El documento describe diferentes tipos de instrumentos para medir presión, caudal, temperatura, nivel y flujo. Explica conceptos como manómetros, caudalímetros, termómetros y medidores de nivel y flujo, describiendo cómo funcionan instrumentos mecánicos, eléctricos, ultrasónicos y otros.

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
De La Fuerza Armada Nacional Bolivariana
Núcleo Zulia Maracaibo
Materia: Instrumentación y Control
Carrera: Ing. Petroquímica
Sección: 05S-1726-D1
Maracaibo 29 de marzo de 2020

2. La presión se define como fuerza ejercida sobre una superficie
por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe
generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la
superficie que lo encierra. De esta manera, la presión (P) de una fuerza
(F) distribuida sobre un área (A), se define como:
Existen muchas razones por las cuales
en un determinado proceso se debe medir
presión. Entre estas se tienen:
 En aplicaciones de
medición de nivel
 En aplicaciones de
medición de flujo.
 Calidad del producto la cual
frecuentemente depende de
ciertas presiones que se deben
mantener en un proceso

3. En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de
medida de presión es el Pascal (Pa), que se define como la fuerza
ejercida por un Newton (N) sobre un área de un metro cuadrado
(m2). O sea, Pa = N/m2. Esta es una unidad de presión muy
pequeña, pero el kilo pascal (KPa), 1.000 Pa, permite expresar
fácilmente los rangos de presión comúnmente más usados en la
industria petrolera. Otras de las unidades utilizadas son el Kilogramo
por centímetro cuadrado (Kg./cm2); libras por pulgada cuadrada
(Psi); bar, y otros. Se expresa en la siguiente tabla:

4. Los instrumentos mecánicos utilizados para medir
presión cuyas características se resumen en la tabla,
pueden clasificarse en:
 Manómetro de
Presión Absoluta.
 Manómetro de
Tubo en U.
 Manómetro de
Pozo.
 Manómetro de
Tubo Inclinado.
 Manómetro Tipo
Campana.
Columnas de Líquido: Instrumentos Elásticos:
 Tubos Bourdon.
 Fuelles.
 Diafragmas.

5. Los instrumentos
electromecánicos y
electrónicos utilizados para
medir presión pueden
clasificarse en:
 Transductores de Presión
Resistivos
 Transductores de Presión
Capacitivos
 Transductores de Presión
Magnéticos
 Transductores de Presión
Piezoeléctricos

6. Un manómetro con tubo bourbon en los que la sección
transversal del tubo es elíptico o rectangular y en forma de C. Cuando
se aplica presión interna al tubo, este se reflexiona elástica y
proporcionalmente a la presión y esa deformación se transmite a la
cremallera y de esta al piñón que hace girar a la aguja indicadora a
través de su eje. Las escalas, exactitudes y modelos difieren de
acuerdo con el diseño y aplicación, con lo que se busca un ajuste que
de linealidad optima e histéresis mínima.

7. Un aparato muy común para
medir la presión manométrica es el
manómetro de tubo abierto. El manómetro
consiste en un tubo en forma de U que
contiene un líquido, que generalmente es
mercurio. Cuando ambos extremos del
tubo están abiertos, el mercurio busca su
propio nivel ya que se ejerce una
atmósfera de presión sobre cada uno de
ellos. Cuando uno de los extremos se
conecta a una cámara presurizada, el
mercurio se eleva hasta que la presiones
se igualan.

8. Los medidores de presión más
conocidos son los barómetros, ya que
son utilizados para medir la presión
atmosférica como un indicador de los
cambios climáticos en cualquier región.
Lo que realmente hacen estos
barómetros es medir cual es la presión
ejercida por el peso de la atmosfera por
unidad de superficie, dependiendo del
sistema de medición que se utilice. Las
diferentes dimensiones utilizadas para
la presión atmosférica comprenden los
kilogramos por centímetro cuadrado,
libras por pulgada cuadrada, milímetros
de mercurio y atmósferas, entre otros.

9. Un barómetro de mercurio ordinario
está formado por un tubo de vidrio de unos
850 mm de altura, cerrado por el extremo
superior y abierto por el inferior. Cuando el
tubo se llena de mercurio y se coloca el
extremo abierto en un recipiente lleno del
mismo líquido
Un barómetro más cómodo (y
casi tan preciso) es el llamado
barómetro aneroide, en el que la
presión atmosférica deforma la pared
elástica de un cilindro en el que se ha
hecho un vacío parcial, lo que a su vez
mueve una aguja.

10. La medida del caudal consiste en la determinación del volumen de
un fluido que circula por una conducción por unidad de tiempo. Entender y
elegir adecuadamente el medidor de caudal es necesario para llevar a cabo
un buen control de proceso en una depuradora de aguas residuales
Normalmente estos dispositivos se
conocen como caudalímetros y se
pueden definir como un instrumento
destinado a medir, memorizar y
poner en el visor en forma
continuada el volumen de agua que
pasa a través del transductor de
medición en condiciones de ser
medido.

11. Medidores deprimógenos: se denominan de esta forma porque su
instalación produce una diferencia de presiones, pérdida de carga,
que se vincula con el caudal que circula, en una relación
determinable. Dentro de éstos, se pueden diferenciar los siguientes
tipos:
 Tubo Venturi: se componen de tres partes:
una sección de entrada cónica convergente,
una sección cilíndrica en la que se sitúa la
toma de baja presión, y por último una
tercera sección de salida cónica.
 Tobera: consta de un tubo corto cuyo
diámetro disminuye en forma gradual
de un extremo al otro y dos tomas de
presión, una ubicada del lado anterior y
otra ubicada del lado posterior.

12. Medidores de caudal de área variable: en este tipo de instrumentos
el área de la restricción cambia al mismo tiempo que el caudal,
permaneciendo constante la presión diferencial. El principal medidor
de área variable es el rotámetro.
 Rotámetro: está compuesto por dos
partes principales, un tubo cónico y
un flotador libre de movimiento cuya
posición dentro del tubo es
proporcional al flujo del fluido. Esta
técnica de medición se utiliza para
bajos caudales y fluidos limpios.
Medidores de velocidad: este tipo de medidores determinan la
velocidad del fluido y a partir de ahí se obtiene el caudal. Se basan en
la conocida fórmula de Q = S x v, donde Q es el caudal, S es la
superficie, y v es la velocidad. Las diferentes tipologías son las
siguientes:

13.  Medidor de turbina: consiste en un
rotor de múltiples aspas montado en
una tubería, perpendicular al
movimiento del líquido. El paso del
líquido a través de las aspas ejerce
una fuerza de rotación que hace
girar al rotor a una velocidad que
resulta directamente proporcional al
caudal.
 Caudalímetro ultrasónico: La
medición del caudal se realiza por
medio de una onda sonora
ultrasónica que se propaga a
través del líquido. Constan de dos
transductores piezoeléctricos, uno
actúa como transmisor y otro como
receptor de la onda sonora.

14. Están diseñados para medir directamente el
caudal del fluido en unidades de masa. Debido
a sus características este tipo de medidores se
utilizan principalmente para medir aire y
biogás.
Se suelen emplear dos tecnologías distintas:
instrumentos volumétricos compensados por
presión y temperatura o medidores másicos
directos.
 Medidor térmico de caudal: se basa en el
principio físico de la elevación de
temperatura del fluido en su paso por un
cuerpo caliente.

15. Consiste en cuantificar el calor de una sustancia homogénea, y
por lo tanto es una unidad de medida para la energía cinética media de
sus moléculas. Para que dos objetos adapten la misma temperatura se
requiere un contacto térmico al objeto. Los métodos más habituales de
los medidores de temperatura están basados en variaciones de las
propiedades de una sustancia inducidas por las variaciones de
temperatura

16. Una tira compuesta por dos
chapas de metal de diferentes
coeficientes de dilatación (“bimetal”),
laminadas entre sí en forma inseparable,
se deforma a consecuencia de un
cambio de temperatura. La curvatura
resultante es casi proporcional al cambio
de temperatura. A partir de las tiras
bimetálicas se desarrollaron dos
diferentes formas de sistemas de
medición:

17. Medidores de temperatura de
dilatación de gas con o sin capilar
El sistema de medición de
este tipo de medidor de temperatura
está compuesto de bulbo, capilar y
tubo elástico en la caja. Estos
componentes forman una unidad. El
sistema de medida completo está
rellenado a presión con gas inerte. Si
cambia la temperatura, cambia
también la presión interior del bulbo.
Medidores eléctricos de temperatura
Existen dos sistemas de medición de temperatura eléctrica. El
sistema más utilizado son las termoresistencias que son dotados con un
materal semiconductor cuya resistencia varia proporcionalmente con el
valor de la temperatura. El valor de dicha resistencia se transmite a un
indicador que convierte el valor de dicha resistencia en el valor de la
temperatura actual correspondiente.

18. Medidor de nivel se usa para inventarios
de tanques, estaciones de bombeo o
para determinar flujo en compuertas. En
este artículo explicaremos el principio de
funcionamiento y aplicaciones para los
medidores de nivel.
El sensor se ubica en la parte superior
del tanque y emite una onda de sonido, al llegar
a la superficie del líquido rebota y regresa al
sensor. Al conocer el tiempo que le toma la
onda regresar y la velocidad del sonido se
calcula la distancia que hay entre el sensor y el
nivel por lo que se puede determinar el nivel.

19. Medidor de nivel ultrasónico
El medidor de nivel ultrasónico
no tiene contacto con el líquido por lo que
se puede usar en químicos viscosos,
corrosivos o abrasivos. Se pueden
seleccionar con barrera intrínsecamente
segura para medir en fluidos
combustibles o explosivos.
Medidor de nivel diferencial
El medidor de nivel diferencial
se usa en plantas de tratamiento para
monitorear la diferencia de nivel y
además utilizar las señales de salida
para activar los rastrillos que limpian
los cedazos.

20. Medidor de flujo de turbina de gas
El medidor de flujo de la turbina de
gas tiene un excelente rendimiento
tanto a baja como a alta presión,
varias formas de salida de señal y
baja sensibilidad a la turbulencia del
fluido. Por lo tanto, se aplica
ampliamente a la medición del flujo
de gas, como el gas natural, el gas
de carbón, el GLP, el gas de
hidrocarburo ligero

21. Medidor de flujo de masa térmica
El medidor de flujo de masa
térmica puede medir
directamente el flujo de masa
de fluido sin requerir
compensación de
temperatura y presión.
Medidor de flujo de engranajes ovalados
El medidor de flujo de engranajes ovalados,
que es un tipo de desplazamiento positivo,
se puede utilizar en la industria química y
petroquímica. Las duras condiciones en el
mar exigen construcciones duras y
robustas.

22. Medidor de flujo de masa Coriolis
Todo en una medida,
puede medir el flujo de masa, la
temperatura y la densidad del
medio.
Los medidores de flujo de
masa de b.Coriolis no tienen
partes móviles. No hay una
solicitud estricta de tubería recta
para la instalación del medidor de
flujo de masa Coriolis
Medidor de nivel ultrasónico
El medidor de nivel ultrasónico es
para la medición continua de nivel
sin contacto en líquidos y sólidos.
Consiste en la sonda y el host,
ambos de los cuales son de plástico
a prueba de fugas.