Sensores

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TRANSDUCTORES DE PRESIÓN y OTROS PARÁMETROS DE FLUIDOS
Los sensores de presión, nivel y flujo son ampliamente utilizados en todo
tipo de procesos industria les y no industriales basados en el manejo,
control y monitoreo de fluidos como agua, aceites, combustibles,
químicos, sangre, gases, etc.

Generalidades

Los transductores de fluidos son ampliamente utilizados en el mundo industrialpara medir presión, nivel y flujo, tres parámetros característicos de líquidos, gases y otras sustancias que fluyen. Usted los encontrará, por ejemplo, en las industrias procesadoras de alimentos, medicamentos y productos químicos, los sistemas hidráulicos de líneas de producción automatizadas, y a lo largo de toda la cadena de producción petrolífera, desde la exploración hasta la distribución,pasando por la perforación, el transporte, la refinación, etc, figura 7.1.

Los sensores de fluidos tienen también usos automotrices, médicos, ambientales, científicos, didácticos, y de otros tipos. A continuación examinaremos cómo funcionan y se caracterizan los principales tipos de sensores utilizados en los procesos industriales para medir presión, nivel y flujo. Sin embargo, antes de entrar enmateria, es conveniente recordar algunos conceptos físicos básicos relacionados con el comportamiento dinámico y estático de los fluidos, como el Principio de Arquímedes, la Ley de Pascal, el Teorema de Bernoulli, etc.

Conceptos básicos de la mecánica de fluidos

Los fluidos son la materia prima, el producto final o un subproducto de muchos procesos, así como un medio para transferir energíade un sitio a otro. En todos estos casos se requiere su monitoreo y control constante, el cual se realiza, básicamente, a través de mediciones de presión, nivel o flujo Utilizando los sensores apropiados a cada situación.

La presión (P), en particular, se define como la fuerza por unidad de área (F/A) que actúa perpendicularmente a la superficie de un fluido. En el caso de un fluido en reposo,confinado en un recipiente como se muestra en la figura 7.2, la presión en cualquier punto interno del mismo (P) depende del peso por unidad de volumen del líquido (mg/V), la distancia del punto a la superficie (h) y la presión externa aplicada a esta última (Po).

La unidad de medida de la presión en el sistema SI es el Pascal (Pa), equivalente a 1.0 N/m[pic]. En la práctica se utilizan tambiénotras unidades, Tabla 7.1.

Asimismo, la presión en un punto puede ser absoluta, diferencial o manométrica dependiendo de la presión tomada como referencia (Po).

Las mediciones de presión absoluta (psia) toman como referencia el vacío, las de presión diferencial (psid) la presión en un punto arbitrario y las de presión manométrica (psig) la presión atmosférica ambiente.

En un fluidoconfinado, independientemente de su cantidad, todos los puntos a la misma profundidad están sometidos a la misma presión. Esta observación es muy útil, por ejemplo, para determinar la altura o nivel alcanzado por una columna de líquido a partir de medidas de presión.

También sirve para explicar el «Principio de Arquímedes» y la «Ley de Pascal», dos de los resultados más famosos y útiles de lamecánica de los fluidos.

El Principio de Arquímedes, figura 7.3, establece que un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje o fuerza hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado.

La Ley de Pascal, figura 7.4, por su parte, establece que toda presión aplicada a un fluido confinado se transmite sin reducción a todos los puntos del mismo y a las paredesdel depósito que lo contiene. En otras palabras, si la presión en un punto se incrementa o disminuye en una cantidad ΔP, en todos los demás puntos la presión varía en la misma cantidad.

Otros resultados fundamentales de la mecánica de los fluidos, relacionados principalmente con fluidos en movimiento, son la Ecuación de Continuidad y el Teorema de Bernoulli, figura 7.5.

La Ecuación de...
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