Sistemas de Instrumentación y Medición de Variables de Proceso

Introducción a los Sistemas de Instrumentación

Este es, en realidad, un sistema de instrumentos formado por componentes, algunos de los cuales son transductores pasivos y otros, transductores activos.

Conversores A/D

La conversión analógica-digital consiste en convertir valores analógicos en digitales. En esencia, es el proceso inverso a la conversión digital-analógica.

Instrumentos para la Medición de la Presión

Instrumentos Mecánicos

Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión, cuyas características se resumen, pueden clasificarse en:

Columnas de Líquido

• Manómetro de presión absoluta.
• Manómetro de tubo en U.
• Manómetro de pozo.
• Manómetro de tubo inclinado.
• Manómetro tipo campana.

Instrumentos Elásticos

• Tubos Bourdon.
• Fuelles.
• Diafragmas.

Instrumentos Electromecánicos y Electrónicos

Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en:

• Medidores de esfuerzo (strain gages)
• Transductores de presión resistivos
• Transductores de presión capacitivos
• Transductores de presión magnéticos
• Transductores de presión piezoeléctricos

Instrumentos Electrónicos

El hecho de que la energía del proceso sea transformada en una señal eléctrica, a partir de un movimiento mecánico, hace que a estos instrumentos se les dé el nombre de “transductores”. Entre estos instrumentos electromagnéticos utilizados para medir presión se pueden mencionar:

• Strain gages o extensómetros.
• Transductores resistivos.
• Transductores capacitivos.
• Transductores magnéticos.
• Transductores piezoeléctricos.

Medidores de Flujo Volumétricos

Un medidor de velocidad, utilizado para medir flujo volumétrico, puede definirse como un medidor en el cual la señal del elemento primario es proporcional a la velocidad del fluido.

Medidores Tipo Turbina

Un medidor tipo turbina está constituido por un rotor con aspas o hélices instalado dentro de un tramo recto de tubería, axialmente en la dirección del flujo.

Medidor de Flujo de Tipo Electromagnético

El medidor de flujo magnético representa uno de los medidores de flujo más flexibles y aplicables.

Tipos de Instrumentos para Medir Nivel

Al igual que otras variables de proceso, el nivel puede ser medido por métodos directos o métodos indirectos. Los métodos e instrumentos utilizados para medición de nivel pueden clasificarse de la siguiente manera:

• Métodos visuales.
• Instrumentos actuados por flotadores.
• Desplazadores.
• Instrumentos de nivel de tipo hidrostáticos.
• Métodos electrónicos.
• Métodos térmicos.
• Métodos sónicos.
• Instrumentos fotoeléctricos.
• Instrumentos radioactivos.

Flotadores

Los instrumentos de medición de nivel constituidos por flotadores operan por el movimiento del flotador.

Ventajas:

• Fácil instalación.
• Método de medición probado y confiable.
• No requiere calibración.
• Adecuado para aplicaciones en altas temperaturas, hasta 530 °C.

Ventajas:

• Instalación sencilla.
• Principio de operación confiable y probado.
• Calibración ajustable en campo.
• Permite medición continua.
• No lo afectan la turbulencia ni la espuma.

Desventajas:

• Es afectado por depósitos de materiales sobre el desplazador.
• La exactitud normalmente está limitada a ±1/4”.
• No es apropiado para líquidos viscosos.
• Partes móviles sujetas a desgastes.

Sensores de Nivel de Tipo Capacitivo

Un sensor de nivel tipo capacitivo sirve para medir el nivel de la mayoría de los líquidos y sólidos.

Ventajas:

• Requieren mínimo mantenimiento.
• Pueden ser utilizados para medición continua o puntual.
• Valor deseado o set point ajustable.

Desventajas:

• Cambios en la constante dieléctrica del material causan errores en la señal.
• Normalmente requieren calibración en campo.
• Depósito de materiales altamente conductores sobre la probeta pueden afectar la exactitud y la repetibilidad.

Sensores de Nivel de Tipo Ultrasónico

En estos sensores, se mide el tiempo empleado por el sonido en su trayecto desde un emisor hasta un receptor.

Ventajas:

• Disponibilidad de sensores no intrusivos para evitar problemas de corrosión y contaminación.
• Medición continua y puntual.
• No posee partes móviles.
• Menor mantenimiento.

Desventajas:

• La medición puede ser afectada por el movimiento del material en el tanque.
• La espuma del líquido puede absorber la señal transmitida.
• La presencia de...