Instrumentación Industrial: Medidores de Presión, Flujo y Nivel

Medidores de Presión

Medidores McLeod (Vacuómetros): Estos medidores se utilizan para medir presiones cercanas al vacío. Constan de un tubo con una ampolla y un muelle, y se emplean comúnmente en laboratorios.

Descripción: El gas entra a la presión que se desea medir a través de un bulbo, llenando todo el circuito y empujando un dispositivo elástico (membrana y muelle). Este dispositivo, a su vez, empuja un fluido conocido a través de un tubo conectado a una escala.

Medidor de Hilo Caliente o Iónico: Se utiliza para medir el flujo de un gas en una tubería cerrada. Consta de dos soportes y un hilo que se calienta mediante corriente eléctrica. Las medidas obtenidas son indirectas y sirven para medir caudales. Suelen encontrarse dentro de vainas protectoras de materiales plásticos (resistentes al calor) o metálicos.

Descripción: Un alambre calentado eléctricamente se coloca en una corriente de gas, transmitiendo calor desde el alambre al fluido, principalmente por convección. Midiendo la temperatura del alambre, se obtiene la velocidad del fluido.

Galgas Extensiométricas: Son transductores que cambian el valor nominal de su resistencia cuando se someten a esfuerzos mecánicos. Al someter la galga a un esfuerzo, su resistencia eléctrica varía, permitiendo conocer la presión a la que ha sido sometida.

Transmisores Electrónicos

Finalidad:

• Convertir las magnitudes medidas en señales eléctricas.
• Adaptar las señales a niveles estándar (4-20mA).
• Transmitir la señal de los receptores a través de las líneas de transmisión.

Elementos:

• Detector de la magnitud a medir.
• Transmisor de la señal.
• Visualizador (opcional).

Ventajas:

• Centralización de datos.
• Control directo sobre aparatos y procesos.
• Mayor seguridad en las medidas.
• Rapidez en la recepción de datos y control del proceso.
• Gran aprovechamiento de los datos obtenidos.

Tipos:

• De 2 hilos (alimentación en continua).
• De 4 hilos (alimentación en continua y alterna).

Ventajas y diferencias:

• No se usan para grandes distancias por: falta de inmunidad al ruido eléctrico, coste elevado.
• La resistencia aumenta con la longitud del cable.
• En corriente continua no es admisible en áreas de seguridad.
• La transmisión en 2 hilos es más económica.

Componentes:

• Sensor: En contacto con la variable.
• Compensador: Modula la señal.
• Amplificador: Amplía la señal para poder medirla.
• Regulador: Modula la señal para poder medirla con el amperímetro.

Válvulas Industriales

Apertura rápida (todo o nada):

• Tienen forma de disco plano.
• El caudal aumenta mucho al principio hasta que llega al punto de equilibrio.

Lineal:

• El obturador con característica lineal.
• El caudal es directamente proporcional. Q= K·l

Parabólica:

• Válvulas de tajadera y mariposa. Q=K·

Isoporcentuales:

• Obturador con característica isoporcentual.
• Cada incremento de la válvula se refleja con un incremento similar en el caudal. Qmax=Qo·

Medición de Nivel en Depósitos

Depósitos:

L = distancia entre nivel máximo y nivel mínimo; l = nivel en un instante dado; a = diferencia de alturas entre el medidor y el nivel 0; b = diferencia de alturas entre el medidor y la toma superior; Pe = peso específico del líquido; Po = presión en el tanque por encima del líquido.

Sirven para medir la presión relativa: P=Pa-Pb; P=(a+b)·Pe+Po; P=a·Pe+Pe·l·Po.

Cuando l=0, se corrige el error de “0” haciendo una elevación de este: Pmin=a·Pe.

Posteriormente, se realiza una supresión de “0” para corregir el error de multiplicación: Pb=Pes.vapor·L+Po; P=l·Pel+Pvapor.

Medidores de Caudal en Canales Abiertos

Medidores de Caudal Abierto: Para la medición de caudal en canales abiertos se emplean los vertederos. Estos pueden ser definidos como simples aberturas por las que fluye un líquido. Los vertederos son unos de los instrumentos más antiguos, simples y confiables para medir el flujo del agua en un canal si se dispone de suficiente caída y la cantidad de agua a medir no es muy grande.

• Vertedero rectangular: Q=K·l·H^n
• Vertedero triangular: Q=1,4·H^5/2
• Vertedero trapezoidal: Q=1,84·(I-0,2H)·H^3/2
• Vertedero Venturi: Q=K·H^n