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.