PASCUAL MONZÓN
MEDIDORES DE PRESIÓN
C.I. 18.132.377
SECCIÓN: 79
LA PRESIÓN
Se puede definir como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio con otras fuerzas conocidas que pueden ser la de una columna liquida, 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, esta puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada).
TIPOS DE PRESIÓN
Presión Absoluta: es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Presión Atmosférica: El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión ejercida por la atmósfera de la tierra. Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,325Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud. Presión Manométrica: Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica.. La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro. Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica.
MEDIDORES DE Son instrumentos de precisión fabricados para medir la presión sanguínea, la presión de líquidos y gases en tuberías o tanques de almacenamiento y la presión atmosférica, a grandes rasgos, teniendo para cada uso diversos equipos disponibles de acuerdo a las necesidades. Dependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión, son las unidades disponibles para sus resultados, además de que algunos reciben nombres diferentes dependiendo también del tipo de presión que van a medir.
INSTRUMENTOS MEDIDORES DE PRESIÓN ELEMENTOS ELÁSTICOS
INSTRUMENTOS MECÁNI-
MANÓMETRO DE TUBO EN U, MANÓMETRO DE TINTERO, MANÓMETRO DE POZO, MANÓMETRO DE PRESIÓN ABSOLUTA, BARÓMETRO DE CUBETA, MANÓMETRO DE CAMPANA, MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO.
ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA
INSTRUMENTOS NEUMÁTICOS
TRANSMISORES NEUMÁTICOS
TUBO BOURDON, FUELLE CON Y SIN RESORTE, DIAFRAGMA METÁLICO Y NO METÁLICO.
EQUILIBRO DE FUERZA, EQUILIBRO DE MOMENTOS, EQUILIBRO DE MOVIMIENTO.
SISTEMA TOBERA-OBTURADOR MEDIDORES MECÁNICOS DE FUELLE Y DIAFRAGMA
INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS DE VACÍO
MEDIDOR MEDIDOR TÉR-
INSTRUMENTOS ELECTROMECÁNICOS
MEDIDOR DE IONIZACIÓN
PIRANI, BI-METÁLICO, TERMOPAR. MEDIDOR DE FILAMENTO CALIENTE, MEDIDOR DE CATADO FRÍO, RADIACIÓN.
Los diferentes tipos de transductores de presión utilizan diferentes formas para medir la presión y convertirla en señal eléctrica.
TRANSMISORES ELECTRÓNICOS EQUILIBRIO DE FUERZA
DE
En este instrumento el elemento mecánico elástico de medición ejerce una fuerza sobre una barra rígida del transmisor. Para cada valor de la presión la barra adopta una posición determinada excitando un transductor de desplazamiento tal como un detector de Inductancia, Transformador Diferencial, o un detector Fotoeléctrico. Sus características son: Presentan movimientos muy pequeños en la barra de equilibrio. Poseen realimentación. Una muy buena elasticidad. Nivel alto en la señal de salida. Presentan un ajuste del cero y del span complicado, por su constitución mecánica. Presentan una alta sensibilidad a vibraciones. La estabilidad en el tiempo es de media a pobre. Su intervalo de medida corresponde al del elemento mecánico que utilizan. Su precisión es del orden de 0.5-1 %.
VENTAJA: Alta velocidad de transmisión. Bajo costo DESVENTAJA: Sensibilidad a la contaminación electromagnética. Utiliza cables apantallados.
TRANSDUCTOR PIEZOELÉCTRICO: Cuando ciertos cristales se deforman elásticamente a lo largo de planos específicos de esfuerzos se produce un potencial eléctrico en el cristal. Por lo tanto si se acopla un diafragma a un cristal de características geométricas adecuadas para que este pueda deformarse con la deformación del diafragma, entonces al producirse la deformación se producirá una corriente eléctrica que será proporcional a la deformación del cristal. DESVENTAJA: Son sensibles a cambios de temperatura. VENTAJA: No miden presiones estáticas. Tamaño pequeño, compacto Alta impedancia de salida. y ligero. Cables de conexión largos originan ruido. Muy lineales. Después de un choque severo no retornan rápiAlta respuesta a la frecuendamente a la salida de referencia previa. cia hasta 100000 ciclos/s. Su señal de salida es relativamente débil por lo No requieren frecuente calique precisan de amplificadores y acondicionabración. dores de señal que pueden introducir errores de medición .
TRANSDUCTOR RESISTIVO: Este elemento está conformado por un potenciómetro (resistencia variable) en donde la guía móvil (elemento que permite variar la resistencia) está conectada a un sensor de presión (diafragma, fuelle o tubo Bourdon), el desplazamiento producido por el sensor de presión producirá un cambio en la resistencia del potenciómetro. SUS CARACTERÍSTICAS SON: Su señal de salida es bastante potente, sin necesidad de amplificación. Son muy sensibles a vibraciones externas. Presentan una estabilidad pobre en el tiempo. Su intervalo de medida corresponde al del elemento mecánico que utilizan. La precisión es del orden del 1-2%.
VENTAJAS Salida alta. Económico. Se puede usar con corriente alterna o continua. No es necesario amplificar o acoplar impedancias.
DESVENTAJA Requiere un gran desplazamiento por lo cual el sensor de presión debe ser relativamente grande usualmente requiere gran tamaño, Posee una alta fricción mecánica, tiene una vida limitada, Es sensible a vibraciones o choques Tiene una baja respuesta a la frecuencia, Desarrolla altos niveles de ruido con el desgaste, Es insensible a pequeños movimientos (baja sensibilidad).
TRANSDUCTOR 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. La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tienen dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheatstone alimentado con corriente alterna. SUS CARACTERÍSTICAS SON: Su pequeño tamaño y su construcción robusta. Tienen un pequeño desplazamiento volumétrico. Son adecuados para medidas estáticas y dinámicas. Son sensibles a las variaciones de temperatura. Su intervalo de medida es relativamente amplio. Su precisión es del orden de +/-0.2 a +/-0.5 %. Su señal de salida es débil por lo que precisan de amplificadores con el riesgo de introducir errores es la medición. Su intervalo de medida es relativamente amplio, entre 0,05-5 a 0,5-600 bar.
VENTAJAS: Excelente respuesta a la frecuencia Construcción sencilla. Mide presiones estáticas y dinámicas. Costo relativamente bajo. Para pequeños desplazamientos. De resolución continua. Poco afectado por vibraciones.
DESVENTAJAS: El movimiento de cables de gran longitud origina distorsión y error. Alta impedancia de salida. Deben balancearse reactiva y resistidamente. Densible a variaciones de temperatura. El instrumento receptor es grande y complejo.
TRANSDUCTOR EXTENSOMÉTRICO: Utiliza un extensómetro o galga extensométrica (Strain gage) para transformar la deformación que se produce sobre un diafragma en una señal eléctrica. El extensómetro es un elemento que esta diseñado para medir deformaciones en materiales sometidos a esfuerzos. Estos están compuestos por varios lazos de un alambre muy fino o por un material semiconductor, el cual al estirarse produce un cambio en la sección transversal del alambre o en el área transversal del semiconductor. Existen varios tipos de transductores extensométricos: Galgas cementadas Galgas no cementadas SUS CARACTERÍSTICAS SON: El rango de las algas extensométricas puede ir entre las 3 pulgadas de columna de agua hasta 1400 MPa (200000psi) y su exactitud varía entre 0.1% de la amplitud a 0.25% del valor máximo del rango. Se debe además considerar la posibilidad de un error del 0.25% después de 6 meses de instalado y un 0.25% adicional por efecto de temperatura para cada 550ºC de cambio en la temperatura el ambiente donde se encuentra. VENTAJA Y DESVENTAJA: •Alta exactitud •Tienen una señal de salida débil, la cual requiere accesorios de acondicionamiento como puentes. •Miden presiones estáticas y dinámicas •Pueden excitarse con corriente alterna o continua •Requiere una fuente de alimentación •Baja sensibilidad a choques o vibraciones •Existen limitaciones para medir procesos con altas temperaturas •Resolución continua •Excelente respuesta a la frecuencia •Compensación por temperatura fácil
TRANSDUCTOR MAGNÉTICO: Los transductores magnéticos utilizan unas bobinas con un núcleo magnético móvil conectado a un sensor de presión, con lo cual al producirse el movimiento del núcleo magnético cambian las características magnéticas del circuito eléctrico. Existen principalmente dos tipos: Transductor magnético de inductancia variable Transductor magnético de reluctancia variable VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE INDUCTANCIA: Salida alta Se excitan solo con Corriente alterna por lo que el Receptor debe funcionar con corriente alterna Respuesta lineal No precisan ajustes críticos en el montaje Requiere un gran desplazamiento del núcleo magnético Baja histéresis por no haber roce Sensible a choques y vibraciones Construcción robusta
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE RELUCTANCIA: No existen rozamientos, por lo que se elimina la histéresis mecánica típica de otros instrumento. Presentan una alta sensibilidad a las vibraciones. Presentan una estabilidad media en el tiempo. Son sensibles a las temperaturas. •u precisión es del orden del +/- 0.5%. Posicionan la armadura móvil con un elemento de presión mecánico.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS TRANSDUCTORES