Conceptos generales relacionados con la instrumentación en la industria. Desde definiciones hasta los instrumentos más comunes en el área de la ingeniería mecánica. Es una recopilación de información de diversos libros, en formato de artículo científico.

1. Ingeniería Mecánica
1
Introducción a la Instrumentación Industrial
Donal Gildardo Estrada Cifuentes1
, Jorge Iván Cifuentes Castillo2
cifuentes-9@hotmail.com
jorgeivan96@hotmail.com
1 Estudiante del curso de instrumentación mecánica de la Escuela de Mecánica,
Universidad de San Carlos de Guatemala, 01012
2 Catedrático del curso de instrumentación mecánica de la Escuela de Mecánica,
Universidad de San Carlos de Guatemala, 01012
Abstract
Industrial instrumentation is a discipline of metrology, along with control, seeks to measure,
monitor and control industrial processes of a business, this in order to ensure the quality, costs
with poor quality related and optimize resources. An important component is the control
instrumentation, which uses transmitters to create feedback loops that allow the system to
minimize errors, especially those associated with human intervention. The transmitters may
be pneumatic, electric or radio, depending on the specific needs of the control loop. There are
several variables to be measured in an industrial plant, among them are: flow, pressure,
temperature and level. Also to ensure the reliability and accuracy of the instruments periodic
calibration of pressure gauges, flow meters, thermometers, etc. is necessary.
Keywords: Industrial Instrumentation, Fluid, Transmitters, Meters, Flow, Temperature,
Pressure, Level, Calibration, Mechanical Engineering.
Resumen
La instrumentación industrial es una disciplina de la metrología que, junto con el control,
busca medir, monitorear y controlar los procesos industriales de una empresa, esto con el fin
de regular la calidad, los costos asociados a la mala calidad y optimizar los recursos. Un
componente importante en la instrumentación es el control, el cual utiliza transmisores para
crear lazos que permitan retroalimentar el sistema y reducir al mínimo los errores,
especialmente los asociados a la intervención humana. Los transmisores pueden ser
neumáticos, eléctricos o de radio, dependiendo de las necesidades específicas del lazo de
control. Existen diversas magnitudes que deben ser medidas en una planta industrial, entre
ellas destacan: caudal, presión, temperatura y nivel. Asimismo para garantizar la confiabilidad
y exactitud de los instrumentos se hace necesaria la calibración periódica de los manómetros,
caudalímetros, termómetros, etc.

2. Ingeniería Mecánica
2
Palabras clave: Instrumentación Industrial, Fluidos, Transmisores, Medidores, Caudal,
Temperatura, Presión, Nivel, Calibración, Mecánica, Ingeniería.
Objetivos
1. Determinar la importancia de la
instrumentación y el control en las
plantas de producción.
2. Establecer la relación entre
optimización y un buen sistema de
control en caudales para la industria.
3. Nombrar criterios necesarios para
seleccionar un buen instrumentos de
medición, ya sea en temperatura, nivel
o presión.
1. Introducción
La instrumentación industrial surge como
respuesta a la necesidad de controlar los
procesos industriales. En una planta los
procesos industriales pueden ser de
distinta naturaleza, pero generalmente se
requiere el control de determinadas
magnitudes como temperatura, presión,
flujo, conductividad, etc. (Enríquez,
2012).
Según Enríquez (2012): “Sistema de
control se puede definir como: ‘un sistema
que compara el valor de una variable a
controlar con un valor deseado y cuando
existe una desviación, efectúa una acción
de corrección sin que exista intervención
humana’”.
De forma general, un sistema de control se
compone de:
• Una unidad de medida
• Un indicador
• El registrador
• Un elemento final de control
• El propio proceso a controlar
Dichos elementos integran lo que se
denomina el lazo de control, donde el
mismo puede ser cerrado o abierto
(Enríquez, 2012).
Figura 1. Sistema de lazo de control
abierto.
Fuente: Enríquez, G. (2012).
2. Conceptos básicos y generales de
instrumentación
Algunos conceptos generales extraídos de
la norma ANSI / ISA 5.1 revisión 2009:
a. Instrumentación primaria: consiste en
medir, monitorear, controlar, o
calcular los dispositivos y funciones
de equipos y sus funciones inherentes
y de software que incluyen:
transmisores, registradores,
controladores, válvulas de control,
seguridad auto-accionado y
dispositivos de control y funciones de
software.
b. Instrumentación secundaria:
consiste
en medir, monitorear o el control de
dispositivos y equipo que incluyen:
medidores de nivel, medidores de
presión, termómetros y reguladores de
presión.

3. Ingeniería Mecánica
3
c. Instrumentación auxiliar: consta de
dispositivos y equipo que miden,
controlan o calcular, y que son
necesarios para el funcionamiento
eficaz de los elementos primarios o
secundarios; que incluyen: el cálculo
de los dispositivos de purga,
medidores, sistemas de manipulación
de muestras, y los conjuntos de
instrumentación de aire.
d. Controlador: un dispositivo que tiene
una salida que varia para regular una
variable controlada de una manera
especifica.
e. Convertidor: Dispositivo que recibe
señal de información desde un
instrumento de una forma y envía una
señal hacia una salida bajo otra forma.
f. Elemento final de control: El
dispositivo que directamente controla
el valor de la variable manipulada de
un lazo de control a menudo resulta
ser una válvula de control.
g. Instrumento: un dispositivo usado
directa o indirectamente para medir
y/o controlar una variable. El término
incluye elementos primarios,
elementos finales de control,
dispositivos computacionales, y
dispositivos eléctricos tales como
anunciadores, interruptores y
pulsadores.
h. Instrumentación: Una colección de
instrumentos o su aplicación para el
propósito de observar, medir,
controlar o combinaciones de estas.
i. Sensor: parte de un lazo o un
instrumento que primero detecta el
valor de la variable de un proceso y
que asume el valor correspondiente
predeterminado para el estado de la
salida. Se le conoce también como
detector o elemento primario.
j. Interruptor: Dispositivo que conecta,
desconecta, selecciona o transfiere
uno o más circuitos y no esta
designado como un controlador, como
un relé o como una válvula de control.
k. Transductor: término general para un
dispositivo que recibe información de
una o más formas de cantidades
físicas, modificando esta información
y/o su forma produciendo una señal de
salida.
l. Transmisor: Dispositivo que detecta
la variable de un proceso por medio de
un sensor y tiene una salida cuyo valor
en el estado estable varia como una
función predeterminada de la variable
del proceso. El sensor puede o no estar
integrado al transmisor
2. Transmisores
Un transmisor es un dispositivo que
convierte una señal muy pequeña a una
señal utilizable. Los transmisores usados
en la industria generalmente utilizan
señales eléctricas pequeñas como:
microvoltios (µV), milivoltios (mV),
miliamperios (mA) o frecuencia en señales
mayores de tensión eléctrica, intensidad o
frecuencia (0-10V ó 4-20mA).
Generalmente un transmisor se vale de
amplificadores operacionales para
amplificar y linealizar la señal de salida
(Enríquez, 2012).
Los transmisores también pueden
funcionar con señales neumáticas; de 3 a
15psi (0.21-1.05kg/cm2
).
El elemento primario puede formar o no
parte integral del transmisor; el primer
caso lo constituye un transmisor de
temperatura de bulbo y capilar y el
segundo un transmisor de caudal con la

4. Ingeniería Mecánica
4
placa orificio como elemento primario
(Creus, 2011).
Transmisor Principio Exactitud Des-
ventajas
Neumático Sistema
tobera
obturador
y bloques
amplifica-
dores
±0.5 % Suscepti-
bles a mal
funciona-
miento
por
partículas
de polvo o
aceite
Electrónico Detecto-
res de
inductan-
cia, o
transfor-
madores
diferen-
ciales o
barra de
equilibrio
de fuerza
±0.5 % No puede
guardar
señales
Digital Serie de
impulsos
en formas
de bits
(código
binario)
Hasta
±0.1 %
Falta de
normali-
zación y
respuesta
frecuen-
cial
defectuo-
sa
Radio
Señales
de 902 a
928 MHz
en banda
ISM
modula-
das en
dispersión
Hasta
±0.1 %
Complica-
ciones con
regula-
ciones
estatales
Tabla 1. Tipos de Transmisores.
Fuente: Propia en base a información
recopilada de Creus, A. (2011).
3. Medidores de flujo de fluidos
3.1. Medición de caudal
Medir el caudal es necesario en la industria
se hace por dos razones: contabilidad y
control de procesos. La primera atiende a
la necesidad de medir la transferencia de
fluido entre procesos, usuarios o entre
suministrador y cliente. El segundo se
utiliza para optimizar rendimientos en las
unidades de producción aplicando balance
de materia (Acedo, 2013).
Existen diversos tipos de medidores de
caudales, entre ellos:
• Medidores de área variable
• Medidores por desplazamiento
positivo
• Medidores másicos
• Medidores por presión diferencial
• Medidores electromagnéticos
• Medidores tipo turbina (Acedo,
2013).
3.1.1. Medidores de área variable
Los medidores de área variable, también
conocidos como rotámetros, se basan en la
relación entre la energía cinética y la
energía de presión. En el rotámetro el área
de restricción cambia al tiempo que el
caudal, pero la presión diferencial se
mantiene constante (Acedo, 2013).
Figura 2. Forma simplificada de un
rotámetro.
Fuente: Acedo, J. (2013).

5. Ingeniería Mecánica
5
En el rotámetro, la posición de equilibrio
de las fuerzas indica el caudal, donde las
fuerzas de arrastre e impacto provocan el
ascenso del flotador y el propio peso el
descenso. Estos instrumentos son aptos
para caudales pequeños y limpios (Acedo,
2013).
3.1.2. Medidores por desplazamiento
positivo
Llamados genéricamente como
contadores, debido a que cuentan el
número de volúmenes desplazados en un
tiempo determinado, donde dicho
volumen unitario es conocido (Acedo,
2013).
En estos instrumentos las medidas se
obtienen de forma directa, son aptos para
fluidos muy viscosos, no necesitan
alimentación eléctrica y miden un amplio
rango de caudal. En contraparte, limitan el
caudal, se dañan por sobrevelocidad y no
son aptos para fluidos abrasivos o sucios
(Acedo, 2013).
Figura 3. Medidor de desplazamiento
positivo de ruedas ovales forma Bopp
Reuther.
Fuente: Bopp & Reuther Messtechnik
(2011).
3.1.3. Medidores másicos
Como su nombre lo indica, miden el
caudal en unidades de masa sobre tiempo
(kg/h, lbm/s).
Los medidores másicos se pueden basar
en:
• Volumen, presión y temperatura
• Momento angular por fluido en
sentido axial debido a un sistema
rotor-estator
• Efecto Coriolis y la segunda ley de
Newton (Acedo, 2013).
Estos medidores ofrecen muy buena
exactitud, un rango amplio de medidas, un
bajo conste de mantenimiento y la lectura
se hace de forma directa. Como
desventajas están los altos costos de la
instalación y el equipo en sí mismo, no se
puede utilizar con gases o vapor y hay
pérdida de carga media (Acedo, 2013).
Figura 4. Medidor másico bajo
principio Coriolis, Micro Motion Elite
de la firma Emerson.
Fuente: Micro Motion Inc. (2015).
3.1.4. Medidores por presión diferencial
Es el método más usado en la industria y
se encuentran varios tipos de elementos
basados en este principio: placas de

6. Ingeniería Mecánica
6
orificio, tubos Venturi, toberas, tubos
Pitot, tubos Annubar, etc. (Acedo, 2013).
Esencialmente se basan en la ecuación de
Bernoulli y usar un estrechamiento o
garganta para provocar una subida de
presión (Cromer, 1986)
3.1.4. Medidores electromagnéticos
Figura 5. Esquema general de un
medidor electromagnético.
Fuente: Comisión Nacional del Agua
(s.f.).
Estos medidores se basan en el principio
de Faraday, que establece que la fuerza
electromotriz inducida en un elemento
conductor es directamente proporcional a
la velocidad de dicho conductor. El líquido
hace la función de conductor y el medidor
cuenta con bobinas que generan un campo
magnético. Se utilizan con caudales
altamente conductores, muy viscosos y
abrasivos, pero que no se encuentren en
fase de gas (Acedo, 2013).
3.1.5. Medidores de tipo turbina
Esencialmente es un rotor con álabes que
rota perpendicularmente a la dirección del
fluido; usando un detector magnético se
cuentan el número de veces que el álabe
corta el fluido y se determina entonces la
velocidad y el caudal. No es útil con
fluidos sucios y muy viscosos, necesita
una periódica calibración y el exceso de
velocidad lo puede dañar (Acedo, 2013).
4. Medidores de presión
4.1. Definición de presión
Según Cromer (1986): “la presión es la
fuerza por unidad de superficie que se
ejerce perpendicularmente, sobre una
superficie”.
Las dimensionales de la presión son fuerza
por unidad de superficie. En el Sistema
Internacional la dimensional es el pascal
(Pa), que representa un newton por metro
cuadrado (N/m2
). Otras unidades de
medición son la libra por pulgada cuadrada
(psi), el torr o milímetro de mercurio
(mmHg) y el bar (Cromer, 1986).
4.2. Instrumentos para medir la presión
4.2.1. Barómetro
Figura 5. Un barómetro.
Fuente: Himmelblau, D. (2002).
Sirve para medir la presión atmosférica.
Lo componen un tubo de vidrio recto, de
longitud superior a 76 cm, cerrado por un

7. Ingeniería Mecánica
7
extremo. Se llena el tubo de mercurio y
luego se invierte introduciéndolo en una
cubeta de mercurio, lo que provoca que
descienda el Hg a partir del extremo
cerrado. El instrumento se basa en el
principio de la presión hidrostática
(Cromer, 1986).
4.2.2. Manómetro de Bourdon
Es un instrumento con un indicador de
medida que se puede construir para medir
presiones bajas o altas.
El más común es el Bourdon ‘C’: consiste
en un tubo metálico, cerrado en un
extremo y al que se curva en forma de letra
C; dicho extremo, también llamado punta,
se conecta a una aguja indicadora
mediante un sistema multiplicador
mecánico. El otro extremo, abierto, está
unido rígidamente a un soporte (Cromer,
1986).
La sección del tubo es oval. Al aumentar
la presión dentro del tubo, la sección se
hace más circular y hace que el tubo se
ponga ligeramente más recto. El sistema
multiplicador mecánico transforma el
pequeño movimiento de la punta del tubo
en un gran movimiento de la aguja
(Cromer, 1986).
Parte de la circunferencia se divide en los
números correspondientes a las alturas
observadas en un buen barómetro,
entonces el aparato queda graduado y en
disposición de funcionar (Fernández,
2012).
Figura 6. Dispositivos de manómetros
de Bourdon para medir la presión;
Bourdon ‘C’ y Bourdon espiral.
Fuente: Himmelblau, D. (2002).
4.2.3. Manómetro aneroide
Figura 7. Barómetro.
Fuente: Cromer, A. (1986).
Es un barómetro mecánico compacto
consistente en una cámara flexible, la cual
se cierra herméticamente al vacío. La
presión exterior comprime la cámara y la
magnitud de dicha compresión es
directamente proporcional a la presión del
aire ambiente. Al contraerse o dilatarse la
cámara, mueve un multiplicador mecánico
conectado a una aguja que a su vez señala
una escala calibrada y graduada con un
barómetro (Cromer, 1986).
4.2.4. Instrumentos de medida eléctricos

8. Ingeniería Mecánica
8
Hay dispositivos capaces de producir una
señal eléctrica proporcional a la presión
que se les aplica. Dicha señal es procesada
electrónicamente y se transforma en una
señal de lectura directa (dial o digital). Su
nombre común es transductores de presión
y son muy útiles por su versatilidad
(Cromer, 1986).
Dentro de estos instrumentos están los
basado en el efecto piezoeléctrico,
descubierto por los esposos Curie. Ciertos
cristales, como el cuarzo y el titanato de
bario, liberan carga eléctrica cuando se
someten a compresión o tracción
unidimensional a lo largo de los ejes
cristalinos apropiados (Stewart, 1972).
5. Medidores de temperatura
5.1. Definición de temperatura
Himmelblau (2002), quien a su vez
parafrasea a Maxwell, afirma: “la
temperatura de un cuerpo es una medida
de su estado térmico considerado como su
capacidad para trasferir calor a otros
cuerpos”.
5.2. Instrumentos para medir la
temperatura
Para medir la temperatura existe una
amplia gama de instrumentos, los cuales
usan una escala absoluta (kelvin o
Rankine) o una escala relativa (Celsius o
Fahrenheit).
Figura 8. Instrumentos preferidos de
acuerdo al rango de temperatura a
medir.
Fuente: Himmelblau, D. (2002).
5.2.1. Termómetro bimetálico
Este tipo de termómetros, Creus (2011)
afirma: “Se fundamentan en el distinto
coeficiente de dilatación de dos metales
diferentes, tales como latón, monel o acero
y una aleación de ferroníquel o Invar (35.5
% de níquel) laminados conjuntamente.
Las láminas bimetálicas pueden ser rectas
o curvas, formando espirales o hélices”.

9. Ingeniería Mecánica
9
Figura 9. Termómetro bimetálico.
Fuente: Creus, A. (2011).
5.2.2. Termómetro de resistencia
eléctrica
La corriente que pasa por un circuito a un
voltaje de alimentación constante depende
de la magnitud de la resistencia eléctrica.
Al elevar la temperatura, la resistencia
eléctrica aumenta y por tanto la magnitud
de la corriente que circula es menor; esta
variación de intensidad sirve para medir la
temperatura (Hopp, 1994).
Figura 10. Termómetro formado por
un hilo fino de platino enrollado por
fusión en una varilla de vidrio.
Fuente: Hopp, V. (1994).
5.2.3. Termopar o termocupla
Este instrumento se basa en el efecto
Peltier y efecto Thomson. El primero dice:
“cuando pasa una corriente eléctrica a
través de la unión de dos metales existe
una liberación o absorción de calor en la
unión, dependiendo del flujo de la
corriente”. Por su parte, el efecto Thomson
establece: “en un hilo único cuyos
extremos se mantienen a diferente
temperatura, la densidad de electrones
varia de un punto a otro” (Acedo, 2013).
Figura 11. Instalación de un termopar:
(1) par termoeléctrico, (2) conexión del
elemento, (3) línea de compensación,
(4) punto de comparación de
temperaturas, (5) conductor de cobre,
(6) instrumento de medida y (7)
resistencia de ajuste.
Fuente: Hopp, V. (1994).
Para la construcción de un termopar, se
requiere que el mismo esté encapsulado en
un tubo de material apropiado que lo
proteja del ambiente, normalmente acero
inoxidable. Asimismo, la unión caliente
del termopar puede estar unida al extremo
de la funda de protección o aislada ésta,
para que no exista comunicación a masa o
tierra de la planta.
Tipo Materiales Rango
normal
J Hierro-Constantan -190 a 760 ºC
T Cobre -Constantan
Cobre-(Cobre-Níquel)
-200 a 370 ºC
K Cromel-Alumel (Cromo-
Níquel)-(Aluminio-
Níquel)
-190 a 1260
ºC
E Cromel-Constantan -100 a 1260
ºC
S (90 % Platino + 10 %
Rodio)-Platino
0 a 1480 ºC

10. Ingeniería Mecánica
10
R (87 % Platino + 13 %
Rodio)-Platino
0 a 1480 ºC
Tabla 2. Varios tipos de termopares
dependiendo los materiales utilizados
(puros o aleaciones).
Fuente: Acedo, J. (2013).
5.2.4. Termómetro de vidrio
Según Creus (2011): “el termómetro de
vidrio consta de un depósito de vidrio que
contiene un líquido, por ejemplo mercurio
o alcohol etílico, y que al calentarse, se
expande y sube en el tubo capilar.”
Figura 12. Medida de la temperatura
por dilatación de un líquido al
caletarse.
Fuente: Hopp, V. (1994).
6. Medidores de Nivel
6.1. Conceptos básicos
6.1.1. Autorregulación
Es una reacción que forma parte del
proceso que le permite el establecimiento
del equilibrio o estado estacionario del
mismo (Acedo, 2013).
6.1.2. Capacidad
Se define como la medida máxima, en
cantidad de materia o energía, que puede
ser almacena y se mide en unidades de
cantidad; masa y volumen. (Acedo, 2013).
6.1.3. Capacitancia
Acedo (2013) afirma que: “capacitancia es
el cambio necesario de materia o de
energía para realizar un cambio unitario en
una variable de referencia”. En un tanque
de agua a presión atmosférica, es
equivalente al área superficial del líquido.
6.2. Instrumentos para medida de nivel
6.2.1. Tubo indicador de vidrio
Se basa en el principio que recipientes
comunicados, los niveles de líquido tienen
siempre la misma altura, siempre que se
cumplan las condiciones: mismo líquido,
misma temperatura y misma presión
(Hopp, 1994).
Para su construcción, según Hopp (1994):
“En la pared lateral del recipiente se
coloca entre dos bridas un tubo de vidrio
en el que, por comunicación, el nivel
alcanza la misma altura que en el interior
del recipiente. Por medio de dos válvulas,
arriba y abajo, se pueden obturar las bridas
y cambiar el tubo de vidrio.” Es un sistema
sencillo pero no apto para transmisión a
distancia.

11. Ingeniería Mecánica
11
Figura 13. Líquido en un recipiente con
tubo indicador de vidrio.
Fuente: Hopp, V. (1994).
6.2.2. Flotador
Funciona bajo el fundamento teórico de
que un cuerpo liviano flota un líquido, si el
nivel del líquido asciende en un recipiente,
el cuerpo flotante también. Para realizar la
medición, se conecta el flotador por medio
de una cuerda o elemento mecánico
conector a un instrumento indicador
ubicado en el exterior del recipiente
(Hopp, 1994).
Figura 14. Medida de nivel por
flotador, de izquierda a derecha: (a)
indicador sobre escala graduada (b)
movimiento de un núcleo de hierro en
el campo de un imán (c) variación de
una resistencia eléctrica.
Fuente: Hopp, V. (1994).
6.2.3. Presión diferencial
Se basa en la presión hidrostática, por lo
tanto no mide el nivel sino la presión
ejercida por la columna del líquido y por
tanto se infiere la altura del líquido sobre
el plano de referencia utilizando: la
presión debida a la carga del líquido y la
densidad del líquido. (Acedo, 2013).
Figura 15. Instalación típica de un
medidor por presión hidrostática, en
un tanque abierto a la atmósfera.
Fuente: Acedo, J. (2013).
6.2.4. Por insuflación
Una variación de la presión diferencial, es
la medida por borboteo. La presión
necesaria para provocar borboteo en un
líquido en un tanque depende de: la
densidad del líquido y la altura de éste
sobre el extremo inferior del tubo que
produce la presión (Hopp, 1994).
En la práctica para provocar el borboteo se
usa una sonda y es necesario que exista un
flujo continuo de aire a través del líquido
(Acedo, 2013).
Figura 16. Instalación típica por
diferencia de presión usando nivel de
borboteo.
Fuente: Acedo, J. (2013).

12. Ingeniería Mecánica
12
6.2.5 Otros métodos
Método Principio Usos
Termopar Diferencia de
temperatura del
líquido y el
ambiente
Productos
sucios,
parafinosos o
pesados
Cristales de
reflexión
Prismas de vidrio
templado estriados
que aprovechan las
leyes de reflexión y
refracción
La presión que
se mide es
muy superior o
muy inferior a
la atmosférica
Flotador con
tubo de
torsión
Elemento cilíndrico
flotante conectado
a un eje de torsión
cuya rotación
detecta y envía el
sistema de
transmisión
Enviar
transmisión a
distancia
Tabla 3. Métodos varios para
medidores de nivel.
Fuente: Propia en base a información
recopilada de Acedo, J. (2013).
7. Nociones generales de calibración de
instrumentos
La calibración se hace necesaria para
reducir el error en los instrumentos. Creus
(2011) asegura que: “Se considera que un
instrumento está bien calibrado cuando, en
todos los puntos de su campo de medida,
la diferencia entre el valor real de la
variable y el valor indicado, o registrado o
transmitido, está comprendido entre los
límites determinados por la exactitud del
instrumento”.
Los instrumentos se ajustan,
esencialmente, para reducir los siguientes
errores:
• Error de cero
• Error de multiplicación
• Error de angularidad
Para la calibración de instrumentos de
presión se utilizan manómetros patrón, los
cuales a su vez son ajustador por medio de
un calibrador de peso muerto (Muñoz &
Rojas, 2004).
En caudal, depende del tipo de
instrumento a calibrar. Los de presión
diferencial se usa una columna de Hg y un
compresor. Los rotámetros no pueden
calibrarse y los medidores volumétricos
instalando otro medidor en paralelo. Para
los medidores másicos de lectura directa se
calibran asegurando un caudal masa
constante y un cronómetro (Creus, 2011).
Para nivel, la calibración es análoga a los
medidores de caudal.
Para la calibración de instrumentos de
temperatura, en Creus (2011): “se emplean
baños de temperatura (calibradores de
bloque metálico, de baño de arena y de
baño de liquido), hornos, comprobadores
potenciométricos y de puente de
Wheatstone y comprobadores
universales”.
8. Problemas resueltos
8.1. Ejemplo sobre manómetro
diferencial (Himmelblau, 2002)
Al medir el flujo de fluidos en una tubería,
se puede utilizar un manómetro diferencial
como se muestra en la figura:

13. Ingeniería Mecánica
13
para determinar la diferencia de presión a
través de una placa de orificio. La tasa de
flujo se puede calibrar empleando al caída
de presión observada. Calcule la caída de
presión 𝑝" − 𝑝$ en pascales para el
manómetro mostrado.
Solución
En este problema no podemos ignorar la
densidad del agua sobre el fluido del
manómetro. Aplicaremos la ecuación:
𝑝" − 𝑝$ = 𝜌' − 𝜌 𝑔𝑑
ya que las densidades de los fluidos que
están sobre el fluido del manómetro son
iguales.
𝑝" − 𝑝$
= 1.10 − 1.00
10-
𝑘𝑔
𝑚$
9.807𝑚
𝑠$
22
∗ 106-
𝑚 1
𝑁 − 𝑠$
𝑘𝑔 − 𝑚
1
𝑃𝑎 − 𝑚$
𝑁
𝑝" − 𝑝$ = 21.6
𝑃 𝑎
8.2. Ejemplo sobre termopar (Rolle,
2011)
Convertir una medición de 3.100
milivoltios (mV) obtenida con un
termopar de cromel-alumel en grados
Celsius y en grados Fahrenheit.
Solución
Para un termopar de cromel-alumel tipo
K, 3.100 mV queda entre los elementos de
2.667 (a 150 ºF) y a 3.189 (a 200 ºF) de la
tabla siguiente sobre fem térmica en mV:
La interpolación lineal se puede escribir
como sigue:
𝑇 − 200
º 𝐹
150 − 200
º 𝐹
=
3.100
𝑚 𝑉 − 3.189
𝑚 𝑉
2.667
𝑚 𝑉 − 3.189
𝑚 𝑉
⟹ 𝑇 − 200 = 150 − 200 0.624
= 31.2
𝑇 = 168
º 𝐹
Usando la ecuación de conversión de
grados Fahrenheit a Celsius:
𝑇D =
5
9
𝑇E − 32 = 76.0
º 𝐶
8.3. Ejemplo sobre tubo Venturi
(Cromer, 1986)
En una tubería de agua de sección 𝐴 =
50
𝑐 𝑚$
se intercala un tubo Venturi de
sección 𝐴I
= 5
𝑐 𝑚$
. La diferencia de
presiones entre la tubería y el tubo Venturi

14. Ingeniería Mecánica
14
resulta ser 2 ∗ 10J
𝑃 𝑎. ¿Qué velocidad
lleva el agua en la tubería?
Solución
Tenemos que el diferencial de presión es:
𝑝 − 𝑝I
= 2 ∗ 10J
𝑃 𝑎
y la relación de áreas:
𝐴$
𝐴I$
=
50
𝑐 𝑚 $
5
𝑐 𝑚 $
= 10 $
= 100
Luego según la ecuación derivada del
principio de Bernoulli:
𝜈 =
𝑝 − 𝑝′
1
2
𝜌
𝐴$
𝐴I$ − 1
𝜈 =
2 ∗ 10J
𝑃 𝑎
1
2
(1000
𝑘𝑔
𝑚-) 100 − 1
⇒ 𝜈 = 0.63𝑚/𝑠
El caudal por lo tanto es:
𝑄 = 𝐴𝜈 = (50 ∗ 106J
𝑚$
)(0.63𝑚/𝑠)
= 3.18 ∗ 106-
𝑚-
/𝑠
Conclusiones
1. Las plantas de producción necesitan
de la instrumentación y el control para
llevar el seguimiento de todos los
procesos industriales, para así
garantizar la calidad de cada unidad
producida.
2. Al realizar la medición, monitoreo y
control de caudales en una industria se
pueden optimizar los procesos y
reducir los costos asociados a la mala
calidad.
3. De forma general, se puede establecer
que los siguientes criterios para
selección de un instrumento de
medición: (1) definir la variable a
medir, (2) tipo de instrumento
(portátil, de campo o panel), (3)
condiciones ambientales que rodeará
al instrumento, (4) tipo de transmisión
necesaria (lectura directa, inferencial
o transmisión a distancia) e (5)
intuición ingenieril.
Recomendaciones
1. Armar un equipo técnico (ingenieros
mecánicos, industriales, químicos y
operarios experimentados) para
definir el sistema de control a utilizar
en la planta, considerando análisis de
prefactibilidades y el ciclo de vida del
proyecto.
2. Demostrar a la gerencia por medio de
análisis de costos e ingeniería
económica los beneficios económicos
a corto y mediano plazo de
implementar un proyecto de
instrumentación y control industrial.
3. La intuición y experiencia del
ingeniero es lo más importante al
escoger un instrumento de medición,
ya sea para presión, temperatura, nivel
u otra variable. Asimismo, el
aprovechamiento de nuevas
tecnologías debe ser parte de los

15. Ingeniería Mecánica
15
criterios al momento de armar o
reajustar lazos de control industrial,
véase base de datos (DBMS) y era
post-PC (smartphones y tablets).
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