Tipus de Sensors i Mesuradors Industrials de Pressió i Cabal

Sensors de Pressió

Tub Bourdon

El tub Bourdon és un tub que forma gairebé un anell complet i està tancat per un extrem. Quan augmenta la pressió a l’interior del tub, aquest tendeix a posar-se recte. Aquest moviment es transmet mitjançant engranatges a una agulla indicadora. Per a la construcció del tub Bourdon, normalment s'utilitza acer inoxidable, aliatges de coure o aliatges especials.

Diafragma

Consisteix en una o diverses càpsules circulars connectades rígidament entre si per soldadura, de manera que en aplicar pressió cada càpsula es deforma. La suma d’aquestes petites deformacions és amplificada per un joc de palanques. El moviment té una relació lineal amb l’augment de pressió en un interval de mesura on es garanteixi el mínim d'histèresi i desviació permanent del zero. El material utilitzat per a la construcció d’aquest tipus de sensors és un aliatge de níquel.

Manxa

Seguint el mateix principi que els sensors de diafragma, aquest sensor està format per una sola peça sense soldadures que pot deformar-se axialment de forma considerable. Aquests sensors es caracteritzen per la seva llarga vida, ja que suporten milions de cicles de flexió sense patir cap tipus de deformació permanent. S'utilitza normalment per a la mesura de rangs baixos de pressió i generalment està construït amb bronze tractat tèrmicament.

Sistema Tobera-Obturador

Aquest sistema de transmissió de la pressió converteix la mesura de la pressió en un senyal pneumàtic proporcional. Consisteix en un tub pneumàtic al qual se li subministra aire a pressió constant (P_s) a 1,4 bar o 20 psi. Aquest tub conté una reducció al final. Aquesta obertura pot ser obstruïda per una làmina mòbil, de manera que la seva posició depèn de la pressió en el lloc de mesura. La pressió P₁ serà proporcional a la quantitat d’aire que es deixi escapar i, per tant, a la mesura de la pressió que comunica un moviment a l’obturador.

Cabalímetres de Pressió Diferencial

Placa d'Orifici

El cabalímetre d'orifici és bàsicament una placa plana on es practica un orifici per al pas del fluid. És el mesurador de cabal més simple i barat. Els dos inconvenients principals són:

• Requereix llargs trams rectes de canonada sense accidents abans i després de la placa.
• Provoca una important pèrdua de càrrega irrecuperable.

Tub Venturi

El tub Venturi està constituït per:

• Una secció troncocònica convergent d’entrada (angle típic: 21º).
• Una gola (la llargada és igual al seu diàmetre).
• Una secció troncocònica divergent de sortida (angle entre 7º i 15º per recuperar ràpidament el màxim de pressió).

Aquest mesurador presenta una pèrdua de càrrega irrecuperable molt menor que el d’orifici i pot ser utilitzat en fluids bruts amb sòlids en suspensió, ja que no té zones mortes on s’acumulin els sòlids. També requereix llargs trams rectes de canonada abans i després de l'estrenyiment. Les preses de pressió es realitzen a una distància d’un mig diàmetre de la canonada abans del principi de l’estrenyiment i al centre de la pròpia gola.

Tubera

Les tuberes tenen una secció d’entrada el·líptica o radial que evita la possibilitat que s'hi dipositi brutícia. Com que no tenen una secció divergent de sortida, provoquen una pèrdua de càrrega superior al tub Venturi, però inferior a les plaques d'orifici. El seu ús més comú és en la mesura de cabals de vapor d’aigua a elevades velocitats (< 30 m/s) i també per a fluids corrosius. El cost d’aquest tipus de sensor és inferior al tub Venturi.

Cabalímetres Basats en Altres Principis

Ultrasons (Temps de Trànsit)

Aquests mesuradors es basen en la mesura del temps que triga el so a recórrer una certa trajectòria (en la direcció del corrent o en sentit contrari). Perquè aquest equip funcioni, és imprescindible que el tub vagi ple de líquid. Requisits d'instal·lació:

• Tram recte abans (10-20D) i després (5D) de l’equip de mesura lliure d’obstacles.
• Tolera la presència de sòlids en suspensió, però no més de l'1% de bombolles en el líquid.

Doppler

El principi en què es basen els mesuradors Doppler és la projecció d’ones ultrasòniques, amb un cert angle respecte a l’eix de la canonada, mitjançant un cristall emissor muntat a l'exterior de la canonada. Part de l'energia sònica és reflectida en partícules i bombolles i torna al receptor, també situat a l’exterior de la canonada.

Electromagnètic

Basat en la llei de Faraday, que estableix que quan un material conductor es mou dins d'un camp magnètic, s’hi indueix un camp electromotriu que és proporcional a la velocitat relativa entre el conductor i el camp. Aquest mesurador està format per un cos de material no magnètic que s’insereix a la canonada i porta una sèrie de bobines que creen el camp magnètic.

Turbina

Aquests mesuradors s’utilitzen principalment per a la mesura de líquids. Essencialment, consisteix en un rotor amb diverses pales que gira per l’acció del fluid al voltant d’un eix. Així doncs, la velocitat de gir del rotor és directament proporcional al cabal volumètric. La velocitat es mesura mitjançant sistemes elèctrics (reluctància o impedància), a partir de la freqüència de polsos dels quals es pot calcular el cabal.

Remolí (Vortex)

Consisteix en la instal·lació al centre de la canonada d’un obstacle no aerodinàmic que provoqui la formació de remolins (vortex). Quan hi ha un remolí en una de les cares de l’objecte, augmenta la velocitat del fluid en aquesta regió i disminueix la pressió. Exactament el contrari passa a la cara oposada.

Rotàmetres (Àrea Variable)

Un rotàmetre és un cabalímetre d’àrea variable que consisteix en un tub troncocònic vertical amb una boca de menor diàmetre a la part inferior. Al seu interior, un flotador es desplaça verticalment i se situa en una posició d’equilibri per a cada cabal de fluid. El rang de cabals es pot variar segons la densitat del flotador (normalment d’acer: 8000 kg/m³) o la geometria del mateix; no obstant això, s’ha de calibrar de nou.