Mesura de Pressió i Cabal en Fluids

Pressió

Magnitud física que expressa la força exercida per un cos sobre la unitat de superfície.

Tipus de pressió:

• Pressió atmosfèrica
• Pressió absoluta: és la pressió d'un fluid mesurada en relació al buit perfecte (zero absolut).
• Pressió relativa o manomètrica: és la diferència entre la pressió absoluta i la pressió atmosfèrica.
• Pressió de buit: és la diferència entre la pressió atmosfèrica existent i la pressió absoluta.
• Pressió diferencial: és la diferència de pressió entre dos punts.
• Pressió hidrostàtica: Pressió que un líquid exerceix en un punt.
• Pressió estàtica: és la força per unitat de superfície en un punt (líquid).
• Pressió hidrostàtica exercida pel fluid sobre un cos en repòs.
• Pressió hidrodinàmica: produïda per la velocitat d'un fluid en moviment.

Sensors primaris de mesura directa:

La mesura de la pressió es realitza a partir de la pressió exercida per una columna de líquid de densitat i alçada coneguda (manòmetre de tub U).

Sensors primaris elàstics:

Formats per una sèrie d'elements mecànics elàstics que es deformen per la pressió interna del fluid que contenen (Tub Bourdon).

Tub U:

Tub en forma d'U que conté un líquid immiscible amb el fluid circulant.

• S'utilitza amb pressions petites.
• Mesura: Pressió diferencial, pressió relativa i pressió absoluta.
• Inconvenient: reduït rang de mesura.

Primaris elàstics: Tub Bourdon:

Tub de secció el·líptica que forma una anella gairebé completa (forma de C, espiral o helicoïdal) tancat per un extrem. En augmentar la pressió es contreu i mou l'agulla indicadora.

Diafragma:

Càpsules circulars connectades entre si que amb la pressió es deformen i produeixen un desplaçament que, amb una palanca, mou l'agulla indicadora.

Manxa (fuelle):

Dues membranes circulars que amb la pressió es desplacen i mouen l'agulla indicadora.

Sensors electromecànics:

Element electromecànic = element elàstic + transductor elèctric.

Transmissor electrònic d'equilibri de forces:

Utilitzen un element mecànic elàstic combinat amb un conversor elèctric que genera un impuls elèctric proporcional a la mesura.

Transductor magnètic:

Consisteixen en un imant permanent o electroimant dins del qual es mou una carcassa de material magnètic.

Sensors capacitius:

El principi de mesura es basa en la variació de la capacitat elèctrica d'un condensador en desplaçar-se una de les seves capes.

Galgues extensiomètriques:

Una galga extensiomètrica és un fil conductor disposat en ziga-zaga sobre la superfície d'un cos. La seva resistència varia en ser sotmesa a una deformació per pressió.

Sensors piezoelèctrics:

L'efecte piezoelèctric es basa en l'aparició de càrregues elèctriques en la superfície d'una làmina cristal·lina com a resposta a una deformació provocada per l'acció de la pressió al cristall.

Pressòstat:

És un instrument que obre o tanca un circuit elèctric.

Cabal:

Es defineix com el volum o massa que circula per unitat de temps.

Bernoulli:

Fonament:

Quan un fluid circula per una estrangulació a l'interior d'una conducció, es produeix una diferència de pressions abans i després de l'estrangulament, que és proporcional al flux que circula. El flux augmenta la seva velocitat i redueix la seva pressió quan circula per una estrangulació. Té una energia constant en tot el seu recorregut, que és la suma de:

• Energia cinètica: deguda a la velocitat.
• Energia potencial: deguda a l'altitud respecte a una referència.
• Energia de flux: deguda a la pressió del fluid en moviment.

Sensors deprimògens:

Tipus:

Placa orifici:

Placa metàl·lica amb un orifici, segons el fluid:

• Concèntric: per a gasos o líquids nets i vapor a baixa velocitat.
• Excèntric: per a líquids amb quantitats considerables de gas o gasos amb grans quantitats de condensats.
• Segmentats: per a líquids i gasos que contenen molts sòlids, ja que eviten la sedimentació de sòlids a l'entrada.

Tovera:

Redueix la grandària de la canonada gradualment, per tal de disminuir el règim turbulent provocat a l'entrada i obtenir una mesura de la pressió sense turbulències.

Venturímetre:

Provoca un estrenyiment projectat, de manera que, mitjançant la disminució gradual de la secció d'entrada i un augment gradual a la sortida, s'evita la formació de remolins i assegura el règim estacionari.

Tub de Pitot:

Determina la velocitat del fluid en un punt de la conducció.

Sensors d'àrea variable:

Rotàmetre:

Té un flotador que es desplaça verticalment en un tub cònic incrementant l'àrea de pas del cabal.

Sensors proporcionals a la velocitat: Ultrasons, turbina, electromagnètic.

Sensors màssics:

Tèrmics, Coriolis.