Tecnologías de Medición Industrial: Caudal, Nivel y Presión

Medición de Nivel con Transmisor de Presión

La **medición de nivel** con **transmisor de presión** se utiliza preferentemente en **tanques abiertos** expuestos a la atmósfera. La presión medida es la suma de la presión de la columna de líquido y la presión atmosférica. Para solucionar problemas con gases condensables, se recurre a llenar la rama negativa del transmisor con un **líquido de sello** cuya densidad sea mayor que la del líquido condensable para evitar que ambos se diluyan.

Tubo Bourdon

El **tubo Bourdon** es un elemento sensor de presión con una sección transversal elíptica que forma un anillo casi completo. La **presión** tiende a enderezarlo y su movimiento se transmite a la **aguja indicadora** por medio de un sector dentado y un piñón, siguiendo una ley determinada empíricamente. La aguja indicadora, junto con un **dial**, indica el valor de la presión. Pueden ser de tres tipos principales:

• Tipo C
• Espiral
• Helicoidal

Sensores Piezoeléctricos

Los **sensores piezoeléctricos** son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una **presión**, generan una **señal eléctrica**. Materiales comunes incluyen el **cuarzo** y el **titanato de bario**, que pueden operar hasta **150º C** en servicio continuo y **230º C** en servicio intermitente. Son adecuados para **medidas dinámicas**, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un millón de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser **sensibles a los cambios de temperatura** y de experimentar **deriva en el cero**.

Termómetros Bimetálicos

Los **termómetros bimetálicos** destacan por su **simplicidad**, **larga vida útil** y precisión. Un **puntero indicador** se monta en uno de los extremos de una **lámina bimetálica** arrollada en espiral, y el otro extremo de la lámina se fija al cuerpo del instrumento. Cuando cambia la **temperatura**, la deformación de la lámina tiende a enrollar y desenrollar el espiral, produciendo el movimiento del puntero. Una **escala calibrada** en grados de temperatura detrás del puntero completa el instrumento.

RTD (Detectores de Temperatura por Resistencia)

En los **RTD** (Detectores de Temperatura por Resistencia), su **resistencia** se modifica, y la magnitud de esta modificación puede relacionarse directamente con la **variación de temperatura**. Las **termorresistencias** de uso más común se fabrican de **alambres finos** soportados por un material aislante y luego encapsulados. El elemento encapsulado se inserta dentro de una **vaina o tubo metálico** cerrado en un extremo, que se llena con un **polvo aislante** y se sella con cemento para impedir que absorba humedad.

Materiales comunes y sus rangos de temperatura:

• Platino: -200 a 950 °C
• Níquel: -150 a 300 °C

Termocuplas

Las **termocuplas** consisten en dos alambres de distinto material unidos en un extremo (generalmente soldados). Al aplicar **temperatura** en la unión de los metales, se genera un **voltaje** muy pequeño, del orden de los **milivoltios**, el cual aumenta con la temperatura. Por ejemplo, al colocar la unión de ciertos metales a **750 °C**, puede aparecer en los extremos un voltaje de **42.2 milivoltios**.

Un material común utilizado es el **Cobre**, con rangos de -200 a 1200 °C.

Medición de Nivel de Líquidos

La **medición de nivel de líquidos** es fundamental en diversas aplicaciones: cuando se desea mantener una **presión hidrostática**, cuando un proceso requiere de **control y medición de volúmenes de líquidos**, o, en el caso más simple, para **evitar que un líquido se derrame**.

Medición de Caudal

Cuando la **medida del caudal** se utiliza con el propósito de **facturar un consumo**, deberá ser lo más precisa posible, teniendo en cuenta el **valor económico del fluido** que pasa a través del medidor. La medición de caudal puede realizarse:

• Directamente, mediante dispositivos de **desplazamiento positivo**.
• Indirectamente, mediante dispositivos basados en: **presión diferencial**, **área variable**, **velocidad**, **fuerza**, etc.

Medidores de Caudal por Desplazamiento Positivo

Los **medidores de caudal por desplazamiento positivo** miden la **cantidad de fluido** que circula por un conducto, dividiendo el flujo en **volúmenes separados** y sumando los volúmenes que pasan a través del medidor.

Medidores de Caudal Electromagnéticos

El **medidor de caudal electromagnético** utiliza el mismo principio básico que el electrogenerador: cuando un **conductor** se mueve a través de un **campo magnético**, se genera una **fuerza electromotriz** en el conductor, siendo su magnitud directamente proporcional a la **velocidad media** del conductor en movimiento.

Medidores de Caudal Coriolis

Los **medidores Coriolis** miden la **masa** en forma directa y también pueden medir la **densidad** y el **volumen**.

Ventajas:

• No tienen **partes móviles**, lo que asegura una mejor **exactitud** a lo largo del tiempo.
• No requieren **instalaciones especiales**, lo que resulta en **bajos costos de instalación**.
• Miden el **flujo másico directamente**, por lo que su salida no depende de las variaciones de parámetros críticos como: **presión**, **temperatura**, **viscosidad**, **velocidad** o **densidad**.
• No poseen **sensores intrusivos** con partes móviles en la dirección del flujo, ni requieren tubería especial para su instalación.
• Las partes expuestas al flujo se caracterizan por su **robustez** y **resistencia a la corrosión**.