1. Flujo Monofsico y Multifsico

Flujo MonofasicoEl flujo de unasola fasede fluido, tales como aceite, agua o gas

Flujo MultifasicoEl flujo multifasico en tuberas esdefinido como el movimiento concurrente de gas libre y liquido en las tuberas. Este flujo puede desplazarse en cualquier direccin. El gas y el liquido pueden encontrarse en una mezcla homognea o, tambin, el liquido presentarse en tapones, con el gas empujndolo desde atrs.

FACTORES PARA LA ELECCIN DEL TIPO DE MEDIDOR Rango: Los medidores disponibles en el mercado pueden medir flujos desde varios mililitros por segundo (ml/s) para experimentos precisos de laboratorio hasta varios miles de metros cbicos por segundo (m3/s) parasistemas de irrigacin de agua, o agua municipal o sistemas de drenaje. Para una instalacin de medicin en particular, debe conocerse el orden de magnitud general de la velocidad de flujo as como el rango de las variaciones esperadas. Exactitud requerida: cualquier dispositivo de medicin de flujo instalado y operado adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo real. La mayora de los medidores en el mercado tienen una exactitud del 2% y algunos dicen tener una exactitud de ms del 0.5%. El costo es con frecuencia uno de los factores importantes cuando se requiere de una gran exactitud. Prdida de presin: debido a que los detalles de construccin de los distintos medidores son muy diferentes, stos proporcionan diversas cantidades de prdida de energa o prdida de presin conforme el fluido corre a travs de ellos. Excepto algunos tipos, los medidores de fluido llevan a cabo la medicin estableciendo una restriccin o un dispositivo mecnico en la corriente de flujo, causando as la prdida de energa. Tipo de fluido: el funcionamiento de algunos medidores de fluido se encuentra afectado por las propiedades y condiciones del fluido. Una consideracin bsica es si el fluido es un lquido o un gas. Otros factores que pueden ser importantes son la viscosidad, la temperatura, la corrosin, la conductividad elctrica, la claridad ptica, las propiedades de lubricacin y homogeneidad. Calibracin: se requiere de calibracin en algunos tipos de medidores. Algunos fabricantes proporcionan una calibracin en forma de una grfica o esquema del flujo real versus indicacin de la lectura. Algunos estn equipados para hacer la lectura en forma directa con escalas calibradas en las unidades de flujo que se deseen. En el caso del tipo ms bsico de los medidores, tales como los de cabeza variable, se han determinado formas geomtricas y dimensiones estndar para las que se encuentran datos empricos disponibles. Estos datos relacionan el flujo con una variable fcil de medicin, tal como una diferencia de presin o un nivel de fluido.

2. MEDIDORES DE CAUDAL INSTRUMENTOS DE PRESIN DIFERENCIAL Esta clase de medidores presenta una reduccin de la seccin de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energa cintica y, por consiguiente, su presin tiende a disminuir en una proporcin equivalente de acuerdo con el principio de la conservacin de la energa, creando una diferencia de presin esttica entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor. La formula de flujo obtenida con los elementos de presin diferencial se basa en la aplicacin del Teorema de Bernoulli a una tubera horizontal, su formula simplificada seria: En la que H es la diferencia de alturas de presin del fluido o presin diferencial y k es una constante que depende de los dimetros de la placa y de la tubera, densidad del fluido, rugosidades de la tubera ect.

Los instrumentos ms conocidos de este tipo son la placa orificio, tobera, tubo Venturi, tubo Pitot. PLACA ORIFICIO Es la forma ms comn y utilizada para medir presin diferencial en tuberas donde se permita una gran prdida de energa. Consiste en una placa con un orificio que se interpone en la tubera dando como resultado de esta obstruccin una prdida de carga, que es la que se mide por comparacin con una sonda aguas arriba y otra aguas debajo de la instalacin. (figura 1) Figura 1 Figura 2

La presin diferencial captada es proporcional al cuadrado del caudal (usando los principios de Bernoulli y Venturi para relacionar la velocidad con la presin del fluido). El orificio de la placa puede ser concntrico, excntrico o segmental con un pequeo orificio adicional para la purga de pequeas partculas de arrastres slidos cuando sea necesario (figura 2). La placa concntrica se utiliza para lquidos, la excntrica para los gases donde los cambios de presin implican condensacin, y la segmentada para caudales de fluido que contengan una cantidad pequea de slidos y gases. Tienen tal dimetro que no causan error y sus parmetros de diseo son el dimetro, la temperatura del fluido y el ambiente. VENTAJAS Costo independiente del tamao de la tubera Salida repetible, aunque la placa tenga un dao DESVENTAJAS Alta perdida de presin (40-80%) Mantenimiento constante por incrustaciones en la placa y en las tomas de presin TOBERA La tobera es un elemento primario de medicin de flujo, colocado en el punto de medicin con objeto de crear una reduccin de presin diferencial, este instrumento se puede describir como una transicin entre la placa orificio y Venturi. Est situada en la tubera con dos tomas, una anterior y la otra en el centro de la seccin ms pequea (figura 3). Su capacidad es mayor que la de una placa orificio, de manera que puede manejarse un rgimen mucho mayor (hasta 60%) con la misma relacin de dimetros y con el mismo diferencial.

VENTAJAS Menor perdida de carga que una placa orificio (la perdida de la tobera es de 30 a 80%) Resistentes a la abrasin y pueden usarse con fluidos sucios y en suspensin Precisin del orden de 0.95 a 1.5% DESVENTAJAS Costo de 8 a 16 veces ms que una placa orificio TUBO VENTURI Es un tipo de boquilla especial, seguida de un cono que se ensancha gradualmente (figura 4), accesorio que evita en gran parte la prdida de energa cintica debido al rozamiento. Es por principio un medidor de rea constante y de cada de presin variable. Permite la medicin de caudales mayores con una baja prdida de carga y se usa donde es importante la recuperacin de presin, puesto que esta recuperacin del cuello Venturi es mucho ms elevada que para otros elementos primarios, especialmente en comparacin con los de placas de orificio. Figura 4 VENTAJAS Permite la medicin de caudales 60% superiores a los de la placa orificio en las mismas condiciones de servicio y con una prdida de carga de slo 10 a 20% de la presin diferencial. Posee una gran precisin Resistentes a la abrasin y pueden usarse con fluidos sucios y en suspensin. DESVENTAJAS Ms grandes, caros y pesados que las placas orificios El Tubo Vnturi puede tener muchas aplicaciones, por ejemplo en la industria automotriz, en el carburador del carro, el uso de ste se pude observar en lo la Alimentacin de Combustible. Los motores requieren aire y combustible para funcionar. Un litro de gasolina necesita aproximadamente 10.000 litros de aire para quemarse, y debe existir algn mecanismo dosificador que permita el ingreso de la mezcla al motor en la proporcin correcta. A ese dosificador se le denomina carburador, y se basa en el principio de Vnturi: al variar el dimetro interior de una tubera, se aumenta la velocidad del paso de aire. TUBO PITOT El tubo de Pitot puede ser definido como el instrumento para medir velocidades de un flujo mediante la diferencia de presiones esttica y dinmica en una lnea de corriente. Consta de un orificio alineado con el flujo que se aproxima y est cerrado por uno de sus extremos con un tapn redondo que tiene un pequeo orificio en la lnea central del tubo (figura 5). El fluido dentro del tubo Pitot es estacionario, en tanto que el que se aproxima fluye alrededor de este. Una partcula de fluido que se mueve a lo largo de la lnea de corriente, que coincide con el eje del tubo Pitot, alcanza el reposo al acercarse a la punta del tubo, debido a que debe dividirse y pasar por ambos lados del tubo. Figura 5 Al entrar momentneamente en reposo, la presin del fluido se eleva a un valor, el cual se conoce como presin de estancamiento y se relaciona con la velocidad del tubo corriente arriba. La presin del flujo estacionario en el interior del tubo Pitot es igual a la presin de estancamiento del flujo externo con el que est en contacto a travs del pequeo orificio localizado en el punto de estancamiento del tubo. VENTAJAS Bajo costo y prdida de presin despreciable DESVENTAJAS Miden la velocidad en el punto y las mediciones volumtricas son poco precisas. La mxima exactitud se consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las races cuadradas de las velocidades medidas. Baja precisin del orden de 1.5-4% No trabaja bien a velocidades bajas del flujo ni a velocidades muy altas (supersnica) Suelen utilizarse tubos de Pitot para la medida de caudales de gas en grandes conducciones, como chimeneas de industrias pesadas. Un inconveniente del uso del tubo en flujos gaseosos es la pequea diferencia de presin que se genera, esto se ha corregido con una modificacin del instrumento que se conoce con el nombre de Tubo de Pitot invertido o pitmetro. Otra mejora del tubo Pitot es el Tubo Annubar, este posee dos tubos de medicin de los caudales, uno de presin total y otro de presin esttica. Estos tubos hacen que su medicin en comparacin con la del tubo Pitot sea de mayor precisin. Adems posee una baja perdida de carga, este tubo sirve para medir pequeos y grandes caudales de lquidos y gases. INSTRUMENTOS DE REA VARIABLE:ROTMETROS En los medidores de carga: orificio, boquilla, Venturi, la variacin de la velocidad de flujo a travs de un rea constante produce una cada de presin variable que est relacionada con dicha velocidad. Mientras que en los medidores de rea variable la cada de presin permanece constante y es el rea a travs del cual circula el fluido el que vara con la velocidad del flujo, relacionndose estos mediante un calibrador adecuado. El Rotmetro consta bsicamente de un flotador indicador que se puede mover libremente en el interior de un tubo vertical ligeramente cnico con el dimetro menor hacia abajo (figura 6). El fluido ingresa por el extremo inferior y hace que el flotador suba hasta que el rea circulare entre l y la pared del tubo sea tal que la cada de presin en este estrechamiento sea suficiente para sostener el flotador. VENTAJAS Se emplean en lugares que requieran indicacin local Bajo costo y prdida de presin constante Gases o lquidos (incluso viscosos) DESVENTAJAS Transmisores limitados Presiones bajas Figura 6 Instalacin vertical Las ranuras en el flotador hacen que rote y por consiguiente, que mantenga su posicin central en el tubo y como el rea es variable se logra mantener constante la relacin peso del flotador y altura. Entre mayor sea el caudal, mayor es la altura que asume el flotador. INSTRUMENTOS DE FUERZAMEDIDOR DE PLACA Consiste en una placa instalada directamente en el centro de la tubera y sometida al empuje del fluido. La fuerza originada es proporcional a la energa cintica del fluido (que es proporcional al cuadrado de la velocidad) y es transmitida por un transmisor neumtico de equilibrio de fuerzas o por un transductor elctrico de galgas extensiomtricas.

VENTAJAS Precisin de 1% Puede medir caudales de un mnimo de o.3 lpm hasta 40000 lpm . Apto para fluidos con pequeas cantidades de slidos en suspensin

INSTRUMENTOS DE TENSIN INDUCIDAMEDIDOR MAGNTICO DE CAUDAL El medidor magntico de caudal funciona segn la ley de Faraday que establece que la tensin inducida a travs de cualquier conductor, al moverse este perpendicularmente a travs de un campo magntico, es proporcional a la velocidad del conductor. VENTAJAS No producen perdidas de presin DESVENTAJAS Requiere fluidos conductores No sirve para fluidos gaseosos Requiere de tubera siempre llena de fluido Figura 10 MEDIDORES DE VORTEX Y TORBELLINOS El Medidor de vortex se basa en el hecho de que los vrtices se forman a continuacin de un obstculo, en el sentido de la corriente. Cuando un lquido fluye por el tubo de medida en el que se encuentra un cuerpo que obstaculiza el flujo, los vrtices se forman sucesivamente una vez a un lado y luego al otro a continuacin de dicho cuerpo (figura 11). La frecuencia de los vrtices que se esparcen a cada lado es directamente proporcional a la velocidad de circulacin media y, por consiguiente, al caudal volumtrico. El Medidor de caudal por torbellino se basa en la determinacin de la frecuencia del torbellino producido por una hlice esttica situada dentro de la tubera por la cual pasa el fluido (figura 11). La frecuencia del torbellino es proporcional a la velocidad del fluido. Figura 11

VENTAJAS Adecuados para gases, vapores y lquidos Amplia capacidad de rango de flujo (50:1) Mantenimiento mnimo Buena exactitud y repetibilidad DESVENTAJAS No sirve para fluidos viscosos sucios Limitaciones de tamao de tubera (100000) Instalacin debe ser en tubera recta con el medidor perfectamente alineado Precisin del instrumento es de 0.2% del caudal medio, por lo que el error porcentual se hace mayor cuando ms bajo es el caudal INSTRUMENTOS POR DESPLAZAMIENTO POSITIVO Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen (contando o integrando) volmenes separados de lquido. Las partes mecnicas del instrumento se mueven aprovechando la energa del fluido y dan lugar a una prdida de carga. MEDIDOR DE DISCO OSCILANTE Est compuesto por: una cmara circular con un disco plano mvil dotado de una ranura en la que est intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el paso del fluido. La cara baja del disco est siempre en contacto con la parte inferior de la cmara en el lado opuesto (figura 12). Cuando pasa el fluido, el disco toma un movimiento parecido al de un trompo cado de modo que cada punto de su circunferencia exterior sube y baja alternativamente estableciendo contacto con las paredes de la cmara desde su parte inferior a la superior. Este movimiento de balanceo se transmite mediante el eje del disco a un tren de engranajes.

VENTAJAS Se utilizan en la medicin de agua fra, agua caliente, aceite y lquidos alimenticios Precisin es de 1-2% DESVENTAJAS Caudal mximo es de 600 lpm Se fabrica para pequeos tamaos de tubera Figura 12 MEDIDOR ROTATIVO Este tipo de instrumento tiene vlvulas rotativas que giran excntricamente rozando con las paredes de una cmara circular y transportan el lquido en forma incremental de la entrada a la salida. Los medidores rotativos se emplean mucho para la medicin de crudos y gasolinas, con intervalos de medida que van de unos pocos lpm de lquidos limpios de baja velocidad hasta 64000 lpm de crudos viscosos. Principalmente hay dos sistemas (figura) El Medidor bi-rotor est diseado para medir el flujo total de productos lquidos que pasa a travs del mismo por medio de una unidad de medicin que separa el flujo en segmentos separndolos momentneamente del caudal que pasa a travs del medidor. Son diseados para que los efectos adversos de lneas fuera de alineacin no puedan ser transmitidas a la unidad de medicin (figura 13). El Medidor oval realiza mediciones en productos difciles sin comprometer la precisin, tales como: cido sulfrico sper saturado, dixido de titanio, azufre derretido y mantequilla de man (figura 13). Figura 13

MEDIDORES DE CAUDAL MASA La determinacin del caudal masa puede efectuarse a partir de una medida volumtrica, compensndola para las variaciones de densidad del fluido, o bien, determinar directamente el caudal masa aprovechando caractersticas medibles de la masa del fluido. En las ocasiones en que interesa aprovechar caractersticas medibles de la masa, existen tres sistemas bsicos: los instrumentos trmicos, los de momento angular y los de Coriolis. MEDIDOR TRMICO DE CAUDAL Los medidores trmicos de caudal se basan comnmente en el principio fsico de la elevacin de temperatura de fluido en su paso por un cuerpo caliente (Medidor Thomas). Estos medidores constan de una fuente elctrica de alimentacin de precisin que proporciona un calor constante al punto medio del tubo por el cual circula el caudal. En puntos equidistantes de la fuente de calor se encuentran sondas de resistencia para medir la temperatura (figura 14). Figura 14

Cuando el fluido esta en reposo, la temperatura es idntica en las dos sondas. Cuando el fluido circula, transporta una cantidad de calor hacia el segundo elemento termistor, y se presenta una diferencia de temperaturas que va aumentando progresivamente entre las dos sondas a medida que aumenta el caudal. Esta diferencia es proporcional a la masa que Donde: Q = calor transferido circula a travs del tubo, de acuerdo con la m = masa del fluido ecuacin: = calor especifico = temperatura anterior = temperatura posterior MEDIDOR DE MOMENTO ANGULAR Los medidores de caudal masa de momento angular se basan en el principio de conservacin del momento angular de los fluidos. As, si a un fluido se le comunica un momento angular manteniendo constante la velocidad angular, la medicin del par producido permite determinar el caudal masa. MEDIDOR DE CORIOLIS La medicin de caudal por el efecto Coriolis, tambin conocido como medicin directa o dinmica, da una seal directamente proporcional al caudal msico, esta medicin directa de la masa de flujo evita la necesidad de utilizar clculos complejos y como estndar fundamental de medicin, la masa no deriva sus unidades de otra fuente ni se ve afectada por variaciones de temperatura o presin; tal constancia hace a la masa, la propiedad ideal para medir. Se basa en que la aceleracin absoluta de un mvil es la resultante de la aceleracin relativa, la de arrastre y la de Coriolis. Tres bobinas electromagnticas forman el sensor, la bobina impulsora hace vibrar los dos tubos, sometindolos a un movimiento oscilatorio de rotacin alrededor del eje (figura 15). Figura 15

VENTAJAS No se ve afectado por cambios de temperatura o presin. Requiere de mnimo mantenimiento. Permite la medicin de flujo en forma bidireccional. Es de fcil calibracin en el campo. El error real es de menos del 0.2% de la tasa de flujo DESVENTAJAS Constituye el sistema de medicin de flujo de mayor costo.

INSTRUMENTOS DE VELOCIDAD

La velocidad se determina midiendo el tiempo que requiere una partcula determinada para viajar una distancia conocida. Principalmente existen tres elementos para caudalmetros que basan su principio de funcionamiento en la velocidad del fluido: Los vertederos (para canales abiertos), las turbinas y las sondas ultrasnicas. Los primeros en este trabajo no sern de mucho inters. Los medidores de velocidad tipo turbina se basan en un rotor que gira a una velocidad proporcional al caudal. Y las sondas ultrasnicas que song las ms utilizadas en la industria, utilizan el concepto de que si se deja pasar el ultrasonido en un fluido en movimiento con partculas, el sonido ser reflejado de nuevo desde las partculas, y la variacin de frecuencia del sonido reflejado ser proporcional a la velocidad de las partculas. Normalmente, sin embargo, los dispositivos no miden en forma directa la velocidad sino una cantidad mesurable que puede relacionarse con la velocidad.

VERTEDEROS En la medicin de caudal en canales abiertos se utilizan vertederos, los cuales provocan una diferencia de alturas del lquido en el canal entre la zona anterior del vertedero y su punto ms bajo. Y existen diferentes tipos (figura 7). La diferencia de alturas H se mide mediante un instrumento de flotador o burbujeo, el cual puede indicar, registrar y regular directamente el caudal o bien transmitirlo a distancia con un transmisor de tipo potenciomtrico, neumtico de equilibrios de movimientos, o digital. El caudal es proporcional a la diferencia de alturas segn la frmula general: Donde: Q = caudal en mts3/seg K = constante que depende del tipo de vertedero l = anchura de la garganta del vertedero en mts H = diferencia mxima de alturas en mts n = exponente que depende del tipo de vertedero o canal

Figura 7 TURBINAS Las turbinas son medidores que poseen un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal (figura 8). La velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor, la diferencia de presiones debida al cambio de reas entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta. Debido a ello el rotor est equilibrado hidrodinmicamente, sin la necesidad de utilizar rodamientos axiales. Para captar la velocidad de la turbina existen dos tipos de convertidores, de reluctancia e inductivos, para ambos la frecuencia que genera el rotor de turbina es proporcional al caudal, siendo del orden de 250 y 1200 ciclos por segundo para el caudal mximo. VENTAJAS Fcil instalacin y salida lineal con el flujo Adecuado para medicin de fluidos de lquidos limpios o filtrados Buena rangeabilidad (10:1) Precisin elevada, del orden de 0.3% Adecuado para presiones ilimitadas y temperaturas extremas DESVENTAJAS til slo para lquidos de baja viscosidad Requieren equipo secundario de lectura

Figura 8 TRANSDUCTORES ULTRASNICOS Dos tipos de medidores ultrasnicos son utilizados fundamentalmente para la medida de caudal en circuitos cerrados. El primero (tiempo de trnsito o de propagacin) utiliza la transmisin por impulsos, mientras que el segundo (efecto Doppler) usa la transmisin continua de ondas. Los medidores por tiempo de transito miden el caudal por diferencia de velocidades del sonido al propagarse ste en el sentido del fluido y en el sentido contrario. Los sensores estn ubicados en una tubera de la que se conocen el rea y el perfil de velocidades (figura 9). Los principios de funcionamiento de estos instrumentos son variados.

VENTAJAS Muy buena precisin Ideal para lquidos muy corrosivos DESVENTAJAS Requiere fluidos limpios Figura 9 Los medidores por efecto Doppler proyectan ondas snicas a lo largo del flujo del fluido y mide el corrimiento de frecuencia que experimenta la seal de retorno al reflejarse el sonido en las partculas contenidas en el fluido. VENTAJAS Bajo costo, independientemente de la tubera Bueno para medir caudales difciles, tales como mezclas gas-lquido y fangos. DESVENTAJAS Baja precisin No sirven para lquidos y gases limpios.

MEDIDOR DE FLUJO MULTIFSICO DE CUATRO ELEMENTOS (ROXAR) Un medidor de cuatro elementos est diseado de tal forma que nos ayuda a obtener valores de acerca de las fracciones de petrleo , agua y gas, adems del caudal del fluido a tiempo real.

COMPONENTES El medidor est compuesto de los siguientes elementos: 1. Sensor de Capacitancia: Mide la permitividad de la mezcla, proporciona informacin para la medicin de velocidad por correlacin cruzada. 2. Sensor inductivo: Mide la conductividad de la mezcla.3. Densmetro Gamma: Mide la densidad total de la mez cla. 4. Medidor Venturi: Mide la velocidad de la mezcla. 5. Computador de Flujo: Recibe los datos de todos los medidores, se encarga de digitalizar los datos y permite visualizar y operar el medidor desde una estacin remota. Las fracciones de petrleo, agua y gas presentes en la mezcla, pueden ser determinadas por medio de los sensores inductivos y de capacitancia y con el densmetro Gamma. La velocidad del fluido en cambio puede ser obtenida a travs de los sensores capacitivos e inductivos y con el medidor Venturi.

MEDIDOR VENTURI GAMMA DE ENERGA DUAL (SCHLUMBERGER) El medidor Venturi Gamma de Energa Dual, utiliza un Venturi para realizar la medicin de tasas de flujo msico debido a su simplicidad, su eficiencia para mezclar las fases y el hecho de que la cada de presin a travs de un Venturi se puede convertir a tasa de flujo msico. Tambin utiliza un dispositivo de rayos gamma espectrales de energa dual para medir el flujo msico total, y las fracciones de petrleo, agua y gas. El utilizar medidores de rayos gamma, permite realizar mediciones independientes de lafase continua; as, medir de igual manera con fase continua de petrleo (0 40% WLR) o de agua (70 100% WLR), o incluso en la zonas intermedias donde se forman las emulsiones. Siempre va posicionado de manera vertical, pues as se logra la mejor distribucin de los componentes del flujo y de esta manera el flujo no es afectado por la gravedad.

EL MEDIDOR DE FLUJO MULTIFSICO PTICO DE WEATHERFORD ofrece mediciones exactas en tiempo real de tasas de flujo de crudo, gas y agua en fondo de pozo, La tecnologa del medidor de flujo multifsico ptico se basa en una medicin de velocidad de flujo y de velocidad del sonido en donde la misma es proporcional a la fraccin volumtrica del crudo, agua y gas en una mixtura fluyente. El medidor de flujo se despliega como parte de la tubera de produccin y se integra tpicamente con uno o dos sensores pticos de presin y temperatura con salida a la tubera y/o corona. Cada medidor de flujo est diseado para adecuarse a requisitos especficos de completacin y est disponible en tamaos de tuberas que van desde 2-3/8 hasta 5-1/2 pulg., con otros tamaos disponibles bajo peticin. componentes Conector ptico de acople seco Sensor ptico opcional de presin y temperatura Cable opcional de bypass Medidor de flujo de dimetro completo

3. Medidores de Temperatura

3.1. Fenmenos Termoelctricos

3.1.1. Termopar o TermocuplaSe trata de termmetros que miden la temperatura a partir de una resistencia elctrica que produce un voltaje el cual vara en funcin de la temperatura de conexin. Es un termmetro que toma la temperatura de forma rpida y se suelen usar en laboratorios.

3.1.2. Termometro de Resistencia (RTD)Lostermmetros de resistenciasontransductoresdetemperatura, los cuales se basan en la dependencia de laresistencia elctricade un material con la temperatura, es decir, son capaces de transformar una variacin de resistencia elctrica en una variacin de temperatura. El termmetro de resistencia se utiliza para medir una temperatura entre los 200C y los 3568C El termmetro de resistencia funcionan en un intervalo de -200C a +850C hasta una temperatura de +1760C con una resolucin de 0,1C en todo el rango de medicin.

3.2. Fenmenos Termo mecnicos

3.2.1. Termometro de BulboUntermmetro de bulboes el tipo determmetroque generalmente se utiliza para medir latemperaturade una sustancia u objeto, y contiene usualmente mercurio o alcohol coloreado en el bulbo (reservorio) en el extremo del termmetro. El termmetro funciona respetando la dilatacin trmica del metal. Algunos metales (con diferencias de grado entre s) se dilatan cuando son expuestos al calor, y elmercurio (Hg)es muy sensible a la temperatura del ambiente. Por ello,los termmetrosestn generalmente fabricados con mercurio, pues ste se dilata cuando est sujeto al calor y ello nos permite medir su dilatacin en una escala.

3.2.2. Termometro BimetalicoUntermmetro de lmina bimetlicaotermmetro bimetlicoes un dispositivo para determinar latemperaturaque aprovecha el desigualcoeficiente de dilatacinde dos lminas metlicas de diferentes metales unidas rgidamente (lmina bimetlica). Los cambios de temperatura producirn en las lminas diferentes expansiones y esto har que el conjunto se doble en arco. El rgano sensible est formado esta por dos lminas metlicas escogidas entre metales que tenga sus coeficiencentes de dilatacin lo ms dispares posibles y estn soldados una contra la otra a lo largo de toda su longitud. Cuando la temperatura vara, una de las lminas se dilata ms que la otra, obligando a todo el conjunto a curvarsesobre la lamina ms corta. La lmina bimetlica puede inicialmente estar enrollada en espiral. En este caso la lmina interior esta hecha del metal que se dilata ms. De esta forma, cuando la temperatura aumenta la espiral se desenrolla. El movimiento se aplica un sistema de sujetas a la extremidad de la espiral y que termina en una aguja que indica la temperatura. Este principio se usa generalmente en los termgrafos para obtener un registro continuo de la temperatura.

3.3. Fenmenos por Radiacin

3.3.1. Pirmetro pticoSe basan en laley de Wiende distribucin de la radiacin trmica, segn la cual, el color de la radiacin vara con la temperatura. El color de la radiacin de la superficie a medir se compara con el color emitido por un filamento que se ajusta con unreostatocalibrado. Se utilizan para medir temperaturas elevadas, desde 700C hasta 3.200C, a las cuales se irradia suficiente energa en elespectro visiblepara permitir la medicin ptica.

3.3.2. Pirmetro de radiacin totalSe fundamentan en laley de Stefan-Boltzmann, segn la cual, la intensidad de energa emitida por uncuerpo negroes proporcional a la cuarta potencia de sutemperatura absoluta

3.3.3. Pirmetro de infrarrojosCaptan laradiacin infrarroja, filtrada por una lente, mediante unsensorfotorresistivo, dando lugar a una corriente elctricaa partir de la cual uncircuito electrnicocalcula la temperatura. Pueden medir desde temperaturas inferiores a 0C hasta valores superiores a 2.000C.3.3.4. Pirmetro fotoelctricoSe basan en elefecto fotoelctrico, por el cual se liberan electrones de semiconductores cristalinos cuando incide sobre ellos la radiacin trmica.

4. Medidores de Presin Mecnicos Electromecnicos y Electrnicos Neumticos

5.1. Medidores Mecnicos

5.1.1 Primario de Medida DirectaMiden la presin comparndola con la ejercida por un lquido de densidad y altura conocidas.

Barmetro cubetaEl barmetro de cubeta funciona por el principio de Torricelli, autor del mismo y padre de la neumtica moderna.Un tubo cerrado por un extremo es llenado con mercurio y luego invertido dejando el extremo cerrado en la parte superior y el abierto en la inferior sumergido en una cubeta con mercurio. De esta forma en la parte superior del tubo tendremos vaco y en la inferior la presin atmosfrica, siendo la altura de la columna de mercurio resultante, efecto de la presin atmosfrica.Al aumentar la presin atmosfrica esta empujara al mercurio de la cubeta haciendo subir la columna y bajara en el caso de que la presin atmosfrica disminuya.La presin atmosfrica leda en este instrumento se efecta a travs de una regleta adjunta y se expresa en milmetros de mercurio.

Manmetro de tubo en UEl manmetro ms sencillo consiste en un tubo de vidrio doblado enUque contiene un lquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros). Una de las ramas del tubo est abierta a la atmsfera; la otra est conectada con el depsito que contiene el fluido cuya presin se desea medir (Figura 1). El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en , haciendo contacto con la columna lquida.

Manmetro de tubo inclinadoSe usa para presiones manomtricas inferiores a 250mmde columna de agua. La rama larga de un manmetro de tintero se inclina con respecto a La vertical para alargar la escala. Tambin se usan manmetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presin muy pequeas Manmetro de toro pendularMide directamente la presin comparndola con la ejercida por un lquido de densidad y alturas

Manmetro de campana.Este tipo de sensor es una campana invertida dentro de un recipiente. La campaa est parcialmente sumergida en el lquido. LA seal de mayor presin se aplica sobre el interior de la campana invertida; la seal de menos presin se aplica sobre el interior que contiene lquido. El movimiento de la campaa es proporcional al diferencial de presin.

5.1.2. Primarios ElsticosSe deforman por la presin interna del fluido que contienen. Y pueden ser de tipo:

- El tubo Bourdones un tubo de seccin elstica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. AI aumentar la presin en el interior del tubo, ste tiende a enderezarse y elmovimientoes transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un pin. La Ley de deformacin del tubo Bourdon es bastante compleja y ha sido determinada empricamente a travs de numerosas observaciones yensayosen varios tubos.El material empleado normalmente en el tubo Bourdon es deaceroinoxidable, aleacin decobreoaleacionesespeciales como hastelloy y monel.

El elemento en espiralse forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje comn, y el helicoidal arrollando ms de una espira en forma de h1ice. Estos elementos proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre y por ello, son ideales para los registradores.

El diafragmaconsiste en una o varias capsulas circulares conectadas rgidamente entre s porsoldadura, de forma que al aplicar presin, cada capsula se deforma y la suma de los pequeos desplazamientos es amplificada por unjuegode palancas. El sistema se proyecta de tal modo que, al aplicar presin, el movimiento se aproxima a una relacin lineal en un intervalo de medida lo ms amplio posible con un mnimo de histresis y de desviacin permanente en el cero del instrumento.El material del diafragma es normalmente aleacin de nquel o inconel x. Se utiliza para pequeas presiones.

El fuellees parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

5.2. Medidores Electromecnicos y Electrnicos

Transductores de Presin ResistivosSon los ms sencillos, y se basan en la variacin de resistencia producida en una resistencia bobinada dependiendo de la posicin del cursor.

Transductores de Presin CapacitivosSe basa en la variacin de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicacin de Presin. La placa mvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.

Transductores de Presin MagnticosLos transductores magnticos bsicamente son de dos tipos:Transductores de inductancia variable en los que el desplazamiento de un ncleo mvil dentro de una bobina vara la inductancia casi proporcional al desplazamiento del ncleo. Dentro de este tipo de transductores tambin se utiliza el LVDT.Transductores de reluctancia variable, en este caso se tiene un imn permanente que crea un campo magntico dentro del cual se mueve una armadura de material magntico. Al cambiar la posicin de la armadura vara la reluctancia y por consiguiente el flujo magntico, esta variacin del flujo provoca una corriente inducida en la bobina que es proporcional al desplazamiento de la armadura. Al aplicar la presin al elemento elstico, ste desplaza el ncleo de la bobina o la armadura, generndose una seal elctrica proporcional a la presin

Transductores de Presin PiezoelctricosSon materiales cristalinos que, al deformarse fsicamente por la accin de una presin, generan una seal elctrica.

5.3. Medidores de Presin NeumticosLos transmisores neumticos se basan en el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medicin en una seal neumtica.El sistema tobera-obturadorconsiste en un tubo neumtico aumentado a una presin constante P, con una reduccin en su salida en forma de tobera, la cual puede ser obstruida por una lmina llamada obturador cuya posicin depende del elemento de medida.

5. Medidores de nivel. Tipos y caractersticas

Existen distintos mtodos para la medicin de nivel de lquidos con caractersticas particulares que los hacen ms para unas aplicaciones u otras.Los principales tipos de medidores de nivel son los que se basan en :1. Medicin directa.2. La presin hidrosttica.3. Las propiedades elctricas del lquido.4. El desplazamiento.Los medidores de nivel comerciales suelen combinar varios de los mtodos anteriormente citados para aprovechar cada una de las ventajas que ofrecen.

1.- Medidores de nivel directos.Son aquellos que se basan en la medicin directa de la altura de lquido. Se pueden dividir en aquellos que son mecnicos y generalemente manuales de los que basan la medicin del nivel en un flotador acoplado a equipo elctrico.

Varilla de medicinConsiste en una varilla que se introduce en el tanque a medir. Al retirar la varilla del depsito, el nivel alcanzado quedar marcado en la varilla.El operario que realiza la medicin est en la parte alta del depsito por lo que este mtodo est contraindicado para la medicin de productos cuyas propiedades puedan ser perjudiciales para el operario o sea complejo situarse en la parte alta del depsito.

Cristal de medicinA dos llaves situadas en los extremos inferior y superior del depsito se coloca un tubo de vidrio o plstico transparente que permite ver visualmente la altura del lquido.Tiene la ventaja de ser rpido y cmodo y la desventaja principal de que el elemento transparente suele ser menos resistente que el material con el que est fabricado el depsito y puede romperse ocasionando un vertido de producto.

FlotadorUn flotador en el interior del depsito marca permanentemente el nivel del lquido. Hay mltiples maneras de transmitir el nivel del flotador al operario.Mecnicamente. Mediante una cuerda, se ata el flotador a un contrapeso y una escala calibrada que marcan el volumen del lquido. Rpido, econmico y directo pero voluminoso y que puede enredarse.Magnticamente. El flotador lleva incorporado un iman que transmite la seal, bien a una pieza metlica en el exterior, la cual se mueve en funcin del flotador o bien a un circuito elctrico que se abre o cierra en funcin de la persencia o no del flotador.Coltech fabrica medidores de nivel por flotador del segundo tipo.En ocasiones, como los depsitos de combustibles lquidos, por temas legales, es necesario calcular el volumen del depsito a una temperatura concreta. Como el nivel de lquido vara con la temperatura, algunos de estos medidores de nivel, deben incorporar unsensor de temperaturapara compensar as las desviaciones.

2.- Medidores de nivel hidrostticosSe basan en la presin que ejerce la columna de lquido. Esta presin depender del nivel de producto, de su densidad y de la presin atmosfrica.Medidores de nivel por presinLa manera ms sencilla de medir el nivel es colocar un sensor de presin relativa ( sin contar la presin atmosfrica ) en la parte baja del depsito. La presin del lquido ser recogida por el sensor y ajustando por la densidad se conocer el nivel.

Medidores de nivel por burbujeoCuando no es posible o conveniente colocar un sensor de presin en el fondo del depsito, se puede colocar una varilla hueca que llegue hasta el fondo y desplazar el lquido que hay dentro de la varilla por aire. Sobre el punto ms bajo de la varilla se ejercer una presin equivalente a la altura del lquido que se transmitir hasta un punto alejado del depsito donde se coloca un sensor de presin.Son equipos muy robustos que no tienen partes mviles en contacto con el lquido y seguros por no llevar electricidad a la zona del depsito. El burbujeo, adems, limpia la zona y evita que se queden resduos que impidan la medicin del nivel. Est desaconsejado su uso en lquidos muy viscosos en los que la burbuja no pudiera quedar atrapada y no se transmita la presin de manera correcta.Los medidores de nivel de la serie NV1000de Coltech funcionan bajo este mtodo.

Medidores de nivel por presin diferencialEl principal inconveniente de medir la presin para encontrar el nivel, es que la altura del lquido depende de la densidad del mismo. Muchas veces la densidad es desconocida o variable, bajo efectos como la temperatura. Midiendo en dos puntos a una distancia conocida, se puede calcular la densidad y una vez conocida, calcular con precisin la altura del lquido.

3.- Medidores de nivel segn las propiedades elctricas del producto a medir

Medidores de nivel capacitivosFuncionan midiendo las variaciones de la capacitancia de una sonda introducida en el lquido del cual se quiere medir el nivel.La constante dielctrica del lquido es diferente de la del aire; midiendo la cantidad de carga elctrica en la sonda se establece la altura del lquido.Los medidores de nivel capacitivos ofrecen la ventaja de no tener partes mviles.Los medidores de nivel de la serie SCde Coltech funcionan bajo este principio.

Medidores de nivel por ultrasonidos.Los niveles de ultrasonidos emiten una onda que llega hasta la superficie del lquido y rebota hasta volver a llegar al sensor de nivel. El tiempo que tarda la onda en ir y venir determinar la distancia entre sensor y altura, que restando de la altura total, ofrecer la altura del lquido.Generalmente trabajan a 20 o 40 kHz.Ofrecen la ventaja de que no hay partes inmersas en el lquido y su colocacin es muy sencilla. Pueden presentar problemas cuando los lquidos forman espumas o la geometra del depsito genera ecos que perturban la seal de la lmina de lquido.

Medidores de nivel conductivosFunciona en lquidos conductores de la electricidad y detectan el cierre de un circuito elctrico.Se suelen emplear como medidores discretos por puntos. Se colocan dos electrodos a la altura que se desea controlar. Un electrodo est conectado al negativo de una pila y otro al positivo. Cuando el lquido baa ambos electrodos, se cierra el circuito elctrico, detectndose, de esta manera, que el lquido ha alcanzado este nivel.Son muy sencillos y econmicos. El principal inconveniente es que no todos los lquidos conducen la electricidad, lo que restringe el mbito de aplicacin de esta tecnologa.

4.- Medidores de nivel por desplazamientoFuncionan acomplando un flotador a un indicador mecnico mediante un brazo. El flotador se mueve a lo largo del rango del depsito y ese desplazamiento se transmite al dial mediante el brazo.Son sencillos pero no suelen tener una precisin muy alta.

6. Importancia de los instrumentos de Medicion en los sistemas de ControlLos sistemas de control surgen por la necesidad del hombre de mejorar su estndar de vida y de que algunas tareas sean realizadas en forma automtica, tanto a nivel industrial como domestico; para ello se crea el lazo de control, el cual es una estrategia que verifica lo que ocurre (realidad) con respecto a lo que debera ocurrir (objetivo) y de no existir concordancia se toman acciones para corregir la diferencia. He aqu donde radica la importancia de los medidores en el control automtico; ya que estos son los elementos que cuantifican las variables que se estn controlando y manipulando en todos los procesos, y de las mediciones que estos realicen se tomaran decisiones cruciales a cerca de las acciones que sern tomadas para regular el comportamiento del proceso. Para que las mediciones sean tomadas correctamente se debe seguir un patrn de normalizacin y eliminar la posibilidad de arrojar errores al momento de ejecutar la medicin. Para cumplir con lo anteriormente dicho es muy importante que dichos instrumentos estn calibrados correctamente. Hoy en da, aprovechando el desarrollo tecnolgico, los fabricantes han puesto en el mercado una gran variedad de instrumentos, los cuales brindan grandes ventajas a la hora de su utilizacin, ya que no solo ofrecen alta precisin en cada medida, sino que adems son muy fciles de calibrar y mejor an, pueden ser implementados para la medicin de diferentes variables a la vez. Los aspectos antes sealados permiten justificar la importancia de la aplicacin y uso de los medidores como instrumentos verstiles que son utilizados en todas las plantas y hogares de mundo, desde el lazo de control ms simple, hasta el ms complejo. En pocas palabras, sin los instrumentos medidores no existiran los sistemas de control; y por ende no habra automatizacin.

7. Aplicacin de un esquema en la Vida diaria o IndustrialAceleradorVelocidadRealVelocidadDeseadaMedidorVehculoConductorAccin

Instrumentos Para Medir Velocidades y Caudales en Tuberas Pgina 2