Preteoria: Unitats Internacionals i Relacions - Sensors de Cabal i Temperatura

Preteoria: Unitats Internacionals

Unitats Internacionals

m → metre → per saber la longitud

Kg → kilogram → per saber la massa

s → segons → per mesurar el temps

°k → kelvin → temperatura

Unitat Derivada

Area o superfície → m^2

volum → m^3

densitat → Kg / m^3

velocitat → m / s^2

N ( newton ) → força → kg · m / s^2 = 1 N

Pressió → N / m^2 = kg / m · s^2

Relacions Unitats

1dm^3 = 1 L

10^-6 m^3 = 1ml

1m^3 = 1000 L

- La densitat = Kg / volum

- Pressió: P = Força / superfície = Kg/s^2 · m → Pascal

- Força = massa * acceleració = Kg * m/ s^2

- Cabal = quantitat de fluid que passa per unitat de temps

• Cabal màssic → Kg / s

• Cabal volumètric → m^3 / s

Exemple: Omplert 100ml d'aigua en 80s

Cabal volumetric: passar de ml aa m^3 / s → 1,25 · 10^-5 m^3/s ( cabal volumetric )

Cabal massic: 1,225·10^-2 Kg/s ( cabal massic )

Velocitat: 4,4 · 10^-1 m/s ( velocitat )

Reinols: 264 → Flux laminar

Sensors

Defincions de sensors

Instrument responsable de la mesura d'una variable. / Mesura: temperatura, cabal, nivell i pressió. / Pot ser directa o indirecta

- directa: mesura l'alçada del líquid - indirecta: determinar la pressió en el fons del dipòsit.

Elements d’un sensor

- Sensor: element primari, captador o detector, responsable de la mesura. - Transductor: dispositiu capaç de transformar un tipus d’energia d’entrada en un altre diferent de sortida (senyal elèctric). - Transmissor: transforma el senyal de sortida del transductor en un senyal normalitzat

Característiques d’un sensor

- EL Rang: conjunt de tots els valors que pot prendre l'instrument i estan compresos entre els límits superior i inferior de la capacitat de mesura.

Segons la situació del zero de mesura: - Rang amb supressió de zero: el valor zero es troba per sota del valor mínim del rang. - Rang amb elevació de zero: el valor zero de la variable és més gran que el valor mínim del rang.

- Span: diferència entre el límit superior i inferior del rang - Error o offset: diferència entre el valor mesurat pel sensor i el valor real (sensor descalibrat) - Exactitud: grau en què la mesura s’apropa al valor real

Sensors de Cabal

Mesura del cabal

- Volum m3/s (volum) / - Massic Kg(s (cabal)

Classificació dels sensors de cabal

Intrusius: Contacte directe amb el fluid - No intrusius: No hi ha contacte (cèl·lula de càrrega). Més fàcil d’instal·lar i mantenir.

Mesura cabal volumetric

Sensors deprimògenos Mesurar la diferència de pressió per poder mesurar el cabal quan hi ha una estrangulacio en la canonada que es proporcional al cabal del flux.

- Placa orifici o diafragma: placa metàl·lica amb un forat. Calcula el cabal a través de la pressió d’abans i de després del forat.

Avantatges: Econòmic, molt utilitzat en indústries.

Problemes: Grans pèrdues de pressió i desgast per fricció del fluid.

- Tobera (Nozzle) Millora que permet la reducció de les pèrdues de càrrega i la disminució de la sedimentació (millora les pèrdues de càrrega).

- Venturímetre Provoca un estrangulament de la canonada, mesura abans i després. Evitem sòlids en suspensió, es pot posar o treure però és una peça sencera. Menys pèrdues de càrrega.

- Tub Pitot en aviones Mesura la velocitat del fluid en un punt de la conducció. La pressió

- Avantatges Medeix dues pressions que té dos fluids.

- Problema: Medeix la velocitat del punt concret de la canonada, no et medeix la velocitat mitjana, La canonada no te la mateixa velocitat en tot el tub, ja que les parets aturen la velocitat. - No és un flux laminar tot i que s'intenta. - És un tub prim i es pot obstruir depèn el producte que hi hagi dins. És per això que solen estar protegits.

- Tub Annubar Variant del tub pitot, una barra amb multiples forats per on pasa el flux i mesura la velocitat mitjana de tots els valors. Es molt precís.

Sensors de Temperatura

La temperatura

La temperatura es el moviment de les molècules d'un cos. La teoria diu que a 0°C real, no existeix el moviment. Calor: transferència d'energia entre dos cossos que es troben a diferent temperatura.

Escala relativa i escala absoluta

- Escala relativa: Garus

- Escala absoluta: Kelvin

Tipus de sensors de temperatura

Dilatació Tèrmica

Termòmetre de líquid de vidre

Amb més temperatura més espai ocupa

- Característiques líquid: Coeficients de dilatació lineal, Opac, Químicament inert i estable, No mullar les parets del capil·lar, No ser tòxics, Menisc definit.

Termòmetre bimetàl·lic

Diferència dels coeficients de dilatació de dues làmines metàl·liques. Al unir dos metalls amb diferents dilatacions termiques, es corbara cap a un costat el metall amb mes dilatacio, pero per veure millor aquest aiguemt de temperatura en forma d'espiral, es produira un gir mes gran.

Termòmetre de bulb i capil·lar

Termometre de dil·latació tèrmica. Té un bulb en contacte i el capil·lar és el que passa pel tub. Una zona que té més volum i una que menys. Va bé que s'expandeixi per una zona petita ja que així avança molt.

Termoelèctrics

Termopars (Thermocouples)

Voltatge proporcional a la diferència de temperatura. Medint el voltatge mesures la temperatura.

- Contra més termopars associs en sèrie, més sensible i més voltatge tens

- Beina: (recobriment): acer inoxidable, aliatges (Inconel, Incoloy, Hastelloy)

- Unió freda: Tu tens una temperatura de referència perquè no et varia la temperatura si un dia esta a 50 graus i l'altre a 30.

Termoresistències

Resistance Temperature Detector ( RTD )

Construim un fil.

- Relació linial - Ductil i rigid - Estable - Valors elevats de Resistència de referència i d'alpha. Si un material no té molta resistència és difícil de mesurar. Alpha ha de ser elevat per augmentar la resistència final. Això ajudarà a fer mesures bones.

Termistors

Variació de la resistència d'un semiconductor amb la temperatura. Semiconductor: es comporta com a conductor o com a aïllant, depèn les característiques. En els semiconductors la resistència canvia més amb la temperatura que en els conductors.

Avantatges: Més sensibles, Costos baixos i Mida reduïda

Radiació tèrmica

Tots els cossos per sobre del 0 absolut emeten radiació electromagnètica.

PIRÒMETRES: Medeixen l'energia electromagnètica que transmet un cos. / Al mesurar la radiació del cos, no cal que toqui al cos. (anar a un volcà a mesurar la lava).

Piròmetres de radiació total: La potencia que medeix un cos és proporcional a una constant per la temperatura. Canvis en la temperatura fan que canviï la intensitat de l'energia del cos. / Evites el contacte amb el cos, això fa que l'exactitud sigui més baixa. / Tenen un rang de temperatura molt alt. 0-3000, això és avantatge perquè així no es fon.