5 Sensores de Presion

Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica,

Universidad Nacional de Colombia, Bogot D.C. 1

Diplomado: Instrumentacin Industrial Aplicada con nfasis en el Sector

Petrolero (DIA-SP)

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL: MEDICION DE PRESION

Ing Giovanni Baquero Rozo

Docente Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniera Bogot

rea: instrumentacin y medidas Edif. 411 - 208 Cra 30 No 45-03 Edif 411 of 208 Bogot, D.C. T. +57 316 5000 Ext 11146 e-mail: [email protected]



Contenido Introduccin:

CONCEPTOS DE PRESION

Sumadores de Fuerza

Transductores de Presion

Conclusiones



Introduccin

PRESION: Se define como fuerza sobre unidad de rea.

P = F/A [N/m2 = Pascal] SI

Bar 105 Pa

Psi 6895 Pa

Atm 101.325 Pa

mmHg 133.3 Pa



Introduccin



SUMADORES DE FUERZA

Los sumadores de fuerza son elementos mecnicos que permiten convertir una fuerza o una presin en un desplazamiento. Los tipos de sumadores de fuerza para presin:

Tubo de Bourdon Fuelle Diafragma

Los sumadores de fuerza, pueden

considerarse como sensores

completos al adaptarle algn

mecanismo indicador como una

escala.



SUMADORES DE FUERZA: Tubo de Bourdon en C

Consiste de un tubo de seccin transversal hueca que se ciega por un extremo y al que se le inserta un fluido por el extremo abierto

provocando una deformacin determinada

en el otro extremo para un valor constante

de presin.

Normalmente en el tubo Bourdon es de

acero inoxidable, latn, bronce, aleacin de

cobre: berilio-cobre o aleaciones especiales.



SUMADORES DE FUERZA: Tubo de Bourdon



SUMADORES DE FUERZA: Tubo de Bourdon Espiral y Helicoidal

Desarrollos posteriores dieron lugar a los tubos helicoidales y

espirales, los cuales proveen una amplificacin mecnica de la seal

de movimiento que brinda el simple tubo de Bourdon, lo que permite

una mayor sensibilidad.

Espiral: Utilizado para presiones de vacio y

manomtricas, hasta de 300 psig.

Helicoidal: Mide presiones de hasta 100.000 psig



SUMADORES DE FUERZA: Tubo de Bourdon

Este tubo es de tipo industrial se distingue por ser apto

para ambientes hostiles, corrosivos, con polvo, humedad,

etc. Su precisin habitual es del 1% a plena escala.

Tanto el Bourdon como su mecanismo transmisor y su

alojamiento protector son de acero inoxidable con

conexin al proceso de



SUMADORES DE FUERZA: DIAFRAGMA

Dispositivo compuesto de una placa circular flexible empotrada en una base obteniendo la medida mediante el desplazamiento del punto central de la membrana. Es utilizado para medir presiones manomtricas bajas y presiones de vaco con un acople especial. Se pueden utilizar varias capsulas metlicas soldadas con el objetivo de obtener mayor desplazamiento. El material utilizado para su fabricacin es generalmente aleacin de nquel o inconel, Latn, Bronce, etc




Plano: Se presenta cuando existe una deformacin en el diafragma que se traduce en movimiento axial. Corrugado: Sellados para ambientes sin humedad. Presenta propiedades resistivas que al variar la presin cambian la resistencia de un material. Capsula: Consiste en 2 diafragmas ondulados anulares con curvaturas opuestas y sellados juntos por su periferia. La deformacin en este dispositivo es el doble que en la de el diafragma nico. Son utilizados para medir presiones de 25 a 2400 mmH2O. Las capsulas son construidas de latn, acero inoxidable y los diafragmas de cuero tratado con aceite, hule, neopropeno y tefln.



SUMADORES DE FUERZA: DIAFRAGMA-PRESION DIFERENCIAL

Consta de dos membranas exteriores y un fluido en contacto con un diafragma

sensor, situado entre las dos armaduras de un condensador.

El fluido transmite la presin soportada por las membranas al diafragma, el

cual se desplaza hacia un lado o hacia otro proporcionalmente a la presin

diferencial.




Ventajas: Permiten altas sobrecargas Buena linealidad Son adaptables a presiones absolutas y diferenciales Se pueden fabricar en muchos metales y aleaciones Ocupan poco espacio

Desventajas:

No resisten choques ni vibraciones Son difciles de reparar

Aplicacin adicional: Sellos

volumtricos

Consiste en un fluido o elemento de sello

entre el medio y el instrumento cuando el

ambiente es altamente daino para este.



SUMADORES DE FUERZA: FUELLE

Es una serie de diafragmas metlicos conectados entre si. Cuando se somete a presin de un fluido, un diafragma se deforma debido a la elasticidad del material metlico, esta deformacin se traslada por los diafragmas generando un movimiento considerable. De esta manera el fuelle se expande a medida que aumente la presin del fluido o se contrae si disminuye. Se construye de bronce fosforoso, latn, acero inoxidable, etc Utilizado para medir presiones manomtricas bajas, de vaci y absolutas cuando se hace un acople fuelle-muelle.




Se utilizan para medir presiones manomtricas bajas, entre -40 y 600 mbar

Se fabrican en su gran mayora de bronce fosforoso, latn o acero inoxidable

Tienen una alta durabilidad gracias a su gran resistencia a la fatiga dada por los materiales y su tratamiento trmico

Su precisin esta en 1%

Son sensibles a la temperatura y su rango de operacin va desde 10C a 80C

Ventajas:

Tienen mucho desplazamiento Costo moderado Son adaptables a presin absoluta y a presin diferencial Son adecuados para campos de presin bajos y medios




Desventajas:

Necesitan compensacin de temperatura No manejan altas presiones Solo se fabrican en determinados metales Necesitan de un resorte para obtener el margen de medida



APLICACIONES: PRESOSTATOS



TRANSDUCTORES DE PRESION

Resistivos Magnticos Capacitivos Extensiomtricos Piezoelctricos Estado Slido



TRANSDUCTORES DE PRESION: LVDT, INDUCTIVO



TRANSDUCTORES DE PRESION: CAPACITIVO

Los transductores capacitivos se caracterizan por su pequeo tamao y de construccin robusta, tienen un pequeo desplazamiento volumtrico y

son adecuados para medidas estticas y

dinmicas en intervalos de medida relativamente

amplios. Entre 0.05 5 y 0.5 600 bar, con una precisin del orden de 0.2 a 0.5 %



TRANSDUCTORES DE PRESION: PIEZOELECTRICO

Naturales: Cristales de cuarzo Turmalina Sinteticos Sal de Rochelle Titanato de Bario PZT (titanatos circonatos) Metaniobato de plomo Fluoruro de polivinilideno Trifluoroetileno TrFE P(VDF/TRFE) Nylon Polyurea



Cmo elegir el sensor de presin ms apropiado

Los parmetros primarios a considerar son : 1) Rango de presin y sobrepresin (< 500%) 2) Exactitud, Precisin (0,1 - 2%) 3) Robustez, vibraciones, materiales, rango de temperatura, velocidad de respuesta 4) Referencia de presin necesaria:

a) Atmosfrica 0 es presin atmosfrica b) Sellada 0 es un determinado valor de presin c) Absoluta 0 absoluto d) Diferencial el sensor mide la diferencia entre dos lneas de presin desconocidas

3) Tipo de salida necesaria y tensin de alimentacin:

a) Salidas 0-5V, 0-10V, 4-20mA, mV, Opcin de seguridad intrnseca... b) Alimentacin unipolar o bipolar



Diplomado: Instrumentacin Industrial Aplicada con nfasis en el Sector

Petrolero (DIA-SP)

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL: MEDICION DE NIVEL

GRACIAS POR SU ASISTENCIA

Ing Giovanni Baquero Rozo

Docente Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniera Bogot

rea: instrumentacin y medidas Edif. 411 - 208 Cra 30 No 45-03 Edif 411 of 208 Bogot, D.C. T. +57 316 5000 ext 11146 e-mail: [email protected]

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