Medicion de Humedad, Viscosidad y Densidad

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LYDA MARTIN DIEGO HERRERA GELKIN PEINADO RAUL ORTIZINSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

La densidad o masa especfica de un cuerpo se define como su masa por unidad de volumen, expresndose normalmente en g/cm3 (o kg/m3). = masa/volumen La densidad de una sustancia vara con la temperatura, presin y composicin de la misma. En trminos generales, la densidad disminuye al aumentar la temperatura (aunque este no es el caso del agua), y aumenta al incrementarse la presin. En el caso de los lquidos, la densidad vara principalmente debido a la temperatura, y no a la presin. Cuando la densidad de un lquido no vara significativamente con la presin, se dice que el lquido es incompresible. Debido a esta variacin, los valores de densidad se especifican para un valor base de la temperatura:Lquidos: 0 o de 15C Gases: 0C y presin estndar de 1 atmsfera.

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La densidad relativa o gravedad especifica es la relacin para iguales volmenes de las masas del cuerpo y del agua a 4C en el caso de lquidos.En los gases, es la relacin entre la masa del cuerpo y la del aire en condiciones normales de presin y de temperatura (15C y 1 atmsfera).

Otra variable utilizada para expresar la densidad, es la gravedad API (American Petroleum Institute), que se utiliza principalmente para indicar la gravedad del petrleo crudo. La relacin entre la gravedad API y la gravedad especfica, viene dada por: API = (14.5/GE) 131.5INSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

Otras unidades de medidas de densidad usadas en diferentes procesos:Grados Baum empleados para cidos, jarabes, etc. Grados Brix empleados casi exclusivamente en la industria azucarera. En los procesos industriales la densidad es una variable cuya medida es a veces vital.Determinacin de la concentracin de algunos productos qumicos como el cido

sulfrico La medida exacta del caudal en gases o vapores que viene influida por la densidad, la medida de la densidad en un producto final que garantiza las cantidades de los ingredientes que intervienen en la mezcla.

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Los instrumentos utilizados para determinar la densidad basan su funcionamiento en diversos principios. Estos principalmente sern:

Empuje experimentado por un cuerpo sumergido en un fluido. Presin debida a una columna de lquido de altura conocida. Velocidad del sonido en el fluido Cambio de punto de ebullicin del fluido al ser disuelto con agua, etc.

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AREMETRO: consisten en un flotador con un peso en su parte inferior y con un vstago superior graduado. El aparato se sumerge hasta que su peso es equilibrado por el lquido que desaloja.

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Precisin 1 a 3 %Temperaturas mximas de servicio de 120-230 C y presiones de 6-8

bar.Las viscosidades inferiores a 50 centipoises no influyen en la lectura.

A viscosidades superiores, o con caudales elevados, conviene trabajar con un caudal intermitente para as captar la posicin del flotador durante los perodos de flujo nulo. Su campo de medida de densidad relativa es de 0,5 a 4 y disponen

de compensacin de temperatura. Son aptos para trabajar con lquidos limpios.INSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

PRESION DIFERENCIALEn este sistema se fijan dos puntos en el tanque o en una tubera vertical del proceso y se les conecta un instrumento de presin diferencial, bien directamente o bien a travs de una cmara de medida. P= gh. En el caso de fluidos no demasiado limpios, muy viscosos o corrosivos, existe el riesgo de que las conexiones al instrumento se obturen o se destruyan. En este caso puede emplearse el sistema de purga de aire o de gas e incluso de lquido a travs de dos tuberas colocadas en el seno del lquido y cuyos extremos estn separados una distancia fija. Estos instrumentos de presin diferencial tienen una precisin de 0,5-1 % y pueden trabajar con presiones y temperaturas de 300 bar y 1700 C respectivamente.INSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

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ULTRASONIDO Mide la velocidad del sonido dentro del fluido e inferencialmente calcula su densidad. La medida se realiza disponiendo el conjunto emisor-receptor de ultrasonidos inmerso dentro del lquido o exterior al tanque o a la tubera. Las variaciones de la velocidad del sonido son provocadas por cambios en la densidad, que varan el acoplamiento acstico entre los transductores y el fluido.

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OTROS METODOS:Desplazamiento Radiacin

RefractmetroPunto de ebullicin Medidores inerciales Medidor de coriolis

Medidor de balanza

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La viscosidad es la friccin interna de un fluido. Tambin se define como la resistencia que ofrece un fluido a fluir. La viscosidad segn Newton viene definida como la relacin entre esfuerzo cortante por unidad de rea (F/A), entre velocidad cortante por unidad de espesor (V/L) de una capa de fluido.

La unidad de viscosidad es el Poise (1 P = 1 g/cm.s). La viscosidad es un factor importante, pues de ella depende el rgimen de un fluido dentro de una tubera, y de esto a su vez dependen la dinmica del proceso y la seleccin del tipo de instrumento adecuado para medir flujo.

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Los trminos relacionados con la viscosidad son:Viscosidad dinmica o absoluta definida por la frmula de Hagen-Poiseuille cuya unidad en el sistema de unidades internacionales SI es el Pa.s o el mPa.s , unidad que ha sustituido en el sistema CGS al Poise (1 dina s/cm2) y al centipoise (cp) (1 mPA s = 1 centipoise). El agua a 20 C tiene una viscosidad de 1 centipoise. Viscosidad cinemtica que es el cociente entre la viscosidad dinmica y la densidad del fluido. Su unidad en el sistema internacional (SI) es el m2 / s y en el CGS el cm2/s llamado stoke y para valores pequeos se emplea el centistoke (cs) igual a 0,01 stoke (1 m2/s = 10 000 stokes).INSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

VISCOSIMETROSMedicin discontinua:Medir el tiempo que emplea un volumen dado del fluido para descargar a travs

de un orificio.El orificio puede sustituirse por un tubo capilar.Tiempo de cada de una bola metlica o de ascensin de una burbuja de aire en

el seno del fluido contenido en un tubo o bien de cada de un pistn en un cilindro.Par de resistencia de un elemento estacionario en una taza rotativa que gira a

velocidad constante. El par se mide por el desplazamiento angular de un resorte calibrado unido al elemento fijo.INSTITUTO TECNICO CENTRAL INSTRUMENTACION INDUSTRIAL I

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Medicin continua:Cada de presin producida por un tubo capilar al paso del fluido que se bombea a caudal constante. Dos tomas situadas antes y despus del tubo capilar se conectan a un transmisor de presin diferencial neumtico o electrnico. Par de torsin necesario para hacer girar un elemento en el fluido. El elemento de forma dada gira a travs de un resorte calibrado por medio de un motor sncrono. El ngulo de desviacin en el movimiento entre el eje del motor y el elemento inmerso en el fluido es proporcional a la viscosidad.

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Rotmetro con flotador sensible a la viscosidad. Se

mantiene un caudal constante del fluido con lo que la posicin del flotador depende de la viscosidad. Al rotmetro se le puede acoplar un transmisor neumtico o electrnico.Vibraciones o ultrasonidos. Se mide la energa necesaria

para excitar una probeta en vibracin continua o que vibra ultrasnicamente en el seno del fluido.

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Humedad absoluta. Cantidad de agua en kg por kg de aire seco. Porcentaje de humedad. Cociente multiplicado por 100 entre la cantidad en kg del vapor de agua contenido en 1 kg de aire seco y la cantidad en kg del vapor de agua contenida en 1 kg de aire seco si el aire est en condiciones de saturacin. Humedad relativa. Es el cociente entre la presin parcial del vapor de agua a una temperatura, y la presin total del vapor a saturacin y a la misma temperatura. Equivale al porcentaje de humedad.

Higrmetro Gravimtrico Patrn

Punto de roco. Es la temperatura lmite a la que el vapor de agua existente en el aire o en el gas se condensa pasando al estado lquido.

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las mediciones de humedad relativa pueden ser hechas por sensores basados en: psicometra, deformacin, resistivos, capacitivosUn psicmetro industrial tpico consiste de un par de termmetros elctricos o de lquido en vidrio acoplados, uno de los cuales opera en estado hmedo. Cuando el dispositivo funciona la evaporacin del agua enfra el termmetro humedecido, resultando una diferencia medible con la temperatura ambiente o la temperatura del bulbo seco. Psicometra por bulbo hmedo/bulbo seco

Cuando el bulbo hmedo alcanza su mxima cada de temperatura la humedad puede determinarse comparando la temperatura de los dos termmetros en una tabla o mediante clculo

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Se hace circular la mezcla gaseosa por una cmara provista en su interior de un espejo (2). El cual puede ser enfriado o calentado por un equipo de refrigeracin (3) o calefactor (1) respectivamente, con la finalida