r a s e r v i c i o s d e g a s s e c o , n ocondensable .

BARRA CONECTORA

RESORTE -

AL PUENTE DE WHERTSTONE

PRESION DEL PROCESO

FIGURA 17 - D e t e c t o r d e p r e s i ó n t i p o r e s i s t e n c i a

nn---, I I 1 1 I 1 I 1 I 1 I

GUIA DE DISEAO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE GAPMO - 29

22 de 513

5.4.2 Sensores de deformac i 6n

La palabra deformación se refiere al cambio en la dimensión del cuerpo ~61 ido debidoa l a a c c i ó n d e f u e r z a s q u e s e e j e r c e n s o b r e el. L o s extensómetros f u e r o n l o s p r i m e -r o s d i s p o s i t i v o s u t i l i z a d o s p a r a d e t e c t a r e s f u e r z o s . Estos instrumentos simplemented e t e r m i n a n l o s c a m b i o s e n l a l o n g i t u d d e l c u e r p o , l a c u a l d i v i d i d a e n t r e l a l o n g i t u doriginal dará una medida de la deformación promedio. E n r e a l idad, e l s e n s o r d e ‘es--fuerzos n o m i d e l a e x t e n s i ó n s i n o m á s b i é n l o s c a m b i o s e n s u s p r o p i e d a d e s flsicas - -t a l c o m o e l c a m b i o e n l a r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a o c a s i o n a d o p o r l a d e f o r m a c i ó n a q u e -el cuerpo se somete.

5.4.2.1 Sensores de resistencia desligados

L o s sensores d e r e s i s t e n c i a d e s l i g a d o s s e l l a m a n asl p o r q u e l o s a l a m b r e s d e l o s e l e -mentos van montados en una estructura mecánica cuyas partes pueden moverse una con -res p ecto a o t r a ; d e e s t a f o r m a , la medición de la deformación se deduce de un cambioen 1 a r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a .

5.4. 2 . 2 Sensores d e r e s i s t e n c i a l i g a d o s

Los sensores d e r e s i s t e n c i a l i g a d o s n o t i e n e n e s t r u c t u r a mecanica s i n o q u e e l alam--bre sensor va pegado directamente a la superficie de deformación. El ligamento debeser u n a i s l a n t e q u e forte a l a l a m b r e c o n d u c t o r p a r a q u e s i g a l a s d e f o r m a c i o n e s d e l as u p e r f i c i e s i n d e s a r r o l l o d e e s f u e r z o e x c e s i v o e n e l l i g a m e n t o m i s m o .

E n r e c i e n t e s a v a n c e s e n l a tecnologla d e sensores d e e s f u e r z o s e h a n d e s a r r o l l a d o e luso de semi conductores, tales como el si 1 icón y el germanio, como elementos de medi-c i ó n . L a caracterlstica m6s a t r a c t i v a d e l o s s e m i c o n d u c t o r e s e s s u s e n s i t i v i d a d l acual es cientos de veces mayor que la dk los alambres metálicos. Cuando éstos se --u t i l i z a n , l o m6s p r o b a b l e e s q u e s e t r a t e d e a l e a c i o n e s d e c r o m o - n i q u e l , a u n q u e t a m -bién se emplean metales puros como compensadores de temperatura, por ejemplo el piatino.La s e l e c c i ó n d e c i e r t a a l e a c i ó n c o m o e l e m e n t o d e m e d i c i ó n e n p a r t e e s f u n c i ó n -d e s u s e n s i t i v i d a d a l e s f u e r z o . L a s e n s i t i v i d a d a l e s f u e r z o ( 6 ) s e d e f i n e c o m o l a -r e l a c i ó n e n t r e l a u n i d a d d e e x t e n s i ó n ( A L/L) y e l c a m b i o c o r r e s p o n d i e n t e e n l a -r e s i s t i v i d a d especifica ( C r/r).

s= A r/rc L/L

donde:

L e s l a l o n g i t u d i n i c i a l d e l a l a m b r e y r l a r e s i s t e n c i a e s p e c i f i c a e n c o n d i c i o n e s d eno deformación. L a s e n s i t i v i d a d d e l a d e f o r m a c i ó n e s c o n s t a n t e s i é s t a o c u r r e den--t r o d e c i e r t a p o r c i ó n d e l r a n g o e l á s t i c o , l o q u e q u i e r e d e c i r q u e a l d e t e c t a r l a r e -s i s t e n c i a t a m b i é n s e d e t e c t a u n v a l o r l i n e a l m e n t e r e l a c i o n a d o a l e s f u e r z o . E n i n s t a

laciones r e a l e s , d i v e r s o s f a c t o r e s , t a l c o m o l a g e o m e t r l a d e l a r e j a , e l t a m a ñ o d e l -a l a m b r e y m a t e r i a l , d i r e c c i ó n d e l a d e f o r m a c i ó n , t i p o d e l i g a m e n t o , e t c . a f e c t a n l ar e l a c i ó n e n t r e l a d e f o r m a c i ó n a x i a l y e l c a m b i o e n l a r e s i s t e n c i a . Esto se expresapor medio de la constante llamada factor del medidor.

Deformación axial = A R/Rf a c t o r d e l m e d i d o r

Basándose en las siguientes razones, los sensores de esfuerzo deberán compensarse porcambios en la temperatura de proceso: estos cambios ocasionarán que, tanto el mate---r i a l d e l a b a s e a l c u a l s e e n c u e n t r a l i g a d o ( p e g a d o ) e l e l e m e n t o , ast c o m o e l elemen-

880324 1 l I I I I I I I I I

GUIA DE DISEAO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE GAPHO - 29

23 de 51

t o m ismo, s e e x p a n d a n y c o n t r a i g a n ; a d e m á s l a r e s i s t i v i d a d d e l e l e m e n t o v a r i a r á c o nl a t e m p e r a t u r a . Existen var ios métodos para compensar por temperatura.

a)

b)

cl

d)

e

E n l a s carcanías d e l r a n g o d e temperatura ambienta l (-70 a + 65°C) lascompensac iones pueden despreci a r s e .

El e lemento de medic ión puedet e m p e r a t u r a a n t i c i p a d o , y l a 1t e m p e r a t u r a d e l p r o c e s o .

c a l i b r a r s e d i r e c t a m e n t e p a r a e l r a n g o d eectura p u e d e c o r r e g i r s e d e t e c t a n d o l a - -

E l e lemento de medic ión puede s e l e c c i o n a r s e d e t a l m a n e r a q u e , s u s p r op i e d a d e s t é r m i c a s s e a n c o m p a r a b l e s c o n l a s d e l m a t e r i a l d e l a superfi-c i e d e d e f o r m a c i ó n .

L o s sensores d e d o b l e e l e m e n t o ( u n o c o n r e s p u e s t a p o s i t i v a y e l o t r o -n e g a t i v a a c a m b i o s d e t e m p e r a t u r a ) s e e m p l e a n p a r a c a n c e l a r e f e c t o s d eu n o y o t r o , d e n t r o d e u n r a n g o d e t e m p e r a t u r a .

E l m é t o d o q u e s e u t i l i z a c o n m a y o r f r e c u e n c i a , e s e l d e e l e m e n t o s f i n -g idos . E l s e n s o r f i n g i d o s e m o n t a e n l a m i s m a s u p e r f i c i e q u e e l ele--m e n t o a c t i v o y e s t á e x p u e s t o a l a m i s m a t e m p e r a t u r a p e r o n o s u j e t o a -l a s f u e r z a s a p l i c a d a s . LOS efectos de temperatura se compensan a l connectar e l e l e m e n t o f i n g i d o a u n b r a z o d e u n p u e n t e d e W h e a t s t o n e a d y a -c e n t e .

P a r a m a y o r d e t a l l e d e l o s sensores d e d e f o r m a c i ó n v e r i n c i s o 5.4 d e l a especifica---ción CFE G A L I O - 2 8 .

5.4.3 M e d i d o r d e p r e s i ó n c o n c r i s t a l d e c u a r z o

C o n s i s t e d e u n c r i s t a l d e c u a r z o q u e e s s o m e t i d o a v a r i a c i o n e s d e p r e s i ó n , l o q u e as u v e z p r o v o c a v a r i a c i o n e s e n s u f r e c u e n c i a d e o s c i l a c i ó n , y a q u e e l c r i s t a l d e cuarz o e s t a i n t e g r a d o a u n o s c i l a d o r . L a e x a c t i t u d d e l m e d i d o r d e p r e s i ó n c o n c r i s t a l -d e cuarzoesde?û.023% a e s c a l a t o t a l , r e s o l u c i ó n d e O.O6E9 kPa ( 0 . 0 1 lb/pg2), r a n -go de 0 a 82736 kPa (0 a 12 x 12 x 103 lb/pg2).

C o m o e l d i s p o s i t i v o e s e l e c t r ó n i c o t i e n e u n a a l t a v e l o c i d a d d e r e s p u e s t a . S u p r i n c i -p a l d e s v e n t a j a e s e l a l t o c o s t o d e l m i s m o .

5.4.4 M e d i d o r d e p r e s i ó n d e i o n i z a c i ó n

5.4.4.1 T p o c á t o d o c a l iente

U n m a n ó m e t r o d e e s t e t i p o e s a p l i c a b l e p a r a p r e s i ó n e s d e a l t o s vacios d e 10-j a - - - -10B13mm, d e m e r c u r i o ( m m H g ) .

E l m é t o d o q u e u t i l i z a e s l a m e d i c i ó n d e c o r r i e n t e e l é c t r i c a g e n e r a d a d e l a i;,no~a -ción d e u n g a s a l m e d i r s u p r e s i ó n . E l Frocedimiento u t i l i z a d o e s e l s i g u i e n t e : s a -b e m o s q u e p a r a o b t e n e r u n i6n p o s i t i v o e s n e c e s a r i o q u i t a r l e u n e l e c t r ó n a l g a s m o l ecular. E n n u e s t r o c a s o l a e n e r g í a n e c e s a r i a p a r a l o g r a r l a i o n i z a c i ó n d e l g a s e s de5 a 30 electrón-volt io. P e r o s i l a enerofa q u e selsuministra e s a u n a r e l a c i ó n constante, l a i o n i z a c i ó n r e s u l t a n t e e s p r o p o r c i o n a l a l a p r e s i ó n d e l g a s .

880324 1 1 I I I I 1 1 I I I

G U I AGUIA DE DISER PARA LA MEDICION DE PRESION CFE G A P M O - 29

24 de 51

En la figura 18 se muestra el manómetro de ionización de cãtodo cal iente. C o n e l - -bombardeo electrónico obtenemos la energía de ionización.

El cátodo libera electrones y estos se aceleran al pasar por la reja pues tiene polar i d a d p o s i t i v a . Los electrones chocan con las moleculas del gas y se producen ionesp o s i t i v o s q u e s o n a t r a i d o s p o r l a pl.aca nega t i va , produciendo una corriente en el --circuito de placa que nos dá una medida de ia presión del gas.

I O N E S -

MEDIDOR DE LAAL SISTEMA DE

CORR I ENTE DEVACIO

000ELECTRONES

IONES R E J I L L A - 0 0 o

0 0CATODO _

“-s 0

f

MEDIDOR DE LA

CALIENTE CORRIENTE DE

- + ELECTRONES

- + -rl+I II

F IGURA 18 - Manómetro de ionización de cátodo caliente

5.4.4.2 Tipo al fatrón

Es un medidor de ionización radiactiva (ver figura 19). Se util iza un emisor de partlculas a l f a ( CV ) que es una pequeña f uen te de r ad io . L a s p a r t i c u l a s i o n i z a n e l =gas contenido en el medidor y el grado de ionización se determina midiendo la ten--sión d e s a l i d a E , . El grado de ionización es una función lineal de la presión paraun rango de 10-S a lo3 Torr (mi 1 ímetro de Hg); siendo las respuestas diferentes pa-ra cada tipo de gas. P a r a o b t e n e r e l l í m i t e i n f e r i o r d e p r e s i ó n d e l m e d i d o r s e d e - -termina la longitud del recorrido libre medio de las partículas alCa( se comparacon las dimensiones del receptáculo del gas.

Cuando las presiones son muy bajas se obtiene un nivel de ionización muy pequeño;porq u e e l r e c o r r i d o l i b r e m e d i o e s g r a n d e q u e s e r e a l i z a n p o c a s c o l i s i o n e s e n e l m e d i d o r .

Tiene la ventaja este medidor de presión tipo alfatrón de que como no tiene un fila-mento caliente no causa los problemas que si tiene el de cátodo caliente y no tieneel peligro de quemar el filamento accidentalmente porexposici6n inadvertida del medid o r a p r e s i o n e s a l t a s d e 1 0 ’ 1 t o r r (mmHg).

880324 1 I 1 I I I I I I I I


CFE GAPMO - 29

2 5 d e 5P

Ir LA CURIITR # VACIO

t

0

FUEl)llCOLRCTW OR I ,

RAlMACtlVA~ . .lOll

‘I

1~;

R E0

Ii hRECEPTACULO E‘=r

FIGURA 19 - Esquema d e l m e d i d o r d e i o n i z a c i ó n r a d i o a c t i v a (alfatrón)

5.4.5 M e d i d o r d e p r e s i ó n t i p o t é r m i c o

S i u n e l e m e n t o c a l e f a c t o r e s c o l o c a d o p a r a q u e a c t ú e e n u n g a s c o n u n a p o t e n c i a d ed i s i p a c i ó n c o n s t a n t e , l a t e m p e r a t u r a e n l a s u p e r f i c i e s e r á f u n c i ó n d e l a c o n d u c t i v i -d a d t é r m i c a d e l g a s y é s t a e s f u n c i ó n d e l a p r e s i ó n a l a q u e e s t a s u j e t a e l g a s , e sd e c i r l a c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a d e u n g a s e s u n a f u n c i ó n d e l a p r e s i ó n .

E n l a f i g u r a 2 0 s e m u e s t r a u n d e t e c t o r t é r m i c o d e p r e s i ó n , e n d o n d e s e p u e d e o b s e r -v a r u n t e r m o p a r q u e p u e d e s e r a l i m e n t a d o p o r c o r r i e n t e a l t e r n a o d i r e c t a , q u e e s t ás o l d a d o a u n c e n t r o d e l f i l a m e n t o c a l e f a c t o r . E x i s t e u n a t o m a a p r o c e s o e n e l e x t r em o d e l t u b o . P a r a u n v a l o r c o n s t a n t e d e c o r r i e n t e q u e c i r c u l a e n e l f i l a m e n t o , l a -t e m p e r a t u r a d e l c a l e f a c t o r a u m e n t a c u a n d o d i s m i n u y e l a p r e s i ó n e n e l t u b o . L a tempcr a t u r a t o m a d a p o r e l t e r m o p a r d e p e n d e d e l a c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a d e l g a s q u e e s t áa l r e d e d o r d e l a u n i ó n . A p a r t i r d e l t e r m o p a r c o n u n p o t e n c i ó m e t r o o c o n u n milivóltm e t r o o b t e n e m o s l a l e c t u r a .

-

6 RESUMEN DE RANGOS, LIMITACIONES Y VENTAJAS

E n l a t a b l a 1 s e i n d i c a n , l o s t i p o s d e m e d i d o r e s d e p r e s i ó n .

Los rangos u t i l i zados más comunes son de 1 a lo-3mm de mercur io (mm Hg) , con sa l idalogarltmica.

H a y q u e m a n t e n e r u n c u i d a d o e s p e c i a l a l o s f i l a m e n t o s , manteniéndolos a una tempera-t u r a m e n o r d e (232”C)para r e d u c i r l a p o s i b i l i d a d d e l a d e s c o m p o s i c i ó n d e l o s g a s e s d emuest ra .

C o m o e x i s t e n v a r i a c i o n e s d e t e m p e r a t u r a e n e l p r o c e s o s e m o d i f i c a l a t e m p e r a t u r a d e lf i l a m e n t o introduciendn e r r o r , por lo que se hace necesar io hacer una compensaciónp o r m e d i o d e indicador<, d e r e f e r e n c i a , e n l o s q u e s u t u b o e s t á e v a c u a d o y s e l l a d o .L a m i s m a c o r r i e n t e y t e n s i ó n e s a p l i c a d a a l i n d i c a d o r d e r e f e r e n c i a y a l d e m e d i c i ó n .

L a t e m p e r a t u r a d e l o s d o s f i l a m e n t o s c a l e f a c t o r e s s e c o m p a r a n y s e s a c a s u diferen--c i a q u e e s l a m e d i c i ó n d e p r e s i ó n d e vacio. Como las dos ce ldas es tán a la misma - -

1 I 1 1 1 I 1 I l I I

#TABLA - 1 ResGmen d e r a n g o s , l i m i t a c i o n e s y v e n t a j a s

Rango

Ventajas L i m i t a c i o n e spo de medidor

p r e s i ó n .kPa .m H20 kPa cm H20

Mdx i moMínimo MáximoMínimoL

e s i ó n atm, esión atm -es i6n atm. Exacti r u d c e r c a a3.1 mm.

rómet ro de Hg e s i ó n a t m . Mide únicamente presiones a t m o s f é r i c a sMenos conveniente -q u e e l b a r ó m e t r o - -a n e r o i d e .

I n d i c a c i ó n v i s u a l -únicamente.L i m i t a d o p o r l a c o ntPucci6n d e l v i d r i o ’y l a a l t u r a d e l lÍ-quido d i s p o n i b l e .

Elide p r e s i o n e s o t irbmetro d e tub(II IIU ‘os e n f u n c i ó n d e -

l a presi6n a t m o s f é -r i c a .o-o .5 0 . 1 - 1 0 l - 1 0 0

je u t i l i z a t a m b i é n3n m e d i c i ó n d e f l u -j o v o l u m é t r i c o . ni.Jel y p r e s i o n e s di.Ferenciales.Soport;>resiones e s t á t i c a :l a s t a d e ( 3 5 0 kg/:m2) 3 5 0 x 1 0 2 kPa.

n ó m e t r o d e tubctál ico s i m p l e

C o s t o r e l a t i v a m e n t eaIt0.

O-100 o- 1000O-25

R e q u i e r e d e e j e c o nc i e r r e d e p r e s i ó n .

Se emplea también?n m e d i c i ó n d e f l u -j o .

n ó m e t r o d e ani3 b a l a n c e a d o

o-25O - 2 . 5

c o n t i n ú a y

c o n t i n u a c i ó n

iipo d e m e d i d o rde pres ión

Sensores d e d e -formación.

TABLA - 1 ResGmen d e r a n g o s , 1 i m i t a c i o n e s y v e n t a j a s (continuaciõn)

ttanqo

kPa cm H20 kPa Cm H20~

Mínimo Máximo Mln imo Máximo

S i n l í m i t e S i n limite S i n l í m i t e S i n l í m i t e

V e n t a j a s

E x c e l e n t e e x a c t i t u d Cwto mayor que su(0.25% o m e j o r ) . equivalente neumá-Facil idad d e t r a n s - t i c o .m i s i ó n a l i n d i c a d o r No recomendable enB u e n a l i n e a l i d a d , á r e a s d e e x p l o s i ó nr e p r o d u c i b i l idad. corrosivas,polvoroH i s t é r e s i s d e s p r e - sas o d e interfe-=c i a b l e . ferenc ia magnét i caRespuesta rdp i d a . severa .

L i m i t a c i o n e s

fc b a r ó m e t r o a n e r o i d e : t i p o de b a r ó m e t r o q u e f u n c i o n a s i n l f q u i d o .

01m

I .

GUIAGUIA DE DISEiQO PARA LA MEDICION DE PRESION

CFE G A P M O - 29

28 de 5T

temperatura, el tubo de referencia compensa por los cambios sufridos en la temperatura ambiente.

7 DISPOSITIVOS ACCESORIOS

7.1 P r o t e c t o r e s d e D i a g r a m a

Los protectores de diagrama, también llamados sellos químicos o de diafragma, puedena p l i c a r s e p a r a l a mayorla d e l o s setisores d e p r e s i ó n . Sus principales aplicacionesson las siguientes:

aI Impedir que el fluido de proceso se congele, solidifique o deposite -en el elemento elástico.

PRESION DE PROCESO

CALEFACTOR

TERMOCOPLE

- MEDIDOR POTENCIAYETRlCO

DE C.D.

-

n

FIGURA 20 - Detector térmico de presión

b) Evitar que materiales de proceso venenosos, peligrOSOS 0 COrrOSiVOS -entren en contacto con el elemento, que puede estar hecho de materia-les normalizados.

c) I m p o s i b i l i t a r l a e n t r a d a d e s u s p e n s i o n e s , l o d o s 0 pol~meros Viscososal elemento, ya que podrlan taparlo.

880324 1 I I I I 1 1 I 1 I I

GUIA DE DISERO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE GAPMO - 29

29 de 51

Los protectores de diag.rama son básicamente sistemas sel lados 1 lenos con un líquido iinconpresible que transmite la presión al elemento protegido. Todos los dtseños están =lImitados por los factores enumerados en seguida. Como son sistemas cerrados, la -expansión térmica del fluido de llenado juega un papel importante, por lo que es --aconsejable calibrar las unidades crfticas a la temperatura de operación. De otraforma, pueden presentarse errores en el rango de 21 kPa (-0.21 kg/cm2), (3 lb/pg2) por

cada 50°C de temperatura. El fluido de llenado no debe descomponerse a la temperatura m6s alta que llegue a presentarse y debe tener una viscosidad baja a temperatura’;bajas. Entre los fluidos más usados están los aceites de sil icón ( de -45°C a 38”~aceites minerales especiales (de 38”Ca 15U’C), aceites de sil icón para alta tempera-tura ( de -35°C a 315°C ), mercurio de (-35°C a 700 “C ) y solución eutéctica de so-dio/potacio (de -7°C a 815°C). Tambien es muy usada la mezcla de glicerina (70 .a --30%) y agua.

Los sellos de diafragma tambien están limitados en cuanto a amplitudes de medición ya p l i c a c i ó n e n s e r v i c i o d e vacio. Los rangos de presión de trabajo en que se usen deben ser mayores de 295 kPa (3 kg/cm2). Debe evitarse su uso cuando se trate de me--dir vacfo pues la presión de vapor del fluido de llenado y las pequeñas cantidades -de aire que puedan estar atrapadas en él afectan la medición considerablemente ya - -q u e e l f l u i d o n o t r a n s m i t e l a presián d e p r o c e s o c o n f i d e l i d a d . Estos efectos negativos se acentúan al aumentar la temperatura de operación.

El instrumento puede conectarse al sello directamente o por medio de un tubo capi--la r . Es recomendable limitar la longitud del capilar a 7.5 m y mantener la temperatura a su alrededor entre 10°C y 45°C.

En la figura 21, se muestran 1que son las partes superior et e s u p e r i o r d e l c u e r p o ~610 t iser de material normalizado si

a s tres principales partes de un sello de diafragma -inferior del cuerpo y la cápsula de diafragma. La parene contacto con el flufdo de llenado por lo que puede

la atmósfera no es corrosiva.

La cápsula del diafragma que se muestra en la figura 21 es uno de los varios diseñosd i s p o n i b l e s . Algunos fabyicantes emplean ~610 un diafragma soldado a la parte super i o r d e l c u e r p o . Esta cápsula consta de un diafragma soldado a una placa corrugadãque le sirve de soporte. En caso de que ocurran fugas de líquido de llenado, que esla falla mas frecuente en los sellos, el diafragma es empujado contra la placa, lacual evita que se deforme y así se sella la p esión de proceso.s o p o r t a r p r e s i o n e s d e l 7 5 x102 5

Este diseño puede -kPa (175 kq/cm ) sin que el diafragma se (rompa. El --

diafralgma esfã en contacto de un metal resistente a la corrosión o recubierto de te--f16n, e t c .

La parte inferior del cuerpo está expuesta al fluido de proceso y tambien puede sumin i s t r a r s e e n m a t e r i a l e s resistqrtes a l a c o r r o s i ó n . Puede tener una conexión por lãque pase, contfnua o intermitentementc., u n f l u i d o d e p u r g a q u e l i m p i e l a cdmara Interior de sólidos que pudieran haberse depositado.

Los sellos de diafragma normalizado pueden obtenerse con conexión a proceso roscadao bridada. Se emplean cuando el fluido de proceso es corrosivo o cuando puede soli-dificarse a la temperatura ambiente. Si lo que se requiere es eliminar las cavida--des en las que los sólidos de la corriente de proceso puedan depositarse, debe consi

880324 1 I I I I 1 I I 1 I I

GUIA

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

d e r a r s e e l d i s e ñ o t ipo s i l l e t a . Estee s n e c e s a r i o d r e n a r l a t u b e r í a .

30 de 51

t i e n e e l i n c o n v e n i e n t e d e q u e p a r a r e m o v e r 1 0 -

El desplazamiento obtenido con l o s s e l l o s o r d i n a r i o s e s p e q u e ñ o , p o r l o q u e d e b e n - -

usarse so lamente con sensores de desplazamiento también pequeños como tubos de Bour-d o n , e l e m e n t o s e s p i r a l e s o helicoida.les, d i a f r a g m a c o n b a l a n c e d e f u e r z a y f u e l l e s -de diámetro pequeño. Con inst rumentos que tengan fuel les de d iámetro mayor de 19 m m

CONEXION CON

rEL MEDIDOR

TORNILLODE LLENADO \

TAPA SUPERIOR

DIAFRAGMA

ACEITE

TAPA INFERIOR

CONEXION DE

DRENAJE

L - C O N E X I O N A L

PROCESO

FIGURA 21 - Componentes bás icos de un se l lo químico convencional

880324 1 1 I I 1 1 I l l I I

GUIA DE DISENO PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE G A P M O - 29 I

31 de 51 1e s n e c e s a r i o u t i l i z a r s e l l o s d e d i a f r a g m a e s p e c i a l e s q u e s u m i n i s t r e n e l d e s p l a z a m i e n -t o volúmetrico r e q u e r i d o p o r e l e l e m e n t o e l á s t i c o .

H a y q u e n o t a r q u e l o s d i s e ñ o s e n queel d i a f r a g m a n o t i e n e p l a c a d e s o p o r t e e s t á n e x -p u e s t o s a r o t u r a d e l d i a f r a g m a y a e s c a p e d e l f l u i d o d e p r o c e s o p o r l o q u e n o d e b e n -u s a r s e e n a p l i c a c i o n e s d o n d e s e m a n e j e n f l u i d o s t ó x i c o s , i n f l a m a b l e s o d e a l g u n a m a -nera pe l ig rosa.

S i s e a n t i c i p a q u e e n u n s e l l o d e d.iafragma c o n c o n e x i ó n r o s c a d a a p r o c e s o s e p u e d er e q u e r i r l i m p i e z a p e r i ó d i c a d e l d i a f r a g m a y d e l a c á m a r a i n f e r i o r , e s n e c e s a r i o e s p ec i f i c a r l o c o n a n i l l o d e l i m p i e z a . E s t e a n i l l o n o e s n e c e s a r i o s i l a c o n e x i ó n a pro=c e s o e s bridada.

7.2 I n t e r r u p t o r e e d e P r e s i ó n

L o s i n t e r r u p t o r e s d e p r e s i ó n s e e m p l e a n p a r a a b r i r o c e r r a r u n c i r c u i t o e l é c t r i c o -c u a n d o l a p r e s i ó n d e l p r o c e s o l l e g a a u n v a l o r p r e d e t e r m i n a d o . L l a m a d o p u n t o d e - - -a j u s t e . C o n e l l o s s e p u e d e n d e t e c t a r p r e s i o n e s manómetrica$,de vacfo, d i f e r e n c i a l e sy también rangos compuestos. L o s sensores u s a d o s e n e l l o s s o n p r i n c i p a l m e n t e l o s - -e l e m e n t o s e l á s t i c o s y a d i s c u t i d o s , aunque hay d iseños en los que se emplean p is tonesse1 lados. P u e d e n e f e c t u a r l a s a c c i o n e s e l é c t r i c a s m e d i a n t e m i c r o i n t e r r u p t o r e s d e -cápsula de mercur io . E s t o s ú l t i m o s s o n s u s c e p t i b l e s a l a v i b r a c i ó n y l a c á p s u l a pued e r o m p e r s e c o n f a c i l i d a d , a d e m á s d e q u e l a i n c l i n a c i ó n a l a q u e s e m o n t e n a f e c t a eip u n t o d e a c t u a c i ó n ; d e b i d o a l o a n t e r i o r , su uso no es recomendab le .

E n l a f i g u r a 2 2 , s e i l u s t r a n a l g u n o s t é r m i n o s r e l a c i o n a d o s c o n l o s i n t e r r u p t o r e s d ep r e s i ó n . E l r a n g o a j u s t a b l e e s l a r e g i ó n d e n t r o d e l a c u a l p u e d e v a r i a r s e e l p u n t ode actuación éste se puede a lcanzar cuando la pres ión aumenta o d isminuye. E l p u n t od e a j u s t e e s e l v a l o r d e l a p r e s i ó n q u e o c a s i o n a l a a c t u a c i ó n ( d i s p a r o ) d e l interrt,?t o r . L a r e p e t i b i l i d a d d e f i n e l a b a n d a d e n t r o d e l a q u e o c u r r e l a a c t u a c i ó n . L a d i ”f e r e n c i a l , 1 lamada también banda muer ta , e s l a d i f e r e n c i a e n t r e e l v a l o r d e l a pre--sión a l a q u e e l i n t e r r u p t o r actGa y e l v a l o r a l q u e s e r e s t a b l e c e .

L a s e l e c c i ó n d e l e l e m e n t o m e d i d o r e n e l i n t e r r u p t o r d e b e h a c e r s e c o n s i d e r a n d o l a v i -d a ú t i l e n s e r v i c i o y l a s p r e s i o n e s mSximas q u e p u e d a n p r e s e n t a r s e . L a mayorla d e -l o s e l e m e n t o s e l á s t i c o s r e s i s t e n a p r o x i m a d a m e n t e u n m i l l ó n d e c i c l o s , s i l a d u r a c i ó nde cada c ic lo es mayor de 5 segundos ; s i s e r e q u i e r e u n a d u r a c i ó n m a y o r , o s e e s p e -r a n c i c l o s d e m a y o r f r e c u e n c i a , se deben cons iderar d iseños espec ia les como e l pis--t6n se1 lado . E s t o o b e d e c e a q u e l o s e l e m e n t o s e l á s t i c o s p u e d e n f a l l a r p o r f a t i g a - -d e l m e t a l .

L a s u n i d a d e s c o n d i f e r e n c i a l f i j a t i e n e n u n a p e r i l l a p a r a v a r i a r e l p u n t o d e a j u s t e ; .es recomendable que l leve asoc iada una escala . E l t i p o c o n d i f e r e n c i a l a j u s t a b l e s es u m i n i s t r a c o n d o s p e r i l l a s , u n a p a r a a j u s t a r e l p u n t o d e r e s t a b l e c i m i e n t o . En losd i s e ñ o s q u e e m p l e a n e l t u b o Bourdon, e l v a l o r m á x i m o d e l a d i f e r e n c i a l e s i g u a l a l -r a n g o a j u s t a b l e d e l i n s t r u m e n t o , m i e n t r a s q u e e n l o s d e p i s t ó n s e l l a d o l a m á x i m a d i -f e r e n c i a l e s s ó l o u n a f r a c c i ó n d e l r a n g o , v e r f i g u r a 23.

E x i s t e n i n s t r u m e n t o s q u e c o n t i e n e n , e n u n a s o l a c a j a , &-,5 ‘qterruptores d i f e r e n t e s -q u e r e s p o n d e n a l a m i s m a p r e s i ó n d e p r o c e s o y a c t ú a n s o b r e c i r c u i t o s i n d e p e n d i e n t e s .

8 8 0 3 7 4 ! l I I I 1 I - I 1 I 1 b

PRESION DE PRUEBA

I G U I A

rcc CADh4f-l - 3Q I

I

DETECTA INCREMENTO DE PRESlON 1DETE@CTA LA DISMINUC ION DE PRESION

DIFERENCIAL RANGO DIFERENCIAL

I ToLI”‘^^‘usTA”’ Trl PUNTO DE AJUSTE

-r T

G U I A D E D I S E Ñ O P A R A L A M E D I C I O N D E P R E S I O N

F I G U R A 2 2 - Terminologfa d e l o s i n t e r r u p t o r e s d e p r e s i ó n

AL MEDIDOR

D I S C O

FILTRO P PIS

ORIVARI N T

FICIO VARIABLE

cAlitll t

I I l I tF’RESION DEL PROCESO

F I G U R A - 23 D i s e ñ o d e a m o r t i g u a d o r e s d e p u l s a c i o n e s

, 880324 1 1 I I I I I I 1 I I b

)I

G U I A

GUIA DE DISEA PARA LA MEDICION DE PRESION CFE G A P M O - 29

L a c o n s t r u c c i ó n d e l a c a j a d e l o s i n t e r r u p t o r e s d e p r e s i ó n , o f r e c e o p c i o n e s s e m e j a n -t e s a l a s r e v i s a d a s e n r e l a c i ó n c o n l a s hdicadores l o c a l e s , p e r o d e b e n consider-r a r s e t a n t o l a c l a s i f i c a c i ó n e l é c t r i c a d e l á r e a e n q u e s e v a y a n a i n s t a l a r , c o m o e lt i p o N E M A p a r a l a c a j a d e a c u e r d o a l a s c o n d i c i o n e s a m b i e n t a l e s .

A l g u n o s d e e s t o s i n s t r u m e n t o s p u e d e n s u m i n i s t r a r s e c o n i n d i c a c i ó n . L o s a c c e s o r i o s -e m p l e a d o s c o n e l l o s s o n l o s m i s m o s {ue l o s d e l o s i n d i c a d o r e s l o c a l e s .

8 MEDICION LOCAL Y REMOTA

8.1 M e d i c i ó n L o c a l

L a s p a r t e s p r i n c i p a l e s d e u n i n d i c a d o r l o c a l s o n e l a n i l l o d e r e t e n c i ó n , e l c r i s t a ly s u e m p a q u e , e l p u n t e r o , l a c a r á t u l a , e l m e c a n i s m o d e m o v i m i e n t o , e l e l e m e n t o el&-t i c 0 y l a c a j a . L o s e l e m e n t o s e l á s t i c o s e m p l e a d o s e n l o s i n d i c a d o r e s l o c a l e s (fue--l l e s y t u b o B o u r d o n ) y a s e d i s c u t i e r o n c o n a n t e r i o r i d a d .d e s c r i b e n l a s c a r a c t e r í s t i c a s m á s i m p o r t a n t e s d e l o s i n d i

8.1.1 C a j a

L a c a j a d e l o s i n d i c a d o r e s l o c a l e s p u e d e s e r d e l a m i n a d e

E n l a s i g u i e n t e s e c c i ó n s ecadores l o c a l e s d e p r e s i ó n .

a c e r o , h i e r r o f u n d i d o , aluminio, l a t ó n , p o l i p r o p i l e n o o r e s i n a f e n ó l i c a . L a s c a j a s d e l á m i n a d e a c e r o consti=tuyen l a e l e c c i ó n m á s e c o n ó m i c a , l a s d e h i e r r o f u n d i d o t i e n e n a l t a r e s i s t e n c i a m e c á -n i c a , l a s d e l a t ó n s i r v e n p a r a a p l i c a c i o n e s a n t i m a g n é t i c a s y t i e n e n v a l o r d e c o r a t i v o ,l a s d e a l u m i n i o t i e n e n l a v e n t a j a d e s u p o c o p e s o y l a s d e r e s i n a f e n ó l i c a o p o l i p r opileno son las más adecuadas cuando la a tmósfera es cor ros iva.

L a c o n s t r u c c i ó n d e l a cajá varia según e le m b u t i d o , l a c a j a l l e v a u n a b r i d a f r o n t a ll a p a r t e p o s t e r i o r . L a const rucc i6n d e tca lmente.

m o n t a j e d e l i n s t r u m e n t o . Para montaje en; p a r a m o n t a j e e n s u p e r f i c i e l a b r i d a v a e no r r e c i l l a e s p a r a i n d i c a d o r e s m o n t a d o s lor-

E l c r i s t a l y s u e m p a q u e s e m a n t i e n e n e n s u l u g a r p o r l a a c c i ó n d e l a n i l l o d e reten--ción, e l c u a l p u e d e s e r r o s c a d o , a p r e s i ó n p o r f r i c c i ó n , e t c . E l c r i s t a l p u e d e s e ri n a s t i l l a b l e , d e acrilico, d e a c e t a t o , d e c e l u l o s a , d e v i d r i o o d e o t r o s m a t e r i a l e s .

E l e l e m e n t o el3stico e n e l i n d i c a d o r e s t á e x p u e s t o a l a p r e s i ó n d e p r o c e s o y e x i s t el a p o s i b i l i d a d d e q u e s e r o m p a p o r s o b r e p r e s i ó n u o t r a c a u s a . D e b i d o a e s t o , e s c o nv e n i e n t e q u e l a s c a j a s c u e n t e n c o n a l g ú n d i s p o s i t i v o d e s e g u r i d a d , e l m á s c o m ú n 1 6 Tc o n s t i t u y e u n d i s c o q u e p e r m i t e e l a l i v i o d e l a p r e s i ó n d e l a c a j a p o r l a p a r t e pos-t e r i o r . P a r a s e r v i c i o s p e l i g r o s o s s e r e c o m i e n d a n l o s i n d i c a d o r e s c o n f r e n t e s ó l i d o .

E n e l l o s l a c a r á t u l a y e l p u n t e r o e s t á n s e p a r a d o s d e l e l e m e n t o p o r u n a p a r e d s ó l i d a ;l a p a r t e p o s t e r i o r d e l i n s t r u m e n t o estS t o t a l m e n t e c u b i e r t a p o r u n d i s c o d e seguri--dad. E l d i s c o p o s t e r i o r s e d e s p r e n d e d e l i n d i c a d o r c u a n d o l a p r e s i ó n e n e l i n t e r i o ralcanza 6.89 kPa (1 lb/pg2), además proporc iona fác i l acceso a l mecanismo de movi---m i e n t o , s i n n e c e s i d a d d e d e s m o n t a r l a c a r á t u l a y e l p u n t e r o , p a r a f i n e s d e inspec---ción, c a l i b r a c i ó n o r e p a r a c i ó n . La mayoría de los ind icadores pueden obtenerse conconexión de 6 m m (1/4 pg)o de 13 m m (1/2 pg) local izada ya sea en la parte poster ioro i n f e r i o r d e l a c a j a .

880324 1 I I I I 1 I I I I 1


CFE GAPMO - 29

34 de 51

8.1.2 Carátulas y punteros

L a s c a r á t u l a s d e l o s i n d i c a d o r e s p u e d e n s e r d e a c e r o , d e l a t ó n , d e a l u m i n i o o d e m a -t e r i a l e s p l á s t i c o s , só l idos o laminados . Normalmente t ienen graduaciones y númerosnegros sobre fondo b lanco, a u n q u e e s p o s i b l e o b t e n e r o t r o s c o l o r e s . Las graduac io--nes m a y o r e s s e i d e n t i f i c a n c o n n ú m e r o s ; las más pequeñas genera lmente cor responden al a e x a c t i t u d d e l i n s t r u m e n t o , p o r e j e m p l o , u n i n d i c a d o r c o n e s c a l a d e O-6895 kPa - - -( 0 - 1 0 0 lb/pg2) y c o n e x a c t i t u d d e “’/o t i e n e g r a d u a c i o n e s a i n t e r v a l o s d e 138 kPa - -2 0 lb/pg2. E n l o s i n d i c a d o r e s d e p r e c i s i ó n l a s g r a d u a c i o n e s m a y o r e s v a n e n l a p a r t ei n t e r n a d e l a e s c a l a y l a s s u b d i v i s i o n e s e n l a p a r t e e x t e r n a , p a r a f a c i l i t a r s u l e c -t u r a .

C o n e l f i n d e e l i m i n a r e l e r r o r p o r p a r a l a j e p u e d e n u s a r s e p u n t e r o s c o n l a puntsdivLdida, e s c a l a s r e a l z a d a s o c a r á t u l a s c o n e s p e j o . L o s m é t o d o s d e a j u s t e d e l p u n t e r o -v a r í a n c o n l a c a l i d a d d e l i n d i c a d o r . E n l o s d i s e ñ o s m6s e c o n ó m i c o s e l p u n t e r o e s f ij o y p a r a a j u s t a r l o e s n e c e s a r i o d e s m o n t a r l o d e s u e j e . L o s i n d i c a d o r e s i n d u s t r i a - -l e s n o r m a l i z a d o s s e s u m i n i s t r a n c o n p u n t e r o a j u s t a b l e . E l p u n t e r o d e l o s i n d i c a d o - -r e s d e p r e c i s i ó n t i e n e a j u s t e micrométrico,se p u e d e p r o p o r c i o n a r u n p u n t e r o a d i c i o n a lp a r a i n d i c a r l a p r e s i ó n m á x i m a q u e s e h a y a p r e s e n t a d o e n u n s i s t e m a , p o r e j e m p l o , l ap r e s i ó n q u e s e a l c a n z a a n t e s d e q u e u n d i s c o d e r u p t u r a o u n a v á l v u l a d e s e g u r i d a d -operen: este puntero se restab lece manualmente. En a lgunos casos se desea propor--c i o n a r a l o p e r a d o r l a i n f o r m a c i ó n s o b r e l a p r e s i ó n d e o p e r a c i ó n q u e n o r m a l m e n t e s e -e s p e r a t e n e r e n u n p r o c e s o ; p a r a e l l o s e p u e d e e s p e c i f i c a r u n a a g u j a a d i c i o n a l f i j a .

8.1.3 C a r a c t e r í s t i c a s o p c i o n a l e s

P a r a m e d i r l a l e c t u r a d e l i n s t r u m e n t o a u n a d i s t a n c i a c o n s i d e r a b l e , l a c a r á t u l a p u e -d e e s t a r i l u m i n a d a ; en es tos casos , las graduaciones y números son b lancos y e l fondo negro. L a i l u m i n a c i ó n s e o b t i e n e c o n v a r i a s l á m p a r a s , p a r a e v i t a r s o m b r a s . L a -l u z p u e d e s e r b l a n c a o u l t r a v i o l e t a ( l u z n e g r a ) y l a s g r a d u a c i o n e s f o s f o r e s c e n t e s .

En 10s i n d i c a d o r e s d e a l t a precisión e s n e c e s a r i o c o m p e n s a r p o r v a r i a c i o n e s e n l a temp e r a t u r a a m b i e n t e , y a q u e é s t a s o c a s i o n a n c a m b i o s e n e l m ó d u l o d e e l a s t i c i d a d d e l -m a t e r i a l d e l e l e m e n t o e l á s t i c o y e n las d imens iones de d iversas par tes de l mecan is -mo de movimiento de l ins t rumento. La compensación se obt iene mediante una barra b imetá l ica co locada en la un ión de l e lemento con e l mecanismo de movimiento.

-

E x i s t e n indicadores,.dobles, const i tu idos por dos e lementos, dos mecanismos de movi -m i e n t o y d o s p u n t e r o s i n d e p e n d i e n t e s , en los cua les se puede ind icar s imul táneamen-te dos pres iones ,de proceso re lac ionadas. También hay d*isposítivos con dos e lemen-t o s y u n s o l o p u n t e r o q u e indica l a diferéncia entre.‘Tas:dos p r e s i o n e s . E n i n s t a l aciones d o n d e e x i s t e n c o n d i c i o n e s d e v i b r a c i ó n s e v e r a , q u e o c a s i o n a r í a u n r á p i d o de?

-

gaste de los engranes de l mecanismo de l mov imiento , se’puede h a c e r e l disetio s i n e ngranes. E n é l , e l e l e m e n t o e s ’ u n a e s p i r a l q u e m u e v e d i r e c t a m e n t e a l p u n t e r o . -

8i1.4 Accesorios

P a r a s e r v i c i o e n v a p o r , s e d e s e a e v i t a r q u e e l f l u i d o e n t r e a l e l e m e n t o s e n s o r p a r ap r e v e n i r d a ñ o s p o r a l t a t e m p e r a t u r a . P a r a e l l o s e e m p l e a u n s i f ó n , c o n l o q u e s e -asegura que e l e lemento esté en contacto con e l condensado, cuya temperatura es me-n o r q u e l a d e l v a p o r .

880324, ,[. ,1 _ _ 1 ,_ 1 1 l I I l i ‘;

I GUIAGUIA DE DISEÑO PARA LA ESPECIFICACION DE PRESION CFE GAPMO - 29

35 de 5f

Para proteger el mecanismo de movimiento dé los indicadores instalados en sistemas -en los que esperan ráp idas f l uc tuac iones de presiõn, deben colocarse amortiguadoresde pu lsac iones . A lgunos d iseños se mues t ran en la f igu ra 23. Uno de e l los cons is teen una conexión que lleva en su interior un disco poroso de metal; a l usar es te t i -po de amortiguador, e l i nd icador ta rda unos 10 segundos en de tec ta r l a p res ión . O t rot ipo t iene un pequeño p is tón que amor t igua las var iac iones de p res ión . En o t ro d iseño, e l f l u ido debe pasar a t raves de una pequeña res t r i cc ión .

S i ex is te la pos ib i l idad de que e l f lu ido de proceso se conqele den t ro de l elementose puede espec i f i ca r un pequeño ca len tador electrice que se- ins ta le en el interiorde la caja y eleve su temperatura unos 40 OC.

8.2 Medición Remota

La pal ab ra “ t ransduc to r ” se ap l i ca a un d ispos i t i vo de medicibn que t iene la p rop ie -dad de convertir un cambio flsico en un cambio de alguna propiedad de un circuito --elktrico, que puede u t i l i za rse jun to con un t ransmisor para sumin is t ra r una seña l -elktrica proporc iona l a l cambio f l s ico .

Los transductores que se describen en esta sección son: (a) de diafragma o movimien-to 1 fneal , (b) med idor de de fo rmac ión , (c ) de induc tanc ia var iab le . El tipo de ba--lance de fuerzas se describe en el inciso 3.1 de Especificac

de ce ldas de presión d i fe renc ia l en medic ión de n ive l .

8.2.1 Transductores de diafragma o movimiento lineal

El uso de un potenciómetro movido por un diafragma se muestr

6n CFE GALIO-28. Uso -

en las f iguras 24a y b .El potenciõmetro cuen ta con una fuen te de tens ión cons tan te de C.C. y med ian te e l - -cursor que se encuentra conectado al diafragma, se ob t iene una tens ión o co r r ien te -var iab le . Este método también puede utilizarse para medir desplazamiento, como en -el caso del movimiento de una válvula.

El c i rcu i to tlpico de un t raduc to r de t rans fo rmador d i fe renc ia l se muest ra en la f i -gu ra 24~. Lste dispositivo consiste de un transformador que cuenta con un devanadoprimario conectado a una fuente de baja tensión de CA. y , dos devanados secunda---r ios formando dos ramas de un puente de inductancia, d ispues tas en ta l fo rma que se-gfin e l med idor p r imar io de p res ión mueva a travCs de e l las , a l nucleo cor red izo , seproduzca mas fem en un devanado secundario que en el otro, provocando asl, un cambioen la co r r ien te de l puen te . ya que es ta cor r ien te es CA, se requiere un instrumento de C.A. de ind icac ión y , por lo tan to , se cons idera conven iente u t i l i zar e l transformador d i fe renc ia l j un to con un osc i lador -demodu lador que se descr ibe posteriormeEt e .

En la f igura 2j se mues t ra e l a r reg lo p ropues to an te r io rmente . Cons ta de un so lono ide con núc leo ta ladrado por e l cen t ro que fo rma par te de un c i rcu i to osc i la to r io siEtonizable. El mas pequeño movimiento del núcleo de hierro dulce, que puede ser de -~610 una centesima de pu lgada de su recor r ido to ta l , modi f ica e l equ i l ib r io de d ichoc i r c u i t o . El ajuste de acero de este transductor se hace cuando no existe presión -en el tubo de bourdon, a f in de es tab lecer las cond ic iones de equ i l ib r io en t re las -induc tanc ias , en el núcleo de hierro dulce y el transformador de señal de sal ida dea l ta f recuenc ia . Cuando se aplica presión, la inductancia de una bobina del núcleose incrementa mientras que la otra se reduce, apareciendo una tensión V en el cablecomún.

880324 1 I I I 1 I I I l I I

DIAFRAGMA

FUENTE DE CD

f-@

ta 1 TRANSDUCTOR CON POTENCIOMETRO DE C D

iin

FUENiDE C Di-k-a-1

G U I AGUIA DE DISENO PARA LA MEDICION DE PRESION

CFE G A P M O - 29i 1

36 d e 57

(b) TRANSDUCTOR CON PUENTE DE C D

P

r’

1

DEVANADO II DEVANADOPRIMARIO II SECUNDARIO

FUENTE DE C A

LNUCLEO D E H I E R R O DESPLAZAGLE

Icl TRANSDUCTOR DE TRANSFORMADOR DIFERENCIAL

FIGURA 24 - T r a n s d u c t o r e s d e p r e s i ó n

c

GUIAGUIA DE DISER PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

TUBO DE BOURDON

DEMODULADOR

PRESIÓNAPLICADA

SEÑAL DE SALIDAIO-IOrnA)

FIGURA 25 - T r a n s d u c t o r c o n p u e n t e d e C A ( u t i l i z a n d o equipode a Ita f i d e l i d a d y d e rnoiIta f i d e l i d a d y d e rnoi ac ión)

37 de 51

FIGURA - 2 6 M e d i d o r d e l a d e f o r m a c i ó n t i p o l á m i n a

880324 1 I I I I I I - I 1 I I

I GUIA

-GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE G A P M O - 23

38 de 51

,Esta t e n s i ó n s e a p l i c a a u n d e m o d u l a d o r , q u e c o n s i s t e d e u n a s e c c i ó n d e a l t a frecuencia/frecuencia i n t e r m e d i a ,

Ts i m i l a r a u n c i r c u i t o d e r e c e p c i ó n d e r a d i o y , u n rectifl

cador q u e s u m i n i s t r a u n a s e ñ a l d e s a l i d a d e C . D . , e n m i l i a m p e r e s , p r o p o r c i o n a l a l m ovimiento d e l t u b o d e B o u r d o n . L o s c a b l e s d e a l t a f r e c u e n c i a t i e n e n q u e s e r b l i n d a - :dos“t-u i

8.2 .

L o s

p a r a e v i t a r i n t e r f e r e n c i a c o n o t r o s i n s t r u m e n t o s ; s i n e m b a r g o l a C . A . j0 d e HZ od o ” e s p u r i o d e C . D . n o a f e c t a e l c i r c u i t o d e a l t a f r e c u e n c i a .

2 Transductor de deformación (“st ra i n-gage”)

m e d i d o r e s d e d e f o r m a c i ó n p a r a r e g i s t r o d e p e s o y presi6n t i e n e n g r a n i m p o r t a n c i a .S e f a b r i c a n m e d i a n t e l a a d h e s i ó n d e u n a r e j i l l a d e a l a m b r e f i n o o l á m i n a a u n p o r t a -d o r q u e s e p e g a a l a s u p e r f i c i e d e l m e t a l , d e q u i e n s e m i d e l a d e f o r m a c i ó n , s i e n d o -l a r e s i s t e n c i a d e l a r e j i l l a d e c e r c a 1 0 0 ii? c o n p o s i b i l i d a d d e a l c a n z a r v a l o r e s s u -p e r i o r e s a 2 0 0 0 a . En Amér i ca, l o s m e d i d o r e s d e d e f o r m a c i ó n s e f a b r i c a n u t i l i z a nd o a l a m b r e f i n o e n c e m e n t o e n t r e d o s c a p a s d e p a p e l d e l g a d o , c o n r e s i n a s f e n ó l i c a s =con cemento para temperaturas moderadas y cemento cerámico para a l tas temperaturas.E n I n g l a t e r r a s e h a d e s a r r o l l a d o l a l á m i n a a t a c a d a q u í m i c a m e n t e q u e s e m u e s t r a e n l afigura 26 . T i e n e l a v e n t a j a d e q u e a l c o n t a r c o n u n a á r e a m a y o r , c i r c u l a u n a cgr r i e n t e m á s a l t a e i n c r e m e n t a l a s e n s i t i v i d a d d e u n a r e s i s t e n c i a d e t e r m i n a d a d e l m e -d i d o r .

E l func ionamiento de l medidor de lámina depende de su prox imidad a l miembro deforma-do. Esto se logra mediante e l uso de l cemento adecuado, d e p r e f e r e n c i a e l recomendad o p o r e l f a b r i c a n t e d e l m e d i d o r . P r i m e r o s e l i m p i a p e r f e c t a m e n t e l a s u p e r f i c i e d e -t r a b a j o e i n c l u s i v e s e a p l i c a l a c a p a d e c e m e n t o . Luego se co loca cu idadosamente e lmedidor en e l cemento, c o n s u e j e a l i n e a d o e n l a d i r e c c i ó n e n l a q u e s e v a a m e d i r -l a d e f o r m a c i ó n y , se empuja cu idadosamente hac ia abajo en la capa de cemento, procu-r a n d o e v i t a r l a e n t r a d a d e a i r e . Normalmente se recomienda que mient ras seca e l ce-mento , s e a p l i q u e a l m e d i d o r u n a f u e r z a d e 1 4 - 7 0 kPa ( 0 . 1 4 - 0 . 7 kg/cm2). E l s e c a d opuede acelerarse mediante ca lentamiento adecuado; s i n e m b a r g o d e b e n t r a n s c u r r i r - - -cuando menos 6 h . y p a r a e s t a b i l i d a d a l a r g o p l a z o m a s d e 2 4 h , p a r a q u e e l c e m e n t oseque per fectamente.

Cuando no se desee que la humedad provoque prob lemas de a is lamiento , es aconsejab lep r o t e g e r e l m e d i d o r m e d i a n t e r e c u b r i m i e n t o s p r o t e c t o r e s r e c o m e n d a d o s , o s e a , mediaLte una cubier ta adecuada que puede contener un mater ia l absorvente de humedad o me-d i a n t e encapsulación.

E n c a s o d e q u e s e r e q u i e r a a l t a e x a c t i t u d e n l a r e p e t i c i ó n d e m e d i c i o n e s s e reco---m i e n d a q u e a n t e s d e l l e v a r l a s a c a b o s e h a g a n v a r i o s c i c l o s d e d e f o r m a c i ó n y t e m p e -ratura cuando sea apropiado.

L a r e l a c i ó n e n t r e e l c a m b i o d e deformaci6n y r e s i s t e n c i a s e c o n o c e c o m o e l f a c t o r -d e l m e d i d o r F , p o r t a n t o :

F = cambio en RX

LR c a m b i o e n L

Normalmente , e l f a c t o r d e l m e d i d o r e s a p r o x i m a d a m e n t e 2 y , l a c o r r i e n t e d e o p e r a c i ó npuede estar en e 1 rango de 10 a 50 mA. E l v a l o r d e l a r e s i s t e n c i a p u e d e v e r s e a f e c -tado por los cambios de humedad y temperatura, s i e n d o e l i m i n a d o e l p r i m e r o m e d i a n t el a c u b i e r t a o p r o t e c c i ó n a d e c u a d a y m i n i m i z a n d o e l ú l t i m o m e d i a n t e e l a r r e g l o d e u n

880324 1 1 I l I I I I I I I


CFE GAPMO - 29

m e d i d o r “ f a l s o ” c o l o c a d o e n u n a p a r t e d e l a e s t r u c t u r a q u e n o e s t é s o m e t i d a a esfuerz o s y q u e e s t é a l a m i s m a t e m p e r a t u r a q u e l a p a r t e e n l a q u e s e v a a u b i c a r e l m e d i -d o r “ e n o p e r a c i 6n”.

P a r a a p l i c a c i o n e s d e t r a n s d u c t o r e s d e p r e s i ó n , e l m e d i d o r d e d e f o r m a c i ó n s e f i j a a -u n d i a f r a g m a o c o r a z a cilindricaquese deflecta c u a n d o s e a p l i c a p r e s i ó n , e s t a n d o - -l o s m e d i d o r e s c o m p l e t a m e n t e s e l l a d o s e i n s t a l a d o s l e j o s d e l a s z o n a s d e a l t a t e m p e r atura d e l a m b i e n t e . L a d e f o r m a c i ó n p r o d u c i d a p o r l a a p l i c a c i ó n d e p r e s i ó n p r o v o c a uncambio d imens iona l , acompañado por un cambio en la res is tenc ia de l a lambre de l medi -dor que se puede detectar por un puente de Wheatstone. Estos se conocen como medidor e s d e d e f o r m a c i ó n l i g a d o s y s e u t i l i z a n p a r a a n a l i z a r e s t r u c t u r a s e n d o n d e e l m e d i -d o r d e t e c t a e l c a m b i o e n l a d e f o r m a c i ó n d e l m e t a l a l q u e v a a i r p e g a d o . E s t e p r i n -c i p i o t a m b i é n s e u t i l i z a e n l a c e l d a d e c a r g a d e l p e s a d o d e c a r b ó n .

E l t r a n s d u c t o r m e d i d o r d e d e f o r m a c i ó n d e s l i g a d o c o n s i s t e d e a l a m b r e f i n o m o n t a d o e np o s t e s d e a i s l a m i e n t o q u e d e s c a n s a n e n l a s p a r t e s m ó v i l e s y f i j a s d e l c u e r p o d e l - - -t r a n s d u c t o r . E x i s t e n d o s d i s e ñ o s b á s i c o s q u e s e c o n o c e n c o m o (a) t i p o b a s t i d o r y - -( b ) t i p o m u e l l e e n e s t r e l l a ( v e r f i g u r a 27, 28). E n e l p r i m e r o , e l c u r s o r e s impul-s a d o p o r e l d i a f r a g m a a l q u e s e a p l i c a p r e s i ó n , d e t a l f o r m a q u e s e i n c r e m e n t e l a r esistencia e n d o s d e l o s c a r r e t e s d e a l a m b r e m i e n t r a s s e reduceenlos, o t r o s d o s . E l sego;do t iene dos ensambles de car re tes de a lambre embobinados en cuat ro postes, estando-c o l o c a d o s u n o d e l o s e n s a m b l e s e n e l m u e l l e e n e s t r e l l a c o n e c t a n d o a l d i a f r a g m a - q u ee s t á s o m e t i d o a p r e s i ó n , d e t a l f o r m a q u e a l a p l i c a r p r e s i ó n c a m b i e n s u s r e s i s t e n - - -c i a s m i e n t r a s e l o t r o e n s a m b l e s e e n c u e n t r a m o n t a d o e n l a b a s e , y t i e n e u n v a l o r f i -j o d e r e s i s t e n c i a . En ambos casos , estos a lambres func ionan como ramas de un puented e Kheatstone y l o s d o s t i p o s t i e n e n b u e n a l i n e a l i d a d y r e s p u e s t a rbpida q u e o s c i l ae n t r e 2 y 3 s e g u n d o s .

E l m e d i d o r d e d e f o r m a c i ó n t i p o ( a ) p u e d e f a b r i c a r s e p a r a q u e c u e n t e c o n u n a r e s i s t e nc i a d e l p u e n t e m a y o r q u e l a d e l t i p o (b) y, p u e d e t r a b a j a r c o n u n a f u e n t e d e tensióñm6s a l t a , a ú n c u a n d o s e a c o s t u m b r e u t i l i z a r u n a f u e n t e d e t e n s i ó n c o n s t a n t e d e 1 0 620 V.C.D. El c i rcui to puente puede compensarse para que cuente con muy baja desvia-c i ó n d e c e r o p a r a u n a v a r i a c i ó n d e t e m p e r a t u r a q u e o s c i l e e n t r e - 5 0 ° C y + 5 0 “ C . E nl a f i g u r a 27 s e m u e s t r a u n e s q u e m a d e t r a n s d u c t o r tfnico, c o n e l s i s t e m a d e resisteAc i a s m o n t a n d o d e n t r o d e l c u e r p o d e a c e r o y c o n e c t a n d o a u n c a b l e d e a l m a s m ú l t i p l e s .

8.2.3 Transductor de inductancia variable

E s t e t i p o d e t r a n s d u c t o r s e u t i l i z a j u n t o c o n d i s p o s i t i v o s d e m e d i c i ó n d e f!ujo m e - -diante p r e s i ó n d i f e r e n c i a l y , c o n s i s t e d e u n d i a f r a g m a m a q u i n a d o a p a r t i r d e u n a p l ac a ~61 i d a d e a c e r o i n o x i d a b l e c o n u n a b o b i n a i n d u c t i v a e n c a p s u l a d a p e g a d a a c a d a la:d o d e l diafragma(ver f i g u r a 2 9 ) . C u a n d o s e deflacta e l d i a f r a g m a , l a i n d u c t a n c i a d el a s b o b i n a s varra: e s t o s c a m b i o s s e p u e d e n m e d i r p o r u n c i r c u i t o s i m i l a r ai q u e s e

tores de tancia var iable se uti 1 izan cuandom u e s t r a e n l a fse neces i ta una

igura 1 8 . Los t ransduca l t a e x a c t i t u d .

i nduc

880324 1 I 1 I 1 I I 1 I I I

CURSOR MOVlL

PR ESlON PRCWEN I ENTE- DEL DIAFRAGMA

EL BASTIDOR FIJO EsPARTE DEL CUERPO

(01 TIPO B A S T I D O R

PROVENIENTEEL DIAFRAGMA

H-i\\ M U E L L E E N E S T R E L L A .

UNIDOS MEDIANTEPERNOS

STE A I S L A D O

G U I A D E D I S E Ñ O P A R A L A MEDICION D E P R E S I O N

G U I A

CFE GAPMO - 29

40 d e 51

\ RAMAS D E PUENTE DE RESISTENCIA

VARIABLE

(b) T IPO MUELLE EN ESTRELLA

RAMAS DE PUENTE DERESISTENCIA FIJA

Al SLADO

BASE DEL TRANSDUCTOR

4 CHAVETAS DE CONEXION

FIGURA 27 - T r a n s d u c t o r m e d i d o r d e d e f o r m a c i ó n d e s l i g a d o

880324 1 I 1 I I 1 1 I 1 I I I


CFE GAPMO - 29

41 de 5t

9 EXACTITUD Y CALIBRACION

9.1 Exact i tud

Normalmente , l o s m e d i d o r e s d e d i a f r a g m a q u e s e u t i l i z a n p a r a m e d i c i ó n d e t i r o s e c a -l i b r a n c o n t r a u n m a n ó m e t r o , en pu lgadas de agua manómetricas; s in embargo, es usua lesperar que d ichos medidores mantengan una exact i tud de + 1.5% dentro de per iódos - -l a r g o s , es dec i r , 12 meses. Lo mismo se puede dec i r de los medidores t ipo cápsu la yf u e l l e q u e s e u t i l i z a n a b a j a p r e s i ó n , s iempre y cuando no se hayan sobrecargado. Est e n i v e l d e e x a c t i t u d s e m e j o r a r á m e d i a n t e v e r i f i c a c i o n e s m a s f r e c u e n t e s .

-

O t r o s d i s p o s i t i v o s y t r a n s d u c t o r - e s m e d i d o r e s d e p r e s i ó n , genera lmente para pres ioness u p e r i o r e s a 1 0 0 kPa ( 1 kg/cm2) s o n c a p a c e s d e m a n t e n e r u n a e x a c t i t u d d e ? 1 . 0 % s i -s e c a l i b r a n d o s o t r e s v e c e s a l a ñ o e n u n p r o b a d o r d e p e s o s m u e r t o s . Los med i doresnormal izados que son de d i seño especia l para propósi tos de prueba, deben conservar -s u e x a c t i t u d d e n t r o d e f 0.25% s i s e u t i l i z a n y c a l i b r a n c u i d a d o s a m e n t e a n t e s d e c a -d a o p e r a c i ó n d e p r u e b a d e l a c e n t r a l .

L o s m e d i d o r e s n o r m a l i z a d o s a l g u n a s v e c e s s e u t i l i z a n p a r a v e r i f i c a r o t r o s m e d i d o r e se n l a p l a n t a , en lugar de emplear un probador de pesos muer tos.

9.2 C a l i b r a c i ó n

Los medidores para a l tas pres iones se ca l ibran en un probador de pesos muer tos (vere l esquema que se muest ra en la f igura 30, que consiste en un torn i l lo A que apl icap r e s i ó n d e a c e i t e a u n p i s t ó n B q u e s e m u e v e l i b r e m e n t e e n u n c i l i n d r o C . E l pis---t6n s o p o r t a u n a p l a t a f o r m a e n l a q u e s e c o l o c a n p e s o s c o n o c i d o s d e t a l f o r m a q u e l ap r e s i ó n e n e l a c e i t e pueda c a l c u l a r s e a p a r t i r d e u n c o n o c i m i e n t o d e l a s d i m e n s i o n e sd e l p i s t ó n y c i l i n d r o . Los p is tones estSn hechos de acero endurecido y templado, env e j e c i d o a r t i f i c i a l m e n t e , a t e r r i z a d o y p u l i d o a m e d i d a , s i e n d o n e c e s a r i o e s t e a j u s t ee x a c t o e n t r e p i s t ó n y c i l i n d r o p a r a a s e g u r a r q u e n o s e p r e s e n t e n f u g a s d e a c e i t e . P ar a p r e s i o n e s s u p e r i o r e s a 1 4 0 0 kPa ( 1 4 kg/cm2) c a d a p i s t ó n d e b e p r o p o r c i o n a r s e c o n -u n c e r t i f i c a d o e n d o n d e s e i n d i q u e q u e e s t á d i m e n s i o n a d o y r e d o n d e a d o a u n a t o l e r a n -c i a d e ? 0.00002 pg.

L o s p e s o s q u e s e a p l i q u e n a l p i s t ó n d e b e n t e n e r u n a e x a c t i t u d m a y o r d e O.l%, d e t a lf o r m a q u e r e p r e s e n t e l a e x a c t i t u d intrfnseca d e l p r o b a d o r d e p e s o s m u e r t o s . P o r - -e jemplo , s i e l p e s o a p l i c a d o e s d e 7 k g y e l á r e a d e l a c o m b i n a c i ó n pistón/cilindro0 . 1 cm2, l a p r e s i ó n e n e l a c e i t e e s d e 7 x 1 0 3 kPa (70 kg/cm2) c o n u n a t o l e r a n c i ad e 2 0.1%. C u a n d o s e d e f i n a l a e x a c t i t u d d e b e n t o m a r s e e n c u e n t a d o s t o l e r a n c i a s , -l a p r i m e r a s e r e f i e r e a l e f e c t o g r a v i t a c i o n a l p a r a e l q u e e x i s t e n c o r r e c c i o n e s precisas, y l a s e g u n d a i n v o l u c r a l a c o r r e c c i ó n p o r c a r g a e s t á t i c a a s o c i a d a c o n l a pos¡--=

ción d e l m e d i d o r d e p r e s i ó n i n s t a l a d o . P a r a e v i t a r l o s e f e c t o s d e f r i c c i ó n , d e b e m odificarse l e n t a m e n t e , a m a n o , l a p o s i c i ó n d e l a p l a t a f o r m a d e p e s o s .

-

E n l a f i g u r a 30b s e m u e s t r a u n a r r e g l o g e n e r a l d e u n p r o b a d o r d e p e s o s m u e r t o s . E né l s e p u e d e v e r q u e s e e s t á c a l i b r a n d o u n m e d i d o r n o r m a l i z a d o d e p r u e b a , conectadoa l a t u b e r f a d e presi6n be a c e i t e e n D .

880324 1 l I I 1 I I - I 1 I I

G U I A D E D I S E Ñ O P A R A L A M E D I C I O N D E P R E S I O N

.75Ofolo

t-iAIF M E X

CONECTOR BENDIX DE CABLEl/4”BS.PlCoNO HEMBRA DE68 DE UNION PC.S. ObA-B-4StSR)

A A.G.S. 3013 0 EQUIVALENTE SUM IN ISTRADO

F I G U R A 2 8 - V i s t a e x t e r i o r d e l t r a n s d u c t o r m e d i d o r d e l a d e f o r m a c i ó n

G U I A

CFE G A P M O - 29

42 de 5 1

CONEX IONESTERMINALES

B LOOUES DE ACERODE SUJECCIO

AJ. J. PEGAMENTO DE

INA EPOXCA

ALTA PRESION BAJA PRESION

BOBINASINDUCTIVAS

\PLACA DEL DIAFRAGMA

F I G U R A 2 9 - T r a n s d u c t o r d e i n d u c t a n c i a v a r i a b l e

GUIA DE DISEk-40 PARA LA MEDICION DE PRESION I GUIA

Icrr enP.rrrrLrt wwmu - 29

43 de 5f

A PRENSA DE TORNILLO D CIXEXION DEFRES!ON

E PISTON E DEPOSITO D E XEITE

c CILINDRO

I a i DIAGRAMA ESWEMATICO DEL FUNCIONAMIENTO DEL PROB#X)R

I

Cl RCULA RES

E Y

IRO C

I 1 b)ARREGLO GENERAL OUE MUESTRA LA C4LBRACtON D E L MEDtDOR DE PRESICNI

FIGURA 30 - Probador de pesos muertos

880324 1 I 1 I I 1 I I l I I

1


CFE G A P M O - 29

4 4 d e 5 1

10 SISTEMA ANALOGICO NORMALIZADO PARA PRESION

E s t o s c r i t e r i o s s e r á n a p l i c a b l e s d i r e c t a m e n t e a c e n t r a l e s t e r m o e l é c t r i c a s d e c o m b u s -t i b l e s f ó s i l e s ( g a s , combustóleo o c a r b ó n ) c o n c a p a c i d a d e s d e 160 y 3 5 0 MW.

S e e s t a b l e c e l a m e d i c i ó n a n a l ó g i c a p a r a c o n d i c i o n e s d e p r o c e s o s c r í t i c o s “Al’ y procesos d i rectos ‘IB” s i n r e d u n d a n c i a .

-

10.1 P r o c e s o s C r í t i c o s

L a f u n c i ó n d e l o s s i s t e m a s d e m e d i c i ó n a n a l ó g i c o s p a r a c o n t r o l d e p r o c e s o s c r í t i c o sp o r r e d u n d a n c i a g a r a n t i z a d a “A” c o n s t a d e t r e s ( 3 ) e l e m e n t o s s e n s o r e s , t r e s ( 3 ) t r a n smisores, t r e s (3), a c o n d i c i o n a d o r e s d e s e ñ a l y u n ( 1 ) m ó d u l o d e t r a n s f e r e n c i a automá-tica. L a s e ñ a l d e c a d a u n o d e l o s sensores y t r a n s m i s o r e s s e r e c i b e e n e l m ó d u l o , at r a v é s d e l o s a c o n d i c i o n a d o r e s d e s e ñ a l , o b t e n i é n d o s e u n t o t a l d e s e i s ( 6 ) s a l i d a s -descopladas q u e s e u t i l i z a r á n p a r a c o n t r o l a n a l ó g i c o , s i s t e m a d e a d q u i s i c i ó n d e d a - -t o s , c o n v e r t i d o r a n a l ó g i c o - b i n a r i o , r e g i s t r a d o r e i n d i c a d o r .

E l m ó d u l o d e t r a n s f e r e n c i a a u t o m á t i c a , promedia las t res señales de ent rada, comparay d e s c r i m i n a , s i e s e l c a s o l a s e ñ a l o s e ñ a l e s p o r d i f e r e n c i a o p o r r é g i m e n d e cam--b i o y o b t i e n e e l p r o m e d i o d e l a s s e ñ a l e s r e s t a n t e s p a r a m a n t e n e r e l e n v í o d e l a s e ñ a lv e r d a d e r a a l o s r e c e p t o r e s . C u a n d o s e d e t e c t a l a f a l l a d e u n a s o l a s e ñ a l d e e n t r a d a ,e l m ó d u l o e n v í a s e ñ a l d e a l a r m a e i d e n t i f i c a c i ó n d e f a l l a . Asími smo, cuando se detect a f a l l a d e m á s d e u n a s e ñ a l d e e n t r a d a , e l m ó d u l o e n v f a s e ñ a l p a r a t r a n s f e r i r l a op<r a c i ó n d e c o n t r o l a n a l ó g i c o a m a n u a l y a l a r m a , p o r e s t a c o n d i c i ó n .

-

10.2 Procesos Di rectos

L a f u n c i ó n d e l o s s i s t e m a s d e m e d i c i ó n a n a l ó g i c o s p a r a c o n t r o l d e p r o c e s o s d i r e c t o s“BI’ s in redundanc ia por medio de s is temas uno(1)d.e uno( l ) ,comprenden los e lementosdescr it o s c o n p r o p ó s i t o s ú n i c a m e n t e d e i n d i c a c i ó n y/o c o n t r o l e n p r o c e s o s n o c r í t i c o s . Ta;b i é n a p l i c a b l e e n p r o c e s o s c r í t i c o s d o n d e s e t e n g a n d o s c o n t r o l e s p a r a u n a m i s m a v a - -r i a b l e ( e l n o r m a l y e l d e e m e r g e n c i a ) . C o n s t a d e u n ( 1 ) t r a n s m i s o r y u n ( 1 ) a c o n d i -c i o n a d o r d e s e ñ a l c o n f u n c i ó n d e r e p e t i d o r . La señal hasta e l acondic ionador de señas e c o m p o r t a i g u a l q u e e n l o s c a s o s a n t e r i o r e s . E l r e p e t i d o r t i e n e l a f u n c i ó n d e s u -m i n i s t r a r l a s s a l i d a s d e s a c o p l a d a s m e n c i o n a d a s e n e l s i s t e m a “A”.

1 0 . 3 P r i n c i p a l e s M e d i c i o n e s d e P r e s i ó n e n C e n t r a l e s T e r m o e l é c t r i c a s

1 0 . 3 . 1 C o n t r o l d e p r e s i ó n b á s i c a

A p l i c a b l e p a r a e l c o n t r o l d e presibn d e c a s o s s e n c i l l o s . L a s e ñ a l d e s a l i d a d e u n -t r a n s m i s o r d e p r e s i ó n s e c o m p a r a e n u n e l e m e n t o d i f e r e n c i a l c o n u n p u n t o d e a j u s t e -p r e s c r i t o . L a s e ñ a l d e e r r o r d e l e l e m e n t o d i f e r e n c i a l s e a p l i c a a c o n t r o l a d o r d e accción c o r r e c t i v a s e t r a n s m i t e e l e l e m e n t o f i n a l d e c o n t r o l a t r a v é s d e u n a estación-s e l e c t o r a manual/auto q u e p e r m i t i r á a d e m á s a l o p e r a d o r e j e r c e r a c c i ó n r e m o t a c u a n d os e e s t á e n o p e r a c i ó n m a n u a l . V e r f i g u r a 3 1 T i p o C 0 2 .

L a e s t r u c t u r a d e l c o n t r o l d e p r e s i ó n b á s i c o e s t í p i c a p a r a l a a p l i c a c i ó n d e servi--cias como.

8 8 0 3 2 4 1 1 1 I I 1 I- I I I I

I GUIAGUIA DE DISEiJO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPMO - 29

45 de 51

10.3.2 C o n t r o l d e p r e s i ó n e n r a n g o d i v i d i d o

Los t ransmisores de pres ión generan una señal que se compara con un punto de a jus te -o v a l o r p r e s c r i t o e n u n e l e m e n t o d i f e r e n c i a l . L a s e ñ a l d e e r r o r p r o v e n i e n t e d e l e l e -m e n t o d i f e r e n c i a l p a s a a u n c o n t r o l a d o r d e a c c i ó n proporcional/integral y d e alll, at r a v é s d e u n a e s t a c i ó n manual/automático, a l a v á l v u l a p r i n c i p a l d e c o n t r o l o v á l v u l aq u e l l e v a r á e l c o n t r o l d e c a r g a a l t a ’ . P o r o t r o l a d o , l a s e ñ a l d e l c o n t r o l a d o r p a s a -a u n g e n e r a d o r d e f u n c i o n e s q u e a c o n d i c i o n a 1 a s e ñ a l p a r a q u e a t r a v é s d e u n a e s t a - - -c i 6n manua 1 /auto, a c t u é s o b r e l a v=llvula d e a r r a n q u e o l a v á l v u l a q u e l l e v a r á e l c o n -t r o l e n c a r g a b a j a .

L a s f u n c i o n e s d e l r a n g o d i v i d i d o s o n l a o p e r a c i ó n e n c a r g a a l t a y b a j a o l a o p e r a c i ó ne n s e r v i c i o n o r m a l y d e e m e r g e n c i a .

.Ver f igura 32 I I

10.4 Contro 1

Como se muestrau n v a l o r p r e s c r i

po co4

de Pres ión Normal izado del Hogar

e n l a f i g u r a 33, t i p o C O 7 l a s e ñ a l d e p r e s i ó n d e l h o g a r s e comparacont o 6 p u n t o d e a j u s t e y s e a p l i c a e n u n c o n t r o l a d o r , d e a c c i ó n p r o p o r -

c i o n a l / i n t e g r a l . L a s e ñ a l o b t e n i d a , s e i n t e g r a e n u n s u m a d o r a l a s e ñ a l d e p o s i c i ó nd e c o m p u e r t a s d e t i r o f o r z a d o (rnd ice d e c a r g a ) , usada como prealimentación.

L a s e ñ a l d e s a l i d a d e l s u m a d o r p a s a a t r a v é s d e e s t a c i o n e s s e l e c t o r a s manual/auto p a -r a a c c i o n a r l a s c o m p u e r t a s d e s u c c i ó n d e l o s d o s v e n t i l a d o r e s d e t i r o i n d u c i d o . L a -s e ñ a l a u n o d e l o s d o s v e n t i l a d o r e s t i e n e i n t e r c a l a d o u n e l e m e n t o d e b a l a n c e ( b i a s ) -c o n o b j e t o d e v a r i a r o m o d i f i c a r l a caria d e c a d a u n o d e l o s v e n t i l a d o r e s .

10.5 Control de Presión Normal izado del Desgasif icador

E n l a f i g u r a 3 4 , t i p o Co8 s e m u e s t r a c o m o e l t r a n s m i s o r d e p r e s i ó n d e l d e s g a s i f i c a d o re n v í a s e ñ a l a u n e l e m e n t o d i f e r e n c i a l , c u y a s e ñ a l d e c o m p a r a c i ó n p r o v i e n e , d u r a n t e e la r r a n q u e d e u n a j u s t e d e p r e s i ó n m í n i m a y e n o p e r a c i ó n n o r m a l d e l p r o p i o t r a n s m i s o rd e p r e s i ó n p e r o c o n u n r e t r a s o , é s t o i m p l i c a , que cuando la pres ión cambie en sent idoascendente, l a f u n c i ó n r e t r a s o d e p r i m e r o r d e n m e n o s b i a s , g e n e r a r - 3 u n v a l o r d e a j u s -te s iempre menor a la pres ión medida, c o n l o c u a l l a v á l v u l a d e v a p o r s e m a n t e n d r á c er r a d a ; c u a n d o e l c a m b i o s e p r e s e n t a e n s e n t i d o d e s c e n d e n t e y s o b r e p a s e e l v a l o r d e -a j u s t e , d a d o p o r l a p r e s i ó n m e n o s e n b i a s , e l v a l o r d e a j u s t e g e n e r a d o h a c i a e l com--parador , ir-6 d e c r e c i e n d o , s e g ú n l a r e s p u e s t a d e l r e t r a s o d e p r i m e r o r d e n h a s t a a l c a n -z a r n u e v a m e n t e e l v a l o r d e p r e s i ó n mínimá, p e r i o d o d u r a n t e e l c u a l l a v á l v u l a d e va--por estará operando.

10.6 Caracterlsticas d e i n s t a l a c i ó n

P a r a v e r l a s p a r t i c u l a r i d a d e s d e l a i n s t a l a c i ó n d e l o s i n s t r u m e n t o s d e p r e st i r s e a l o s “ d i a g r a m a s tipicos d e i n s t a l a c i ó n n o r m a l i z a d o s ” .

i6n, r e m i-

880324 1 1 I I 1 1 I I l I I

.GUIA

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION CFE GAPM~ - 29

46 de

VALVULA 0 COMPUERTA

FIGURA 31 - Tipo C02, control de presión básico

. 880324 1 I 1 I 1 I I I I I I

r-r

1K I

T

i

f(x)

.

GUIA DE DISEnO PARA LA MEDICION DE PRESIONGUIA

CFE GAPMO - 29

47 de 51

PRINC I PAL ARRANOUE

VA LVULAS DE CONTROL

FIGURA 32 - T i p o Ci)4, c o n t r o l d e p r e s i ó n e n r a n g o d i v i d i d o

, 880124 1 I 1 I I I I I I l I


CFE GAPMO - 29

Presión del hogar 48 de 5')

I 2 de 3 1

v

4l

v _

K JI _

POS ICION DE COMPUERTAS

z ~4 j VENTILADORES D E T I R O

FORZADO

A 6

COMPUERTAS OE S U C C I O N VENTILADORES D E T I R O I N D U C I D O

FIGURA 33 - Tipo C07, control de presión de hogar

880324 1 I I 1 1 I 1 1 I I 1

GUIA DE DISER DE LA MEDICION DE PRESION I GUIA

CFE GAPMO - 29

P R E S I O N D E L

DESGASIFICADOR

nP T\

-

/

49 de 51

4

V ,R E T R A S O D E I

PRIMER ORDEN Tstl

n*v

K II

> 4PRESION

M INIMA

V A L V U L A D E C O N T R O L

V A P O R A U X I L I A R

FIGUF\A 34 - Tipo ~108 control de presión del desgasificador

8 8 0 3 2 4 1 1 I I 1 I I- I 1 I I


CFE GAPMO - 29

50 de 51

ll BIBLIOGRAFIA

al

Titulo: Process I n s t r u n e n t s a n d Controls H a n d b o o k

A u t o r : Douglas M. Consid ine

E d i c i ó n : Second Edi t ion

E d i t o r i a l : Mc. Graw-Hi l l Book Company

b)

T í t u l o : H a n d b o o k o f I n s t r u m e n t a t i o n a n d Controls

A u t o r : Howard P. Ka1 len

Edic ión F i r s t E d i t i o n

E d i t o r i a l : Mc Graw Hi 1 1 Book Company

c)

T í t u l o : Instrument Engine,r’s Handbook-Volumen I

A u t o r : Bela G . L i p t a c

E d i t o r i a l : Chilton Book Company

d)

Ti tulo: Modern Power St;tion Practice. Volumen 6

E d i c i ó n : Second Edi t ion

E d i t o r i a l : Pergamon Press

e)

T i t u l o : Easic P r i n c i p l e s a n d C a l c u l a t i o n in C h e m i c a l

Engineer ing.

A u t o r : David M. Himmelblan

E d i t o r i a l : Prent ice-Ha1 1

880324 J I I I I I I 1 I I I

f)Titulo: Applied Instrumentation in the Process Industriales

Volumen 1, capitulo 6 Pressure Measurement.

Edición: Second Edition

Autor: IIilliam G. Andrew, i!.B. b!illiams, Ciilliam F. Killer

9)Titulo: Apuntes maestria en Ingeniería de Proyectos

Facultad de Quimicos UHAM, "Conceptos Generales delas variables Presión".

Autor: Ing. Cuauhtémoc C. León Gutierre2

GUIA DE DISEÑO PARA LA MEDICION DE PRESION

,

GUIA

CFE GAPMO - 29I

51 de 51

r 280324 1 I I I 1 I I I I I 1

wa de diseiüo para la medicion de presion - …lapem.cfe.gob.mx/normas/pdfs/n/gapm0-29.pdf · guia...

Documents