Transmisor De Caudal Basado En Elementos De Presión Diferencial

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
TRABAJO PROFESIONAL DE GRADO

CALMA DAHER IVIA DEL VALLE (2011) “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL PARA MEDICIÓN DE CAUDAL USANDO COMO ELEMENTO PRIMARIO UNA PLACA ORIFICIO Y UN TUBO VENTURI”. Trabajo Profesional de Grado. Departamento de Ingeniería Electrónica. Tutor:PhD. Ángel Custodio

RESUMEN
El presente trabajo consiste en el diseño de un transmisor de presión a partir de sensores 24PCEFA6D, aplicando un escalamiento y procesamiento de señal mediante un microprocesador. El diseño incluye además de la captación de la variable y el procesamiento, la indicación local de la variable mediante una pantalla de visualización LCD, una salida normalizada de 4 a20 mA y un puerto de comunicación USB. El equipo se implemento para medir caudal tomando el diferencial de presión, de un circuito hidráulico mediante un tubo Venturi, la calibración del transmisor del transmisor arrojo un margen de medida de 0 a 22cmH2O y un error de ±0,1cmH2O utilizando como patrón la medida en un tubo en U.

Palabras Clave: Transmisor de Caudal, Medición de Caudal por PresiónDiferencial, Venturi, Placa Orificio.

INdice general

INTRODUCCIÓN1
EL PROBLEMA3
1.1. Planteamiento del Problema3
1.2. Objetivo General4
1.3.1. Objetivos Específicos4
1.3. Justificación5
MARCO TEÓRICO6
2.1. Antecedentes6
2.2. Bases teóricas7
2.2.1. Sensores electrónicos de Caudal basados en presión diferencial. Sensores basados en galgasextensométricas montados en puente de Wheastone8
2.2.2. Elementos primarios para medir caudal basados en presión diferencial, Placa Orificio y tubo Venturi10
2.2.3. Transmisor de Instrumentación14
2.2.3.1. Funcionamiento de un Transmisor de Instrumentación15
2.2.3.2. Clasificación de los Transmisores de Instrumentación16
2.2.3.2.1. Transmisores Neumáticos16
2.2.3.2.2. TransmisoresElectrónicos16
MARCO METODOLÓGICO25
3.1. Tipo de Investigación25
3.2. Diseño de Investigación26
3.3. Unidad de análisis26
3.4. Técnicas de recolección de datos27
3.4.1. Procedimiento de recolección de datos28
DISEÑO 30
4.1. Selección de componentes31
4.1.1. Microcontrolador31
4.1.2. Sensor de presión diferencial32
4.1.3. Amplificador de instrumentación33
4.1.4. Conversor digital-analógico,DAC080034
4.1.5. Amplificador operacional35
4.2. Diseño del hardware36
4.2.1. Diagramas de funcionamiento36
4.2.1.1. Etapa de acondicionamiento36
4.2.1.2. Etapa de visualización37
4.2.1.3. Etapa de salida39
4.2.2. Diseño del circuito impreso. PCB40
4.3. Diseño del software42
4.3.1. Firmware del microcontrolador42
4.3.1.1. Visualización de los datos en el LCD43
4.3.1.2. Envió delos datos a la computadora (USB)43
VALIDACIÓN EXPERIMENTAL45
5.1. Descripción general del transmisor de caudal45
5.1.1. Descripción del menú del transmisor de caudal46
5.2. Método para la selección del sensor de presión diferencial50
5.2.1. Pasos realizados para la obtención del caudal patrón a través del método gravimétrico50
5.2.2. Cálculos obtenidos50
5.3. Resultados experimentales545.3.1. Resultados experimentales (Experimento 1)54
5.3.2. Resultados experimentales (Experimento 2)59
5.3.2.1. Tubo Venturi59
5.4. Construcción de la medida entre el transmisor propuesto y un medidor tipo tubo en U61
5.4.1. Error de cero60
5.4.2. Error de no linealidad62
5.4.3. Error Total63
5.4.4. Error de Ganancia64
5.4.5. Histéresis65
5.5. Análisis de los resultados65
CONCLUSIÓN66RECOMENDACIONES67
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS69
ANEXOS70


INdice de figuras

Figura 1. Bucle abierto de regulación. Fuente: Creus, 20076
Figura 2. Disposición de las tomas de presión diferencial. Fuente: Creus, 199711
Figura 3. Tipos de Elementos. Fuente: Creus, 199712
Figura 4. Diafragma, tobera y tubo Venturi13
Figura 5. Diagrama en bloque de un Transmisor de Instrumentación15...