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viernes, 13 de mayo de 2016

Medicion de Presión

Presión: fuerza ejercida por unidad de área.

P=  F/A

Sistema SI:

F= fuerza (Newton N).
A= Superfie (m2)

Pa= N/m2.

Conversión de otras unidades:


Tipos de presión:

•Presión absoluta: Presión medida respecto al vacío absoluto.

•Presión manométrica: Presión medida respecto a la presión atmosférica.

•Presión diferencial: Diferencia de dos presiones determinadas cualesquiera.

•Presión hidrostática: Presión creada por una altura de líquido por sobre un punto de referencia

•Vacío: Presión medida por debajo de la presión atmosférica.


Tipos de medidores de presión:

Mecanicos: 

Elementos primarios de medida: barometro, manometro de tubo en U, manometro de tubo inclinado.

Primarios elasticos: tubo de bourdon el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle.

Electromecanicos:

Transmisores electronicos de equilibrio de fuerza, resistivos, magneticos, capacitivos, extensiometricos, piezoelectricos.

Electronicos:

Medidor de Mcleod, termicos, ionizacion.

Tubo bourdon: 
     tubo de sección eliptica con un extremo cerrado. Al aplicarse presión, este tiende a enderezarse. Utilizado para las mediciones de altas presiones

Espiral y helicoidal:
     el elemnto espiral se forma arrollando el tubo bourdon en forma de espiral alrrededor de un eje comun, y el helicoidal arrollando mas de una espira en forma de helice. Permiten mayores movimientos del extremo libre, util en aplicaciones de graficación.


El diafragma:
consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rigidamente por la soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas.

Caracteristicas :
 Baja histeresis, alta linealidad y repetibilidad, tiene alta impedancia en su salida, gran dependencia a la temperatura, utilizado para pequeñas presiones.



Fuelle:
     Parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
Características:
• se dilata o contrae proporcional a la presión, en longitudes apreciables.
• Alta duración
• Utilizado en presiones bajas.


Rangos de los instrumentos medición presión:




Medidores electromecanicos:

Medidor resistivo:
    En este tipo de Transductores se aprovecha un cambio de resistencia (del sensor o del circuito en que esta) para medir la presión del sistema. Para esto el puente de Wheastonees muy utilizado.

Caracteristicas:
•señal de salida potente para el funcionamiento de los instrumentos de indicación sin necesidad de amplificación.
•Son sensibles a la vibración.
•La señal de salida no es continua, (salta de una espira a otra).
•El intervalo de medida de estos sensores/transmisores corresponden al elemento de presión que utilizan (tubo Bourdon, fuelle...)
•varía en general de 0 a 300 Kg/cm2.
•La precisión es del orden de 1-2%.


Puente de wheastone:
      La disposición en puente también es ampliamente utilizada en instrumentación electrónica. Para ello, se sustituyen una o más resistencias por sensores, que al variar su resistencia dan lugar a una salida proporcional a la variación.


Medidor Magnético:

Existen dos tipos de Transductores Magnéticos:
1. Transductores de reluctancia variable
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.
Esto hace aumentar la tensión inducida en el bobinado.
➢No producen rozamiento en la medición.
➢Tienen una respuesta lineal.
➢Son pequeños y de construcción robusta.
➢Suprecisión es del orden de l1%.

2. Transductores de inductancia variable
Consisten en un imán permanente o un electroimán que crea un campo magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético.
➢El circuito magnético se alimenta con una fuerza magnetomotriz cte. con lo cual al cambiar la posición de la armadura varía la reluctancia y por lo tanto el flujo magnético . Esta variación del flujo da lugar a una corriente inducida en la bobina que es , por tanto , proporcional al grado de desplazamiento de la armadura móvil.
➢Alta sensibilidad a las vibraciones.
➢Sensibles a la temperatura.




Medidor Capacitivo:

Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión.
Consiste en dos condensadores con uno de capacidad fija (referencia) y el otro de capacidad variable, la cual da la medida.
➢Pequeño tamaño.
➢Construcción robusta.
➢Adecuados para medidas estáticas como dinámicas.
➢Señal de salida débil, por lo cual requieren de amplificación en su salida.
➢Sensibles a la variación de temperatura.
➢Su intervalo de medida es relativamente amplio, entre 0,5 -600 bar y su precisión es del orden de 0,2 a 0,5%.



Medición Piezoresistiva

En el principio piezoresistivo, el elemento de medición consta de un chip de silicona con varios resistores (normalmente 4-6).
Si el chip de silicona se carga con presión, se deforma (sólo unos Pocos mm = por tanto un excelente comportamiento histéresis).
Esta deformación conduce a cambios en los valores de resistencia, lo que permite calcular la presión calculada.

Ventajas:
–sensor de pequeño tamaño
–excelente comportamiento histéresis
–elevada exactitud

Desventajas:
-la temperatura
-su pequeño tamaño lo convierte en bastante susceptible a las fluctuaciones de temperatura (el sensor debe tener compensada ).

Medición Piezoeléctrica
Son materiales cristalinos que, al deformarse por la acción de una fuerza externa (presión), logran un desplazamiento de cargas lo que induce una corriente de desplazamiento y esta en un campo eléctrico.

Material de los transductores: cuarzo y titanatode bario capaces de soportar temperaturas del orden de 150º C en servicio continuo y de 230º C en servicio intermitente.
➢Ligeros, de pequeño tamaño y robustos.
➢Adecuados para medidas dinámicas.
➢Sensibles a los cambios de temperatura.
➢Señal de salida relativamente débil, por lo que precisan amplificadores y acondicionadores de
señal.

Strain-gage:
•Una galga extensométrica o strain.gage consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente un papel metálico arreglado en forma de rejilla.
•La rejilla se encuentra pegada a un apoyo delgado, el cual se encuentra unido a la superficie del objeto sometido a tensión, fuerza o presión.
•Por lo tanto la tensión experimentada por el objeto es transmitida directamente a la galga extensométrica, la cual responde con cambio lineal en su resistencia eléctrica.


Medidores Neumáticos:
Son todos aquellos instrumentos transmisores neumáticos cuyo elemento de medida es depresión adecuado al campo de medida correspondiente.


Térmicos: Térmico de termopar

•Contiene un filamento en V que lleva incorporado un termopar. Al pasar una corriente cte. a través del filamento, su temperatura es inversamente proporcional a la presión absoluta del gas.
•La FEM generada por el termopar indica la temperatura del filamento y por lo tanto señala el vacío del ambiente.
•Para compensar la temperatura ambiente se emplea una segunda unidad contenida dentro de un tubo sellado al vacío.
•la señal de salida diferencial de los termopares es proporcional a la presión.
•Bajo costo.
•Larga duración y confiabilidad.
•Sensible a la composición del gas.


Transductores de ionización

Transductor de filamento caliente:
Consiste en un tubo electrónico con un filamento de tungsteno rodeado por una rejilla en forma de bobina, la cual a su vez está envuelta por una placa colectora.
•Son instrumentos muy delicados.
•Son instrumentos muy sensibles pudiéndose medir vacíos extremadamente alto.

Transductor de cátodo frio:
Se basa en el principio de la medida de una corriente iónica producida por una descarga iónica producida por una descarga de alta tensión.
•Es más robusto que el transductor de filamento caliente.
•No presenta el problema de la combustión del filamento.
•Es susceptible de contaminación por el mercurio y puede provocar la descomposición química de vapores orgánicos a altas tensiones.


Manómetro de McLeod:

Instrumento utilizado para medir bajas presiones. También se llama vacuómetro de McLeod.
Se recoge un volumen conocido del gas cuya presión se ha de medir y se eleva en el nivel de fluido (normalmente mercurio) por medio de un embolo, por una elevación del deposito, con una pero de goma o inclinando el aparato.
Las lecturas son casi por completo independientes de la composición del gas
Este manómetro tiene como inconvenientes que las lecturas son discontinuas, que necesita cierta manipulación para hacer cada lectura y que esta lectura es visual.


Selección de transductor?

Requerimientos en cuanto a la presión de trabajo:
•Rango de presiones a la cual va a trabajar el proceso.
•Presión de prueba del sensor.
•Presión de rotura.
•Temperatura de trabajo
•Compatibilidad química con el fluido de trabajo.
•Tipo de sensor.
•Tipo de salida (analógica, digital, etc.)
•Método de conexionado al proceso (bridas, conexión roscada, etc.)
•Método de interconexión eléctrica (soldadura, conectores especiales, etc.)

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