Ing. Alejandra Escobar

Transcripción

1 Ing. Alejandra Escobar

2 Medición de Presión El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación seguras. Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación y de seguridad, de acuerdo con el material y la construcción. Las presiones excesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si no también puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando están implícitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.

3 Presión La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio directamente con otra fuerza conocida que puede ser la de una columna líquida, un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión.

4 Presión Presión Absoluta Presión Atmosférica Presión Relativa Presión Diferencial

5 Presión Presión Atmosférica La presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro. Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (760 mmhg), disminuyendo estos valores con la altitud. Presión Manométrica Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un elemento que define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica que existe Presión Absoluta Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto.

6 Presión Presión Absoluta Presión Manométrica Positiva Presión Atmosférica Cero Relativo Presión Manométrica Negativa (Vacío Relativo) Cero Absoluto P Absoluta = P Atmosférica + P manométrica

7 Neumática (ventajas) Disponibilidad Posibilidades de Utilización Manejo Seguridad Producción Almacenamiento Transporte Instalaciones Tec. de Mando Insensibilidad Seguridad Adaptación Regulación Inmunidad Sin Riesgos

8 Variaciones de Presión Los recipientes A, B, C, que e muestran a continuación son todos de diferentes tamaños; sin embargo los tres tiene la superficie del agua a una altura de 10 pies. Cuál será la presión en el fondo de cada recipiente? Los tres recipientes tienen el nivel de agua a la misma altura, luego será la misma para los tres, 10 pies. Como h (altura) es la misma, la presión en el fondo de cada recipiente será la misma; luego P= 0,432 x 10 lbs/pulg2 En consecuencia, concluimos que la forma o el tamaño del recipiente no afecta la presión.

9 Medición de Presión Medición Directa - Tubo en U - Tubo Bourdon - Diafragma - Fuelle Medición Indirecta - Transmisores Electrónicos de Equilibrio de Fuerzas - Resistivos - Magnéticos - Capacitivos - Extensométricos - Piezoeléctricos

10 Manómetros o Tubos en U En su forma más corriente este instrumento consiste de un tubo de vidrio en forma de U.Algunas variaciones de este principio se observan en la figura anexa. Al tubo se le hecha un líquido que se mantiene al mismo nivel en los brazos de la U, mientras no haya presión. Al aplicarse presión en el brazo A, quedando el otro brazo abierto a la atmósfera, el líquido sube de nivel en el brazo B y baja en el A, hasta que la distancia vertical del nivel en los brazos corresponda a la presión que se halla aplicado en el brazo A.

11 Se deben tomar las siguientes precauciones al usar estos manómetros para medir presiones. El tubo debe quedar perfectamente nivelado. Cuando se utiliza mercurio en el tubo de U, se puede observar que la superficie del mercurio toma una forma convexa o sea levantada, en la parte central quedará más baja que los bordes dando una superficie cóncava. Esta curva se llama menisco en los líquidos. El nivel se mide desde el punto más alto del menisco. Cuando utilizamos agua, el nivel se mide desde el punto más bajo del menisco. El ojo del observador debe estar siempre al mismo nivel del líquido en el tubo, de lo contrario la lectura será más alta si el ojo esta más bajo y será más baja si el ojo está más alto que el nivel del líquido. Este error se conoce con el nombre de error de Paralaje

12 Medición de Presión Tubo Bourdon: Es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón.

13 Medición de Presión De Diafragma Consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas De Fuelle El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

14 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Los elementos electromecánicos de presión utilizan un elemento mecánico elástico combinado con un transductor eléctrico que genera la señal eléctrica correspondiente. El elemento mecánico consiste en un tubo Bourdon, espiral, hélice, diafragma, fuelle o una combinación de los mismos que, a través de un sistema de palancas convierte la presión en una fuerza o en un desplazamiento mecánico.

15 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas En este instrumento el elemento mecánico de medición (tubo Bourdon, espiral, fuelle... ) ejerce una fuerza sobre una barra rigida del transmisor. Para cada valor de la presión, la barra adopta una posición determinada excitándose un transductor de desplazamiento tal como un detector de inductancia, un transformador diferencial o bien un detector fotoeléctrico. Un circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una unidad magnética y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de fuerzas. Se completa asi un circuito de realimentación variando la corriente de salida en forma proporcional al intervalo de presiones del proceso.

16 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Sensores de Presión Resistivos Constituyen, sin duda, uno de los sensores/transmisores eléctricos más sencillos. Consisten en un elemento elástico (tubo Bourdon o cápsula) que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión. El potenciómetro puede adoptar la forma de un solo hilo continuo o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistencia.

17 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Sensores de Presión Inductivos Son los que el desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de ésta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina. El devanado de la bobina se alimenta con una corriente alterna y la f.e.m. de autoinducción generada se opone a la f.e.m. de alimentación, de tal modo que al ir penetrando el núcleo móvil dentro de la bobina la corriente presente en el circuito se va reduciendo por aumentar la f.e.m. de autoinducción.

18 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Sensor de Presión Capacitivos Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tiene dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheastone alimentados con corriente alterna.

19 Medición de Presión Sensores de Presión Electromecánicos Sensor de Presión Piezoeléctricos Los elementos piezoeléctricos son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una presión, genera una señal eléctrica. Dos materiales típicos en los sensores piezoeléctricos son el cuarzo y el titanato de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150º C en servicio continuo y de 230º C en servicio intermitente.

20 Presión Presión hidrostática Dado un fluido en equilibrio, donde todos sus puntos tienen idénticos valores de temperatura y otras propiedades, el valor de la presión que ejerce el peso del fluido sobre una superficie dada es: P = h * Ge Siendo P la presión hidrostática, Ge la gravedad especifica del fluido y h la altura de la superficie del fluido. Es decir, la presión hidrostática es independiente del líquido, y sólo es función de la altura que se considere. La diferencia de presión hidrostática entre dos puntos de un fluido sólo depende de la diferencia de altura que existe entre ellos.

21 Calibración de Medidores de Presión Los manómetros son, ante todo aparatos para medir presiones y no necesitan, por lo general, mas que una calibración inicial. Sin embargo, los medidores mecánicos de presión, como el tubo Bourdon, el resorte helicoidal, el resorte espiral, los fuelles y diafragmas, requieren calibración inicial y también otras a intervalos bastantes frecuentes; de estos se puede decir que se descalibran. Una o varias combinaciones de circunstancias pueden resultar en la descalibración de un medidor de presión. Entre estas podemos mencionar. Manejo brusco Vibraciones Fricción causada por el mugre Desgaste en el piñón, sector o eslabón Tubo Bourdon torcido o desviado Puntero flojo o doblado El pelo muy flojo Tubo Bourdon fatigado Eje doblado Tubo tapado

22 Métodos que se usan para la calibración de los medidores de presión Los medidores de presión secundarios se calibran generalmente mediante comparación con un manómetro de mercurio o con un probador normal de peso muerto. El método que se emplee dependerá de la presión a que ha de trabajar el instrumento. Los medidores de vacío se calibran con manómetro de mercurio Los medidores con capacidad para mas de lbs/pulg2, se calibran por medio de medidores normales de prueba o de peso muerto, según el caso. Los medidores con capacidad para mas de lbs/pulg2, se calibran con los aparato normales de peso muerto.