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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA ESCUELA DE INGENIERIA EN ENERGIA
CONTROL AUTOMATICOSEMANA 2 (17/09/2012)
I. CONTENIDO
1.INTRODUCCION
2.MEDIDA DEL CAUDAL
3. MEDIDA DE LA PRESION
4. PRACTICA N 02
II. OBJETIVO
Identificar los medidores del caudal y presión mediante la teoría y la
inspección del Equipo de control de Procesos
III. BIBLIOGRAFIA
J. ACEDO SANCHEZ, Año 2003 Control Avanzado de Procesos. Cap. 1 y 2
EDIBON S.A. Año 2001 Manual para el control de la Temperatura, Presión,
Caudal y Nivel
1. INTRODUCCION
Según la definición el control automático es el mantenimiento de un valor
deseado dentro de una cantidad o condición, midiendo el valor existente,
comparándolo con el valor deseado y utilizando la diferencia para proceder a
modificar su valor; este valor es el valor de una variable energética que puede
ser la Temperatura, el caudal, el Nivel, la Presión, el voltaje, la corriente
eléctrica, etc. Esta definición requiere adicionar un concepto denominado
sistema, que por el momento lo definimos como una caja donde se requiere
mantener un valor y en la cual tiene una entrada y salida.
Por ejemplo si quiero controlar la temperatura del aula, mi sistema es el aula y
el mantenimiento del valor deseado dentro de una cantidad será 20 °C, para
lo cual debo medir o sensar la variable temperatura.
SISTEMASalidaEntrada
1. INTRODUCCION
Si quiero controlar el caudal de agua que entra a un intercambiador de calor, mi
sistema será el intercambiador de calor y el mantenimiento del valor deseado
dentro de una cantidad puede ser 2 cm³/s, para lo cual debo medir o sensar la
variable caudal.
Entonces para saber los valores de temperatura o caudal, se tiene que
medir o sensar el valor. El sistema queda de la siguiente manera:
COMO CONCLUSION: Para poder controlar hay que medir una variable, se
controla lo que se mide. Para lo cual es necesario conocer los medidores o
sensores de las variables CAUDAL, PRESION, TEMPERATURA Y NIVEL.
SISTEMASalidaEntrada
2. MEDICION DEL CAUDAL
La medida de caudal se utiliza en la industria para dos propósitos
fundamentales:
• Contabilidad. (Medir la cantidad de agua que consume un domicilio), se
le conoce como contadores.
• Control de procesos, medir el caudal en forma instantánea para poder
realizar el control automático
La Figura muestra una clasificación con los diferentes tipos de medidores de caudal y los
porcentajes aproximados de utilización.
2. MEDICION DEL CAUDAL
Cuales son los sensores de caudal que se utilizarán en las prácticas de
control y dónde de ubican?
Cuál es el rango de medición?
Cuál es el principio de funcionamiento?
Cuales son sus aplicaciones energéticas?
Un medidor de tipo turbina consta básicamente de un rotor con alabes
soportado por un eje y con movimiento de rotación perpendicular a la dirección
del flujo. Por medio de un detector magnético, cada vez que uno de los alabes
pasa delante del mismo se produce un impulso al cortar el campo magnético. El
número de impulsos es proporcional a la velocidad y, como consecuencia, al
caudal que atraviesa el medidor.
Los medidores de caudal por área variable, conocidos como rotámetros,
utilizan el mismo principio de medida que los medidores por presión diferencial,
es decir, la relación entre la energía cinética y la energía debida a la presión. En
el sistema de presión diferencial (dP) el área correspondiente a la restricción es
constante y la presión diferencial cambia en función del caudal (Q).
Estos son los tipos de medidores que utiliza el equipo EDIBON y la unidad de
medida es litros/minuto.
Un sensor de flujo,
fijo, tipo turbina
Dos caudalímetros de área
variable (0.2-2 l/min, y 0.2-10
l/min), y con llave manual.
2. MEDICION DEL CAUDAL
Caudalímetro y sensor de caudal tipo turbina
2. MEDICION DEL CAUDAL
2. MEDICION DEL CAUDAL (TIPOS)
Los medidores por desplazamiento positivoOperan atrapando un volumen unitario y conocido de
líquido (Vu), desplazándolo desde la entrada hasta la
salida, y contando (N) el número de volúmenes
desplazados en un tiempo determinado (t). Se conocen con
el nombre genérico de contadores porque cuentan el
volumen de líquido, independientemente del tiempo
transcurrido. Si se desea obtener la medida en forma de
caudal (Q), hay que incluir la unidad de tiempo, teniendo
entonces que:
Los medidores másicosLos medidores másicos están diseñados para medir
directamente el caudal de fluido en unidades de masa, tal
como kg/h, en lugar de medir el caudal en volumen, como
m3/h. Se muestra el de tipo momento angular, constan de
dos rotores introducidos en el paso de fluido. El primero de
los rotores se hace girar a velocidad constante para
imprimir una velocidad angular al fluido, mientras que el
segundo permanece fijo. Esto hace que se produzca un
par de torsión en el segundo
rotor proporcional al caudal en masa.
2. MEDICION DEL CAUDAL
Los medidores de área variable (rotámetros)
consta básicamente de un tubo vertical troncocónico,
en muchas ocasiones de cristal, en cuyo interior se
encuentra un flotador. El fluido entra por la parte
inferior del tubo, arrastrando el flotador en dirección
ascendente. Al ascender el flotador va dejando libre un
área en forma anular hasta que la fuerza producida por
la presión diferencial en las caras superior e inferior del
flotador se equilibra.
Los medidores por presión diferencial
El método más ampliamente utilizado para la
medida industrial de caudales es el que se
realiza a partir de la presión diferencial. Existen
varios tipos de elementos de medida basados en
este principio, como son: placas de orificio con
diversas formas, tubos Venturi, toberas, tubos
Pitot, tubos Annubar, etc., aunque dentro de
ellos los más utilizados son las placas de
orificio.
3. MEDICION DE LA PRESION
3.1 PRINCIPIOS
PRESION EN LOS LIQUIDOS (Incompresible)
La presión en un punto cualquiera del liquido es igual
a la presión P0 en la superficie libre más el peso de
una columna de líquido que tenga por base la unidad
de superficie y por altura la distancia vertical entre
dicho punto y la superficie libre.
Ejemplos: Almacenamiento de combustibles líquidos
PRESION EN LOS GASES (compresible)
La presión de los gases depende de:
* Número de moléculas del gas.
• Masa de las moléculas del gas.
• Velocidad media.
Ejemplo, almacenamiento de GNV o GLP,
Amoniaco (refrigeración), vapor en calderos
acuotubulares, pirotubulares
3. MEDICION DE LA PRESION
METODOS DE MEDICION
MEDIDICION DIRECTA
• Medición de la presión por columna de líquido
• Medición de la presión por balance con
líquido de referencia
MEDIDICION INDIRECTA
Medida de presión con elementos
resilientes.
La resiliencia es una propiedad de los
materiales que permite la deformación elástica
volviendo a su posición original, siempre que no
se sobrepasen los límites que llevan a la
deformación permanente o rotura del material.
El primer indicador de presión basado en la
resiliencia fue el manómetro con tubo Bourdon,
patentado por el ingeniero francés Eugene
Bourdon a mediados del siglo xix.
Posteriormente aparecieron los manómetros
tipo diafragma o los de cápsula.
3. MEDICION DE LA PRESION
METODOS DE MEDICION : MEDIDICION INDIRECTA
Medida de presión con instrumentos basados en señales eléctricas.
Este tipo de instrumentos convierte la deformación producida por la presión en
señales eléctricas. Las señales son amplificadas y enviadas al sistema de
Indicación correspondiente. El menor cambio producido por deformación debida
a la presión, es suficiente para obtener una señal perfectamente detectable por
el sensor.
Existen diversos sistemas basados en señales eléctricas, entre los que se
pueden
citar:
• Cambio en la resistencia eléctrica de un conductor. Efecto piezoresistivo,
galgas extensiométricas {Strain gage), hilo suspendido, etc.
• Cambio en la inductancia de una bobina. Transformador diferencial.
• Cambio en la capacidad de un condensador.
• Cambio en la carga eléctrica de un material. Efecto piezoeléctrico
Comportamiento de una célula de
medida de presión diferencial basada en
la variación de capacidad de un
Condensador
La presión de proceso se transmite a uno de
los lados del diafragma mientras que la
presión atmosférica o la presión de
referencia se transmite al otro lado del
diafragma.
Durante la operación, el diafragma de
aislamiento del fluido de proceso detecta y
transmite la presión del proceso al aceite de
silicona, el cual a su vez la transmite al
diafragma sensible que se encuentra en el
centro de la célula de medida.
En respuesta a la presión diferencial que actúa sobre el diafragma, éste sufre un
desplazamiento proporcional a la diferencia de presión. Las placas del
condensador situadas a ambos lados detectan la posición del diafragma, dando
como resultado una diferencia de capacidad ente ambas placas. Por último, el
sistema de transmisión electrónica convierte la diferencia de capacidad entre el
diafragma y las placas del condensador, en una señal de 4 a 20 mA.
3. PRACTICA N° 02
