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Sensores de PresinSensores mecnicos

Tubo Bourdon- Tipo C- Espiral- Hlice

DiafragmaCpsulaFuelle

Sensores electromecnicosSensor capacitivoSensor de galgas extensiomtricasSensor inductivoSensor piezoelctrico

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Presin

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Principio de Pascal

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Teorema de Stevin

El peso de la masa lquida atrada por la gravedad terrestre es la fuerza que ejerce la presin sobre el rea del tanque.

P = F / A

P = m g / A * h/h

P = mgh / Ah

P = m/V *gh

P = gh

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Absoluta vs RelativaPresin Absoluta: Se mide desde el cero absoluto o vaco

Presin Relativa (gauge): Se mide desde la presin atmosfrica.

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1 atmosphere (Atm) = 14.7 pounds per square inch absolute (PSIA) = 760 millimeters of mercuryabsolute (mmHgA) = 760 torr (torr) = 1.01325 bar (bar)

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Unidades

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Conversin de unidades de presin

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Columna lquida

Manmetros

Well

Tubo Inclinado

Tubo en U

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Elementos de sensado elsticos

Se busca convertir la variacin de presin en movimiento.

Ese movimiento debe ser lo suficientemente pequeo para permanecer dentro de los lmites de elasticidad del material, pero lo suficientemente elevado para ser detectado con una buena sensibilidad.

Para bajas presiones se utilizan elementos flexibles delgados, y

para altas presiones elementos ms rgidos, ms gruesos

Este movimiento luego se amplifica mecnicamente o se traduce a otra forma de energa para tratamiento electrnico

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Elementos de sensado elsticos

a) Diafragma plano

b) Diafragma corrugado

c) Capsula

d) Fuelle

e) Tubo recto

f) Tubo Bourdon tipo C

g) Tubo Bourdon retorcido

h) Tubo Bourdon tipo hlice

i) Tubo Bourdon tipo espiral

presin movimiento

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Tubo Bourdon C

Tubo de seccin elptica que forma un anillo casi completo cerrado por unextremo y conectado a la fuente de presin por el otro.

Al aumentar la presin en el interior del tubo, ste tiende a enderezarse,provocando un movimiento que es captado por una aguja indicadora

o untransmisor (colocados en el extremo cerrado del tubo).

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Bourdon

C

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Tubo Bourdon espiral

Miden presiones con una mayor precisin ya que el movimiento de sus extremos cerrados es mayor.

Se forma enrollando el tubo en forma de espiral alrededor de un eje comn

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Tubo Bourdon de hlice

Se forman arrollando ms de una espira en forma de hlice. De esta manera de logra aumentar la resolucin

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Bourdonz Se utilizan en rangos que van hasta 100,000 psi. z No son tiles en presiones inferiores a 15 psi debido a la

insuficiente fuerza generada para vencer la rigidez del tubo metlico.

z Se utilizan para medir presin relativa en fluidos hidrulicos o lneas de vapor.

Ventajas Porttil

Bajo costo relativo

Desventajas Limitado a mediciones estticas o quasi estticas.

No apto para bajas presiones

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Diafragma

Parten de la idea bsica de una placa plana sostenida rgidamente en sus extremos, resistente (generalmente acero), pero flexible que se deforma transversalmente en funcin de la diferencia de presiones que actan a cada uno de sus lados.Al ser sometida a una diferencia de presiones entre sus caras, la placa se desplaza, siendo mayor el movimiento en su centro.

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DiafragmaVentajas

Buena respuesta dinmica. Exactitud: hasta 0.5% FE. Buena linealidad, mientras la deflexin no supere el espesor del diafragma

Desventajas

Alto costo relativo

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Diafragma corrugadoEl diafragma bsico formado por un disco o lmina metlica flexible con lasuperficie plana puede ser mejorado para tener un mayor movimiento en su centro. Esto se logra con ondulaciones concntricas,

Estn muy difundidos porque requieren menos espacio y porque el movimiento (fuerza) que producen es suficiente para operar un transductorelectrnico. Los diafragmas estn disponibles en un amplia gama de materiales aptospara aplicaciones de servicios con productos corrosivos.

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Cpsula

Consiste en dos diafragmas circulares conectadas rgidamente entre s por soldadura, de forma que al aplicar presin, cada cpsula se deforma y la suma de los pequeos desplazamientos es amplificada por un juego de mecanismos.

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Fuellez Es parecido al de cpsula pero compuesto por mltiples recmaras interconectadas

a partir de una sola pieza flexible (similar a un acorden), y puede dilatarse o contraerse axialmente con un desplazamiento considerable.

z Se caracterizan por su larga duracin, demostrada en ensayos en los que han soportado millones de ciclos de flexin con mnima deformacin permanente.

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Fuellez Los elementos tipo cpsula o su variante en fuelle presentan mayor sensibilidad en

comparacin con el tubo Bourdon, gracias a la mayor rea y menor rigidez. Por ello se usan en rangos de presin menores.

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Fuelle simple y doble

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Sensor capacitivoLa mayora de los sensores de alta precisin (mejor que 0.1%) utilizados actualmente son capacitivos.

Cubren un amplio rango de presiones hasta vaco.

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Sensor capacitivo diferencial

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Sensor capacitivoUn diafragma de metal o silicio es el elemento activo, que sensa la presin y constituye un electrodo de un capacitor. El oro electrodo es estacionario y se construye depositando una capa de metal sobre un sustrato de cermica o vidrio.

La presin aplicada desplaza el diafragma, el cual a su vez modifica el espaciado de las placas del capacitor, y de esta manera la capacitancia

En el diseo de capacitor diferencial, el diafragma de sensado est localizado entre dos electrodos estacionarios.Una presin aplicada causar que una capacitancia aumente y que la otra disminuya, de este modo el resultado es una seal til doble, mientras se cancelan efectos de modo comn indeseables.

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Sensor capacitivoEn la figura se observa un diseo tpico que utiliza dos diafragmas de aislacin y un relleno de aceite que trasmite la presin al diafragma de medicin.El diafragma de aislacin est construido de material apto para enfrentar productos corrosivos

El aceite es elegido para ofrecer una constante dielctrica apropiada y provee adecuado amortiguamiento para reducir efectos de vibraciones

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Capacitivos

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10P

(bar)

C(pF)

CmCr

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Sensor de presin basado en Strain

Gage

z Se montan sobre el diafragma 4 strain gages y se conectan en puente. Los elementos resistivos pueden ser metlicos o semiconductores -teniendo estos ltimos un mayor factor de galga.

z Se utilizan tcnicas constructivas con metal foil o silicio de pelcula delgada o gruesa.

Piezo resistivos

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Sensor de presin basado en Strain

Gage

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Pelcula delgada

Thin Film

Posibilidad de rangos de alta presinAlta presin roturaBuena estabilidad a largo tiempo Compensacin temperatura integradaPosibilidad alta precisin (clase 0,05%)Alta resistencia frente a choques, vibraciones y a cambios de presiones dinmicas.

Baja sensibilidad (2 mV / V)Caro en dimetros ms grandesLmite de sobrepresin bajoLquido de relleno no necesario

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Monolticos de pelcula Gruesa

Compensacin temperatura integradaMayor resistencia a corrosinLquido de relleno no necesarioSeal de salida ms alta que en elsensor thin film

Junta de sellado necesariaMenos adaptado a presiones dinmicasMenor sobrepresinLa cermica es relativamente quebradizaRangos de presin limitados

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Transductor de presin Inductivo

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Piezoelctricos

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Sensor de presin potenciomtrico

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Tabla compartivaSensor Rango Exactitud Dinmica Ventajas Desventajas

Bourdon C Hasta 100 MPa 1 a 5 % FS - Bajo costo con razonable exactitud

Amplitud de aplicaciones

Histresis

Afectado por vibraciones

Bourdon espiral Hasta 100 MPa 0.5 % FS -

Bourdon hlice Hasta 100 MPa 0.5 a 1 % FS -

Fuelle Desde vaco hasta 500 kPa

0.5 % FS - Bajo Costo.

Apto para presin diferencial

Rango pequeo de presinRequiere compensacin de temperatura

Diafragma Hasta 60 kPa 0.5 a 1.5 % FS - Posible muy pequeo Span

Limitado a bajas presiones

Capacitivos Hasta 30 kPa 0.1 % FS - Excelente exactitud

Strain Gage Hasta 100 MPa 0.1 a 1 % FS Rpidos Gran rango de presiones

Piezoelectricos - 0.5 % FS Muy rpidos

Rpida respuesta Sensible a variaciones de temperatura

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Datos de fabricante

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Datos de fabricante

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Datos de fabricante

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Datos de fabricante

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Datos de fabricante

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Sellos

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Sellos

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Sellos

Manometro tipo Bourdon Con Diafragma

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Sellos

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Aplicaciones de alta temperatura

El elemento de enfriamiento de acero inoxidable puede ser montado entre el diafragma de aislacin y el elemento de medicin.

El lquido aislante se enfra por circulacin de aire y disipacin de calor

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Aplicaciones en vapor Se utilizan sistemas de aislacin para desacoplar la temperatura.

Algunos fabricantes ofrecen accesorios como sifones que permiten que la temperatura del lado del proceso sea de hasta 400 C, reducindose a 100 C en el diafragma de medicin

El enfriamiento se logra va una cmara de condensado en un tubo U o anillo

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Aplicaciones control barrido

Ptop- Pbottom = polucin

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control esclusa Ptop - Pbottom = diferencia de nivel

Aplicaciones

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Un sensor de presin no debera instalarse cerca de una bomba

Shocks de presin o de vaco afectan la precisin, e incluso pueden daar el instrumento

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Aplicaciones

P = gh

h

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Un transmisor de presin es suficiente para medir la sobrepresin comn de los tanques, siempre que el dimetro de la caera sea lo suficientemente grande para compensar la diferecnia de presin sin retardo de tiempo

Nivel por tanque = Pbottom- Ptop

Lnea de presin comn

Aplicaciones

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Medicin de densidadMedicin de nivel con densidad compensada mediante transmisores de presinaplicaciones: Tanques con jugos Tanques de proceso qumicos

Compensacin de variaciones de densidad

referencia

nivel

Aplicaciones

P1

= gh1

h1 h2

P2

= g(h1-h2)

= (P1

- P2) / g* h2

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Medicin diferencial

protection gas

general requirements

three output signals

Pharma,food

increasedrequirements

three output signals

high overpressure,

high temperature

best accuracy

one output signal

Aplicaciones

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Medicin de caudal

P1P2

Aplicaciones

Utilizacin de sensores de presinz 35-40% son DP para medir caudal.z 20-25% son DP para medir novel.z 30-40% son sensores standard para medir presin relativa o absoulta

La diferencia de presiones es proporcional a la raz cuadrada del caudal

Sensores de PresinPresinPrincipio de PascalTeorema de StevinAbsoluta vs RelativaNmero de diapositiva 6UnidadesConversin de unidades de presinColumna lquidaElementos de sensado elsticosElementos de sensado elsticosTubo Bourdon CBourdon CTubo Bourdon espiralTubo Bourdon de hlice BourdonDiafragmaDiafragmaDiafragma corrugadoCpsulaFuelleFuelleFuelle simple y dobleSensor capacitivoSensor capacitivo diferencialSensor capacitivoSensor capacitivoCapacitivosSensor de presin basado en Strain Gage Sensor de presin basado en Strain Gage Pelcula delgadaMonolticos de pelcula GruesaTransductor de presin InductivoPiezoelctricosSensor de presin potenciomtricoTabla compartivaNmero de diapositiva 37Datos de fabricanteDatos de fabricanteDatos de fabricanteDatos de fabricanteNmero de diapositiva 42Datos de fabricanteSellosSellosSellosNmero de diapositiva 47Sellos Aplicaciones de alta temperaturaAplicaciones en vapor Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57