2.4 Transductores de Nivel y Caudal

SENSORES Y TRANSDUCTORES

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES INST. CARLOS RAMOS GONZALES

TRANSDUCTORES DE NIVELSENSORES

Y


Introducción

• En la mayoría de procesos se utilizan estanque, y no siempre se tiene acceso directo a ver o medir los niveles de material o fluido almacenado.

• Existen diversos tipos de sensores dependiendo del material o fluido y de la posible manipulación.

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Introducción

Tipos de Sensores

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Introducción

• En líquidos:

– Desplazamiento (Flotador)

– Presión Diferencial

– Burbujeo

– Radioactivo

– Capacitivo

– Ultrasonidos

– Conductividad

– Radar

– Servo posicionador

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Introducción

• En sólidos:– Palpador

– Paletas rotativas

– Vibratorio

– Membrana sensitiva

– Varilla flexible

– Peso

– Ultrasonidos

– Radar

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

D: Distancia del Obstáculo

C: Velocidad de la Luz

MicroondasPrincipio de Funcionamiento

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

a: Diámetro Exterior

b: Diámetro Interior

k: Constante Dieléctrica del Agua

: Constante Dieléctrica del Vacío

Principio de Funcionamiento

CapacitivoSENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Ultrasonido

D: Distancia del Obstáculo

C: Velocidad del Sonido en el medio de

Propagación

Principio de Funcionamiento

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Ultrasonido

Frecuencia de Ultrasonido

Rango de Medición

Supresión de falso eco

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

INST. CARLOS RAMOS GONZALES

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

EFECTO DOPPLER

Conductividad

• Se utilizan para medir niveles en líquidos conductores.

• Se disponen electrodos a lo alto del estanque, los que al ser inundados por un fluido, cierran el circuito y conducen.

• Utiliza bajo voltaje AC.

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Conductividad

• Posee sistemas de retardo que evitan interprete como alza de nivel una vibración u ola.

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Oscilador amortiguado

• Este sensor vibra a una frecuencia fundamental dada por un circuito al que se debe conectar.

• Al estar sumergido en el líquido, la frecuencia de vibración cambia, variando los parámetros del circuito

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Oscilador amortiguado

• Funciona tanto en corriente alterna como en continua.

• Al variar la frecuencia de vibración, cambia el parámetro R del circuito

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Sensores Ópticos

• Se utilizan para mediciones en sedimentos, líquidos con sólidos en suspensión, e interfaces líquidas

• Acuosos

• Orgánicos

• Corrosivos

• Miden el cambio o diferencia de la luz emitida por un LED (luz infrarroja)

• Son baratos de implementar

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Sensores de Transferencia de Calor

• Termopar• Efecto Seebeck (diferencia de potencia)

• Baratos, intercambiables, miden amplios rangos de temperatura

• Problema de precisión

• Termopila• Termopares en serie

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Sensores de Transferencia de Calor

No son lineales respecto a T° (polimonios 5 -9 orden)

Diferentes tipos:• B,R,S (más estables, altas temperaturas)

• K (resiste oxidación), E (bajas t°), J (para equipos viejos), N(más baratos que B,R,S que usan plata)

• Problemas de conexiones no deseadas

• Descalibracion

• Ruido eléctrico (pequeña señal), y voltajes inducidos en los cables

• Desviación Térmica

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Flotadores

• Para medir niveles en líquidos (incluso corrosivos)• Se basan en la apertura y cierre de un switch mecánico (por

contacto directo o magnético)

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Flotadores

• Magnético: cambio ocurre por un imán permanente dentro del flotador

• Mecánico: producto del movimiento del flotador en contra de un interruptor

• Compatibilidad química, temperatura, densidad, viscosidad y flotabilidad del líquido son importantes a la hora de decidir sobre un flotador (mecánico o magnético)

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Sensores por Presión

• Se compone por:– Medidores de presión a la entrada y salida

del estanque

• Funcionamiento:– Dado que esta presión en la salida es

proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico. (P = ·g·h)

– La presión en la entrada es necesaria si el tanque esta cerrado.

• Limitaciones:– Sólo se puede utilizar en tanques o depósitos

no presurizados

• Aplicaciones:– Adecuados para el agua, aceite, combustibles

y la mayoría de líquidos industriales

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Sensores por Radioactividad• Se compone por:

– Fuente radioactiva en un lado.– Medidor de radiación al otro.

• Funcionamiento:– El medidor transforma la radiación recibida en una señal.– La recepción de rayos es inversamente proporcional a la masa del

liquido dado que este absorbe parte de la energía recibida.

• Limitaciones:– Dificultades técnicas y administrativas

• Aplicaciones:– Fluidos a alta temperatura – Líquidos corrosivos

SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

TRANSDUCTORES DE CAUDAL

SENSORES

Y


Turboflow 173939

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SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Los transductores de caudal se basan en distintos principios según setrate de fluidos compresibles o no. El caudal puede definirse comomasa por unidad de tiempo (caudal másico) o como volumen porunidad de tiempo (caudal volumétrico). El caudal volumétrico dependesólo de la sección considerada y de la velocidad del fluido, pero elcaudal másico depende además de la densidad del fluido y esta a suvez de la presión y temperatura del mismo. Para fluidos incompresiblesambos caudales se pueden relacionar por una densidad que puedeasumirse como constante, pero para fluidos compresibles no es así. Lamayor parte de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso defluidos incompresibles la forma habitual de medición es hallar lavelocidad de paso por una sección conocida. Para los compresibles, losmétodos más adecuados se basan en el empleo de turbinas.


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

INTRODUCCION

Efecto Venturi

El efecto Venturi consiste en laaparición de una diferencia depresión entre dos puntos de unamisma tubería con distintasección y, por tanto, diferentevelocidad de paso del fluido. Parafluidos incompresibles, dichadiferencia de presión depende dela relación de diámetros, delcaudal y de la densidad y portanto de la temperatura. Portanto se puede medir de formaindirecta el caudal a partir de lamedida diferencial de presiones(Figura).


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

ROTAMETRO


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Presión dinámica

Estos transductores se basanen el desplazamiento de unpequeño pistón o flotadorsometido a la presióndinámica de la corriente defluido (Figura). Dicha presiónequilibra el peso del cuerpo yprovoca un desplazamientodel pistón proporcional a lavelocidad del fluido, lamedición de dichodesplazamiento permiteobtener una indicaciónindirecta de la velocidad.


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Por velocidad y por inducción

Este tipo de transductores se basan en la ley de inducción deFaraday, según la cual, sobre un conductor que se desplazatransversalmente a un campo magnético se genera una fuerzaelectromotriz proporcional a la longitud del conductor, a suvelocidad de desplazamiento y a la inducción del campo :

En el caso de un fluido conductor en movimiento, se producepor este principio una fuerza electromotriz en sentidoperpendicular al movimiento y a la dirección del campo. LaFigura muestra un esquema, en el que se indican lasdirecciones de movimiento (v), campo magnético (B) y fuerzaelectromotriz producida (E), que es captada por dos electrodossituados en las paredes del tubo.


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

• La fuerza electromotriz obtenida es proporcional al campoinductor, a la distancia entre electrodos de captación y a lavelocidad del fluido, por tanto manteniendo constantes los dosprimeros, se obtiene una indicación de la velocidad, y para seccióny densidad constantes de manera indirecta de caudal. El métodode medida tiene la ventaja de no interrumpir el flujo, por tanto nohay pérdidas de carga, por otro lado es apto para líquidoscorrosivos o muy viscosos. Sin embargo las medidas pueden tenererrores si la tubería no está completamente llena o si hay burbujas,y la fuerza electromotriz depende de la permeabilidad magnéticadel fluido.


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

Volumétricos

Para medir caudal degases suelen emplearsemétodos de mediciónvolumétricosintentando mantenerpresión y temperaturaconstantes. Losejemplos más típicosson los de turbina discooscilante y lóbulos.


SENSORES

Y

TRANSDUCTORES

VOLUMETRICOS


VOLUMETRICO


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