fundamentos acerca de los instrumentos encargados de medir y registrar las variables de altura y grados de temperatura; tipos y clasificación, funcionamiento, rangos.

1. Facultad de Ingeniería
Escuela de Mantenimiento Mecánico
Instrumentación y Control

2. Mide el estado de llenado de depósitos de:
a) líquidos
b) sólidos (polvo/granulados)
Nivel
 Medidores de nivel:

3. Medidores de nivel de forma
directa
Los instrumentos de medición directa se dividen en:
1. De sonda
2. Cinta - plomada
3. Nivel de cristal
4. Instrumentos d e flotador

4. Varilla o sonda:
 Consiste en una varilla o regla graduada, de la longitud
conveniente para introducirla dentro del depósito. La
determinación del nivel se efectúa por la lectura directa de
la longitud mojada por el líquido. En el momento de la
lectura el tanque debe estar abierto a presión atmosférica.
Se emplea en tanques de agua a presión atmosférica.

6. Cinta y plomada:
Este sistema consta de una cinta graduada y un
plomo en la punta. Se emplea cuando es difícil
que la varilla tenga acceso al fondo del tanque.
También se usa midiendo la distancia desde la
superficie del líquido hasta la parte superior del
tanque, obteniendo el nivel por diferencia.

8. Nivel tubular
Tubo de material transparente y rígido
conectado al depósito por dos bridas
con dos válvulas manuales de corte.
El liquido sube por el tubo hasta
igualar al nivel del depósito
Limitaciones:
 No mucha presión
 No T alta
 No impactos
 No líquidos que manchan
interior tubo
También de vidrio armado
 reflexión
 refracción

9. Medidor de nivel tubular
Tubo de vidrio para
líquidos limpios
Modelo NDAM
BRUNO SCHILING

10. MEDICIÓN POR PRESIÓN
HIDROSTÁTICA
Manométrico: consiste en un manómetro conectado
directamente a la parte inferior del tanque. El manómetro
mide la presión debida a la altura de líquido que existe
entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.
Sólo sirve para fluidos limpios, ya que los líquidos sucios
pueden hacer perder la elasticidad del fuelle. La medición
está limitada a tanques abiertos y el nivel viene influido
por las variaciones de densidad del líquido.

12. Burbujeo: mediante un regulador de caudal se hace pasar por
un tubo (sumergido en el depósito hasta el nivel mínimo), un
pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una
corriente continúan de burbujas. La presión requerida para
producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la
columna de líquido.
Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos
corrosivos o con Materiales en suspensión, ya que el fluido no
Penetra en el medidor ni en la línea de conexión

14. Medidor de presión diferencial
 Tanque abierto:
medidor de P
P = γ·g·h
 Tanque cerrado:
P=Pliq-Pdeposito

15. MEDIDOR DE NIVEL DE FLOTADOR:
Constituido por un flotador pendiente de un cable, un
juego de poleas y un contrapeso exterior.
MODELOS: de regleta (el contrapeso se mueve en sentido
contrario al flotador por una regleta calibrada),
magnéticos (el flotador lleva dentro un imán y se
desplaza moviendo una aguja indicadora).

17.  MEDIDOR POR ULTRASONIDOS:
El tiempo entre la emisión de la onda y la recepción del
eco es proporcional al nivel.
Hay que evitar que existan obstáculos en el recorrido de
las ondas. Son sensibles al estado de la superficie del
líquido (espuma).

18. RESUMEN DE MEDIDORES DE NIVEL PARA LÍQUIDOS

19. MEDIDORES DE NIVEL EN SÓLIDOS

20. Varilla Flexible.
La varilla flexible consiste en una
varilla de acero conectada a un
diafragma de latón donde está
contenido un interruptor. Cuando los
sólidos presionan, aunque sólo sea
ligeramente en la varilla, el interruptor
se cierra y actúa sobre una alarma.

21. Cono Suspendido.
El cono suspendido consiste en
un pequeño interruptor montado
dentro de una caja impenetrable
al polvo, con una cazoleta o pieza
pequeña de goma de la que está
suspendida una varilla que
termina en un cono.
Cuando el nivel de sólidos
alcanza el cono, el interruptor es
excitado

22. Detector de niveles continuos
El instrumento se caracteriza
por su sencillez puede
emplearse en control de nivel
pero debe ser muy robusto
mecánicamente para evitar
un posible rotura del
conjunto dentro d el a tolva.

23. Nivel de bascula
Una báscula es un instrumento para
medir y equilibrar fuerzas (pesos), y
comprende una serie de elementos
esenciales tales como un medio por el
cual se puede tomar y soportar la
carga, que por lo general es un tanque,
una plataforma, un gancho u otro
método conveniente para contener la
carga

24. • MEDIDOR RADIOACTIVO:
Consta de una fuente
radioactiva que se instala en un
lado del depósito. Al otro lado
se coloca un medidor de
radiación.
Son buenos para medir fluidos
con alta temperatura, líquidos
muy corrosivos, etc. porque no
existe contacto.
Su aplicación se ve limitada por
las dificultades técnicas y
administrativas que conlleva el
manejo de fuentes radioactivas.

25. • MEDIDOR CAPACITIVO:
Mide la variación de la capacitancia en un condensador cuando varía el medio
dieléctrico entre sus placas.
El dieléctrico es el líquido. Al variar el nivel del líquido varía proporcionalmente
la capacidad.

26. TEMPERATURA
La temperatura es una magnitud referida a las nociones
comunes de caliente o frío.
El uso de instrumentos de medición es primordial para el:
1. Control de sistemas
2. Regulación de ambientes de cultivación
3. Modos de producción
4. Preservación de materia
El siguiente diagrama es referido a los instrumentos de
medida de temperatura y sus alcances.

28. Campos de aplicación
usuales en el medio de Termómetros
sistema Rango ºc
Termocupla -200..2800
S. De
dilatación
-195..760
Termoresist_
encias
-250..850
Termistores -195..450
Pirómetros
de radiación
-40..4000
Instrumento que sirve para
medir la temperatura. El más
usual se compone de un bulbo
de vidrio que se continúa por un
tubo capilar y que contiene
determinado elemento el cual su
dilatación por efecto de la
temperatura se mide sobre una
escala graduada.

29. TERMÓMETRO DE VIDRIO
 Funciona por la dilatación de un líquido alojado en un bulbo ,
que se visualiza en un capilar cuyo pequeño diámetro permite
apreciar grandes variaciones de la longitud del fluido dilatado
para un determinado volumen.
 La expresión del volumen total del fluido encerrado es:
 V = Vo (1+ α Δt )

30. ERRORES
1. Los que se generan por la dilatación
del tubo de vidrio.
2. Los que se deben al tiempo de
inmersión del bulbo.
3. Los que se deben a la falta de
uniformidad de la superficie transversal
del capilar.
4. Los que se deben a la profundidad de
inmersión , etc.

31. Termómetro de Gas a volumen
constante
En este instrumento la variable
que mide la temperatura es la
presión de un gas que se
mantiene a volumen constante.
Se ha escogido este termómetro
como patrón porque los valores
de la temperatura que se
obtienen con él son
independientes del gas utilizado.

32. TERMÓMETRO
BIMETÁLICOS
 Se basa en la diferencia de dilatación de los metales tales como:
AluminioBronce, Cobre , Laton , Níquel , Níquel Cromo , Monel
, Acero , Aleación Hierro – Niquel(36%) llamada Invar ,
Porcelana , Cuarzo. El aluminio tiene el mayor coeficiente de
dilatación de los mencionados.
 Se obtienen exactitudes del orden del 1% de la medición.

34. TERMOMETROS DE RESISTENCIA
 Los termómetros de resistencia o termómetros a resistencia
son transductores de temperatura, los cuales se basan en la
dependencia de la resistencia eléctrica de un material con la
temperatura, es decir, son capaces de transformar una
variación de temperatura en una variación de resistencia
eléctrica.
conductor, aislante o semiconductor.

35. DETECTORES DE TEMPERATURA
RESISTIVOS (RTD)
 Los detectores de temperatura basados en la variación
de una resistencia eléctrica se suelen designar con sus
siglas inglesas RTD (Resistance Temperature
Detector).Dado que el material empleado con mayor
frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla a
veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer).
 Un termómetro de resistencia es un instrumento
utilizado para medir las temperaturas aprovechando la
dependencia de la resistencia eléctrica de métales,
aleaciones y semiconductores (termistores) con la
temperatura; tal es así que se puede utilizar esta
propiedad para establecer el carácter del material
como

37. El elemento de resistencia.- es un embobinado de material y
calibre adecuados
Línea de conexión

38. Materiales usados normalmente en las sondas
 PLATINO
Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y
estabilidad, pero presenta el inconveniente de su coste. En general la
sonda de resistencia de Pt utilizadaa en la industria tiene una
resistencia de 100 ohmios a 0ºC. por esta razón, y por las ventajosas
propiedades físicas del Pt fue elegido este termómetro como patrón
para la determinación de temperaturas entre los puntos fijos desde el
punto del Oxigeno (-183ºC) hasta el punto de Sb (630'5).
 NÍQUEL
Mas barato que el Pt y posee una resistencia más elevada con una
mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su
sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R - Tª.
Efectivamente en el intervalo de temperatura de 0 a 100ºC, la
resistencia de Niquel aumenta en un 62% mientras que el Pt solo
aumenta en un 38%. Sin embargo los problemas relativos a su
oxidación u otro tipo de deterioro químico, limitan su utilización e
incluso ponen en peligro la reproducibilidad de sus medidas. Otro
problema añadido es la variación que experimenta su coeficiente de
resistencia según los lotes fabricados.

39.  COBRE
El cobre tiene una variación de resistencia uniforme en el rango de
temperatura cercano a la ambiente; es estable y barato, pero tiene el
inconveniente de su baja resistividad, ya que hace que las variaciones
relativas de resistencia sean menores que las de cualquier otro metal.
Por otra parte sus características químicas lo hacen inutilizable por
encima de los 180ºC.
 TUNGSTENO
Tiene una sensibilidad térmica superior a la del platino, por encima de
100ºC y se puede utilizar a temperaturas más altas, incluso con una
linealidad superior. Asimismo se puede hacer hilo muy fino, de manera
que se obtengan resistencias de valor elevado, pero como consecuencia
de sus propiedades mecánicas su estabilidad es muy inferior a la del
platino. Las técnicas actuales de fabricación de láminas delgadas por
evaporación , serigrafía u otro procedimiento ligado a la
microelectrónica permiten depositar en superficies muy pequeñas
resistencias de los materiales indicados anteriormente

40. PIROMETROS
 Un pirómetro, también llamado pirómetro óptico, es un
dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia sin
necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele
aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas
superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura de
un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta +4000
grados celsius. Una aplicación típica es la medida de la
temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o
fundiciones.
 Cualquier objeto con una temperatura superior a los 0 grados
kelvin emite radiación térmica. Esta radiación será captada y
evaluada por el pirómetro. Cuando el objeto de medida tiene
una temperatura inferior al pirómetro, es negativo el flujo de
radiación. De todas formas se puede medir la temperatura.

42.  Uno de los pirómetros más comunes es el pirómetro de
absorción-emisión, que se utiliza para determinar la
temperatura de gases a partir de la medición de la
radiación emitida por una fuente de referencia calibrada,
antes y después de que esta radiación haya pasado a través
del gas y haya sido parcialmente absorbida por éste.
Ambas medidas se hacen en el mismo intervalo de las
longitudes de onda.
 Para medir la temperatura de un metal incandescente, se
observa éste a través del pirómetro, y se gira un anillo para
ajustar la temperatura de un filamento incandescente
proyectado en el campo de visión. Cuando el color del
filamento es idéntico al del metal, se puede leer la
temperatura en una escala según el ajuste del color del
filamento

43. PIRÓMETROS DE RADIACIÓN
 Los pirómetros de radiación se fundamentan en la ley de Stefan -
Boltzman que dice que la energía radiante emitida por la
superficie de un cuerpo negro aumenta proporcionalmente a la
cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo, es decir
W = s T4
Donde
W (potencia emitida) es el flujo radiante por unidad de área,
s es la constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W /
m2 K4) y
T es la temperatura en Kelvin

44. Pirómetro óptico:
 la temperatura del objeto (un
horno por ejemplo) se obtiene
comparando el color de la
llama con el del filamento de
una lámpara eléctrica.
 La variable termométrica
tiene que ver con la frecuencia
de la luz, magnitud que
determina el color de lo que
vemos.

45. TERMOPAR
Es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la
fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de
dos metales distintos.
Los termistores y termopares tienen a menudo elementos
sensores de sólo uno o dos centímetros de longitud, lo que les
permite responder con rapidez a los cambios de la temperatura
y los hace ideales para muchas aplicaciones en biología e
ingeniería.