Transductores

Mediciones

Instituto Técnico Salesiano

Materia:

Instrumentación

Tema:

Transductores

Maestro:

Medina De Los Santos, Edgar J.

Apellido:

Marte Peralta

Nombre:

Giancarlo

Grado:

4to de Electrónica

Matrícula:

2012-0048

Índice:

1. Prologo……………………………………………………………………………1

2. Introducción…………………………………………………………………..2

3. Transductores………………………………………………………………..33.1. Definición………………………………………………………

…..33.2. Características

deseables………………………………….44. Tipos de

transductores………………………………………………….54.1. Electroacústico………………………………………………

….54.2. Electromagnético……………………………………………

…64.3. Electromecánico………………………………………………

..74.4. Electrostático…………………………………………………

….74.5. Fotoeléctrico……………………………………………………

..84.6. Magnetoestrictivo…………………………………………….

.84.7. Piezoeléctrico…………………………………………………

….95. Manómetro………………………………………………………………

…….95.1. De dos ramas

abiertas……………………………………..105.2. Truncado………………………………………………………

……115.3. De

Bourdon……………………………………………………….12

5.4. Metálico…………………………………………………………….13

6. Tubos de Pilot……………………………………………………………….146.1. Tipos de tubos de

Pilot…………………………………….146.2. Procedimientos medición fluidos…………………….15

7. Presión atmosférica y medición…………………………………..187.1. Presión atmosférica y la altura………………………..207.2. Estabilidad e inestabilidad atmosférica…………..21

8. Conclusión…………………………………………………………………….22

9. Bibliografía…………………………………………………………………….23

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PrologoEste reporte me parece un trabajo excelente, pues se encuentra elaborado muy detalladamente cada tema tratado por el autor. El libro consta de una fuerte dirección hacia el tema de la física aplicada a la neumática, cada descripción y contenido siempre tuvo sentido con el tema logrando así el seguimiento del hilo principal y aportando nuevos conocimientos al lector, ya que abunda en cada tema profundizando hasta tal punto de mostrar un nivel profesional.

El leer este reporte me ha ayudado a avanzar en mis conocimientos y sé que podre aplicar todos estos conceptos en el ambiente laborar.

El autor se esforzó mucho en realizar este trabajo, pues es bastante largo y se puede ver la dedicación que se le otorgo, pues consta de una serie de detalles como son el especificar hasta los cálculos de las leyes contenidas así como también mostrar varias fórmulas del sistema internacional de unidades.

El autor deseo que este documento pudiera ser utilizado por las demás generaciones, o incluso por el mismo, como medio de aprendizaje en el área de instrumentación, área que es meramente industrial, en donde no se pueden cometer errores, no solo porque existe la posibilidad de ser despedido por cada error, sino, y aún más importante, porque un error en un producto industrial le puede cobrar la vida a personas. Un ejemplo de esto podría ser un error en la creación de un avión, podría llevar consigo la muerte de miles de personas.

Por esa razón y muchas más, se deben tener conocimientos bien claros sobre el área de la instrumentación, y eso es lo que, a manera introductoria, el autor quiso hacer en este trabajo.

Introducción:

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Los aparatos electrónicos para música o sonido se pueden clasificar en los siguientes grupos: generadores, procesadores, grabadores, reproductores y transductores. Cada uno de ellos tiene una misión determinada: los generadores producen un sonido, los procesadores lo modifican, los grabadores lo almacenan en un medio determinado para su posterior reproducción en los reproductores. Lo que tienen todos en común, es que operan o producen sonido no como onda de presión, sino como una representación de esta en forma de fluctuación de tensión eléctrica. El enlace entre ambas se realiza mediante transductores.

Un transductor es un dispositivo que convierte una señal de un tipo de energía en otra. La base es sencilla, se puede obtener la misma información de cualquier secuencia similar de oscilaciones, ya sean ondas sonoras (aire vibrando), vibraciones mecánicas de un sólido, corrientes y voltajes alternos en circuitos eléctricos, vibraciones de ondas electromagnéticas radiadas en el espacio en forma de ondas de radio o las marcas permanentes grabadas en un disco o una cinta magnética.

A continuación, se expone sobre la gran diversidad de transductores que existe en la actualidad, que son de varios tipos y materiales, así como para determinados usos, no son solo para audio que se utilizan, también los hay en muchas más cosas de nuestras vida diaria de lo que creemos.

Transductores

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Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador. 

El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa). Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina interna, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc., para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen cierta cantidad de energía por lo que la señal medida resulta atenuada. 

Figura 1. Descripción de un transductor.

¿Qué es un Transductor? 

Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo, fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro. 

Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad). 

Cualquier sensor o transductor necesita esta calibrado para ser útil como dispositivos de medida. La calibración es el procedimiento mediante el cual se establece la relación entre la variable medida y la señal de salida convertida. 

Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. 

Los dos tipos son: 

Transductores analógicos  Transductores digitales 

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Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide. 

Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos. 

Figura 2. Algunos ejemplos de transductores.

Características deseables de los transductores 

Exactitud 

La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero. 

Precisión 

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La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima. 

Rango de funcionamiento 

El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango. 

Velocidad de respuesta 

El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea. 

Calibración 

El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración. 

 

 

Tipos de transductores

 

Transductor electroacústico

Figura 3. El micrófono es uno de los transductores electroacústicos más conocido en la actualidad.

Un transductor electroacústico es aquel dispositivo que transforma la electricidad en sonido, o viceversa. 

Son ejemplos de este tipo de artefactos son los micrófonos: estos son transductores electroacústicos que convierten la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones

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en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje), un altavoz también es un transductor electroacústico, pero sigue el camino contrario: un altavoz transforma la corriente eléctrica en vibraciones sonoras. 

La transducción o transformación de energía, se hace en dos fases. El modelo teórico de un transductor electroacústico, se basa en un transductor electromecánico y un transductor mecánico-acústico. Esto significa, que se estudia por un lado la transformación de la energía eléctrica en mecánica, ya que se genera un movimiento, y por otro lado se estudia la transformación de la energía mecánica en acústica, ya que el movimiento genera energía acústica. 

 

Transductor electromagnético

Figura 4. Transductor electromagnético.

Un transductor electromagnético es un transductor que transforma electricidad en energía magnética o viceversa. Por ejemplo, un electroimán es un dispositivo que convierte la electricidad en magnetismo o viceversa (flujo magnético en electricidad). 

A veces este término es empleado erróneamente como sensor electromagnético, como los sensores de distancia de los taxímetros. 

Transductor electromecánico

 

El transductor electromecánico es un tipo de transductor que transforma electricidad en energía mecánica, o viceversa. 

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Un ejemplo puede ser cuando una bocina captora recoge las ondas sonoras y las convierte en energía, o cuando la cápsula fonocaptora de un tocadiscos produce corrientes oscilantes producto de las vibraciones recogidas por la púa, también cuando un generador de energía es movido por una fuerza motriz (generalmente natural como las corrientes de agua o vientos), este entonces transforma esa energía mecánica en energía eléctrica. 

Estas variaciones resultantes (ya sean eléctricas o magnéticas, dependiendo de la naturaleza del transductor), proporcionan (mediante un nuevo proceso de transducción) energía mecánica necesaria como para hacer girar un motor eléctrico o producir el movimiento de la aguja encargada de trazar el surco sobre el disco o cilindro durante el proceso de grabación mecánica analógica. 

Algunos llaman transductor a los sensores de distancia de los taxímetros, también utilizados en los vehículos nuevos para medir la velocidad. Este nombre es incorrecto por dos motivos: 

La finalidad no es la conversión de la energía, sino la recepción de las señales, por eso se le llama sensor. 

Realmente no transforman la energía mecánica, sino que captan el movimiento por medio de otros métodos. 

Transductor electrostático

Figura 5. Transductor electrostático.

Un transductor electrostático consiste en una membrana, normalmente mylar metalizado, cargada eléctricamente que hace la función de diafragma y que se mueve por la fuerza electrostática que se produce al variar la carga de dos placas entre las que se encuentra. 

Transductor fotoeléctrico

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Figura 6. Transductor fotoeléctrico.

El transductor fotoeléctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa, por ejemplo es una cámara fotográfica digital. Estas vibraciones resultantes (ya sean eléctricas o lumínicas, dependiendo de la naturaleza del transductor), son importantes en los sistemas. 

Transductor magnetoestrictivo

Los transductores magnetoestrictivos son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la magnetoestricción. Éste es un fenómeno reversible que se basa en el acoplamiento de fuerzas mecánicas y magnéticas, de manera que un material de este tipo ante la presencia de un campo magnético sufre ciertas modificaciones en su estructura interna, lo que produce pequeños cambios en sus dimensiones físicas. También una deformación de dicho material produce una variación de la inducción magnética. 

Su campo de aplicación es en emisores y receptores acústicos submarinos e industriales: 

Sonar. 

Hidrófonos. 

Proyectores de ultrasonidos de alta potencia 

 

Transductor piezoeléctrico

 Transductores piezoeléctricos son aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la piezoelectricidad. Para su fabricación se utilizan materiales cerámicos como el Titano de Bario, aunque en un principio se usaban el Cuarzo o la Sal de Rochelle. 

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Mediante el efecto piezoeléctrico directo a través de una fuerza externa se logra un desplazamiento de cargas lo que induce una corriente de desplazamiento y ésta un campo eléctrico. Éste es el fundamento de, por ejemplo, los micrófonos piezoeléctricos. Mientras que los altavoces piezoeléctricos aprovechan el efecto piezoeléctrico inverso, mediante el cual a través de un campo eléctrico (DDP externo) se produce una deformación mecánica, que convenientemente aprovechada, puede llegar a emitir sonidos. 

Los aparatos que deben su funcionamiento al proceso de transducción piezoeléctrica, como los acelerómetros, mandos a distancia por ultrasonidos, ciertos sistemas sonar y muchos más aparte de los mencionados anteriormente. 

Manómetro

Figura 7. Ilustración de un manómetro.

 

El manómetro (del gr. μανός, ligero yμέτρον, medida) es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases. 

 

Características y tipos de manómetros 

Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión

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manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que sirven exclusivamente para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman vacuómetros. También manómetros de vacío. 

Manómetro de dos ramas abiertas 

Figura 8. Esquema manómetro ramas abiertas.

Estos son los elementos con los que se mide la presión positiva, estos pueden adoptar distintas escalas. El manómetro más sencillo consiste en un tubo de vidrio doblado en U que contiene un líquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros). Una de las ramas del tubo está abierta a la atmósfera; la otra está conectada con el depósito que contiene el fluido cuya presión se desea medir (Figura 1). El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en∪, haciendo contacto con la columna líquida. Los fluidos alcanzan una configuración de equilibrio de la que resulta fácil deducir la presión absoluta en el depósito: resulta: 

Donde ρm = densidad del líquido manométrico. ρ = densidad del fluido contenido en el depósito. 

Si la densidad de dicho fluido es muy inferior a la del líquido manométrico, en la mayoría de los casos podemos despreciar el término ρgd, y tenemos: 

 

De modo que la presión manométrica p-patm es proporcional a la diferencia de alturas que alcanza el líquido manométrico en las dos ramas. Evidentemente, el manómetro será tanto más sensible cuanto menor sea la densidad del líquido manométrico utilizado. 

 

Manómetro truncado 

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Figura 9. Manómetro truncado.

El llamado manómetro truncado sirve para medir pequeñas presiones gaseosas, desde varios hasta 1 Torr. No es más que un barómetro de sifón con sus dos ramas cortas. Si la rama abierta se comunica con un depósito cuya presión supere la altura máxima de la columna barométrica, el líquido barométrico llena la rama cerrada. En el caso contrario, se forma un vacío barométrico en la rama cerrada y la presión absoluta en el depósito será dada por 

 

Obsérvese que este dispositivo mide presiones absolutas, por lo que no es un verdadero manómetro.  

 

BOURDON 

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Figura 10. Esquema manómetro Bourdon.

El más corriente es el manómetro de bourdon, consistente en un tubo metálico, aplanado, hermético, cerrado por un extremo y enrollado en espiral. 

Elementos estáticos: 

A. Bloque receptor: es la estructura principal del manómetro, se conecta con la tubería a medir, y a su vez contiene los tornillos que permiten montar todo el conjunto. 

B. Placa chasis o de soporte: unida al bloque receptor se encuentra la placa de soporte o chasis, que sostiene los engranajes del sistema. Además en su anverso contiene los tornillos de soporte de la placa graduada. 

C. Segunda placa chasis: contiene los ejes de soporte del sistema de engranes. 

D. Espaciadores, que separan los dos chasis. 

 

Elementos móviles: (ver figura 11)

Terminal estacionario del tubo de bourdon: comunica el manómetro con la tubería a medir, a través del bloque receptor. 

Terminal móvil del tubo de bourdon: este terminal es sellado y por lo general contiene un pivote que comunica el movimiento del bourdon con el sistema de engranajes solidarios a la aguja indicadora. 

Pivote con su respectivo pasador. 

Puente entre el pivote y el brazo de palanca del sistema (5) con pasadores para permitir la rotación conjunta. 

Brazo de palanca o simplemente brazo: es un extensión de la placa de engranes (7). 

Pasador con eje pivote de la placa de engranes. 

Placa de engranes. 

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Eje de la aguja indicadora: esta tiene una rueda dentada que se conecta a la placa de engranes (7) y se extiende hacia la cara graduada del manómetro, para así mover la aguja indicadora. Debido a la corta distancia entre el brazo de palanca y el eje pivote, se produce una amplificación del movimiento del terminal móvil del tubo de bourdon. 

Resorte de carga utilizado en el sistema de engranes para evitar vibraciones en la aguja e histéresis. 

Figura 11. Parte manómetro Bourdon.

Manómetro metálico o aneroide 

En la industria se emplean casi exclusivamente los manómetros metálicos o aneroides, que son barómetros modificados de tal forma que dentro de la caja actúa la presión desconocida que se desea medir y afuera actúa la presión atmosférica. Cabe destacar principalmente que los manómetros nos indican la presión que se ejerce por libra cuadrada en un momento determinado es decir PSI (Poundn per quareinches) - Libras por pulgada cuadrada. 

Tubos de pitot

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Figura 12. Esquema tubo de Pitot.

 

Tipos de tubos de Pitot 

El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). 

Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732.Lomodificó Henry Darcy, en 1858.Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. 

Mide la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo, no la media de la velocidad del viento. 

 

Medición de fluidos

Figura 13. Método para medir velocidad de fluidos.

Procedimientos 

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Para aplicar el procedimiento de la medición se debe conocer exactamente la geometría de la sección en la cual se efectuará la medición, lo cual permite conocer el área A (h) que corresponde a la altura h, y se debe determinar en la forma más precisa posible: 

 

El nivel del agua en la sección, h  La velocidad media del fluido en la sección,Vmedia  Como consecuencia, el caudal Q será igual a:Vmedia* A (h) 

 

Una vez conocidas varias parejas de datos [h -Vmedia], se dice que la sección ha sido calibrada, y se puede determinar una fórmula empírica de transformación de nivel en caudal. A partir de este momento, y mientras la sección no se modifique, se puede estimar el caudal midiendo el nivel del agua en la sección, y utilizando la ecuación de transformación. Las ecuaciones de transformación son más precisas para secciones regulares, cuya geometría sea próxima a la de un rectángulo, un triángulo o un trapecio. Por esa razón, cuando es compatible con los costos, se introducen en los canales, secciones específicas para la medición del caudal. 

 

Procedimientos para determinar la velocidad media del agua en un flujo

Mediante el uso de correntómetro; 

Mediante el uso de instrumentos basados en el efecto Doppler; 

Mediciones mediante el tubo dePitot; 

Procedimientos basados en la dilción de trazadores 

Para la determinación del caudal, se puede utilizar también un trazador químico o atómico, para determinar el grado de dilución alcanzado y, por lo tanto, el volumen en el cual se ha diluido. 

DISPOSITIVOS PARA MEDIR CAUDAL Y VELOCIDAD DE FLUIDOS        

 

  1.     Tubo Venturimetro

 

Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Efectivamente, conociendo la velocidad antes del estrechamiento y midiendo la diferencia de presiones, se halla fácilmente la velocidad en el punto problema. 

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La aplicación clásica de medida de velocidad de un fluido consiste en un tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estrecho en el que el fluido se desplaza consecuentemente a mayor velocidad. La presión en el tubo Venturi puede medirse por un tubo vertical en forma de U conectando la región ancha y la canalización estrecha. La diferencia de alturas del líquido en el tubo en U permite medir la presión en ambos puntos y consecuentemente la velocidad. 

En otros casos utiliza este efecto para acelerar la velocidad de un fluido obligándole a atravesar un tubo estrecho con el extremo en forma de cono. Estos modelos se utilizan en numerosos dispositivos en los que la velocidad de un fluido es importante y constituyen la base de aparatos como el carburador. 

Cuando se utiliza un tubo de Venturi hay que tener en cuenta un fenómeno que se denomina cavitación. Este fenómeno ocurre si la presión en alguna sección del tubo es menor que la presión de vapor del fluido. Para este tipo particular de tubo, el riesgo de cavitación se encuentra en la garganta del mismo, ya que aquí, al ser mínima el área y máxima la velocidad, la presión es la menor que se puede encontrar en el tubo. Cuando ocurre la cavitación, se generan burbujas localmente, que se trasladan a lo largo del tubo. Si estas burbujas llegan a zonas de presión más elevada, pueden colapsar produciendo así picos de presión local con el riesgo potencial de dañar la pared del tubo. 

Figura 14. Ilustración funcionamiento tubo de Venturi.

 

2. MEDIDOR DE ORIFICIO 

Figura 15. Diagrama medidor de orificio.

El medidor de Orificio es un elemento más simple, consiste en un agujero cortado en el centro de una placa intercalada en la tubería. El paso del fluido a través del orificio,

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cuya área es constante y menor que la sección transversal del conducto cerrado, se realiza con un aumento apreciable de la velocidad (energía cinética) a expensa de una disminución de la presión estática (caída de presión). Por esta razón se le clasifica como un medidor de área constante y caída de presión variable. 

 3. TUBO DE PITOT 

Es uno de los medidores más exactos para medir la velocidad de un fluido dentro de una tubería. El equipo consta de un tubo cuya abertura está dirigida agua arriba, de modo que el fluido penetre dentro de ésta y suba hasta que la presión aumente lo suficiente dentro del mismo y equilibre el impacto producido por la velocidad. El Tubo de Pitot mide las presiones dinámicas y con ésta se puede encontrar la velocidad del fluido, hay que anotar que con este equipo se puede verificar la variación de la velocidad del fluido con respecto al radio de la tubería (perfil de velocidad del fluido dentro de la tubería). 

 

4. ROTAMETROS 

Es un medidor de caudal en tuberías de área variable, de caída de presión constante. El Rotámetro consiste de un flotador (indicador) que se mueve libremente dentro de un tubo vertical ligeramente cónico, con el extremo angosto hacia abajo. El fluido entra por la parte inferior del tubo y hace que el flotador suba hasta que el área anular entre él y la pared del tubo sea tal, que la caída de presión de este estrechamiento sea lo suficientemente para equilibrar el peso del flotador. El tubo es de vidrio y lleva grabado una escala lineal, sobre la cual la posición del flotador indica el gasto o caudal. 

Figura 16. Ilustración de un rotámetro.

5.  MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO 

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Son el fundamento o la base de muchos elementos de control. El medidor de desplazamiento positivo es un instrumento sensible al flujo. Este responde a variaciones en el valor del flujo y responde a señales mecánicas correspondiente a la rotación del eje. Se aplican en las siguientes circunstancias: donde se encuentre un flujo grande, donde se requiere una respuesta directa al valor de la variación del flujo y donde la acción mecánica es necesaria. 

Figura 17. Medidor de desplazamiento positivo.

Presión atmosférica y medición de esta

Figura 18. Comparación de presión atmosférica en función de la altura.

La presión atmosférica es la fuerza por unidad de área que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. 

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La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre. Además tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente, en una escala temporal como espacial, dificultando el cálculo. Se puede obtener una medida de la presión atmosférica en un lugar determinado pero de ella no se pueden sacar muchas conclusiones; sin embargo, la variación de dicha presión a lo largo del tiempo, permite obtener una información útil que, unida a otros datos meteorológicos (temperatura atmosférica, humedad y vientos) puede dar una imagen bastante acertada del tiempo atmosférico en dicho lugar e incluso un pronóstico a corto plazo del mismo. 

La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión atmosférica decrece a razón de 1mmHgo Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos. 

La presión atmosférica también varía según la latitud. La menor presión atmosférica al nivel del mar se alcanza en las latitudes ecuatoriales. Ello se debe al abombamiento ecuatorial de la Tierra: la litósfera está abultada en el ecuador terrestre, mientras que la hidrósfera está aún más abultada por lo que las costas de la zona ecuatorial se encuentran varios km más alejadas del centro de la Tierra que en las zonas templadas y, especialmente, en las zonas polares. Y, debido a su menor densidad, la atmósfera está mucho más abultada en el ecuador terrestre que la hidrósfera, por lo que su espesor es mucho mayor que el que tiene en las zonas templadas y polares. Por ello, la zona ecuatorial es el dominio permanente de bajas presiones atmosféricas por razones dinámicas derivadas de la rotación terrestre. También por ello, la temperatura atmosférica disminuye en la zona templada un grado por cada 154 m de altitud en promedio, mientras que en la zona intertropical esta cifra alcanza unos 180 m de altitud. 

La presión atmosférica normalizada, 1 atmósfera, fue definida como la presión atmosférica media al nivel del mar que se adoptó como exactamente 101 325Pao 760 Torr. Sin embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que si se trata de especificar las propiedades físicas de las sustancias la "presión normalizada" debía definirse como exactamente 100kPao (≈750,062 Torr). Aparte de ser un número redondo, este cambio tiene una ventaja práctica porque 100kPaequivalen a una altitud aproximada de 112 metros, que está cercana al promedio de 194 m de la población mundial.

 

Presión atmosférica y altura

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Figura 19. Ilustración de por qué a mayor altura menor presión.

La altura modifica tanto la temperatura como la presión atmosféricas al modificarse la densidad del aire. El fenómeno es muy sencillo: el aire se calienta en contacto con la superficie terrestre, tanto en la parte sólida como en la superficie de los océanos y mares, especialmente, en este último caso. Al calentarse el aire se eleva porque disminuye de densidad y por lo tanto, de presión y asciende hasta equilibrarse la densidad de la columna ascendente del aire con su entorno a un nivel superior. Sin embargo, la comprensión de este proceso es mucho más compleja, ya que las variaciones de la presión no varían exclusivamente con la altura sino con otros factores como son la mayor o menor humedad y con la latitud, que modifica sustancialmente el mayor o menor espesor de la atmósfera por razones dinámicas: este espesor es máximo en la zona ecuatorial debido a la fuerza centrífuga de la rotación terrestre en dicha zona y, por ende, menor en los polos. La relación entre densidad del aire y la altura dio origen al invento del altímetro, que no es sino un barómetro aneroide graduado en metros de altitud en lugar de unidades de presión atmosférica. Pronto se vio que al trasladar el altímetro a lo largo de un meridiano también variaba la presión atmosférica, incluso aunque nos encontrásemos siempre al nivel del mar. La conclusión lógica era que la altura del nivel del mar varía según la latitud, siendo mayor la altura (y por lo tanto, menor la presión), a lo largo del ecuador terrestre, que forma la circunferencia terrestre formada por los puntos más alejados del centro de la tierra señalando con ello lo que se conoce como el abultamiento ecuatorial de nuestro planeta. 

 

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Estabilidad e inestabilidad atmosférica

Cuando el aire está frío, desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad barométrica o anticiclónica: se forma así una zona de calmas, es decir, sin vientos, ya que el aire frío y pesado que desciende lentamente se va expandiendo en sentido circular y comienza a girar casi imperceptiblemente en sentido horario en el hemisferio norte y antihorario en el hemisferio sur. Se forma, entonces, un anticiclón. Cuando el aire está caliente, asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se forma así un ciclón o borrasca. 

Además, el aire frío y el cálido no se mezclan de manera inmediata, debido a la diferencia de densidades; y cuando se encuentran en superficie, el aire frío empuja hacia arriba al aire caliente provocando un descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma entonces un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce como frente. 

  

 

 

Conclusión

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Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente a la salida, pero de valor muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador. 

El manómetro (del gr. μανός, ligero yμέτρον, medida) es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases.

El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). 

Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732.Lomodificó Henry Darcy, en 1858.Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. 

Para aplicar el procedimiento de la medición se debe conocer exactamente la geometría de la sección en la cual se efectuará la medición, lo cual permite conocer el área A (h) que corresponde a la altura h, y se debe determinar en la forma más precisa posible: 

El nivel del agua en la sección, h  La velocidad media del fluido en la sección,Vmedia  Como consecuencia, el caudal Q será igual a:Vmedia* A (h) 

La presión atmosférica es la fuerza por unidad de área que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. 

La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. Como la densidad del aire disminuye conforme aumenta la altura, no se puede calcular ese peso a menos que seamos capaces de expresar la variación de la densidad del aire ρ en función de la altitud z o de la presión p. Por ello, no resulta fácil hacer un cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un lugar de la superficie terrestre. Además tanto la temperatura como la presión del aire están variando continuamente, en una escala temporal como espacial, dificultando el cálculo. Se puede obtener una medida de la presión atmosférica en un lugar determinado pero de ella no se pueden sacar muchas conclusiones; sin embargo, la variación de dicha presión a lo largo del tiempo, permite obtener una información útil que, unida a otros datos meteorológicos (temperatura atmosférica, humedad y vientos) puede dar una imagen bastante acertada del tiempo atmosférico en dicho lugar e incluso un pronóstico a corto plazo del mismo. 

Bibliografía

23

http://www.ehu.eus/acustica/espanol/electricidad/transes/transes.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Transductor

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4928/html/3_clasificacin_de_transductores.html

http://www.ehowenespanol.com/tipos-transductores-info_272279/

http://es.slideshare.net/oscarx15/catalogo-tipos-de-transductores-y-sensores-extraclase-2do-periodo

https://es.wikipedia.org/wiki/Man%C3%B3metro

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/manometro.html

http://www.mei.es/web/admin/uploads/docsdescargas/20121011174519.pdf

https://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_Pitot

https://fercho810415.wordpress.com/2012/10/14/tubo-de-pitot/

https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Venturi

http://laplace.us.es/wiki/index.php/Tubo_de_Venturi

http://www.monografias.com/trabajos6/tube/tube.shtml

https://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/PresionAtmosferica.htm