Medición de presión para cada industria

Lo primero que debes conocer para seleccionar adecuadamente un transmisor de presión es que esta es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como: Pascal, bar (kilogramos por centímetro cuadrado), atmósferas, psi (libras por pulgada cuadrada), mH2O, inHg, mmHg, entre otras.

Existen diferentes tipos de medida de presión:  absoluta, relativa, diferencial o vacío que dependerán directamente del punto de referencia desde el cual se desea medir, entonces tenemos que:  

Presión absoluta: se mide con relación al cero absoluto de presión. Representa la diferencia entre el punto de medición y el vacío perfecto, donde la presión es cero.

Para seleccionar un equipo de medición de presión, se debe determinar el objetivo de la medición: Presión relativa, presión absoluta, nivel por presión hidrostatica, caudal o nivel por presión diferencial .

Después de definido el objetivo de la medición, se deben revisar cuidadosamente las condiciones del proceso y el material o producto con el que se entrara en contacto, como: temperaturas altas, temperaturas bajas, liquido, vapor o gas, ácido, corrosivo, solidificación del material, viscosidad. Estos datos son esenciales para evitar inconvenientes futuros en la medición o que puedan ocasionar daños severos al equipo.

Contando con la suficiente información del proceso, luego debemos conocer los requerimientos de desempeño que requerirá nuestro medidor:  exactitud, precisión, repetibilidad, rango de ajuste y alcance, visualización.

Después verificamos las condiciones de instalación: dimensiones de la tubería o del tanque, material (acero al carbón, acero inoxidable, fibra de vidrio), tipo de conexión disponible a proceso: Brida, rosca, clamp.

Los factores ambientales nunca deben ser desestimados, ya que esto nos garantiza la seguridad de la planta y la durabilidad del equipo, por lo tanto debes tener en cuenta si existen: áreas clasificadas como peligrosas o con riesgo de explosión, material peligroso, humedad, corrosión, temperatura.

Finalmente verificamos los factores económicos, como: costos de compra, costos de instalación, costos de operación y costos de mantenimiento.

Con lo anterior estas listo para seleccionar el medidor de presión mas adecuado para tu aplicación: 

APLICACIONES:

Los medidores de presión tienen un sin número de aplicaciones, ya que ademas de medir presión, podemos medir variables relevantes como: nivel, flujo, densidad e interfaz; a continuación explicaremos las aplicaciones mas relevantes donde podemos utilizar estos transmisores.

PRESIÓN RELATIVA: Los transmisores de presión relativa son los mas comúnmente usados en todo tipo de industria, ya que se requieren para la transmisión de la medida de presión en tuberías o tanques de almacenamiento. Para su correcta selección debo conocer muy bien el producto y sus características físico químicas, esto determinara el material del diafragma (acero inoxidable, hastelloy u otro); luego nos cercioramos del rango máximo y mínimo de presión a medir, también se requiere conocer la temperatura máxima y mínima del producto, ya que con este dato determinamos el aceite de relleno de la célula de medida o accesorios que se requieran para reducir la temperatura del producto al contacto con el diafragma, un caso típico de esto es en la medición de vapor que se requiere de sifones (cola de marrano) o potes que reducen la temperatura a un rango que resista la célula de medida; luego verificamos la conexión mecánica requerida o disponible en proceso (rosca, brida, clamp); después debemos revisar las condiciones ambientales y finalmente la exactitud requerida nos determinara el mejor modelo de transmisor para la aplicación.

    PRESIÓN RELATIVA PARA MEDICIÓN DE NIVEL: Los transmisores de presión relativa también pueden ser utilizados para la medición de nivel, pero su uso, es exclusivo        para tanques abiertos o atmosféricos, instalando el transmisor en la parte inferior del tanque y teniendo en cuenta todas las condiciones a proceso, podemos tener        una manera fácil y de bajo costo de realizar esta medición. Para calcular el rango del transmisor de presión relativo debemos desarrollar la siguiente formula: 

    P= ρ x g x h

    Donde:

    P: presión en Pascal

    ρ: Densidad en Kg/m3

    g: gravedad = 9,8 m/sˆ2 

    h: altura en m.

Si utilizamos como ejemplo de producto el agua, con un tanque de altura de 10 m, el resultado de presión seria de 100000 Pa = 1 bar. Por lo que podemos intuir que el rango de presión para tanques de menor tamaño es del orden de los mbar, así que debemos cerciorarnos que el transmisor de presión sea de un rango cercano al valor de medida o que me permita ajustar la señal de salida al rango requerido, si no tenemos en cuenta esto, perderemos exactitud y precisión en la medida.

PRESIÓN RELATIVA PARA MEDICIÓN DE NIVEL CON SENSOR SUMERGIBLE: Una forma bastante habitual en diferentes sectores para medición de nivel, es utilizando transmisores de presión sumergibles, que pueden llegar a ser adecuados para productos limpios y con condiciones de proceso a temperatura ambiente, tanques abiertos o no presurizados, por ejemplo: agua cruda, agua potable, agua residual, gasolina, combustible diesel u otros. Su montaje es muy sencillo, con exactitudes desde 0,15% hasta 0,3% en la medida y con rangos desde 1 mH2O hasta 160 mH2O.

PRESIÓN ABSOLUTA: Los transmisores de presión absoluta son normalmente usados en aplicaciones de tanques donde se genere vacío, ya que con ellos podemos medir la presión negativa (vacío) que se genere en el tanque y presión por encima de la atmosférica, también los podemos llegar a utilizar a la entrada de bombas (centrifugas) que generen succión. Su selección como en los medidores de presión relativa, dependerá de las características físico químicas del producto, rango de presión, temperatura, conexión mecánica, condiciones ambientales y finalmente la exactitud requerida del transmisor.

PRESIÓN DIFERENCIAL: Los transmisores de presión diferencial son los equipos que nos permiten una amplia gama de mediciones como nivel, flujo, densidad e interfaz, estos poseen dos entradas de presión, una positiva o valor de presión positivo y otra entrada negativa que se resta a la positiva, a continuación examinaremos cada una sus aplicaciones mas comunes:

PRESIÓN DIFERENCIAL: Existe una aplicación donde la medida de presión diferencial me puede determinar el estado de un filtro, se usa instalando la entrada positiva de presión antes del filtro y la entrada negativa de presión a la salida del filtro, cuando el filtro se encuentra en perfecto estado de limpieza la diferencia es muy cercana a cero, a medida que el filtro se va colmatando, la presión positiva ira en aumento y la presión negativa disminuyendo haciendo que esta diferencia vaya en aumento; algunos fabricantes de filtros indican el valor de diferencial de presión para saber cuando se debe cambiar o realizar mantenimiento, lo que resulta muy util en este tipo de procesos, se puede usar tanto en líquidos como en gases.

PRESIÓN DIFERENCIAL PARA MEDIDA DE FLUJO: Para la utilización de los transmisores de presión diferencial como medidores de caudal, se requiere de un elemento deprimogeno como: placa de orificio, tubo venturi, tobera o tubo pitot. Estos elementos generan una obstrucción en la tubería que permite realizar una medición del diferencial de presión, antes y después del elemento deprimogeno, debemos advertir que este tipo de aplicación reducirá la presión de linea después del elemento, por lo que no se recomienda su utilización en productos o procesos donde la presión se deba mantener constante o sin perdidas. El calculo del elemento deprimogeno nos indicara el rango de presión diferencial a medir. Puedes enviarnos el cuestionario diligenciado para realizar los cálculos respectivos.

PRESIÓN DIFERENCIAL PARA MEDIDA DE NIVEL: Este es uno de los métodos mas usados para la medición de nivel en tanques cerrados, debido a su fácil instalación y bajo costo. La toma de presión positiva se instala en la parte inferior del tanque, tomando la lectura de presión de la columna del producto junto con la presión del gas presente en la parte superior dentro del tanque, así que se hace necesario restar de la medida el valor de presión del gas de la parte superior, por lo tanto se conecta la toma de presión negativa a la parte superior del tanque y con esto restamos este valor, obteniendo como resultado un valor de presión proporcional al nivel del producto. Matemáticamente se puede expresar por medio de la siguiente formula:

ΔP=P1-P2

Donde: 

ΔP: Diferencial de presión

P1: Presión columna de líquido + presión interna del tanque

P2: Presión interna del tanque

El rango de presión diferencial del transmisor dependerá de: altura del tanque, densidad del producto a medir y la presión interna del tanque, en caso que el tanque se utilice para diferentes productos con densidad variable, no se recomienda este método de medición. Para su cálculo podemos desarrollar la formula:

P= ρ x g x h

 Donde:

P: presión en Pascal

ρ: Densidad en Kg/m3

g: gravedad = 9,8 m/sˆ2 

h: altura en m.

Nota: Puede darse el caso que la presión del gas en la parte superior del tanque o presión interna sea vacío, siendo esto así, no podríamos utilizar un transmisor de presión diferencial relativo, por lo tanto debemos utilizar un transmisor de presión diferencial absoluto.

PRESIÓN DIFERENCIAL PARA MEDIDA DE DENSIDAD: Basados en la misma formula (P= ρ x g x h) para medición de nivel, podemos realizar la medición de densidad de cualquier producto liquido. Instalando las toma positiva y negativa de presión a una altura conocida y que permanezcan a un nivel inferior al mínimo del producto, es decir, el producto siempre debe estar cubriendo los dos puntos de medida, entonces tendremos que, conocemos la altura entre los dos puntos donde se toma la presión, la presión sera medida por el transmisor y la gravedad es siempre la misma, entonces despejamos teniendo como resultado: ρ=P / (g x h) y de esta manera podremos medir la densidad del producto. 

PRESIÓN DIFERENCIAL PARA MEDIDA DE INTERFAZ: Otra medida que podemos realizar con los transmisores de presión diferencial es la de interfaz, inicialmente debemos cerciorarnos que la densidad de los dos productos tengan densidades diferentes o bien diferenciadas, por ejemplo el agua tiene un densidad de 1000 Kg/m3 y un crudo de gravedad media 920 Kg/m3, y un tanque con el nivel constante, la instalación se debe realizar como se ve en la figura a continuación, entonces el producto mas pesado (ρ1 agua) estará en el fondo y el menos pesado (ρ2 crudo) en la parte superior, regresando a la formula P= ρ x g x h, donde ρ=ρ1+ρ2, g=9,8m/s2 y h=constante según los puntos de instalación. Entonces, si tomamos como ejemplo los 2 productos mencionados anteriormente a una altura constante de 1m, cuando el tanque contenga solo agua el resultado sera una presión 9800 Pa y cuando el tanque contenga solo crudo el resultado sera 9016 Pa, la diferencia de estos dos valores sera: 784 Pa; de esta manera cuando la interfaz se encuentre al 25% de altura sera: 9212 Pa, 50%: 9408 Pa, 75%: 9604 Pa.

Así podremos realizar un buen control de interfaz, la única desventaja de este sistema es que requiere de un nivel de proceso constante, en caso que no sea posible mantener el nivel constante o la densidad de los productos no este bien diferenciada, debemos recurrir a otros métodos como: radar de onda guiada o capacitivo.