Los medidores de flujo de presión con galga extensiométrica son dispositivos utilizados en aplicaciones industriales para medir el flujo de fluidos o gases en tuberías. Funcionan midiendo la fuerza ejercida por el flujo sobre un objeto ubicado en la trayectoria del fluido, usando una galga extensiométrica como sensor principal.

Fig. Medición mediante galga extensiométrica

Una galga extensiométrica es un sensor que detecta pequeños cambios en la deformación de un material cuando se le aplica una fuerza. En estos medidores:

1. Se coloca un objeto sensible a la presión (como una placa, diafragma o tubo) en la tubería, en contacto con el flujo.
2. A medida que el fluido o gas fluye, ejerce una presión sobre el objeto, provocando una pequeña deformación mecánica.
3. La galga extensiométrica, adherida al objeto, detecta esta deformación y la convierte en una señal eléctrica.
4. La señal eléctrica es procesada y convertida en una lectura de caudal proporcional a la tasa de flujo del fluido.

Este principio permite medir el flujo con una respuesta rápida y una buena precisón, especialmente en sistemas de baja o media complejidad.

Los medidores de flujo con galga extensiométrica ofrecen diversas ventajas:

• Bajo costo: Son económicos en comparación con otras tecnologías.
• Respuesta rápida: Adecuados para aplicaciones que requieren mediciones en tiempo real.
• Amplia gama de caudales: Capaces de medir desde caudales bajos hasta moderados.
• Versatilidad: Pueden utilizarse para gases y líquidos, siempre que el material del objeto sea compatible con el fluido.

A pesar de sus ventajas, existen algunas consideraciones importantes:

• Obstrucción del flujo: El objeto colocado en la tubería puede generar una pérdida de presión.
• Compatibilidad de materiales: Es fundamental que el objeto sensible sea resistente a la corrosión y a los efectos del fluido.
• Precisión limitada: Aunque confiables, su precisión es inferior a medidores más avanzados, como los electromagnéticos o ultrasónicos.

Estos medidores son ampliamente utilizados en:

• Procesos de manufactura donde se requiere un monitoreo continuo del flujo.
• Industria automotriz para medir el flujo de gases en sistemas de escape o combustión.
• Plantas de tratamiento de agua y sistemas de distribución.
• Industrias químicas y farmacéuticas, siempre que el fluido sea compatible con los materiales del medidor.

Los avances en tecnología han permitido mejorar la eficiencia de estos medidores:

• Materiales avanzados: Nuevos materiales resistentes a la corrosión prolongan la vida útil del sensor.
• Sensores digitales: Incorporación de microprocesadores que permiten una mayor precisión y procesamiento de señales.
• Integración IoT: Conexión a sistemas de monitoreo remoto para optimización de procesos.

Términos destacados:

1. Aplicaciones Industriales - Industrial Applications
2. Caudal - Flow Rate
3. Compatibilidad de materiales - Material Compatibility
4. Deformación mecánica - Mechanical Deformation
5. Fluido - Fluid
6. Galga Extensiométrica - Strain Gauge
7. Industria automotriz - Automotive Industry
8. Lectura de caudal - Flow Reading
9. Limitaciones - Limitations
10. Obstrucción del flujo - Flow Obstruction
11. Precisión - Accuracy
12. Procesamiento de señales - Signal Processing
13. Respuesta rápida - Fast Response
14. Sensores digitales - Digital Sensors
15. Tendencias y avances - Trends and Advances

Conclusión

Los medidores de flujo con galga extensiométrica representan una solución económica y confiable para la medición de caudales en aplicaciones industriales. Aunque presentan algunas limitaciones, como la obstrucción parcial del flujo, su bajo costo y rapidez los hacen ideales para sistemas donde la precisón extrema no es crítica. Con los avances actuales, su aplicabilidad sigue creciendo en industrias que buscan eficiencia y control en sus procesos.

regulador de caudal.

Rótulos de la figura:

• Line driver: controlador o excitador de línea.
• Pressure to current converter: convertidor de presión a corriente.
• Pressure cell: celda de presión.
• Orifice plate: placa de orificio.
• Pressure: presión.
• Flow: caudal o flujo.
• PLC: controlador lógico programable.
• Processor: procesador.
• Memory: memoria.
• Ladder program: programa en escalera.
• Current to pressure converter: convertidor de corriente a presión.
• Air supply: suministro de aire.
• Pneumatic valve: válvula neumática.

La figura muestra el ejemplo de un diagrama de bloques de un sistema de control de caudal en lazo cerrado. El objetivo del sistema es controlar el caudal de un líquido que circula por una tubería, utilizando una placa de orificio, transductores, un PLC y una válvula neumática.

Identificación de elementos del sistema

• Sensor: celda de presión.
• Transductores: convertidor de presión a corriente y convertidor de corriente a presión.
• Actuador: válvula neumática.
• Transmisor: excitador de línea o line driver.
• Controlador: PLC.
• Variable manipulada: presión diferencial producida por el fluido al pasar por la placa de orificio.
• Variable medida o controlada: caudal del líquido.

Funcionamiento

La medición del caudal se realiza mediante una placa de orificio instalada en la tubería. Cuando el fluido pasa por la restricción, se genera una diferencia de presión. Esa diferencia de presión está relacionada con el caudal del líquido.

La celda de presión actúa como sensor, ya que detecta la presión diferencial producida por el paso del fluido a través de la placa de orificio. Esta señal de presión se transmite al convertidor P/I, que convierte la presión neumática de 3 a 15 psi en una señal eléctrica de corriente de 4 a 20 mA.

La señal eléctrica llega al PLC, que funciona como controlador del sistema. Dentro del PLC se encuentran el procesador, la memoria y el programa en escalera. El controlador compara la señal medida con el valor deseado de caudal y determina la corrección necesaria.

Luego, el PLC envía una señal de salida de 4 a 20 mA hacia el convertidor I/P. Este dispositivo convierte la señal eléctrica de corriente en una señal neumática de presión, normalmente de 3 a 15 psi, utilizando suministro de aire comprimido.

La señal neumática acciona la válvula neumática, que modifica la apertura de paso del fluido. Al abrirse o cerrarse, la válvula cambia el caudal en la tubería. De este modo, el sistema corrige automáticamente las variaciones y mantiene el caudal en el valor establecido.

Conceptos relacionados :

• Acción correctiva. (Corrective action, process control, automation) Ajuste realizado por el sistema de control para corregir desviaciones respecto al valor deseado.
• Actuador. (Actuator, industrial automation, control systems) Dispositivo que ejecuta una acción física para modificar una variable del proceso.
• Actuador de control. (Control actuator, process control, instrumentation) Elemento final de control que recibe órdenes del controlador para actuar sobre el proceso.
• Agua caliente de salida. (Hot water outlet, thermal systems, process engineering) Fluido calentado que abandona el intercambiador de calor.
• Agua fría de alimentación. (Cold feed water, thermal engineering, industrial processes) Agua que ingresa al sistema para ser calentada.
• Agua fría de entrada. (Cold water inlet, heat exchangers, process systems) Fluido frío que entra al intercambiador de calor.
• Amplificación de señal. (Signal amplification, electronics, instrumentation) Proceso mediante el cual se incrementa la amplitud de una señal para facilitar su procesamiento.
• Amplificador de señal. (Signal amplifier, electronics, signal processing) Dispositivo utilizado para aumentar la amplitud de una señal eléctrica.
• Automatización industrial. (Industrial automation, manufacturing systems, control engineering) Aplicación de tecnologías de control para operar procesos con mínima intervención humana.
• Caudal de vapor. (Steam flow, thermal systems, fluid mechanics) Cantidad de vapor que circula por unidad de tiempo hacia el proceso.
• Calentamiento por vapor. (Steam heating, thermal engineering, industrial heating) Método de transferencia de calor que utiliza vapor como fuente térmica.
• Comparación con referencia. (Reference comparison, control systems, instrumentation) Evaluación de una variable medida respecto a un valor de referencia o consigna.
• Control automático. (Automatic control, automation, control engineering) Regulación de un proceso sin intervención humana continua.
• Control automático de procesos. (Automatic process control, industrial automation, process engineering) Aplicación del control automático a variables de procesos industriales.
• Control de procesos. (Process control, industrial control, automation) Disciplina encargada de supervisar y regular variables de un proceso industrial.
• Control de temperatura. (Temperature control, thermal systems, instrumentation) Regulación de la temperatura para mantenerla en un valor deseado.
• Control en lazo cerrado. (Closed-loop control, feedback systems, control engineering) Sistema que utiliza retroalimentación para corregir automáticamente errores.
• Control industrial. (Industrial control, automation systems, process engineering) Aplicación de técnicas de control en entornos industriales.
• Control manual. (Manual control, industrial operation, process control) Regulación realizada directamente por un operador.
• Control por realimentación. (Feedback control, automatic control, systems engineering) Método de control basado en la comparación entre salida y referencia.
• Controlador. (Controller, control systems, automation) Dispositivo que procesa señales y genera acciones correctivas.
• Controlador automático. (Automatic controller, instrumentation, industrial control) Equipo que realiza funciones de control sin intervención humana.
• Conversión de señal. (Signal conversion, instrumentation, electronics) Transformación de una señal de un tipo a otro para su procesamiento.
• Corrección automática. (Automatic correction, process control, automation) Ajuste realizado automáticamente para compensar desviaciones.
• Demanda de agua caliente. (Hot water demand, utility systems, process operation) Requerimiento de agua caliente por parte de los usuarios o equipos.
• Estabilidad del proceso. (Process stability, control engineering, dynamic systems) Capacidad del sistema para mantener un comportamiento controlado ante perturbaciones.
• Estación de limpieza. (Cleaning station, industrial facilities, process applications) Punto de utilización donde se requiere agua caliente para limpieza.
• Ingeniería de control. (Control engineering, systems engineering, automation) Rama de la ingeniería dedicada al diseño de sistemas de control.
• Instrumentación industrial. (Industrial instrumentation, measurement systems, automation) Conjunto de instrumentos y dispositivos utilizados para medir y controlar procesos.
• Intercambiador de calor. (Heat exchanger, thermal engineering, process industry) Equipo utilizado para transferir calor entre fluidos.
• Medición de temperatura. (Temperature measurement, instrumentation, metrology) Determinación del valor de temperatura mediante sensores o instrumentos.
• Monitoreo de temperatura. (Temperature monitoring, process control, instrumentation) Supervisión continua de la temperatura de un sistema.
• Operador de proceso. (Process operator, industrial operation, process control) Persona encargada de supervisar y operar un proceso industrial.
• Parámetro de salida. (Output parameter, control systems, process engineering) Variable resultante utilizada para evaluar el desempeño del proceso.
• Perturbación del proceso. (Process disturbance, control systems, dynamic processes) Influencia externa o interna que altera el comportamiento normal del sistema.
• Proceso automatizado. (Automated process, industrial automation, manufacturing) Proceso que opera mediante sistemas automáticos de control.
• Proceso industrial. (Industrial process, manufacturing engineering, production systems) Conjunto de operaciones destinadas a transformar materias primas o energía.
• Proceso térmico. (Thermal process, heat transfer, thermal engineering) Proceso en el que intervienen fenómenos de transferencia de calor.
• Punto de ajuste. (Set point, control systems, instrumentation) Valor objetivo que debe mantener una variable controlada.
• Regulación de caudal. (Flow regulation, fluid control, process engineering) Control de la cantidad de fluido que circula por un sistema.
• Retroalimentación. (Feedback, control systems, automation) Información de salida utilizada para corregir la entrada del sistema.
• Retroalimentación del sistema. (System feedback, control engineering, automatic control) Mecanismo mediante el cual la salida influye en la acción de control.
• Señal de control. (Control signal, automation, instrumentation) Señal generada por el controlador para accionar el actuador.
• Señal de error. (Error signal, feedback control, automation) Diferencia entre el valor medido y el valor deseado.
• Señal eléctrica. (Electrical signal, electronics, instrumentation) Representación eléctrica de una magnitud física.
• Señal eléctrica de control. (Electrical control signal, automation, industrial electronics) Señal eléctrica utilizada para transmitir órdenes de control.
• Sensor de temperatura. (Temperature sensor, instrumentation, industrial electronics) Dispositivo que detecta la temperatura y genera una señal proporcional.
• Sistema de control. (Control system, automation, systems engineering) Conjunto de elementos que regulan el comportamiento de un proceso.
• Sistema de control industrial. (Industrial control system, process automation, industrial engineering) Sistema de control aplicado a procesos industriales.
• Sistema de lazo cerrado. (Closed-loop system, feedback systems, automation) Sistema que utiliza retroalimentación para mantener una variable en un valor deseado.
• Temperatura constante. (Constant temperature, thermal control, process regulation) Condición en la que la temperatura permanece estable alrededor de un valor establecido.
• Temperatura del agua. (Water temperature, thermal systems, process monitoring) Variable física utilizada como parámetro de control en el proceso.
• Termómetro. (Thermometer, measurement instruments, instrumentation) Instrumento utilizado para medir temperatura.
• Termómetro industrial. (Industrial thermometer, industrial instrumentation, metrology) Termómetro diseñado para aplicaciones industriales.
• Transductor de temperatura. (Temperature transducer, instrumentation, sensors) Dispositivo que convierte temperatura en una señal utilizable.
• Tubería de salida. (Outlet pipe, piping systems, process engineering) Conducto por el que abandona el sistema el fluido procesado.
• Valor de referencia. (Reference value, calibration, control systems) Valor utilizado como objetivo o patrón de comparación.
• Valor deseado. (Desired value, control engineering, automation) Valor objetivo que debe alcanzar o mantener una variable.
• Valor predeterminado. (Predetermined value, control systems, process control) Valor fijado previamente para la operación del sistema.
• Variable de entrada. (Input variable, systems engineering, process control) Variable que ingresa al sistema y afecta su comportamiento.
• Variable de salida. (Output variable, process control, instrumentation) Variable producida por el sistema como resultado de su operación.
• Variable manipulada. (Manipulated variable, automatic control, process engineering) Variable ajustada por el controlador para influir sobre el proceso.
• Variable medida. (Measured variable, instrumentation, process control) Variable observada y utilizada para evaluar el estado del proceso.
• Vapor de calefacción. (Heating steam, thermal engineering, industrial heating) Vapor utilizado como fuente de energía térmica para calentar fluidos.