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Medicin de PresinSITRAIN INSTRUMENTACIN DE PROCESOS
Febrero de2.014
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Medicin de presin
Presin: Fuerza ejercida por unidad
P = F/A
Medicin aplicable a lquidos y gases
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Medicin de presin
Puntos de referencia:
* Presin atmosfrica
* Vaco absoluto
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Referencias de presin
Vaco absoluto
Presin atmosfrica
Absoluta ManomtricaDiferencial
Vaco
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El cuadro de la presin
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Medicin de presin
Unidad de medicin
P = F (Nw) / A (m2)
1 Nw/m2 = 1 Pascal (Pa)
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Medicin de presin
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Medicin de presin
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Escenarios demedicin de presin
Lneas / sistemas devapor
Acueductos
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Oleoductos /Gasoductos / Tuberas
de Proceso
Tanques de proceso /almacenamiento
Escenarios demedicin de presin
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Aplicaciones Tpicas
Medicin / monitoreo de presin en grandes tuberas
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Aplicaciones Tpicas
Monitoreo de presin de cabeza o vaco en tanques / silos
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Aplicaciones Tpicas
Calderas & Compresores
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Aplicaciones Tpicas
Presin de humos en hornos
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Monitoreo del estado de filtros
Aplicaciones Tpicas
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Proteccin de Bombas
Aplicaciones Tpicas
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Aplicaciones Tpicas
Medicin de nivel / Medicin de caudal
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MEDICIN DE PRESIN:TECNOLOGAS DE
MEDICIN
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Medicin de presin-Sensores
Sistemas de columna lquida.
Parmetro de variacin: altura,carga o diferencia de nivel en untubo abierto
Tubo conectado a un sistema quegenera una presin determinada
Utilizado para mostrar nivel delquidos en tanques
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Elementos de altura de lquidoPresin diferencial
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Medicin de presin -Sensores
Tubo BourdonTubo de seccin elptica conun extremo cerrado. Alaplicarse presin, stetiende a enderezarse.Su proporcionalidad esalgo compleja y se hadeterminadoempricamente. Lineal enpequeos rangos dedesplazamiento.
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Medicin de presin -Sensores
Tubo BourdonUtilizado en la medicin dealtas presiones
Diversos materiales deconstruccin: aceroinoxidable, Hastelloy,Bronce, entre otros
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Medicin de presin -Sensores
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Medicin de presin -Sensores
Tubo Bourdon espiral Tubo Bourdon helicoidal
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Medicin de presin -Sensores
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Medicin de presin -Sensores
DiafragmasUna o varias cpsulas
circulares conectadas entre spor soldadura. Se deforma bajola accin de una presin.Utilizado para presiones msbajas.
Al aplicar presin, cadacpsula se deforma y sumovimiento es amplificadopara generar proporcionalidad
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Medicin de presin -Sensores
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Medicin de presin- SensoresDependencia de la temperatura
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Medicin de presin-Sensores
FuellePieza flexible de direccinaxial, la cual se dilata ocontrae proporcional a lapresin, en longitudesapreciables. Alta duracin,utilizado en presiones bajas.
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Medicin de presin-Sensores
0.5 - 6000 bar 50 mm H2O - 2 bar 100 mmH2O - 2bar
Precisin: 0.5 - 1%
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Medicin de presin-Instrumentos
* Elementos mecnicos
* Elementos electrnicos.
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Elementos mecnicosAplicaciones conpropsitos de inspeccin ymedicin somera (tanques,compresores,intercambiadores, etc.)
Por lo general no cuentancon seales de control.
Inmersos en el proceso,consideraciones decorrosin
Vibracin como elementoimportante en la seleccinde equipos
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Manmetros.
* Aplicacin en presinmanomtrica, absoluta odiferencial.
* Niveles de precisin demedio a bajo (Tpico 1%).
* Elemento paravisualizacin mas nopara control.
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Medicin de presin-Manmetros
Conexin aproceso
Dimetro deldial
Rango demedicin
Unidades
ResolucinAgenteestabilizador
Materiales
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Manmetros aspectos deinstalacin
Posicin de montaje
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Manmetros aspectos deinstalacin
Proceso de instalacin
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Medicin de presin-Manmetros
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Materiales Piezelctricos
Piezoelectricidad: Del griegopiezein (estrujar / apretar)
Materiales que al sersometidos a tensionesmecnicas, adquieren unapolarizacin elctrica en sumasa
Materiales que se deformanbajo la accin de fuerzasinternas al ser sometidos porun campo elctrico
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Materiales Piezelctricos
Se produce una tensin enproporcin directa a la presinaplicada al cristal
Dispositivos con altasensibilidad frente avariaciones de presin
Medicin de VibracinFuente: Wikipedia
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Celdas Capacitivas
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Gauge pressure cell
Presin atmosfrica
Presin
Presin
SubstratoSubstrato
DiafragmaDiafragma
Absolute pressure cell
Celdas Capacitivas
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Celdas Capacitivas
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Celdas Capacitivas
Materiales cermicos o metlicos
Buena estabilidad en el tiempo
Rangos limitados de presin
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Celdas Piezo Resistivas
Substrato:Diafragma de medicin + Base desilicio
Piezo Resistencia:
Diafragma flexible de medicin, elcual produce cambios enresistencia ante la presin
Sensor de Temperatura:
Medicin de temperatura paracompensar frente a efectostrmicos
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Sensores Piezo Resistivos
Basado en diferencias dePresin:
Cambio en la resistencia comoconsecuencia de la presin
Medicin de resistencia
Clculo del valorcorrespondiente de la presin
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Celdas de Medicin
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Celdas de Medicin +Diafragma
Presin pe transmitida a travsdel sello de diafragma y ellquido de llenado hacia elsensor de presin
El sensor de presin sufre unadeflexin, y la piezo resistenciamodifica su valor en proporcina la presin
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Celdas de Medicin de PresinDiferencial
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Celdas de Medicin de PresinDiferencial
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Elementos electrnicos:transductores
Sistema de medicin con salidaelctrica estndar y relacin deajuste 1:1
Generalmente no tiene propsitosde visualizacin
Apto para aplicaciones simples demedicin y control
Precisiones intermedias (del ordende 0,5%)
Ajuste fino, del orden de 5% delmximo valor de span
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Transductores
Conexin aproceso
Conectorelctrico
Rango demedicin
Alimentacin/ seal de
salida
Materiales
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Montaje elctrico
Transductores
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Transductores
Montaje mecnico
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Transmisores
Cuenta con las especificacionesde un transductor, pero adems:
Cuentan con visualizacin local
Relacin de ajuste de hasta200:1
Mejores niveles de precisin(errores menores al 0,1%)
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Transmisores de Presin
Conexin aproceso
Rango demedicin
Indicacinlocal
Alimentacinentrada de
cables y sealde salida
Material de lacarcasa
Material de laspartes encontacto
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Transmisores de Presin
Alimentacinentrada de
cables y sealde salida
Indicacinlocal
Conexin aproceso
Material de laspartes encontacto
Material de lacarcasa
Rango demedicin (presin
diferencial ypresin esttica)
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Estructura de Transmisores dePresin
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Estructura de Transmisores dePresin
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Tpicos de conexinelctrica
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Curvas de carga
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Instalacin mecnica estndar
Recomendada para medicin en gases
Transmisores de Presin
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Transmisores de Presin
Instalacin para medicin de presin de lnea enlquidos
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Transmisores de Presin
Instalacin en lneas de vapor (pigtail cola de marrano)tipo U
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Transmisores de Presin
Instalacin para lneas de vapor (pigtail cola de marrano)tipo circular
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Filosofas de Montaje
Transmisor alejado del punto de medicin:acceso / mantenimiento
Transmisor cercano al punto de medicin:confiabilidad de la medida
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Accesorios: amortiguadores depulsaciones
Utilizados para estabilizar elcaudal y la presin en lneasde tuberas que involucrenbombas dosificadoras
Recipiente que contiene ungas a presin en su interior,usualmente Nitrgeno
La presin inicial del gassiempre debe ser superior a lapresin de la lnea
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Accesorios: amortiguadoresde pulsaciones
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Accesorios: amortiguadoresde pulsaciones
Al instalar un amortiguador depulsaciones, el volumensuministrado por la bombadurante cada impulso, se divideen dos partes: una se mantieneen la aplicacin y otra va hacia elamortiguador.
Este volumen almacenado sedevuelve al circuito durante elciclo de aspiracin o llenado dela cavidad de la bomba
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Caudales oscilantes debombas dosificadoras
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Caudales oscilantes debombas dosificadoras
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Amortiguadores depulsaciones: operacin
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Accesorios: limitadores depresin
Un limitador de presin estdestinado a proteger losmanmetros contra lassobrepresiones repentinas oaccidentales, en circuitos defluidos limpios
Su operacin se basa en el cierrede una entrada de presin situadajusto antes del manmetro
El cierre se produce cuando sealcanza la presin de calibracin
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Ejemplos de Instalacin(Medicin en lnea)
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Ejemplos de Aplicacin(Monitoreo de filtros)
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Medicin hidrosttica de nivelTanque abierto = intercambio con laatmsfera
Presin hidrosttica depende de:phydrostatic = * g * h
phydrostatic = presin columna de lquido = densidadg = gravedadh = altura
La presin atmosfrica cambia debidoa la altitud, por lo tanto los transmisoresde presin manomtrica se prefieren,ya que su punto de referencia es laatmsfera.
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TANQUE CERRADOTanque en un sistema cerrado = sin interaccin con la atmsfera!
Presin manomtrica medida en laparte inferior del tanque:
p = phydrostatic + pStatic Para la medicin de nivel se require
de phydrostatic!
Se requiere de otras alternativas
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MEDICIN DE NIVEL ENTANQUES CERRADOS
Medicin de Nivel Versin 1Transmisor: Presin diferencial (p) Una toma se conecta al lquido
p1 = phydro + pStatic La otra toma se acopla con el rea
libre dentro del tanque p2 = pStatic
Resultado de la medicin de presindiferencial: p = p1 - p2 p = phydrostatic + pStatic - pStatic p = phydrostatic
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TANQUE CERRADOAhora se tiene condensado en la lneade alta presin!Qu mostrar el transmisor de presindiferencial?
0!
p1 = p2 P2 es la referencia! Debido al condensado, la referencia
se pierde!
Cul es la solucin?
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MEDICIN DE NIVEL ENTANQUES CERRADOS
Medicin de nivel Version 2 Usado en casos de fuerte
condensacinTransmisor: Presin Diferencial
Una toma conectada al lquido en eltanque
La otra toma conectada a una lneallena de lquido Esta columna de lquido es la
referencia y debe ser estable
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CAMARAS DE CONDENSADOPara qu es?
Para estabilizar la referencia depresin.
Cmo lo hace?
El vapor de proceso secondensa en la cmara decondensado
La tubera se llena concondensado!
Resultado: El nivel de lquido enla tubera es estable!
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CAMARAS DE CONDENSADO
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CASO DE APLICACINGENERACIN DE ENERGA
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CONEXIN BLOQUEADA
Solucin: sellos remotos
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CONEXIN BLOQUEADASolucin: sellos remotos
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Diseo de sistemas de sellosremotos
Conexin bridada directa altransmisor de presin
Componentes Transmisor de presin Uno o dos sellos remotos Lquido de relleno Conexin entre el transmisor de
presin y el sello remoto (montajedirecto o capilares)
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MEDICIN EN TANQUES CERRADOSUTILIZANDO CAPILARES
Por qu una solucin de selloremoto?
Temperatura muy alta para eltransmisor
Materiales especiales para eldiafragma (medios agresivos)
Medio que puede bloquear lastuberas de impulso
Se requiere de desacople entre el medioy el transmisor!
Sistema de sello remoto: Sello remoto+ fluido en el capilar +
transmisor de presin
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PROS Y CONTRAS DE CADAOPCIN
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Medicin de nivel en tanquessubterrneos
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Medicin de nivel en tanquessubterrneos
Modo de Operacin:
El diafragma se expone a lapresin hidrosttica, la cual esporporcional a la profundidad deinmersin. Esta presin puede sercomparada con la presinatmosfrica.
Se lleva a cabo unacompensacin de presin a travsde un conducto de venteo en elcable de conexin
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Factores que afectan a lamedicin de presin
Vibracin / Pulsaciones:
Afecta severamente tanto a tubos Bourdon como a diafragmas. Puedenresolverse a partir de amortiguadores de pulsaciones y acoples flexibles.
Temperatura:
Puede afectar la precisin en la medicin debido a las propiedades deexpansin y contraccin trmica de los materiales del sensor y fludos dellenado. Compensacin requerida.
Las electrnicas de los medidores tienen un rango mximo de temperatura deoperacin
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Factores que afectan a lamedicin de presin
Sobrepresiones:
Ocasiona descalibraciones y posible destruccin del sensor, principalmente silas sobrepresiones son del orden de los lmites fsicos del sensor
Slidos en suspensin:
Pueden producir errores si se adhieren a la superficie de medicin delinstrumento.
Pueden producir sedimentacin que ocasionen bloqueo en las entradas deproceso de los instrumentos, o en el tubing si se estuviera utilizando
Si las partculas con corrosivas, pueden producir corrosin por picadura enciertas partes del instrumento
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Factores que afectan a lamedicin de presin
Cambios de fase:
Si el fluido a medir cambia de fase durante el proceso, pueden por ejemploproducirse taponamientos derivados de la solidificacin de un lquido. Esnecesario asegurar condiciones de medicin lo ms estables posible alinstrumento.
Viscosidad:
Si el fluido tiene una viscosidad muy alta, la respuesta en frecuencia delinstrumento se puede ver afectada. Solo dara posibilidades de promediar lalectura.
Debe tenerse en cuenta el punto de operacin del instrumento, por quetambin hay que tener en cuenta que la viscosidad cambia con latemperatura.
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Factores que afectan a lamedicin de presin
Cambios en la presin atmosfrica:
Vlido en mediciones de presin absoluta. Un sistema ajustado al nivel delmar puede no funcionar igual en Bogot
Propsito de la aplicacin:
Se da cuando se utiliza un transmisor de presin para medir un parmetrodiferentes. Si dicho parmetro no es lo suficientemente conocido, la medicinno ser precisa.