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Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Electrotecnia y Computación
Departamento de ElectrónicaSistemas de Control
Unidad II: Sensores y
Acondicionadores de Señal
Presentado por:
Ing. Alvaro Antonio GaitánEncargado de Cátedra FEC-UNI
25 de mar de 2015 Ing. Telecomunicaciones
Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Electrotecnia y Computación
Departamento de ElectrónicaSistemas de Control
Objetivos de la Unidad II
Describir un proceso de medición de la vida diaria, estableciendo losprincipios que se aplican y los elementos que lo conforman.
Calcular la incertidumbre de una medición, evaluando los factores dedesviación a través de las herramientas estadísticas correspondientes.
Distinguir los elementos que conforman un sistema de medición yadquisición, sus características relevantes y estándares utilizados.
Seleccionar los diferentes elementos que componen un sistema deadquisición de datos para una aplicación dada.
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Departamento de ElectrónicaSistemas de Control
Medición de Presión
Medición de Nivel
Medición de Flujo
Conferencia 2.3
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Medición de Presión.
Un manómetro (del gr. μανός, ligero y μέτρον, medida) es un aparato quesirve para medir la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados.
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Medición de Presión.
Manómetro de Bourdon.
Los manómetros Burdon se utilizan tanto para presiones manométricas queoscilan entre 0-1 Kg/cm2 como entre 0-10000 Kg/cm2 y también para vacío.
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Medición de Presión.
Manómetro de Bourdon.
Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala, según el material, el diseño y laprecisión de las piezas.
El elemento sensible del manómetro puede adoptar numerosas formas. Las más corrientes son las detubo en C, espiral y helicoidal.
Los tubos Burdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en aceros inoxidables al cromoníquel. En ciertos aspectos las aleaciones de cobre dan mejor resultado, pero los aceros inoxidablesofrecen mayor resistencia a la corrosión.
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Medición de Presión.
Manómetro de Tubo en U.
Si cada rama del manómetro se conecta a distintas fuentes de presión,el nivel del líquido aumentara en la rama a menor presión y disminuiráen la otra. El área de la sección de los tubos no influyen el la diferenciade niveles.
Un indicador electrónico potenciometrico puede señalar cambios de presión hasta de 0.01 mm decolumna de agua. Estos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.
Los tubos en U de los micro manómetros se hacen con tubos en U de vidriocalibrado de precisión, un flotador metálico en una de las ramas y un carretede inducción para señalar la posición del flotador.
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Medición de Presión.
Manómetro de Tintero.
Una de las ramas de este tipo de manómetro tiene un diámetromanómetro relativamente pequeño; la otra es un deposito.
El área de la sección recta del deposito puede ser hasta 1500 vecesmayor que la de la rema manómetro, con lo que el nivel deldeposito no oscila de manera apreciable con la manómetro de lapresión.
Cuando se produce un pequeño desnivel en el depósito, secompensa mediante ajustes de la escala de la rama manómetro.Entonces las lecturas de la presión diferencial o manométricapueden efectuarse directamente en la escala manómetro.
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Medición de Presión.
Manómetro de McLeod.
Modelo de instrumento utilizado para medir bajas presiones. También se llamavacuometro de McLeod.
Es muy usado como patrón absoluto de presiones en la zona de 0.0001-10mm demercurio; a menudo se emplea para calibrar otros manómetros de bajas presionesque tienen un uso más practico.
Este manómetro tiene como inconvenientes que las lecturas son discontinuas,que necesita cierta manipulación para hacer cada lectura y que esta lectura esvisual. El vapor de mercurio puede ocasionar trastornos al difundirse en el vacíoque se va a medir.
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Medición de Presión.
El barómetro.
El barómetro es básicamente un manómetro diseñado para medir la presióndel aire. También es conocido como tubo de Torricelli. El nombre barómetrofue usado por primero vez por Boyle.
La unidad de medida de la presión atmosférica que suelen marcar losbarómetros se llama hectopascal, de abreviación (hPa). Esta unidad significa"cien (hecto) pascales (unidad de medida de presión)".
El barómetro de mercurio, determina en muchas ocasiones la unidad demedición, la cual es denominada como "pulgadas de mercurio" o "milímetrosde mercurio" (método abreviado mmHg). Una presión de 1 mmHg es 1 torr(por Torricelli).
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Medición de Presión.
El barómetro.
Los tipos de barómetros son:
1. Barómetro de mercurio: Fue inventado por Torricelli en 1643. Está formado por un tubo de vidrio deunos 850 mm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior.
El tubo se llena de mercurio, se invierte y se coloca el extremo abierto en un recipiente lleno delmismo líquido. por la ecuación Patm= P=0 + dg(y2-y1)= dgh
2. Barómetro aneroide: Es un barómetro que no utiliza mercurio. Indica las variaciones de presiónatmosférica por las deformaciones más o menos grandes que aquélla hace experimentar a una cajametálica de paredes muy elásticas en cuyo interior se ha hecho el vacío más absoluto.
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Medición de Presión.
El barómetro aneroide Se gradúa por comparación con unbarómetro de mercurio pero sus indicaciones son cada vez másinexactas por causa de la variación de la elasticidad del resortemetálico. Fue inventado por Lucien Vidie en 1844.
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Medición de Nivel.
Interruptor por flotador Método por burbujeo
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Medición de Nivel.
Método de presión hidrostática Método de pesaje
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Medición de Nivel.
Método de supresión de la rotación Detección de nivel por conductividad
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Medición de Nivel.
Método del tiempo de retorno de los ultrasonidos
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Medición de Nivel.
Método del tiempo de retorno de las microondas
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Medición de Nivel.
Método por absorción de rayos gamma Medición de nivel por capacidad
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Medición de Flujo.
Principios de Flujo de Fluidos
donde:
ρ: densidad del fluido
vs: velocidad característica del fluido
D: diámetro de la tubería a través de la
cual circula el fluido o longitud
característica del sistema
μ: viscosidad dinámica del fluido
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Medición de Flujo.
Ecuación de Bernoulli.
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Presión Diferencial.
Tubo de Pitot
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Presión Diferencial.
Placa de Orificio
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Presión Diferencial.
Tubo de Venturi
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Presión Diferencial.
La boquilla (The Nozzle)
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Area Variable.
El Rotámetro
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Medición de Flujo.
Flujómetros de Turbina
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Resumen
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