Medidores

Instituto Tecnológico de Durango
INGENIERÍA QUÍMICA
CONTROL E INSTRUMENTACIÓN
UNIDAD 8 MEDIDORES.
Alumnas
₰Cabral Nájera María del Socorro
₰Ibanez García Blanca Mónica.
Maestra
₰Carranza González Friné Guadalupe
Martes 10 de Diciembre del 2013


 Para medir la temperatura se utiliza el termómetro.
Su funcionamiento se basa en el hecho que se
presenta cuando se ponen en contacto dos cuerpos
que están a distinta temperatura, es decir, están en
equilibrio térmico.


Las partes principales de un termómetro de líquido en
vidrio típico:
 Bulbo
 Escala auxiliar
 Tallo
 Cámara de contracción
 Escala principal
 Cámara de expansión
Termómetro de vidrio


Constan de un depósito de vidrio que contiene determinada
sustancia. Mediante la expansión del líquido con el
incremento de la temperatura, que actúa como un transductor.
Convierte la energía termal en una forma mecánica y con el
incremento de la temperatura, el líquido y el vidrio del
termómetro se expanden con diferente coeficiente de
expansión, causando que el líquido avance por el tubo capilar.
El menisco es usado como el indicador.


Son elementos de medición utilizado en fines diversos.
Los termómetros bimetálicos se fundan en el distinto
coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales
como latón, monel o acero. Las láminas bimetálicas
pueden ser rectas o curvas, formando espirales o
hélices.
Termómetro
bimetálico/Termostato


Contiene: una aguja indicadora sujeta al extremo libre de la
espiral o de la hélice y el propio elemento bimetálico; el eje
y el elemento están sostenidos con cojinetes y el conjunto
está construido con precisión para evitar rozamientos. Se
encuentra dentro de un tubo cerrado, en cuyo extremo
superior se coloca el indicador y la escala de tamaño
adecuado el eje y el elemento están sostenidos con cojinetes
y el conjunto está construido con precisión para evitar
rozamientos.
La precisión del instrumento es de +-1%


 Se basan el descubrimiento hecho por Seeback en
1821, el descubrió que en un circuito eléctrico
formado de dos materiales diferentes en forma de
alambres, cuando las dos juntas tenían diferente
temperatura existía un potencial entre las terminales
del circuito abierto; sin embargo, en caso de cerrar el
circuito, se presenta el flujo de corriente.
Termopar/Termocupla


 La magnitud del potencial depende de los materiales
empleados y de la diferencia de temperatura entre la
junta caliente (o de medición) y la junta fría (o de
referencia). Ya que la corriente es una función de la
diferencia de temperatura., por lo general se requiere
efectuar la compensación por la terminal fría.


 Los termopares o termocuplas continúan siendo los
sensores de temperatura más usados debido al intervalo
de temperatura en el cual pueden utilizarse, su bajo
costo y su versatilidad, la desventaja más relevante es
que miden diferencias de temperatura y no temperatura
absoluta, por lo que debe usarse una junta de referencia.


 Los termisores son semiconductores electrónicos con
un coeficiente de temperatura de resistencia negativo
de valor elevado, por lo que presentan unas
variaciones rápidas y extremadamente grandes para
los cambios relativamente pequeños de la
temperatura. Los termisores se fabrican con óxidos
de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre,
magnesio, titanio y otros metales, ya están
encapsulados.
Termisor


Este método para la medición de la temperatura
implica la medición de la energía térmica radiada desde
el cuerpo caliente en cuestión como función de su
temperatura, es decir, la energía se concentra en un
receptor o transductor sensible el cual a su vez hace
operar a un sistema indicador o controlador.
Pirómetros de radiación


Los pirómetros de radiación se fundan en la ley de
Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de
energía radiante emitida por la superficie de un
cuerpo, aumenta proporcionalmente a la cuarta
potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.


Pirómetros ópticos.
Son anuales los cuales se basan en la desaparición del
filamento de una lámpara al compararlo visualmente con la
imagen del objeto enfocado, pueden ser de dos tipo de
corriente variable en la lámpara y de corriente constante
en la lámpara con variación del brillo de la imagen de la
fuente. Son parecidos a los de radiación infrarrojos, y
consisten esencialmente en un disco rotativo incide en un
fototubo multiplicador.


Pirómetro de infrarrojos.
Éste capta la radiación espectral del infrarrojo, invisible al
ojo humano, y puede medir temperaturas menores de 700°C.
La lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del
objeto examinado y la concentra en un sensor de
temperatura fotorresistivo que la convierte en una señal de
corriente y a través de un algoritmo interno del instrumento
y de la emisividad del cuerpo enfocado, pasa a un valor de
temperatura.


Pirómetro fotoeléctrico.
Al contar con un detector fotoeléctrico, es mucho más
rápido que los sensores térmicos, pero debe mantenerse
refrigerado a muy baja temperatura mediante nitrógeno
líquido para reducir el nivel de ruido eléctrico. La señal de
salida depende de la temperatura instantánea del volumen
del detector, por lo que evita los retardos inherentes al
aumento de la temperatura de la masa del detector que
existen en los otros modelos de pirómetros.


Pirómetros de radiación
total.
Está formado por un lente de pyrex, sílice o fluoruro de
calcio que concentra la radiación del objeto caliente en una
termopila formada por varios termopares de Pt-Pt/Rh, de
pequeñas dimensiones y montados en serie. La radiación
está enfocada incidiendo directamente en las uniones
calientes de los termopares. Su reducida masa les hace muy
sensibles a pequeñas variaciones de la energía radiante, y,
además muy resistentes a vibraciones o choques.

Este sistema está formado por un líquido, gas o vapor que
puede expandirse y el cual se encuentra contenido dentro
de un sistema totalmente sellado.
A medida que el material de relleno del bulbo aumenta de
temperatura, el efecto provocado por el incremento de
volumen y/o la presión se transmite a través de un tubo
capilar fino hacia el receptor (que generalmente es una
espiral o hélice), el cual es sensible a los cambios de
volumen o de presión.
Sistemas térmicos llenos
(líquido, vapor).


 En el receptor se
requiere de la
compensación por
temperatura ambiente,
también es necesaria
otra compensación
cuando los tubos
capilares son largos.


Los detectores de temperatura basados en la variación
de una resistencia eléctrica se suelen designar con sus
siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector).
Termómetros de
resistencia RTD


Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado
para medir las temperaturas aprovechando la dependencia
de la resistencia eléctrica de metales, aleaciones y
semiconductores (termistores) con la temperatura, es decir,
la variación de la resistencia de un conductor con la
temperatura; tal es así que se puede utilizar esta propiedad
para establecer el carácter del material como conductor,
aislante o semiconductor.


Los materiales que forman el conductor de la resistencia
deben poseer las siguientes características:
 Alto-coeficiente de temperatura de la resistencia, ya
que de este modo el instrumento de medida será muy
sensible.
 Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia
a una temperatura dada tanto mayor será la variación
por grado (mayor sensibilidad)
 Relación lineal resistencia-temperatura.
 Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los
procesos de fabricación e estirado y arrollamiento del
conductor en las bobinas de la sonda, a fin de obtener
tamaños pequeños (rapidez de respuesta)
 Estabilidad de las características durante la vida útil del
material

Platino
• Es el material más adecuado desde el punto de
vista de precisión y de estabilidad pero
presenta el inconveniente de su coste
Níquel
• Es más barato que el platino y posee una
resistencia más elevada con una mayor
variación por grado, sin embargo, tiene como
desventaja la falta de linealidad en su relación
resistencia-temperatura y las variaciones que
experimenta su coeficiente de resistencia según
los lotes fabricados
Cobre
• Tiene una variación de resistencia uniforme, es
estable y barato, pero tiene el inconveniente de
su baja resistividad
Wolframio
• Emplea el a temperaturas muy altas, a
temperaturas criogénicas se emplean
aleaciones de rodio con hierro, y también
resistencias de carbón y de germanio


La presión es la relación entre una fuerza aplicada y el área
sobre la cual actúa. Una fuerza actuara en forma
perpendicularmente sobre la superficie. La presión se
expresa por:
𝑃 =
𝐹
𝐴
donde:
P=Presión en N/m2 (Pascal, Pa)
F= Fuerza perpendicular a la superficie en Newtons N
A= área o superficie sobre la que actúa la fuerza en metros
cuadrados (m2)


La presión que ejercen los líquidos es perpendicular a
las paredes del recipiente que los contiene. Dicha
presión actúa en todas direcciones y solo es nula en la
superficie libre de líquido.
Esto se debe a la fuerza que el peso de las moléculas
ejerce sobre un área determinada; la presión aumenta
conforme es mayor la profundidad.
Presión hidrostática


Se puede calcularse multiplicando el peso específico del
líquido por la altura que hay desde la superficie libre de
líquido hasta el punto considerado.
𝑃ℎ = 𝑃𝑒ℎ
Ph=presión hidrostática n N/m2
r=densidad del líquido en kg/m3
Pe= peso específico del líquido en N/m2
g=aceleración de la gravedad. m/s2
H=altura de la superficie libre al punto en m


La presión ejercida por un líquido en cualquier punto
de un recipiente, no depende de la forma de este ni de
la cantidad de líquido contenido, sino únicamente del
peso específico y de la altura que hay del punto
considerado a la superficie libre del líquido
La paradoja hidrostática


 Recipiente 1
 𝑃ℎ = 𝑃𝑒ℎ = 𝜌𝑔ℎ
 𝑃ℎ = 1000 ∗ 9.8 ∗ 0.5 = 4900 𝑁/𝑚2
 Recipiente 2
 𝑃ℎ = 1000 ∗ 9.8 ∗ 0.5 = 4900
𝑁
𝑚2
 Recipiente 3
 𝑃ℎ = 1000 ∗ 9.8 ∗ 0.3 = 2940
𝑁
𝑚2


La tierra está rodeada por una capa de aire llamada
atmosfera. El aire que es una mezcla de 20% de
Oxigeno, 79% de nitrógeno y 1% de gases raros, debido
a su peso ejerce una presión sobre todos los cuerpos
que están en contacto con él.
En el mar la presión atmosférica es de 1atm
Presión atmosférica.


Se clasifican en:
Mecánicos.
Neumáticos
Electromecánicos
Electrónicos.
Clasificación de los
medidores de presión


Son instrumentos que utilizan el movimiento de un
fluido.
Elementos primarios de medida directa que miden la
presión comparándola con la ejercida por un tubo de
densidad y altura conocidas
Elementos primarios elásticos que se deforman por la
presión interna del fluido que contienen
Elementos mecánicos


 Barómetro cubeta
 Manómetros y caudalimétros de campana.
 Manómetro de toro pendular
 Manómetro de tubo en U
 Manómetro de tubo inclinado
 Columna hidrostática
Elementos Primarios de
medida directa


 Es la aplicación directa del experimento de Torricelli.
Consta de la cubeta, el tubo de mercurio y una escala
graduada en milímetros, cuyo cero ha de coincidir
con el nivel del mercurio en la cubeta.
Barómetro cubeta


Tiene este barómetro el
inconveniente de que la
escala ha de ser móvil, pues
si desciende el mercurio en
el tubo, sube el nivel de la
cubeta y por lo tanto, cambia
la posición del cero. Para
obviar esta dificultad (de
estar variando la escala cada
vez que se hace una lectura
en el barómetro).


Han sido diseñados para medir caudales de fluidos
gaseosos a muy baja presión diferencial y mejoran los
resultados del manómetro de mercurio. Estos aparatos
permiten llegar a un mínimo de amplitud de escala de
2.5 mbar de presión o presión diferencial, valor por
debajo del cual no es posible hacer una medida fiable.
Manómetros y
caudalimétros de campana.


Está constituido por una campana
suspendida de un resorte que
trabaja a compresión y que a su vez
está apoyada sobre una junta de
mercurio.
Sobre el exterior de la campana
actúa la presión aguas arriba del
elemento deprimógeno.
El interior de la campana está
sometido a la presión existente
aguas abajo del elemento
deprimógeno. El conjunto de
esfuerzos que actúa sobre la campa
debidos a la presión diferencial,
junto con la fuerza antagonista que
supone la compresión del resorte, el
peso de la campana y la flotación de
la campana en el mercurio, se
equilibran.


Cuando el caudal sufre una variación, la nueva presión
diferencial modifica el equilibrio. En definitiva, a cada
valor del caudal medido le corresponde una posición
de equilibrio. La campana juega el papel del flotador
del manómetro en U y a partir de este punto, es todo
igual en ambos manómetros. Para cambiar de escala, se
ajusta la compresión del resorte a la nueva situación y
se hacen los ajustes de recorrido de la campana por
medio de los órganos de reglaje.


Está constituido por un tubo de vidrio de forma
toroidal, parcialmente lleno de mercurio y cerrado en
uno de los extremos, la presión diferencial desplaza el
mercurio dentro del anillo provocando que éste se
incline hasta que el peso balancea al mercurio
desplazado. El grado de inclinación es una medida de
la presión diferencial.
Manómetro de toro
pendular


Consiste en un tubo de vidrio en forma de U y con una
escala marcada en pulgadas o centímetros. Sobre la
escala aparece el cero en el centro, el fluido que va
dentro del tubo normalmente es mercurio.
El mercurio se vacía en el tubo hasta que alcanza la
marca de cero, con ambas columnas abiertas hacia la
atmósfera, el nivel del fluido permanece en cero.
Manómetro de tubo en U


 Cuando una línea de presión se conecta a una
columna del manómetro, el fluido en la columna se
ve forzado a bajar y en la otra columna se eleva,
midiendo la diferencia en la altura del fluido en las
dos columnas, se expresa la presión en centímetros o
pulgadas del fluido.


Similar al tubo en U, pero provisto de un ramal
inclinado a un ángulo con respecto a la vertical, el
ángulo sirve para expandir la escala del instrumento y
mejorar la lectura, generalmente se aplica para
mediciones de baja presión y, entones el agua se usa
como líquido. Opera en un intervalo de 0.5-50 in de
agua, con una exactitud superior a 0.1 in de líquido.
Manómetro de tubo
inclinado


Se utiliza principalmente
para presiones bajas en
donde es suficiente la
indicación visual.
Los manómetros de tubo
inclinado usan una cubeta
como segunda rama del
aparato, por lo que la
distancia y determina en
forma directa a la columna
de presión, exactamente
como el manómetro de
cubeta.


Sea un tubo de vidrio, con uno de sus extremos tapado
con una plaquita metaliza, que se introduce
verticalmente dentro de un recipiente con agua. Si a
continuación, con un cuentagotas se llena el tubo de
vidrio con agua, se observa que si la plaquita es muy
ligera se desprende cuando el nivel del agua dentro del
tubo es el mismo que el del agua del recipiente.
Columna hidrostática


Sobre la placa metálica actúan las siguientes fuerzas; su
propio peso, la fuerza con la que actúa el agua del vaso,
F de dirección la perpendicular a la superficie de la
placa y el peso del agua, P, contenida en el tubo.


 Tubo Bourdon
 Espiral/Helicoidal
 Diafragma
 Fuelle
Elementos primarios
elásticos/De deformación
mecánica.


El tubo Bourdon es un tubo de selección elíptica que
forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo.
Al aumentar la presión en el interior del tubo, este
tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a
la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón.
El material empleado normalmente en el tubo Bourdon
es de acero inoxidable o aleaciones especiales como
hatelloy y monel.
Tubo Bourdon


El elemento en espiral se forma arrollando el tubo
Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje
común, y el helicoidal arronado más de una espira en
forma de hélice, estos elementos proporcionan un
desplazamiento grande del extremo libre y por ello, son
ideales para los registradores.
Espiral/Helicoidal


Están constituidas por una cuna metálica de sección
rectangular, en la que se ubican el ánodo, de grafito o
metálico, y el cátodo, formado por la malla de hierro
recubierta por una capa de amianto conocida como
diafragma. El diafragma permite, por su porosidad
realizar la separación física del cloro anódico del
hidrogeno catódico que en caso de mezcla reaccionarían
de forma violenta.
Diafragma


El sistema se proyecta de tal
modo que, al aplicar presión, el
movimiento se aproximada a
una relación lineal en un
intervalo de medida lo más
amplio posible con un mínimo
de histéresis y de desviación
permanente en cero del
instrumento.
El material de diagrama es
normalmente aleación de níquel
o inconel x. Se utiliza para las
pequeñas presiones.


Los elementos electromecánicos de presión utilizan un elemento
mecánico elástico combinado con un transductor eléctrico que
genera la señal eléctrica correspondiente. El elemento mecánico
consiste en un tubo Bourdon, espiral, hélice, diafragma, fuelle o
una presión en una fuerza o en un desplazamiento mecánico. Los
elementos electromecánicos de presión se clasifican según el
principio de funcionamiento en los siguientes tipos:
 Trasmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas.
 Resistivos.
 Magnéticos.
 Capacitivos.
 Extensométricos
 Piezoelectrónicos.
Elementos
electromecánicos:


Trabajan en forma diferencial entre la presión atmosférica y la del
proceso. Pueden estar compensados con relación a la presión
atmosférica y calibrados en unidades absolutas. Los transductores
electrónicos de vacío se emplean para la medida de alto vacío, son
muy sensibles y se clasifican en los siguientes tipos:
 Ionización
 Filamento caliente
 Diafragma Cátodo frío
 Radiación
 Medidor McLeod
 Térmicos
 Termopar
 Pirani
 Bimetal
Elementos Electrónicos


Se basan en la formación de los iones que se producen
en las colisiones que existan entre moléculas y
electrones. La velocidad de formación de estos iones, es
decir la corriente iónica, varía directamente con la
presión.
 Transductor de filamento caliente
 Transductor de catado frío
Transductor de
Ionización


Consiste en un tubo electrónico con un filamento de
tungsteno rodeado por una rejilla en forma de bobina, la cual
a su vez está envuelta por una placa colectora. Los electrones
emitidos por el filamento caliente se aceleran hacia la rejilla
positiva, pasan a su través y, en su camino hacia la placa
colectora de carga negativa, algunos colisionan con
moléculas del gas. La corriente positiva formada es una
función del número de iones y, por lo tanto, constituye una
medida de la presión del gas. Estos instrumentos son muy
delicados y deben manejarse con cuidado. El filamento
puede quemarse si se somete accidentalmente a presiones
superiores a 1x10-3 mm Hg absolutos.
El transductor de filamento
caliente


 Estos transductores son muy
sensibles y capaces de medir
vacíos extremadamente altos.
Su señal eléctrica de salida es
lineal con la presión. Tienen el
inconveniente de ser sensibles
a la composición del gas, de
tal modo que en ocasiones el
filamento caliente provoca
cambios significativos en su
composición entre el volumen
medido y el volumen
contenido dentro del tubo
electrónico. El intervalo de
medida de estos transductores
es de 10-3 a 10-11 mm Hg.


Se basa en el principio de la medida de una corriente iónica
producida por una descarga de alta tensión. Los electrones
desprendidos del cátodo toman un movimiento en espiral al
irse moviendo a través de un campo magnético en su camino
hacia el ánodo. El movimiento en espiral da lugar a que el
camino libre medio entre electrones sea mayor que la
distancia entre electrodos. Por consiguiente, aumenta la
posibilidad de colisiones con las moléculas del gas presente
lo que da lugar a una mayor corriente iónica y de este modo
la descarga catódica se mantiene a una presión más baja, o
sea a un vacío más alto.
El transductor de cátodo
frío


 Este instrumento no puede vaciarse de gases tan
rápidamente como el de filamento caliente, pero es
más robusto y no presenta el problema de la
combustión del filamento. Es susceptible
de contaminación por el mercurio y puede provocar
la descomposición química de vapores orgánicos a
altas tensiones. Su campo de aplicación abarca de 10-
2 a 10-7 mm Hg con una escala logarítmica.


Una fuente de radio sellada produce partículas alfa que
ionizan las moléculas de gas en la cámara de vacío. Los
iones resultantes se recogen en un electrodo y generan
una corriente que varía directamente con el número de
moléculas en la cámara de vacío y que por lo tanto, es
proporcional a la presión total del sistema.
Transductor de
radiación:


No incorporando ningún filamento caliente el
instrumento puede exponerse sin daños a presión
atmosférica, tiene una emisión estable y no es frágil. A
muy bajas presiones requiere un preamplificador ya
que las corrientes producidas son muy pequeñas, del
orden de 10-11 a 10-13 A. Su intervalo de medida es de
760-10-4 mm Hg.


Se utiliza como aparato de precisión en la calibración de
los restantes instrumentos. Se basa en comprimir una
muestra del gas de gran volumen conocido a un
volumen más pequeño y a mayor presión mediante una
columna de mercurio en un tubo capilar.
Medidor McLeod


Se basan en el principio de la proporcionalidad entre la
energía disipada desde la superficie caliente de un
filamento calentado por una corriente constante y la
presión del gas ambiente cuando el gas esa a bajas
presiones absolutas.
 Transductor térmico de termopar
 Transductor Pirani
 Transductor bimetálico.
Transductores Térmicos


Contiene un filamento en V que lleva incorporado un
pequeño termopar. Al pasar una corriente constante a
través del filamento, su temperatura es inversamente
proporcional a la presión absoluta del gas.
Transductor térmico de
termopar


Utiliza un circuito de puente de Wheastone que
compara las resistencias de dos filamentos de
tungsteno, uno sellado en alto vacío en un tubo y el otro
en contacto con el gas medido y por lo tanto pierde
calor de conducción.
Transductor Pirani


Utiliza una espiral bimetálica calentada por una fuente
de tensión estabilizada. Cualquier cambio en la presión
produce una deflexión de la espiral, que a su vez esta
acoplada a un índice que señala la escala el vacío.
Transductor Bimetálico


Se entiende como flujo la cantidad de fluido que
atraviesa una sección dada por unidad de tiempo. Esta
cantidad de fluido se puede expresar de dos formas, en
masa o en volumen. Cada una de estas expresiones
tiene su propio interés. Evidentemente, el caudal
másico y el caudal volumétrico están relacionados a
través de la densidad del fluido, que en el caso de los
gases es variable con la presión y la temperatura


Cuando un líquido fluye a través de una tubería, es muy
común hablar de su gasto, que por definición es la relación
existente entre el volumen que fluye por un conducto y el
tiempo que tarda en fluir.
𝐺 =
𝑉
𝑡
donde:
G=gasta (m3/s)
V=Volumen del líquido que fluye en metros cúbicos (m3)
t= Tiempo que tarda en fluir el líquido en segundos (s)
Gasto/Flujo
volumétrico


Se define como la cantidad de masa del líquido que a través de una tubería en
un segundo.
𝐹 =
𝑚
𝑡
donde:
F=flujo en kg/s
m=masa del líquido que fluye en kilogramos
t=tiempo que tarda en fluir en segundos
Como la densidad de un cuerpo es la relación entre su masa y volumen
tenemos:
𝜌 =
𝑚
𝑣
∴ 𝑚 = 𝜌𝑉
 Por lo que el flujo será
𝐹 =
𝜌𝑉
𝑡
Flujo:


Y como
𝐺 =
𝑉
𝑡
Sustituyendo
𝐹 = 𝐺𝜌
donde
F=Flujo en kg/s
G=Gasto en m3/s
r=densidad en kg/m3

Sistema Elemento Transmisor
Presión diferencial1
Placa-Orificio
Equilibrio de fuerzas
Silicio difundido
Tobera
Tubo Venturi
Tubo Pitot
Tubo annubar
Área variable Rotámetro
Equilibrio de movimientos Potenciométrico
Puente de impedancias
Velocidad
Vertedero con flotador en
canales abiertos Potenciométrico
PiezoeléctricoTurbinas
Sondas ultrasónicas
Fuerza Placa de impacto
Equilibrio de fuerzas
Galgas extensiométricas
Tensión inducida Medidor magnético Convertidor Potenciométrico
Desplazamiento
Disco giratorio
Generador tacométrico o transductor de impulsos
Pistón oscilante
Pistón rotativo
Cicloi
dal
Birrot
or
Oval
Medidor paredes deformables
Oscilante
Medidor de frecuencia de
termistancia o condensador o
ultrasonidos
Válvula oscilante
Transductor de resistencia
Transductor de impulsos
Clasificación de los medidores
de flujo volumétrico.


Sistema Elemento Transmisor
Térmico
Diferencia temperaturas en dos sondas
de resistencia Puente de Wheatstone
Medidor axial
Momento Medidor axial de doble turbina Convertidor de par
Fuerza de Coriolis Tubo en vibración Convertidor de par
Clasificación de los
medidores de flujo másico.


Los medidores volumétricos determinan el caudal en
volumen del fluido, bien sea directamente
(desplazamiento), bien indirectamente por deducción
(presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza,
tensión inducida, torbellino).
Entre estos elementos se encuentran la placa-orificio o
diafragma, la tobera y el tubo Annubar
Medidores
volumétricos:


Presentan una reducción de la sección de paso del
fluido, dando lugar a que el fluido aumente su
velocidad, lo que origina un aumento de su energía
cinética y, por consiguiente, su presión tiende a
disminuir en una proporción equivalente, de acuerdo
con el principio de conservación de la energía. El caudal
es estimado midiendo la diferencia de presión y usando
un coeficiente de corrección empírica.
Tipo turbina:


Ventajas:
Sencillez de construcción
Funcionamiento de fácil
comprensión
No son caros
Pueden utilizarse para la
mayoría de los fluidos
Desventajas:
La amplitud del campo de medición es menor
que para la mayoría de los otros tipos de
medidores
Pueden producir pérdidas de carga significativas
La señal de salida no es lineal con el caudal.
Deben respetarse unos tramos rectos de tubería
aguas arriba y aguas abajo del medidor que,
según el trazado de la tubería y los accesorios
existentes, pueden ser grandes.
Pueden producirse efectos de envejecimiento, es
decir, acumulación de depósitos o la erosión de
las aristas vivas.
La precisión suele ser menor que la de medidores
más modernos.


La tobera está situada en la tubería con dos tomas, una
anterior y la otra en el centro de la sección más pequeña
(Figura 4.8b). la tobera permite caudales 60% superiores a los
de la placa orificio en las mismas condiciones de servicio.
Su pérdida de carga es de 30 a 80% de la presión diferencial.
Puede emplearse para fluidos que arrastren sólidos en
pequeña cantidad, si estos solidos son abrasivos, pueden
afectar la precisión del elemento. El coste de la tobera es de 8
a 16 veces el de un diafragma y su precisión es del orden de
+/- 0.95 a +/- 1.5%.
Tobera


El medidor de caudal magnético utiliza el mismo principio
básico que el electro generador, es decir cuando un
conductor se mueve a través de un campo magnético se
genera una fuerza electromotriz en el conductor, siendo su
magnitud directamente proporcional a la velocidad media
del conductor en movimiento. Si el conductor es una sección
de un líquido conductor circulando por un tubo aislado
eléctricamente, a través de un campo magnético y se montan
los electrodos diametralmente opuestos en la pared de la
tubería, tal como se muestra en la figura, la fuerza
electromotriz generada a través de los electrodos es
directamente proporcional a la velocidad media del fluido.
Medidor de Tensión
inducida/Medidor
Magnético


Establece que la tensión inducida a través de cualquier conductor,
al moverse este perpendicularmente a través de un cuerpo
magnético, es proporcional a la velocidad del conductor.
Faraday intentó aplicar esta teoría en la medición de la velocidad
del rio Támesis en 1832. Suponía que el agua del rio circulaba
relativamente perpendicularmente al campo magnético de la tierra
y que el agua es un conductor relativamente bueno. Sumergió una
probeta en el agua y esperaba obtener una señal que variara
directamente con la velocidad.
No tuvo éxito debido a que no disponía de indicadores sensibles y
a que el campo magnético de la tierra es bajo. No obstante, su
teoría fue aceptada.
La ley de Faraday


𝐸 𝐵 = 𝐾𝐵𝑙𝑣
EB=Tensión generada en el conductor
K=Constante
B=Densidad del campo magnético
l=longitud del conductor
V=Velocidad de movimiento
En el medidor magnético de caudal (fig. 4.34) el conductor es el líquido y EB es la señal
generada, esta señal es captada por dos electrodos rasantes con la superficie interior del
tuvo y diametralmente opuestos. Realmente la única zona del líquido en movimiento que
contribuye a la f.e.m. en la línea recta que une a los dos electrodos, B es la densidad del
campo magnético creado por medio de la bobina de campo, l es el diámetro de la tubería
y v es la velocidad del fluido a través del medidor como:
𝑄 = 𝑣
𝜋𝐷2
4
𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎 𝑄 = 𝐾
𝐸𝑠
𝐵
𝐷
La fórmula del caudal que
da la ley de Faraday


 Las fórmulas anteriores indican que la señal ES dependen
no solo de la velocidad del fluido sino también de la
densidad del campo magnético B, la cual a su vez esta
influida por la tensión de la línea y por la temperatura del
fluido.
 De aquí que la señal de voltaje del medidor se compara en
el receptor con otra tensión denominada <<tensión de
referencia Er>> como las dos señales derivan a la vez del
campo magnético B, la tensión de la línea y las variaciones
de temperatura y de conductividad no influyen en la
precisión de la medida.


Puesto que los electrodos tienen que hacer un contacto
con el fluido, su material tiene que ser compatible con
las propiedades químicas del fluido que circula. Entre
los materiales más utilizados se pueden citar los
siguientes: acero inoxidable no magnético,
platino/iridio, monel, hasteloy, titanio, y circonio para
líquidos particularmente agresivos.
Elementos de un medidor
magnético


Ventajas
 No presentan obstrucciones al flujo,
por lo que son adecuados para la
medida de todo tipo de suspensiones,
barros, melazas.
 No dan lugar a pérdidas de carga, por
lo que son adecuados para su
instalación en grandes tuberías de
suministro de agua, donde es especial
que la pérdida de carga sea pequeña.
 Se fabrican en una gama de tamaños
superior a la de cualquier otro tipo de
medidor.
 La energía disipada por las bobinas da
lugar al calentamiento local del tubo
medidor.
 No son prácticamente afectados por
variaciones en la densidad,
viscosidad, presión temperatura y,
dentro de ciertos límites,
conductividad eléctrica.
 La señal de salida es, habitualmente,
lineal.
 Pueden utilizarse para la medida del
caudal en cualquiera de las dos
direcciones.
 Entre las desventajas se pueden
destacar las siguientes:
 El líquido cuyo caudal se mide tiene
que tener una razonable
conductividad eléctrica.


Medidor volumétrico de
desplazamiento positivo:
 Los medidores de
desplazamiento positivo miden el
caudal en volumen contando o
integrando volúmenes separados
del líquido. Las partes mecánicas
del instrumento se mueven
aprovechando la energía del
fluido y dan lugar a una pérdida
de carga. La precisión depende
de los huelgos entre las partes
móviles y las fijas y aumenta con
la calidad de la mecanización y
con el tamaño del instrumento.


En medidor Venturi permite la medición de caudales
60% superiores a los de la placa orificio en las mismas
condiciones de servicio y con una pérdida de carga de
solo 10 a 20% de la presión diferencial. Posee una gran
precisión y permite el paso de fluidos con un porcentaje
relativamente grande de sólidos, si bien, los sólidos
abrasivos influyen en su forma afectando la exactitud
de la medida.
Consta de una contracción de suave convergencia a una
garganta angosta seguida por una sección someramente
divergente
Tubo Venturi


El tubo annubar es una innovación del tubo Pitot y
consta de dos tubos, el de presión total y el de presión
estática. Mide la presión total está situado a lo largo de
un diámetro transversal de la tubería y consta de varios
orificios de posición crítica determinada por
computador, que cubren cada uno la presión total en un
anillo de área transversal de la tubería. Estos anillos
tienen áreas iguales.
El tubo annubar se emplea para la medida de pequeños
o grandes caudales de líquidos y de gases.
Tubo Annubar


El tubo Pitot mide la diferencia entre la presión total y
la presión estática, o sea la presión dinámica, la cual es
proporcional al cuadrado de la velocidad.
El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la
distribución de velocidades en la sección de la tubería,
de aquí que en su empleo es esencial que el flujo sea
laminar disponiéndolo en un tramo recto de tubería. La
máxima exactitud en la medida se consigue efectuando
varias medidas en puntos determinados y
promediando las raíces cuadradas de las velocidades
medias.
Tubo Pitot


Miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al
propagarse éste en el sentido del flujo del fluido y en el
sentido contrario. Los sensores están situados en una tubería
de la que se conocen el área y el perfil de velocidades. Los
principios de funcionamiento de estos instrumentos son
variados. En uno de los modelos más sencillos (fig. 4.31 a) la
velocidad del fluido se basa principalmente en ángulo de haz
del sonido con relación al eje longitudinal de la tubería.
En otras técnicas de medición se mide la diferencia de fases o
la diferencia de frecuencias entre las ondas del sonido que
recorren el fluido en ambos sentidos.
Ultrasonido


 Desviación de haz de sonido emitido por un
transmisor perpendicularmente a la tubería (fig. 4.31
b), que es utilizado en fluidos limpios.
 Método Doppler (fig. 4.31 c). Se proyectan ondas
sónicas a lo largo del flujo del fluido y se mide el
corrimiento de frecuencia que experimenta la señal
de retorno al reflejarse el sonido en partículas
contenidas en el fluido. El método viene limitado por
la necesidad de la presencia de partículas, pero
permite medir algunos caudales de fluidos difíciles
tales como mezclas gas-líquido, fangos, etcétera.
Existen otros métodos que
se basan en los siguientes
principios


En todos estos sistemas, se utilizan transductores
piezoeléctricos tanto para la emisión como para la
recepción de las ondas ultrasónicas.
Los transductores sónicos tienen una precisión de ± 2 % Y
un intervalo de medida de caudales de 20 a 1 con una
escala lineal. Son adecuados en la medida de la mayor
parte de líquidos, en particular de los líquidos con sólidos
en suspensión con la salvedad de que las partículas o las
burbujas de aire que pueda contener el líquido no deben
compararse en tamaño con la longitud de la onda acústica.
Son sensibles a los cambios de densidad del líquido que
varían la velocidad del sonido.


Medidores de flujo másico basado en el efecto Coriolis.
Según este efecto, un objeto que se mueve en un sistema de
coordenadas que rota con una velocidad angular
experimenta una fuerza Coriolis proporcional a la masa y
velocidad del fluido, así como a la velocidad angular del
sistema.
El fluido entra por un fluxómetro de la tubería en proceso y
es dirigido con una trayectoria continua del mismo tamaño,
que conduce al fluido, primero, a través de una espira; luego,
a un cuerpo central, después por una segunda espira y por
último hacia la salida de la tubería. Dos manejadores
electromagnéticos puntean ambas espiras en sus extremos
opuestos equidistantes del centro.
Coriolis


El movimiento vibratorio generado mueve las dos espiras
paralelas en forma alternada entre sí y hacia afuera. El
fluido en los tubos simultáneamente sigue la trayectoria de
las espiras y se mueve en forma perpendicular a esa
trayectoria debido a la acción de los manejadores. Una
aceleración de Coriolis (y una fuerza de Coriolis
correspondiente) se genera y es proporcional a la masa del
fluido que corre a través de los tubos. Unos sensores
montados cerca de los manejadores detectan la fuerza de
Coriolis y transmiten una señal que puede relacionarse con
la velocidad del flujo de masa verdadera a través del
medidor.


Medidores de caudal de área variable en los cuales un
flotador cambia su posición dentro de un tubo
proporcionalmente al flujo del fluido.
Compuesto básicamente por dos partes. Una de ellas es un
tubo de vidrio habitualmente construido en boro silicato
instalado verticalmente en la cañería, de forma tronco cónica
con su parte más ancha hacia arriba. La otra es un "flotante"
que puede moverse libremente dentro del tubo a lo largo
deleje vertical. El fluido circula de abajo hacia arriba.
Externamente al tubo, el rotámetro lleva adosada una escala
y el caudal se obtiene por la lectura en dicha escala de la
posición correspondiente al borde del flotante.
Rotámetro


El flotante permanece en una posición de equilibrio
cuando las fuerzas ascendentes de flotación y de
arrastre lo elevan, aumentando el área de pasaje, hasta
igualar a las descendentes, producto de su propio peso.
Los diferentes caudales corresponden a las secciones
anulares que quedan libres para el pasaje del fluido
entre la pared interna del tubo de vidrio y la periferia
del flotante. La relación caudal-altura de flotante es
lineal ya que la sección anular antes mencionada
también lo es con la altura del flotante.


Si bien su utilización está limitada a fluidos que no sean
oscuros, se los puede implementar de manera tal que la
posición del flotante se infiera magnética o
eléctricamente. Es un elemento especialmente adecuado
para cañerías de 3" o menores y permite trabajar con
relaciones de caudal máximo a mínimo de hasta 10 a 1.
Proveen lecturas con una exactitud de + 2% del caudal
máximo y entre sus principales ventajas está la
simplicidad y el bajo costo. En la medición de bajos
caudales, los fluidos deberían estar libres de sólidos en
suspensión para evitar daños en el flotante.


Consta básicamente de un rotor con álabes soportado
por un eje y con movimiento de rotación perpendicular
a la dirección del flujo. Por medio de un detector
magnético, cada vez que uno de los álabes pasa delante
del mismo se produce un impulso al cortar el campo
magnético. El número de impulsos es proporcional a la
velocidad y, como consecuencia, al caudal que atraviesa
el medidor.
Tipo Turbina


Como características principales tiene la de ser muy exacto
y disponer de muy buena repetibilidad. Por el contrario
necesita ser calibrado frecuentemente para obtener la
equivalencia impulsos/caudal, y no puede ser utilizado
para líquidos viscosos o sucios


Dispone de dos ruedas ovales que engranan entre sí y tienen
un movimiento de giro debido a la presión diferencial creada
por el flujo de líquido. La acción del líquido actúa de forma
alternativa sobre cada una de las ruedas, dando lugar a un
giro suave de un par prácticamente constante. Tanto la
cámara de medida como las ruedas están mecanizadas con
gran precisión, con el fin de conseguir que el deslizamiento
entre ellas se produzca con el mínimo rozamiento, sin que se
formen bolsas o espacios muertos y desplazando la misma
cantidad de líquido en cada rotación.
 La principal ventaja de estos medidores es que la medida
realizada es prácticamente independiente de variaciones
en la densidad y en la viscosidad del líquido.
Medidor Rueda oval


En la figura se muestra un medidor de tipo helicoidal,
cuyo funcionamiento es similar al de la rueda oval.
Medidor helicoidal


En la medición del caudal en canales abiertos, se utilizan
vertederos de formas variadas que provocan una diferencia
de alturas del líquido en el canal entre la zona anterior del
vertedero y su punto más bajo. El vertedero debe formar un
ángulo recto con la dirección del caudal y el canal aguas
arriba debe ser recto como mínimo en una distancia de 10
veces la anchura. La diferencia de alturas debe medirse en
un punto aguas arriba lo suficientemente alejado como para
no ser influido por la curva de bajada de la superficie del
agua y es conveniente incluso utilizar un pozo de protección
(tubería de 0 ligeramente mayor que el flotador) para el
flotador del instrumento de medida, caso de utilizar este
sistema.
Medidores de flujo en
canales abierto


𝑄 = 𝐾𝑙𝐻 𝑛
Q= caudal en m3 / s;
K= constante que depende del tipo de vertedero;
l= anchura de la garganta del vertedero en m;
H= diferencia máxima de alturas en m
n= exponente que depende del tipo de vertedero o
canal.
El caudal es proporcional a
la diferencia de alturas
según la fórmula general
empírica


 Rectangular (fig. 4.27 a) con contracción lateral,
simple y fácil de construir y el más económico. Es
apto para la medida de caudales de 0-60 m3/h a 0-
2000 m3/h
 Triangular o en V (fig. 4.27 b), que consiste en una
placa con un corte en V de vértice dirigido hacia
abajo y con cada lado igualmente inclinado respecto
a la vertical. A igualdad de tamaño, su campo de
medida es más amplio que el de los otros vertederos.
Es capaz de medir caudales dentro del intervalo 0-30
m3/h a 0-2300 m3/h
Los vertederos más
empleados son de los
siguientes tipos


 Cipolleti o trapezoidal (fig. 4.27 e) con la ranura en forma de
trapecio invertido. La pendiente de los lados del trapecio
corrige las contracciones laterales del manto de agua y el caudal
es por 10 tanto proporcional a la altura de la cresta. Su campo
de medida equivale al del vertedero rectangular.
 El vertedero Parshall o Venturi (fig. 4.27 d) se emplea
normalmente en aquellas aplicaciones en las que un vertedero
normal no es siempre adecuado tal como ocurre cuando el
líquido transporta sólidos o sedimentos en cantidad excesiva, o
bien cuando no existe. altura de presión suficiente, o bien
cuando no es posible construir un tramo recto de longitud
suficiente (un mínimo de 10 veces la anchura del canal). Puede
utilizarse para caudales superiores a 0-30 m3/h.


El nivel puede ser definido como la distancia existente
entere una línea de referencia y la superficie del fluido,
generalmente la línea de referencia se toma como el fondo
del recipiente, es decir, se designa al nivel como la
posición de la interface líquido-gas o sólido-gas, así como
también se suele medir y controlar la interface líquido-
líquido y líquido-sólido.


La medida de nivel es junto con la presión, volumen,
velocidad y caudal de gran importancia en hidrografía,
hidráulica y en los procesos industriales. Aplicaciones
frecuentes son las medidas de los niveles de los
estanques y recipientes de todo tipo, en canales, pozos,
exclusas, vertederos, etc.
Medidores de nivel en
líquidos

Los instrumentos de
flotador consisten en un
flotador situado en el seno
del líquido y conectado al
exterior del tanque
indicando directamente el
nivel. La conexión puede ser
directa, magnética o
hidráulica.
Flotador


El flotador acoplado magnéticamente se desliza
exteriormente a lo largo de un tubo guía sellado, situado
verticalmente en el interior del tanque. Dentro del tubo,
una pieza magnética sigue al flotador en su movimiento y
mediante un cable y un juego de poleas arrastra el índice
de un instrumento situado en la parte superior del tanque.
El instrumento puede además ser transmisor neumático o
eléctrico.


Una variable de la conexión magnética consta de un
tubo conteniendo un flotador, dotado de un imán que
orienta a una serie de cintas magnéticas dispuestas en el
exterior y a lo largo del tubo. A medida que el nivel
sube o baja, las cintas giran, y como tienen colores
distintos en su anverso y reverso, visualizan
directamente el nivel del tanque. El instrumento puede
tener interruptores de alarma y transmisor
incorporados.


El flotador acoplado hidráulicamente actúa en su
movimiento sobre un fuelle de tal modo, que varía la
presión de un circuito hidráulico y señala a distancia en el
receptor el nivel correspondiente. Permite distancias de
transmisión de hasta 75 m y puede emplearse en tanques
cerrados. Sin embargo, requiere una instalación y
calibración complicadas y posee partes móviles en el
interior del tanque.

El nivel de cristal consiste en
un tubo de vidrio con sus
extremos conectados a
bloques metálicos y cerrados
por prensaestopas que están
unidos al tanque
generalmente mediante tres
válvulas, dos de cierre de
seguridad en los extremos
del tubo para impedir el
escape del líquido en caso de
rotura del cristal y una de
purga.
Tubo de vidrio


Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por
las características de los líquidos que miden,
impidiendo que el nivel pueda apreciarse claramente.
Entre los líquidos que presentan este inconveniente
figuran el caramelo y los líquidos pegajosos.
El nivel de vidrio permite solo una indicación local, si
bien pueden emplearse espejos para la lectura a
distancias limitadas o bien utilizar cámaras de
televisión para mayores distancias de transmisión.


Basado en el principio de Arquímedes; consiste en un
flotador parcialmente sumergido y conectado mediante
un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente al
tanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se
encuentra una varilla que transmite el movimiento de
giro a un transmisor exterior al tanque.
Medidor de nivel de tipo
desplazamiento


Al aumentar el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre
el flotador igual al volumen del aparte sumergida
multiplicada por la densidad del líquido, tendiendo a
neutralizar su peso propio, así que el esfuerzo medio
por el tubo de torsión será muy pequeño.


Por el contrario, al bajar el
nivel, menor parte del
flotador queda sumergida,
y la fuerza de empuje
hacia arriba disminuye,
resultando una mayor
torsión.


Emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través
se hace burbujear aire mediante un rotámetro con un
regulador de caudal incorporado. El regulador de
caudal permite mantener un caudal de aire constante a
través del líquido independientemente del nivel; si no
existiera, habría una gran diferencia en los caudales de
aire necesarios desde el nivel mínimo al máximo, con el
inconveniente de un gasto de aire indebido.
Medidor de tipo
burbujeo/Válvula de purga.


El método de burbujeo es simple y da buen resultado, 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, en el caso de
líquidos muy corrosivos o con sólidos en suspensión y en
emulsiones. No se recomienda su empleo cuando el
fluido de purga perjudica al líquido y para fluidos
altamente viscosos donde las burbujas formadas del aire
o del gas de purga presentan el riesgo de no separarse
rápidamente del tubo


Una columna líquida crea una presión hidrostática
directamente proporcional a la altura del líquido arriba
del punto de referencia. Un elemento de presión
apropiado, conectado adecuadamente al proceso, mide
el nivel del líquido en unidades apropiadas para las
cuales se debe calibrar cada elemento, es decir, el nivel
se mide por medio del peso que ejerce una columna de
líquido sobre el sensor de presión.
Columna hidrostática


Medidor manométrico: El
manómetro se encuentra
conectado directamente a la parte
inferior del tanque. Sus accesorios
también pueden ser: válvula de
cierre para mantenimiento, pote
de decantación con una válvula de
purga. El manómetro mide la
presión debida a la altura de
líquido que existe entre el nivel
del tanque y el eje del
instrumento, las alturas son
limitadas por lo que el campo de
medida es bastante pequeño. El
instrumento sólo sirve para
fluidos limpios ya que si el líquido
es corrosivo, coagula o bien tiene
sólidos en suspensión, el fuelle
puede destruirse o bien
bloquearse perdiendo su
elasticidad.


Medidor de membrana:
Utiliza una membrana
conectada con un tubo
estanco al instrumento
receptor. La fuerza ejercida
por la columna de líquido
sobre el área de la
membrana comprime el aire
dentro a una presión igual a
la ejercida por la columna de
líquido. El volumen del aire
interno es relativamente
grande, por lo cual el
sistema está limitado a
distancias no mayores de
unos 15 m debido a la
compresibilidad del aire.

Mide la capacidad del
condensador formado por el
electrodo sumergido en el
líquido y las paredes del tanque.
La sonda metálica y la pared
misma del tanque o silo actúan
como dos placas de un
condensador.
Medidor de capacitancia


La capacidad del condensador depende del medio que
haya entre la sonda y la pared, si solo hay aire, es decir, si
el tanque está vacío, la capacidad del conductor es baja,
cuando parte de la sonda esté cubierta por el producto, la
capacidad se incrementará. El cambio de capacidad se
convierte mediante un amplificador en una acción de relé
o en una señal de salida analógica. La capacidad del
conjunto depende linealmente del nivel del líquido.

Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del
tanque, que mide la presión hidrostática en un punto del
fondo del tanque.
Medidor de presión
diferencial


Otro tipo es el manómetro diferencial de la Figura 5.6b, en
el que su funcionamiento equivale al transmisor del
diafragma.
En caso de que el tanque esté cerrado y bajo presión, hay
que corregir la indicación del aparato para la presión
ejercida sobre el líquido debiendo señalar que la lectura
será muy poco precisa, si la presión es grande. Se suele
conectar un tubo en la parte superior del tanque y medir la
diferencia de presiones entre la toma inferior y la superior,
utilizando transmisores de presión diferencial de
diafragma.


Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una
superficie reflectante y la recepción del eco del mismo
receptor, el pulso ultrasónico emitido se refleja en la
superficie del producto y el mismo sensor vuelve a
detectarlo, el tiempo de retorno de la señal es una
medida de la atura de la sección vacía del tanque si a
esta distancia se le resta la altura total del tanque, se
obtiene el nivel del producto, siendo el tiempo de
retorno una señal de salida analógica. El retardo en la
captación del eco depende del nivel del tanque.
Ultrasonido


Disposiciones de montaje de los detectores que se utilizan
en los casos de alarmas o de indicación continua del nivel.


El sensor emisor dispone de un oscilador excitador para
enviar un impulso ultrasónico a la superficie del fluido y el
sensor receptor recibe esta señal reflejada enviando una
señal función del tiempo transcurrido, y por lo tanto del
nivel, a un oscilógrafo o a un indicador.


Son medidores de nivel para sólidos, en la industria se
ha exigido el desarrollo de instrumentos capaces de
medir el nivel de los sólidos de forma continua.
Medidores de nivel de
sólidos

Consta de un cable de
medición o cinta de acero con
un peso en su extremo el cual
es movido por un motor,
cuando el peso choca con la
superficie del material se
anula la rigidez del cable, lo
que conmuta la dirección de
giro del motor ascendiendo el
peso.
Palpador


Consisten en un eje vertical, dotado de paletas, que gira
continuamente a baja velocidad accionado por un
motor síncrono. Cuando el producto sólido llega hasta
las paletas, las inmoviliza, con lo que el soporte del
motor y la caja de engranajes empiezan a girar en
sentido contrario. En su giro, el soporte del motor actúa
consecutivamente sobre dos interruptores, el primero
excita el equipo de protección, por ejemplo una alarma,
y el segundo desconecta la alimentación eléctrica del
motor con lo cual éste queda bloqueado.
Paletas rotativas

Se compone de una sonda en forma
de diapasón (pieza de metal en
forma de U) que vibra a unos 80
Hz impulsado piezoeléctricamente,
cuando el material cubre el
diapasón la amplitud se atenúa, es
decir, las vibraciones se
amortiguan y la unidad electrónica
transforma la amplitud en una
señal que activa un relé, puede
instalarse en posición lateral y
roscada a la altura del nivel o como
sondas verticales.
Vibratorio


Existen dos formas del diapasón:
Horquilla vibrante: El diapasón tiene forma de dos
pletinas (placas de metal planas u hojas rectangulares de
acero u otros metales) que vibran y cuando se tapan se
produce una atenuación que se transforma en una señal.
Soporta altas presiones y temperaturas, para polvos con
tendencia a aglutinarse o gránulos grandes, son fáciles de
instalar, libres de mantenimiento e inmunes a vibraciones
del tanque, resistente a altas temperaturas y presiones
elevadas.


Varilla vibrante: El diapasón es consiste en un tubo
dentro de otro que equivale a las pletinas de la
horquilla. En caso de recubrimiento también se produce
una atenuación y de esta forma el aviso. Se emplea para
sólidos en polvo y granulados gruesos como cal, arena,
pintura en polvo, cereales, café, soporta altas presiones
y temperaturas.

Consiste en una membrana
flexible que puede entrar en
contacto con el producto dentro
del tanque y que contiene en su
interior un conjunto de palancas
con contrapeso que se apoyan
sobre un micro ruptor. Cuando el
nivel del sólido alcanza la
membrana la fuerza venciendo el
contrapeso y actuando sobre el
micro ruptor; éste que puede ser
mecánico o de mercurio, puede
accionar una alarma o actuar
automáticamente sobre un
transportador o maquinaria
asociadas al depósito.
Membrana sensitiva o
detector de diafragma


Es un pequeño peso móvil sostenido por un cable desde
la parte superior del silo mediante poleas. Un motor y
un programador situados en el exterior establecen un
ciclo de trabajo del peso. Éste baja suavemente en el
interior de la tolva hasta que choca contra el acopio de
sólidos. En este instante, el cable se afloja, y un detector
adecuado invierte el sentido del movimiento del peso
con lo que éste asciende hasta la parte superior de la
tolva, donde se para, repitiéndose el ciclo nuevamente.
Medidor de nivel de
Peso móvil


El instrumento se caracteriza
por su sencillez pero debe ser
muy robusto mecánicamente
para evitar una posible rotura
del conjunto dentro de la tolva,
lo que podría dar lugar a la
posible rotura de los
mecanismos de vaciado.

El medidor de nivel de
ultrasonidos consiste en un
emisor de ultrasonidos que envía
un haz horizontal a un receptor
colocado al otro lado del tanque.
Si el nivel de sólidos está más
bajo que el haz, el sistema entra
en oscilación enclavando un relé.
Cuando los sólidos interceptan el
haz, el sistema deja de oscilar y el
relé des excita actuando sobre
una alarma o sobre la maquinaria
de descarga del depósito.
Ultrasonido

El nivel del líquido (o sólido) se mide mediante señales de
radar transmitidas desde la antena en la parte superior del
tanque.
Radar


El medidor de radar de microondas consta de una fuente
de microondas situada en la parte superior del tanque que
emite un haz de microondas que se refleja sobre el sólido y
es captado por un detector. El sistema es ideal en productos
muy viscosos como el asfalto. Su precisión es de +/- 2 y su
campo de medida puede llegar a 40 metros.

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