1.1- MEDICIÓN DE PRESIÓN.

La presión queda determinada por el cociente entre una fuerza y el área sobre la que actúa esa fuerza. Así, si una fuerza F actúa sobre una superficie A, la presión P queda estrictamente definida por la siguiente expresión: P = F /A

Referencias de presión.

La presión siempre se mide respecto a una referencia o valor patrón, la cual puede ser el vacío absoluto u otra presión como en el caso más común en que se trata de la presión atmosférica. Según la referencia de presión utilizada se le dan nombres distintos a las medidas de presión.

Presión absoluta: Es la presión referida al vacío absoluto. Presión manométrica Es la presión referida a la `presión atmosférica.

Presión de vacío: Es la presión referida a la presión atmosférica pero por debajo de ella.

Presión diferencial: Es la diferencia entre dos presiones cualesquiera

Presión atmosférica: Es la presión ejercida por el peso de la atmósfera sobre la tierra. AS nivel del mar esta es de aproximadamente 760 mm de Hg , 14.7 psia o 100 KPa. En Medida que se encuentra a aproximadamente 1600 metros de altitud esta es de aproximadamente 85 KPa.

Presión barométrica: Es la medida de la presión atmosférica la cual varía levemente con las condiciones climáticas.

Unidades de presión.

Las unidades de presión expresan una unidad de fuerza sobre unidad de área. Las más usadas son Kg/cm2 , psi (lbf/pulg2 ), Pascal (N/m2 ), bar, atmósfera, Torr (mm de columna de Hg). La siguiente tabla resume los factores de conversión de las unidades de presión más comunes.

Los sensores de presión pueden agruparse en:

• Basados en principios mecánicos, como deformación por fuerza.

• Basados en principios eléctricos, por conversión de una deformación o fuerza a una propiedad eléctrica.

CLASES DE PRESIÓN QUE MIDEN LOS INSTRUMENTOS.

Manómetro de tubo en forma de "U".

La forma más tradicional de medir presión en forma precisa utiliza un tubo de vidrio en forma de "U", donde se deposita una cantidad de líquido de densidad conocida (para presiones altas, se utiliza habitualmente mercurio para que el tubo tenga dimensiones razonables; sin embargo, para presiones bajas el manómetro en U de mercurio sería poco sensible). El manómetro en forma de "U" conforma un sistema de medición más bien absoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medición de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentación de procesos, no es sencillo transformarlo en un sistema de transmisión remota de presión.

Tubo Bourdon.

El tubo Bourdon funciona en base a la relación entre la carga y la deformación es una constante del material, conocida como módulo de Young. Si la constante de deformación es conocida, se puede obtener la carga según: Carga = D*Y. Entonces, ante deformaciones pequeñas de materiales elásticos, se peden cuantificar las cargas (fuerzas) solicitantes. El tubo Bourdon es tal vez el manómetro más común en plantas de procesos que requieran medición de presiones. Consiste de un tubo metálico achatado y curvado en forma de "C", abierto sólo en un extremo. Al aplicar una presión al interior del tubo, la fuerza generada en la superficie exterior de la "C" es mayor que la fuerza generada en la superficie interior, de modo que se genera una fuerza neta que deforma la "C" hacia una "C" más abierta. Esta deformación es una medición de la presión aplicada, que puede determinarse por el desplazamiento mecánico del puntero conectado al tubo Bourdon, o mediante un sistema de variación de resistencia o

campos eléctricos o magnéticos. Otras formas típicas del tubo son espiral y helicoidal.

Otros basados en fuerza.

Fuelle: Es un recipiente cerrado, con lados que pueden expandirse o contraerse como un acordeón. La posición del fuelle sin presión puede ser determinada por el mismo fuelle o por un resorte. La presión es aplicada sobre la cara del fuelle y su deformación y su posición dependen de la presión.

Diafragma: Es un sensor que está típicamente construido por dos discos flexibles y cuando una presión es aplicada sobre una cara del diafragma, la posición de la cara del disco cambia por deformación. La posición está relacionada con la presión.

Resistivo: Bandas Extensométricas.

Los sensores de presión modernos usan el principio de elasticidad, pero la deformación es convertida en una señal eléctrica mediante bandas extensométricas, conocidas como “strain gauges” o “strain gages”. Este medidor se construye sobre un metal de coeficiente de elasticidad dado, adosándole un alambre, una tira semiconductora o pistas conductoras. Al deformarse el soporte de la banda, se "estira" o se "comprime" el sensor, variando así su resistencia. El cambio de resistencia será, precisamente, el reflejo de la deformación sufrida. En términos de su caracterización, dada la resistencia sin deformación, la aplicación de una fuerza deformante producirá un cambio de resistencia, cuya medición permite calcular la fuerza.

Otros basados en propiedades eléctricas.

Capacitivo o inductivo: El movimiento asociado con alguno de los sensores mecánicos ya descriptos, puede ser usado para influenciar alguna propiedad eléctrica (por ejemplo, capacitancia), afectando una señal de medición. Por ejemplo, un cambio de presión sobre un diafragma, ocasiona un cambio en la capacitancia o inductancia.

Piezoeléctrico: Cuando se aplica una presión sobre un material piezoeléctrico (por ejemplo, cuarzo), se genera una tensión eléctrica, proporcional a la presión ejercida sobre el material.

TIPOS DE SELLOS.

1.2- MEDICION DE NIVEL.

Nivel es una importante variable de proceso medidas en la industria. Es usado para tener la información de cuanto producto está almacenado en determinado recipiente ó vasija, también es usado para la seguridad de las plantas. Por esto, la mayoría de las empresas emplean gran cantidad de dinero y esfuerzo para asegurar que el nivel sea medido y controlado exactamente.

Módulos:

3.1- Medición de Nivel.

3.2- Instrumentos de medición directa.

3.3- Instrumentos de medición aprovechando la presión hidrostática.

3.4- Instrumentos de medición que utilizan características físicas y eléctricas.

Medidores de Nivel de Líquidos.

Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia, bien la presión hidrostática, bien el desplazamiento producido en un flotador por el propio líquido contenido en el tanque del proceso, o bien aprovechando características eléctricas del líquido. Los instrumentos de medida directa se dividen en:

Medidor de sonda Medidor de cinta y plomada Medidor de nivel de cristal Medidor de flotador.

Los aparatos que miden el nivel aprovechando la presión hidrostática se dividen en:

Medidor manométrico Medidor de membrana Medidor de tipo burbujeo Medidor de presión diferencial de diafragma

Los instrumentos que utilizan características eléctricas del líquido se clasifican en:

Medidor conductivo Medidor capacitivo Medidor ultrasónico Medidor de radiación Medidor láser

Instrumentos de medida directa Medidor de sonda.

Consiste en una varilla o regla graduada, de la longitud conveniente para introducirla dentro del depósito. La determinación del nivel se efectúa por la lectura directa de la longitud mojada por el líquido. En el momento de la lectura el estanque debe estar abierto a presión atmosférica. Se utiliza generalmente en estanques de gasolina. Otro medidor consiste en una varilla graduada, con un gancho que se sumerge en el seno del líquido y se levanta después hasta que el gancho rompe la superficie del líquido. La distancia desde esta superficie hasta la parte superior del estanque representa indirectamente el nivel. Se emplea en

estanques de agua a presión atmosférica.

Medidor de cinta y plomada.

Este sistema es parecido a los anteriores, consta de una cinta graduada y un plomo en la punta. Se emplea cuando es difícil que la regla tenga acceso al fondo del estanque.

Medidor de cristal.

Consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectador a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que están unidos al estanque 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. El nivel de cristal normal se emplea para presiones hasta 7 bar. A presiones más elevadas el cristal es grueso, de sección rectangular y está protegido por una armadura metálica.

Hay que señalar que en estos instrumentos, el flotador puede tener formas muy variadas y estar formados por materiales muy diversos según sea el tipo de fluido. Los instrumentos de flotador tienen una precisión de 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en estanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, y son independientes del peso específico del líquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo guía por un eventual depósito de los sólidos o cristales que el líquido pueda contener y además los tubos guía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del líquido en el estanque.

Instrumentos basados en la presión hidrostática.

Medidor manométrico; consiste en un manómetro conectado directamente a la inferior del estanque. El manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h que existe entre el nivel del estanque y el eje del instrumento. Así pues, el rango de medida del instrumento corresponderá a:

0 – (h · γ · g) h = altura de líquido en m γ = densidad del líquido en Kg/m3 g = 9,8 m/s2

Como las alturas son limitadas, el rango de medida es bastante pequeño, de modo que el manómetro utilizado tiene un elemento de medida del tipo fuelle. 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; por otra parte, como el rango de medida es pequeño no es posible utilizar sellos de diafragma. La medida está limitada a estanques abiertos y el nivel viene influido por las variaciones de densidad del líquido.

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 interno a una presión igual a la ejercida por la columna de líquido. El instrumento es delicado ya que cualquier pequeña fuga del aire contenido en el diafragma destruiría la calibración del instrumento.

Medidor de tipo burbujeo.

Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el depósito hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presión requerida para producir el flujo continuo de burbujas es una medida de la columna de líquido. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos con materiales en suspensión (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubería de conexión).

Medidor de presión diferencial.

Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del estanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. En un estanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico, es decir:

P = hγg en la que:P = presión h = altura del líquido sobre el instrumento γ = densidad del líquido g = 9,8 m/s2

El diafragma forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial. En el tipo más utilizado, el diafragma está fijado en un flanje que se monta rasante al estanque para permitir si dificultades la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión, pudiendo incluso ser de montaje saliente para que el diafragma enrase completamente con las paredes interiores del estanque tal como ocurre en el caso de líquidos extremadamente viscosos en que no puede admitirse ningún recodo.

La precisión de los instrumentos de presión diferencial es de ± 0,5 % en los neumáticos, ± 0,2 % a ± 0,3 % en los electrónicos, y de ± 0,15 % en los “inteligentes” con señales de salida de 4-20 mA c.c. Hay que señalar que el material del diafragma debe ser el adecuado para resistir la corrosión del fluido (existen materiales de acero inoxidable 316, monel, tantalio, hastelloy B, inoxidable recubierto de teflón).

Instrumentos basados en el desplazamiento.

Medidor de nivel de tipo desplazamiento.

Consiste en un flotador parcialmente sumergido en el líquido y conectado mediante un brazo a un tubo de torsión unido rígidamente al estanque. Dentro del tubo y unido a su extremo libre se encuentra una varilla que transmite el movimiento de giro a un transmisor exterior al estanque. El tubo de torsión se caracteriza fundamentalmente porque el ángulo de rotación de su extremo libre es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Al aumentar el nivel, el líquido ejerce un empuje sobre el flotador igual al volumen de la parte sumergida

multiplicada por la densidad del líquido, tendiendo a neutralizar su peso propio, así que el esfuerzo medido 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. La precisión es del orden de ± 0,5 % a ± 1 % y el intervalo de medida puede variar de 0- 300 a 0-2000 mm c. de a.

El instrumento puede utilizarse en estanques abiertos y cerrados a presión o a vacío, tiene una buena sensibilidad pero presenta el inconveniente del riesgo de depósitos de sólidos o de crecimiento de cristales en el flotador que afectan a la precisión de la medida y es apto sólo para la medida de pequeñas diferencias de nivel (2000 mm máximo estándar).

1.3- MEDICIÓN DE DENSIDAD.

La Densidad es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un centímetro cúbico de agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale numéricamente a su densidad expresada en gramos por centímetro cúbico.

La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. Para medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad.

El Densímetro.

Es un instrumento de metal graduado que se utiliza para medir la densidad de un líquido. Se basa en el principio hidrostático del matemático e inventor griego Arquímedes, que establece que cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia arriba igual a la masa del líquido desalojado. El densímetro tiene una parte inferior en forma de ampolla llena de plomo o mercurio y flota por sí mismo en la disolución a medir. Cuando está sumergido, la varilla graduada se eleva verticalmente para dar una lectura de la escala. Los densímetros deben calibrarse según el tipo de líquido que hay que analizar, y a una temperatura tipo, normalmente 4 °C o 20 °C. Existen distintos tipos de densímetros que miden la densidad y la pureza de los acumuladores, de las calderas de los barcos, del suelo y de la leche.

1.4- MEDICIÓN DE FLUJO.

Flujo:

Es una de las más importantes variables de proceso medidas en la industria. Es usado para tener la información en la transferencia de productos para la venta, eficiencia de los procesos, razón de reacción, razón de producción y muchas otras cosas. Al final determina cuánto dinero puede ganar ó perder la industria. Por esto, la mayoría de las empresas destinan gran cantidad de dinero y esfuerzo para asegurar que el flujo sea medido y controlado exactamente, especialmente si está involucrada en la transferencia de productos. Hay cuerpos de regulación a nivel de gobierno, a nivel industrial y en las empresas, que están interesados en los métodos y razones para los esquemas de medición y control de flujo.

El flujo puede ser mostrado en diferentes formas, usando variedad de unidades. Un buen entendimiento de la razón, significado y asunciones es muy importante. Si el flujo se entiende bien, la información de un flujómetro particular se puede evaluar correctamente. Además, te ayudaría para una buena selección del flujómetro adecuado para una aplicación dada.

La medición de flujo está relacionada con la razón de flujo y con el flujo total de gases y líquidos. También puede ser descrito para el movimiento de sólidos; sin embargo, la razón de flujo de sólidos y el flujo total de sólidos no es común y la inmensa mayoría de las industrias manejan flujos de gases y líquidos.

Razones para la medición del flujo:

Transferencia custodiada. Control de inventario. Detección de filtración. Control del proceso.

Unidades de Medición del Flujo:

Razón del flujo:

a) Unidades de razón de flujo volumétrico (qv).&

S Gases: m 3 /hr Líquidos: l/min. IP Gases: ft 3 /hr Líquidos: USG/min

b) Unidades de razón de flujo másico (qm)

S Gases: Kg/s Líquidos: Kg/min IP Gases: 1b./s Líquidos: 1b./min

Flujo total:

a) Unidades de volumen (V)

S Gases: m 3 Líquidos: litros P Gases: ft 3

Líquidos: USG

b) Unidades de masa (m)

S Gases &Líquidos: Kg P Gases & Líquidos: 1b.

Cuando se expone la masa o la razón de flujo másico, entonces la cantidad se define claramente. Sin embargo, cuando el volumen o la razón de flujo volumétrico es expuesta, la cantidad no queda claramente definida si se desconoce la densidad del fluido.

Para los líquidos, la densidad cambia con la presión y la temperatura.

- El cambio en la densidad debido a la presión es pequeña y no se toma generalmente en cuenta. Los líquidos no son usualmente muy compresibles. - El cambio en la densidad debido a la temperatura es más significativo y sí se debe tomar en cuenta. Para los gases, la densidad cambia con la presión, la temperatura y la compresibilidad.

- El efecto de la temperatura y la presión sobre la densidad es muy significativo, por ende, sus efectos siempre deben tomarse en cuenta. - El efecto de la compresibilidad es relativamente menor en comparación, pero debe tomarse en cuenta para los cálculos exactos.

El volumen o la tasa (razón) de flujo volumétrico se expresa típicamente de una de las dos siguientes maneras:

(1) En condiciones de Flujo: La razón de flujo del fluido cuando está a temperatura y presión de la línea (es decir: qvf= 35 m 3 /s @ 500 kPa y 45 C. El subíndice (f) es para indicar las condiciones de fluido).

(2) En Condiciones Básicas (estándar): La razón de flujo del fluido está a una temperatura y presión predefinida (es decir qvs= 156.5 m 3 /s o qv= 156.5. sm 3 /s. El subíndice (s) indica las condiciones de fluido estándar).

- Sistema S , STP es la presión estándar de 101.325 kPaa y temperatura estándar de 0 C. - AP , presión estándar de 14.696 psia, temperatura estándar de 60 F. - Industria de gas, presión estándar de 14.73 psia temperatura estándar de 60 F

Tipos de Flujómetros.

Los flujómetros se pueden agrupar en cuatro tipos, cada tipo de medición tiene diferentes formas:

A. Volumétricos B. VelocidadC. Inferencial/Energía CinéticaD. Masa

Flujómetros Volumétricos.

Flujómetros de Desplazamiento Positivo.

Los flujómetros volumétricos miden el flujo rompiendo el flujo en determinados volúmenes conocidos. Un ejemplo son los de desplazamiento positivo. Es importante destacar que las mediciones de flujo obtenidas a partir de los metros tipo desplazamiento positivo siempre son en condiciones de fluido ó de línea. Los metros de desplazamiento positivo se utilizan de manera extensiva para medir el flujo de líquidos y gases para aplicaciones de transferencia custodiada.

Metros de Desplazamiento Positivo para Líquidos:

Tipos:

Disco Nutatorio - paleta rotatoria - pistón reciprocante - lóbulo rotatorio

Consideraciones Comunes:

La corriente del flujo se rompe mecánicamente en volúmenes directos. El número de estos volúmenes discretos se cuenta entonces para calcular un flujo volumétrico total a través del metro. Usualmente se conecta un odómetro tipo de display a las piezas rotatorias del metro con un engranaje mecánico. Este display es ajustado por el fabricante a fin de indicar en las unidades de flujo requeridas ( es decir: galones, litros, barriles estadounidenses, etc).

Instalación:

Los requerimientos de tuberías antes y después (upstream or downstream) del instrumento no son necesarios (es decir: el perfil del flujo (características fluyentes del flujo) no es importante) El metro debe ser instalado sin esfuerzo mecánico ya que esto afectaría de manera adversa el “ suave funcionamiento ” del flujómetro. Cualquier espacio de aire en la corriente del flujo se contará como líquido, por consiguiente se requiere de un eliminador de aire (deareador). Los fluidos sucios u objetos obturará (tupirá) o dañarán las piezas móviles del metro, por lo tanto se requiere de un tamiz o filtro.

Restricciones de funcionamiento:

Cuando se utilicen los metros de Desplazamiento Positivo para líquidos en una aplicación en específico, deben hacerse correcciones debido a:

1. Viscosidad: Esta tiene un efecto significativo en el desempeño del metro ya que un fluido menos viscoso tendrá más deslizamiento (fuga, filtración). El deslizamiento depende del diseño del metro y de la viscosidad del fluido. La prueba en flujo bajo condiciones de funcionamiento tomará en cuenta o corregirá la viscosidad, siempre que se mantengan constantes esas condiciones.

2. Temperatura: La expansión de las piezas del metro debido a los cambios de temperatura hará que cambien las dimensiones del metro. Debido a que la expansión térmica es predecible, por lo general los fabricantes adjuntan al metro un dispositivo de compensación automática de la temperatura. Una vez más, la comprobación en flujo bajo condiciones de funcionamiento tomará en cuenta o corregirá la temperatura, siempre que se mantengan constantes esas condiciones.

3. Presión: Esta solamente tendrá un efecto mínimo en el metro, y casi siempre se ignora. Sin embargo, si la presión de funcionamiento está cerca de la presión

de vapor del fluido del proceso, las burbujas ocasionarán errores. En este caso, serán necesarias las correcciones para la presión de vapor. Nuevamente, la comprobación en flujo bajo condiciones de funcionamiento corregirá estos errores, siempre que se mantengan constantes estas condiciones.

Disco nutatorio:

Cada rotación desplaza un volumen fijo de líquido igual al volumen de la cámara de mediciones menos el volumen del disco.

Aplicaciones: - líneas de suministro de agua doméstica e industrial.

Veleta (Paleta) Rotatoria:

Este metro está formado por paletas cargadas por muelles (los muelle empujan las paletas hacia el housing) y un rotor montado excéntricamente. El fluido es descargado debido a un volumen decreciente. Cada rotación desplaza un volumen fijo de líquido.

Aplicaciones - se utiliza ampliamente en la industria del petróleo para la transferencia custodiada.

Pistón reciprocante.

Cada ciclo del pistón desplaza un volumen fijo de líquido.

Aplicaciones - se utiliza en la industria del petróleo.

1.5- MEDICION DE TEMPERATURA.

La temperatura de un cuerpo produce diversas manifestaciones en él que guardan estrecha relación con el valor de esta. Determinando las magnitudes de estas manifestaciones con algún instrumento de medición podemos conocer de manera indirecta el valor de la temperatura del cuerpo. Este instrumento se llama termómetro.

Los termómetros deben estar en la zona de medición el tiempo necesario para que alcancen el valor de la temperatura a medir y su influencia en el medio debe ser lo suficientemente pequeña para que no cambien de manera notable esta temperatura.

Escalas de temperatura.

La temperatura se mide en grados, y hay varias escalas, las dos más usadas son:

Escala Celsius (o centígrada); utilizada en el Sistema Internacional de Unidades. 

Escala Fahrenheit; utilizada por el Sistema Inglés de Unidades.

La escala Celsius usa como temperatura cero grados de referencia aquella, a la que el agua pura pasa del estado líquido al sólido (congela), y temperatura 100 grados, a aquella en la que el agua pasa del estado líquido al gaseoso (evaporación), ambas en condiciones normales de presión (presión atmosférica estándar).

La escala Fahrenheit tiene como punto de referencia de cero grados a una temperatura que se registró en el invierno de 1709 en Dinamarca (donde vivía el científico Fahrenheit) año cuyo invierno fue muy duro, y la temperatura del cuerpo humano como grado 96.

Termómetros.

En general los termómetros pueden clasificarse en dos grupos:

Termómetros de contacto; que son aquellos cuyo elemento sensor está en contacto íntimo o colocado dentro del mismo ambiente que el cuerpo cuya temperatura se quiere conocer.

Termómetros sin contacto; que funcionan midiendo algún parámetro a distancia del cuerpo.

Termómetros de contacto:

Estos termómetros como lo indica su nombre, determinan la temperatura a medir teniendo contacto con el cuerpo, o colocados dentro del mismo ambiente donde está este. Lo común es que tengan un elemento sensor con alguna propiedad variable con la temperatura y que esta variación se refleje en una escala graduada directamente en las unidades correspondientes.

Aunque son muchos los elementos medibles que guardan relación con la temperatura, en la práctica los más utilizados son:

Midiendo la altura de la columna de un líquido dentro de un tubo capilar (termómetros de columna).

Midiendo la presión de un gas confinado a un recipiente cerrado. (termómetros a presión de gases).

Midiendo la presión de vapor de un líquido confinado a un recipiente cerrado (termómetros a presión de vapor de líquido).

Midiendo la resistencia eléctrica de un conductor o semi-conductor (termómetros de termo resistencia).

Utilizando la deformación de una lámina bimetálica (termómetros bimetálicos). 

Midiendo el voltaje generado por un termopar. (Termómetros a termopares).

Termómetros de columna.

La gran mayoría de las sustancias se dilatan a dimensiones mayores cuando se calientan y se contraen a las dimensiones anteriores si se enfrían a la misma temperatura anterior, este efecto se utiliza para construir los termómetros de columna.

Estos termómetros constan de un tubo capilar (muy fino) de vidrio cerrado en un extremo, y con un bulbo lleno de líquido coloreado en el otro, al que se le ha practicado vacío. Este capilar se coloca fijo en un cuerpo que contiene una escala graduada en grados en la escala correspondiente.

Cuando el líquido se calienta, se dilata, y sube por el capilar formando una columna  coloreada de mayor o menor altura de acuerdo al valor de la temperatura. En la figura 1 puede apreciarse uno de estos termómetros. El valor señalado en la escala por la propia columna corresponde a la temperatura a que está sometido el bulbo.

El punto de solidificación y ebullición del líquido utilizado debe estar alejado del rango de utilización del termómetro para evitar que estos estados, que lo hacen inoperante, se alcancen durante el trabajo del aparato. Es importante también que la dilatación del líquido en todo el rango de utilización sea exactamente proporcional a la temperatura para lograr una escala con las divisiones a la misma distancia.

Los líquidos más comúnmente utilizados son el mercurio de color plateado y el alcohol coloreado, generalmente de rojo.

Observe en la figura 1 el bulbo lleno de líquido rojo en la parte inferior, y como la forma del capilar se ha construido de manera que amplifica como un si fuera una lente, el ancho aparente de la columna en la zona de medición para facilitar la lectura.

En este caso se representa uno de los termómetros utilizados para medir la temperatura ambiente y está graduado en ambas escalas, Celsius y Fahrenheit.

Termómetros a presión de gases.

En la figura 2 se muestra un esquema de un termómetro a presión de gases. El elemento de medición es un medidor de presión (manómetro).

Un bulbo lleno con gas es la parte principal del sensor de temperatura que se coloca dentro del volumen al que quiere medirse la temperatura. Un fino tubo capilar conduce la presión del gas en el bulbo al manómetro, cuya escala ya ha sido calibrada en grados de temperatura.

Los gases al calentarse y enfriarse se dilatan y contraen, y como en este caso, el gas de trabajo está confinado a un volumen cerrado el efecto que se produce es el incremento y la disminución de la presión cuando se incrementa y reduce la temperatura.

Para rellenar los termómetros a presión de gases se usan gases que se comporten lo mejor posible como gas ideal en el rango de temperaturas para el que se utilizará el termómetro, de esta forma se obtiene un comportamiento proporcional entre temperatura y presión, al ser el volumen constante, por lo que las divisiones en la escala están a la misma distancia.

Estos termómetros presentan la ventaja sobre los de columna de líquido, de que la medición puede realizarse a distancia alargando el tubo capilar. La longitud del tubo capilar tiene un límite, ya que si es muy largo, la cantidad de gas contenida en él puede ser comparable con la del bulbo e introducir errores en la medición con los cambios de temperatura del ambiente al que está sometido el capilar. Esto significa

que para que un termómetro de gases sea preciso, la cantidad de gas en el sensor debe ser muy superior a la del tubo capilar.

Termómetros a presión de vapor.

Los termómetros a presión de vapor de líquido tienen la misma construcción de los de presión de gases como se muestra en la figura 4, excepto que el bulbo está lleno con un líquido volátil. Otra diferencia significativa con el termómetro a gases es que en este caso la escala no está dividida a distancias iguales, debido a que la presión de vapor de los líquidos, de acuerdo al diagrama de fases, no cambia de forma proporcional con la temperatura.

Este fenómeno de la falta de proporcionalidad puede ser conveniente en los casos donde una zona de alta temperatura se monitorea, por ejemplo la temperatura de un proceso, en la zona de temperatura baja que no es importante, el movimiento de la aguja es poco y por tanto también la precisión, pero cuando la temperatura sube, que es la zona de interés, el movimiento relativo de la aguja con respecto al cambio de temperatura crece y con ella la exactitud de medición.

Termómetros bimetálicos.

Los termómetros bimetálicos son muy frecuentes por su simplicidad y larga vida útil. Son suficientemente precisos para la mayoría de las aplicaciones domésticas donde no es necesaria una gran exactitud.

En la figura 5 se muestra un esquema de la construcción de estos termómetros.

Un puntero indicador se monta en uno de los extremos de una lámina bimetálica arrollada en espiral y el otro extremo de la lámina se fija al cuerpo del instrumento.

Cuando cambia la temperatura, la deformación de la lámina tiende a enrollar y desenrollar la el espiral produciendo el movimiento del puntero. Una escala calibrada en grados de temperatura detrás del puntero completa el instrumento. La figura 6 a continuación muestra una vista real de uno de estos termómetros.

1.6- PASOS PARA LA CALIBRACION DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN.

PROCEDIMIENTO GENERAL DE CALIBRACIÓN.

Se entiende por calibración, el conjunto de operaciones destinadas a comprobar el cumplimiento de las especificaciones de un instrumento de medida en cuanto a su capacidad para cumplir sus funciones así como evaluar los errores de medida o desviaciones.

Los instrumentos de medida se calibran comparándolos con otros de mayor nivel de fiabilidad o precisión (es decir, de orden superior), que son denominados patrones.

En lo sucesivo las denominaciones de equipos o instrumentos de control, verificación, medida, ensayo o control son equivalentes como regla general.

Inventarios y fichas de equipos.

Existe una lista donde se relacionan todos los equipos de medida. Esta lista contendrá, como mínimo, los siguientes datos:

Código: Número de identificación que tenga asignado el equipo. Denominación: Denominación, descripción, tipo o modelo del aparato. Marca: Marca del equipo descrito. Ubicación: Lugar donde se halle localizado o persona responsable del

mismo. Fecha de última calibración: Fecha en que se realizó por última vez la

calibración del equipo. Fecha de próxima calibración: Fecha en que se tiene que realizar la próxima

calibración del equipo.

Cada equipo está perfectamente identificado conforme a lo indicado en el apartado 5.1., y tiene asignada una ficha de equipo de medida donde quedan reflejados los datos relativos al mismo, incluyendo la siguiente información:

-

Código: Número de identificación o código asignado al aparato. Descripción, marca, n° de serie y modelo Departamento Responsable. Fecha de alta: De incorporación a la empresa. Características técnicas: Sobre el equipo y sus medidas (campo de medida,

división de escala...)

Datos de calibración: Fecha de la última calibración, n° certificado, valor de la incertidumbre, fecha recomendada para la próxima calibración, si es interna o externa, procedimientos y/o instrucciones de calibración aplicables.

Además, se mantendrá toda la información y documentación referida al equipo, que sea útil como:

Catálogos. Instrucciones de uso y almacenamiento. Instrucciones del fabricante. Informes de recepción si procede. Curvas de calibración. Procedimiento de calibración. Informes de anomalías y posteriores acciones correctivas, incluidos los de

reparaciones y mantenimiento.

Codificación de Equipos.

Para la codificación de los Equipos se va a utilizar la siguiente nomenclatura:

XYZZ-LLL

Donde X representa el tipo de equipo: D para equipos dimensionales, M para equipos de masa y fuerza, P para equipos de presión, T para equipos de temperatura, E para equipos eléctricos y V para equipos varios.

Y representa la condición del equipo: P para patrones y E equipos de calibración interna.

ZZ identifica la familia del equipo, y LLL es un número correlativo partiendo del 001 y que identifica cada equipo en concreto dentro de los que tienen idéntica familia.

CÓDIGO TIPO DE INSTRUMENTO

AB Accesorios bloque patrónAG Patrón de ángulosAM AmperímetroAN Anillos patrónBL Bloques patrón logitudinalesBM Balanzas monoplatoBP Balanza de pesos muertosCE Comparadores eléctricosCF Cinta métrica flexibleCH Medidora coordenada horizontal

CM Comparadores mecánicosCR Caja de resistenciasCU Calibrador eléctrico universalCV Medidora coordenada verticalDU Patrón de dureza / durómetrosES EstufasJM Juego de masasLE Lámina de espesoresLL Llaves dinamométricasMB Manómetros tipo BourdonME Micrómetros de exterioresMI Micrómetros de interioresMM Microscópios de medidaMR Micrómetros de roscaMU MultímetrosPH Patrón PH / PHmetrosPP Proyector de perfilesPR Pies de reyPT PT100PV Bloques patrón de planitud de vidrioRP Rugosímetros de palpadorRT Regla de trazosSM Sondas micrométricasTA Transportadores de ánguloTC Tampones cilíndricos Pasa / No PasaTP TermoparesTR Transductores de presión / temperaturaTM TorcómetroVL Varillas de longitudVM Voltímetros

Identificación y estado de los equipos.

Los equipos estarán debidamente identificados, controlados y conservados.

El departamento de Calidad determinará la ubicación de cada uno, la persona asignada y responsable del mismo y las pautas de conservación o cuidados que requiere si se da el caso.

Todos los equipos estarán identificados mediante una etiqueta en la cual constará su código o si es posible se Seri grafiará o grabará dicho código en el equipo. A tal efecto pueden utilizarse las etiquetas.

Se considerará como equipo en uso todo equipo que está incluido en el sistema de calibración de la empresa y que debe cumplir con lo especificado en el apartado 7. Estos equipos estarán identificados con una etiqueta descrita en el apartado anteriormente citado.

Un equipo se encuentra fuera de uso cuando no esté integrado dentro del sistema de calibración debido a que no cumple con los requerimientos exigidos para dicho equipo y por tanto no es utilizable a efectos metrológicos o porque se considere en stock.

En ambos casos previamente a cualquier utilización de tipo metrológica se deberán calibrar siguiendo lo marcado en el apartado 7.

PROGRAMACIÓN DE LA CALIBRACIÓN.

El Departamento de Calidad es responsable de establecer un programa de calibración para todos los equipos, atendiendo a lo indicado en las especificaciones respectivas.

Para fijar la periodicidad se deben tener en cuenta una serie de factores, como por ejemplo

las instrucciones del fabricante, la experiencia adquirida, grado de precisión, frecuencia de utilización del equipo, condiciones de uso, referencias de otras calibraciones, las características propias del equipo, etc.

Esta periodicidad/frecuencia está indicada en la Lista de Equipos.

Para efectuar la calibración de los equipos se cuidará que afecte lo menos posible a los procesos de medida que controla, pero siempre respetando los plazos fijados. En el caso de existir varios equipos del mismo tipo, se procurará que no coincidan los momentos de calibración de todos, para tener siempre alguno en perfectas condiciones disponible.

PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACIÓN Y REGISTROS.

La calibración de los equipos puede ser realizada dentro de la propia empresa, o contratada a organismos externos de reconocida garantía.

Calibración interna.

La propia empresa dispone de procedimientos de calibración que describen las operaciones a desarrollar para la calibración interna de sus equipos.

Estos procedimientos son procedimientos de calibración emitidos por el Sistema de Calibración Industrial (S.C.I.) o procedimientos elaborados por la propia empresa basándose en las recomendaciones del WEEC-19 u otras normas o

recomendaciones nacionales y/o internacionales, teniendo en cuenta los requisitos exigibles como son:

Relación con patrones oficiales. Operaciones de comparación con estos patrones. Operaciones de calibración. Condiciones ambientales de calibración (temperatura, humedad...). Etc.

Como consecuencia de la realización de una calibración interna, se emitirá un certificado/informe de calibración, pudiendo utilizar el formato que aparecerá al final de cada procedimiento específico de calibración donde se registrarán los datos y condiciones de la calibración.

Una vez efectuada la calibración se etiquetará el equipo con una etiqueta, la cual indicará la conformidad de la misma y en ella constará el certificado/informe de calibración que la validó así como la fecha en que se realizó la calibración y la fecha de su próxima calibración.

En cada ocasión que un equipo sea calibrado, se adjuntará al mismo, y en lugar visible, una etiqueta que indicará la conformidad del mismo. Es admisible no adjuntarla si no hay sitio, pero si existirá la identificación del equipo (apdo. 5.2).

Calibración externa.

En caso que el equipo deba ser calibrado por un organismo externo, se exigirá el correspondiente certificado, el cual deberá incluir como mínimo los datos reflejados en el modelo de certificado. También suministrará una etiqueta similar a la indicada en apartado anterior.

1.7- ACTUADORES ELÉCTRICOS.

Se le da el nombre de actuadores eléctricos cuando se usa la energía eléctrica para que el robot ejecute sus movimientos. Los actuadores eléctricos se utilizan para robots de tamaño mediano, pues éstos no requieren de tanta velocidad ni potencia como los robots diseñados para funcionar con actuadores hidráulicos o neumáticos. Los robots que usan la energía eléctrica se caracterizan por una mayor exactitud y repetibilidad.

 Son los más utilizados en los robots industriales en la actualidad, pero no solo ahí sino también en el entorno de la investigación y la enseñanza y por supuesto en domótica. Existen multitud de motores eléctricos siendo su campo de aplicación realmente extenso pues podemos encontrarlos en los sitios más diversos.

                                 

  Motor CA.                                                        Motor CC.               

Se utilizan en la industria formando parte de complejos sistemas de elevación, transporte, etc... o en cualquier electrodoméstico como una lavadora, lavavajillas, etc... Pues bien la primera idea fundamental es que su tamaño varía en relación con la potencia que desarrolla. Todos vamos a entender este concepto con el siguiente ejemplo:

          Un cochecito teledirigido, su sistema locomotor suele ser un motor eléctrico bien de continua bien paso a paso que al fin y al cabo es un motor eléctrico similar al  utilizado en una lavadora pero de una dimensión inferior pues la potencia a desarrollar es menor en el primero.  La primera conclusión clara que debemos sacar aquí es que existen multitud de tipos de motores eléctricos dependiendo de la aplicación y si estamos en un entorno industrial, doméstico o de pequeños robots.

Los motores eléctricos son los más fáciles de conseguir en el mercado para pequeñas aplicaciones o experimentos como la construcción de un pequeño robot doméstico y podemos controlarlo con multitud de dispositivos como un microcontrolador y circuitería electrónica básica, condensadores, transistores,... un factor a tener en cuenta a la hora de fabricar nuestro propio robot es el tipo de microcontrolador y el motor a utilizar pues necesitaremos cierta circuitería adicional para poder utilizar y nuestro sistema.

Los actuadores son dispositivos mecánicos que brindan la posibilidad de transformar energía para generar el funcionamiento dentro de un sistema automatizado determinado. Estos generan una fuerza a partir de distintos elementos, como puede ser energía eléctrica, líquido o bien en estado gaseoso los

cuales son su fuente de energía. Se puede clasificar a los actuadores en diferentes clases:

Neumáticos  Electrónicos Hidráulicos  Eléctricos

Los actuadores hidráulicos: utilizan para generar fuerza un elemento líquido que puede ser aceite y es usado para todo tipo de maquinarias de gran tamaño y peso. Este tipo de actuadores, por lo general, se caracterizan por ser utilizados en diferentes tipos de maquinarias que posean gran tamaño, siendo característica en este tipo de dispositivos la resistencia mecánica y la mayor velocidad. Es muy importante en esta clase de sistema que el líquido no tenga posibilidad de filtrarse por ningún lugar, pues podría ser altamente nocivo. Para este tipo de problemáticas que puedan surgir es recomendable que se realicen mantenimiento periódicos de las maquinarias utilizadas para evitar ciertos riesgos y peligrosidad que las mismas podrían generar si no se toman las medidas y precauciones necesarias. 

Los actuadores electrónicos: hacen honor a su nombre y están basados en mecanismos electrónicos para su funcionamiento. Existen actuadores electrónicos que consumen una considerable cantidad de energía, para este tipo de casos se utilizan drivers. Los actuadores eléctricos son utilizados en diferentes aparatos mecatrónicos, como pueden ser robots. Algunos tipos de actuadores electrónicos son:

LEDs DC Motor Electro válvula Nitinol  Relé

En la actualidad y con el avance de la tecnología se observa cómo se utilizan diferentes dispositivos para innumerables actividades que en el pasado eran impensadas. Existen empresas que utilizan los actuadores electrónicos para ofrecer soluciones integrales para la vida diaria. Un ejemplo de esto es crear un sistema con control independiente que funciona como control de la temperatura del agua, tanto fría como caliente. También se puede observar que hay actuadores electrónicos que son utilizados en gran medida para válvulas pequeñas, lo cual permite un control sobre el encendido-apagado en sistemas de calefacción y refrigeración. 

1.8- TIPOS DE VÁLVULAS.

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección de terminada de un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de tiempo.

Válvula de control.

La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.

Partes de la válvula de control.

Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el cuerpo.

Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte tal como se muestra en la figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo neumático es que cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del vástago. Teniendo en cuenta que la gama usual de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la mayoría de los actuadores se selecciona el área del diafragma y la constante del resorte de tal manera que un cambio de

presión de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento del vástago igual al 100% del total de la carrera.

Cuerpo de la válvula: este está provisto de un obturador o tapón, los asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la válvula y puede accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento angular. Esta unido por medio de un vástago al actuador.

Categorías de válvulas.

Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de macho, válvulas de retención y válvulas de desahogo (alivio).

Estas categorías básicas se describen a continuación. Sería imposible mencionar todas las características de cada tipo de válvula que se fabrica y no se ha intentado hacerlo. Más bien se presenta una descripción general de cada tipo en un formato general, se dan recomendaciones para servicio, aplicaciones, ventajas, desventajas y otra información útil para el lector.

Válvulas de compuerta.

La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento (fig. 1-1).

Recomendada para:

Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.Para uso poco frecuente.Para resistencia mínima a la circulación.Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

Aplicaciones:

Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

Ventajas:

Alta capacidad.Cierre hermético.Bajo costo.Diseño y funcionamiento sencillos.Poca resistencia a la circulación.

Desventajas:

Control deficiente de la circulación.Se requiere mucha fuerza para accionarla.Produce cavitación con baja caída de presión.Debe estar cubierta o cerrada por completo.La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.

Válvulas de macho.

La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90° (fig. 1-2).

Recomendada para:

Servicio con apertura total o cierre total.Para accionamiento frecuente.Para baja caída de presión a través de la válvula.Para resistencia mínima a la circulación.Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.

Aplicaciones:

Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos.

Ventajas:

Alta capacidad.Bajo costo.Cierre hermético.Funcionamiento rápido.

Desventajas:

Requiere alta torsión (par) para accionarla.Desgaste del asiento.Cavitación con baja caída de presión.

Variaciones:

Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples.Materiales

Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico.

Válvulas de globo.

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería (fig. 1-3).

Recomendada para:

Estrangulación o regulación de circulación.Para accionamiento frecuente.Para corte positivo de gases o aire.Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

Aplicaciones:

Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.

Ventajas:

Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento.Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete.Control preciso de la circulación.Disponible con orificios múltiples.

Desventajas:

Gran caída de presión.Costo relativo elevado.

Variaciones:

Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.

Válvulas de bola.

Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto (fig. 1-4)

Recomendada para:

Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.Cuando se requiere apertura rápida.Para temperaturas moderadas.Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

Aplicaciones:

Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

Ventajas:

Bajo costo.Alta capacidad.Corte bidireccional.Circulación en línea recta.Pocas fugas.Se limpia por si sola.Poco mantenimiento.No requiere lubricación.Tamaño compacto.Cierre hermético con baja torsión (par).

Desventajas:

Características deficientes para estrangulación.Alta torsión para accionarla.Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.Propensa a la cavitación.

Variaciones:

Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.

Válvulas de mariposa.

La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación (fig. 1-5).

Recomendada para:

Servicio con apertura total o cierre total.Servicio con estrangulación.Para accionamiento frecuente.Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.Para baja ciada de presión a través de la válvula.

Aplicaciones:

Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.

Ventajas:

Ligera de peso, compacta, bajo costo.Requiere poco mantenimiento.Número mínimo de piezas móviles.No tiene bolas o cavidades.Alta capacidad.Circulación en línea recta.Se limpia por si sola.

Desventajas:

Alta torsión (par) para accionarla.Capacidad limitada para caída de presión.Propensa a la cavitación.

Variaciones:

Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.

Válvulas de diafragma.

Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación (fig. 1-6).

Recomendada para:

Servicio con apertura total o cierre total.Para servicio de estrangulación.Para servicio con bajas presiones de operación.

Aplicaciones:

Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.

Ventajas:

Bajo costo.No tienen empaquetaduras.No hay posibilidad de fugas por el vástago.Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.

Desventajas:

Diafragma susceptible de desgaste.Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.

Variaciones:

Tipo con vertedero y tipo en línea recta.

Válvulas de apriete

La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o más elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre sí para cortar la circulación (fig. 1-7).

Recomendada para:

Servicio de apertura y cierre.Servicio de estrangulación.Para temperaturas moderadas.Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula.Para servicios que requieren poco mantenimiento.

Aplicaciones:

Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.

Ventajas:

Bajo costo.Poco mantenimiento.No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan.Diseño sencillo.No corrosiva y resistente a la abrasión.

Desventajas:

Aplicación limitada para vació.Difícil de determinar el tamaño.

Variaciones:

Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados.

Válvulas de retención (check) y de desahogo (alivio).

Hay dos categorías de válvulas y son para uso específico, más bien que para servicio general: válvulas de retención (check) y válvulas de desahogo (alivio). Al contrario de los otros tipos descritos, son válvulas de accionamiento automático, funcionan sin controles externos y dependen para su funcionamiento de sentido de circulación o de las presiones en el sistema de tubería. Como ambos tipos se utilizan en combinación con válvulas de control de circulación, la selección de la válvula, con frecuencia, se hace sobre la base de las condiciones para seleccionar la válvula de control de circulación.

Válvulas de retención (check).

La válvula de retención (fig. 1-8) está destinada a impedir una inversión de la circulación. La circulación del líquido en el sentido deseado abre la válvula; al invertirse la circulación, se cierra. Hay tres tipos básicos de válvulas de retención: 1) válvulas de retención de columpio, 2) de elevación y 3) de mariposa.

Válvulas de retención del columpio.

Esta válvula tiene un disco embisagrado o de charnela que se abre por completo con la presión en la tubería y se cierra cuando se interrumpe la presión y empieza la circulación inversa. Hay dos diseños: uno en "Y" que tiene una abertura de acceso en el cuerpo para el esmerilado fácil del disco sin desmontar la válvula de la tubería y un tipo de circulación en línea recta que tiene anillos de asiento reemplazables.

Recomendada para:

Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería.Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta.Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.

Aplicaciones:

Para servicio con líquidos a baja velocidad.

Ventajas:

Puede estar por completo a la vista.La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas.El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.

Válvulas de retención de elevación.

Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal de la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa.

Recomendada para:

Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería.Para uso con válvulas de globo y angulares.Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.

Aplicaciones:

Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación.

Ventajas:

Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total.Acción rápida.VariacionesTres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.

Válvulas de desahogo (alivio).

Una válvula de desahogo (fig. 1-9) es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.

La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante fórmulas específicas.

Recomendada para:

Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.AplicacionesAgua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

Ventajas:

Bajo costo.No se requiere potencia auxiliar para la operación.

Variaciones:

Seguridad, desahogo de seguridad.Construcción con diafragma para válvulas utilizadas en servicio corrosivo.

            

ANALISIS:

Hoy en día sabemos que existen diferentes tipos de instrumentos de medición que es muy útil en nuestras vidas y en las industrias, sabemos que los instrumentos de medición son aquellos que se utilizan en diferentes áreas como son en las industrias, en física y en las ingenierías. Estos instrumentos sirven para medir ya sea, la masa, el tiempo, la presión, la velocidad, la longitud, volúmenes y otras magnitudes.

En este trabajo de investigación vienen diferentes tipos de mediciones y sus instrumentos, como son los siguientes: Medición de presión, que más que nada la presión es una magnitud definida como la fuerza por unidad de área, ejercido por un fluido, un líquido o un gas sobre cualquier superficie, según la referencia de presión utilizada se le dan nombres distintos a las medidas de presión como la presión atmosférica, presión absoluta, presión de vacío, presión barométrica y la presión diferencial. Los instrumentos útiles para la medición de presión son como el Manómetro de tubo en forma de ¨U¨, El tubo Bourdon, entre ellos unos basados en fuerza como el Diafragma, y el Fuelle y otros basados en propiedades eléctricas como el capacitivo o inductivo y el piezoeléctrico.

En el caso de la medición de nivel, es una importante variable de proceso de medidas en las industrias. Es usado para tener la información de cuanto producto está almacenado en determinado recipiente o vasija, también es usado para la seguridad de las plantas. Por esto, la mayoría de las empresas emplean gran cantidad de dinero y esfuerzo para asegurar que el nivel sea medido y controlado exactamente. Los medidores de nivel de líquidos trabajan midiendo, bien directamente la altura de líquido sobre una línea de referencia y estos se dividen en: Medidor de sonda, Medidor de cinta y plomada, Medidor de nivel de cristal, Medidor de flotador.

La medición de densidad es la forma de medir la masa de un cuerpo por unidad de volumen, para esto existen varios instrumentos que se ocupan en este tipo de medición como es el densímetro que es un instrumento de metal graduado que se utiliza para medir la densidad de un líquido.

La medición de flujo es una de las más importantes variables de proceso medidas en las industrias porque es usado para tener la información en la transferencia de productos para la venta, el flujo puede ser mostrado en diferentes formas, usando variedad de unidades y la medición de flujo está relacionada con la razón de flujo y con el flujo total de gases y líquidos. Existen diferentes tipos de flujos como son: Volumétricos, Velocidad, Inferencial/Energía Cinética y Masa.

La medición de temperatura es un concepto abstracto, el cual se explica por su efecto en las condiciones del medio ambiente, los objetos y sus propiedades, en general se relaciona con el comportamiento de la materia y en la mayoría de los

casos define el estado final de ésta, popularmente la temperatura es relacionada a los conceptos de frío y calor. Las mediciones de la temperatura son básicas para el desarrollo de la mayoría de las actividades del ser humano, y desde el punto de vista industrial, la temperatura tiene que ver con los alimentos, su producción, almacenamiento y vida útil, con la agricultura, la generación de energía, la metalurgia y todos los materiales existentes. Existen diferentes escalas de temperatura como es la Escala Celsius y la Escala Fahrenheit y que son medidos con instrumentos como el termómetro.

La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia o estándar, en general, la calibración a menudo se contempla con la inclusión del proceso de ajustar el resultado de un instrumento de medida de manera que estos se pongan de acuerdo con un estándar preestablecido, y dentro de una precisión especificada.

Estos instrumentos son muy importantes en las industrias porque son un grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste.