Equipos de medición

EQUIPOS DE MEDICIÓN

Para efectuar Auditorías de Energía se necesita tomar mediciones de los procesos y sistemas en la planta. La mayoría de los procesos y sistemas cuentan con medidores, indicadores y otros instrumentos, pero muchas veces el Auditor necesita mediciones donde no hay un instrumento disponible. A continuación, se da una lista de un juego mínimo de instrumentos portátiles que el Auditor puede utilizar para realizar tales mediciones.

Analizador de energía eléctrica con enlace a computadora.
Termógrafo.
Registrador de kilovatios.
Termómetro digital con puntas de prueba para aire líquido y superficies.
Detector de vapor.
Pirómetro.
Psicrómetro giratorio.
Velómetro con accesorios para conductos y chimeneas.
Analizador de gases de combustión.
Multímetro.
Registrador de amperaje.
Vatímetro.
Medido de factor de potencia.
Medidor de luz (fotómetro).

Analizador de energía eléctrica

Registra a intervalos de tiempo configurado los parámetros eléctricos como son: Kilovatios de potencia, kilovatios de consumo, amperios, voltaje, factor de potencia, energía actica, energía reactiva, hercios, estos parámetros se grafican por fase y total.

Termógrafo

Equipo para realizar análisis termográfico en sistemas eléctricos de potencia y sistemas de vapor..

Termómetro Digital

El termómetro digital emplea un termopar para medir temperatura. El termopar consta de un juego de alambres unidos a ambos extremos. La diferencia en temperatura entre los extremos causa una diferencia de potencia entre los alambres que se mide y se registra como temperatura. El equipo corriente consiste en una prueba que contiene un empalme, el aparato contiene otro empalme, el circuito de conversión y la pantalla y el alambre que conecta la punta de prueba del aparato. Se lee directamente la temperatura en la pantalla. El termómetro digital viene con varias puntas de prueba, las más útiles son una punta de prueba general para aire y líquidos y otra, para superficies.

Este equipo se utiliza en auditorías para:

Medir la temperatura de gases de chimenea en calderas y hornos, para calcular la eficiencia de combustión.

Medir la temperatura de superficie en tuberías y equipo que no tiene aislamiento, para el cálculo de pérdidas de calor.

Medir la temperatura de interiores de cuartos fríos, etc., para el cálculo de temperaturas óptimas de enfriamiento.

Medir la temperatura de gases, líquidos y sólidos que se están obteniendo de un proceso, para calcular la posibilidad de recuperar el calor que están perdiendo. El costo de un termómetro digital con un juego de puntas de prueba varía entre los $850 y $1500.

Pirómetro

El pirómetro es un medidor de temperatura que usa el Auditor cuando no puede poner el medidor en contacto con la fuente. Los pirómetros de radiación miden la temperatura mediante energía radiante emitida por la fuente y funcionan en el aspecto infrarrojo. Existen tres clases de pirómetros:

Pirómetros de radiación total.
Pirómetros de radiación parcial.
Pirómetros ópticos.

Todos operan con el mismo principio: la energía radiante entra en el aparato, está enfocada en un elemento sensible, y la lectura se observa en una pantalla. Las diferencias entre los tres tipos están en la banda de onda en que opera el pirómetro y el elemento sensible.

Para el Auditor el más útil es el pirómetro de radiación parcial porque sólo se basa en la lectura de energía radiante en las bandas de onda que no son afectadas por impurezas en el aire como humo, vapor de agua y dióxido de carbono. Se puede utilizar a distancias de pocos metros y cientos de metros. La limitación en distancia es el tamaño del objeto cuya temperatura se va a medir y el enfoque del pirómetro, lo que es una función de distancia. Se utilizan pirómetros cuando el objeto es demasiado caliente para tocarlo con otros medidores de temperatura y cuando el objeto es inaccesible. Sin embargo, el costo de un pirómetro puede ser cinco veces más alto que el de un juego básico de termopares. El costo de un pirómetro portátil varía entre $3,500 y $6,000.

Psicrómetro Giratorio

Un psicrómetro giratorio es un medidor de temperatura compuesto de dos termómetros de mercurio, uno de los cuales es húmedo. Se usan los psicrómetros giratorios para medir la temperatura de bulbo seco y de bulbo húmedo, para determinar la humedad relativa en procesos de secado o en sistemas de aire acondicionado y en procesos de secado o en sistemas de aire acondicionado y refrigeración. El costo de un psicrómetro giratorio varía entre $70 y $140.

Velómetro

Es un instrumento que se utiliza para medir la velocidad instantánea del aire. El instrumento funciona con el principio del tubo de Pitot: se mide la diferencia entre la presión dinámica (la del fluido en movimiento), y la presión estática (la del fluido en descanso), lo que se traduce en una lectura en unidades de velocidad. Se puede relacionar la velocidad con la diferencia en presiones porque esta diferencia es una función de la velocidad. El velómetro consiste de una punta de prueba que contiene las tomas de presión, una caja con el indicador y tubos de hule o alambre para unir los dos.

El velómetro tiene una diversidad de usos:

Determinar el flujo para cálculos de recuperación de calor en chimeneas de caldera, hornos y otros procesos calientes.

Medir el flujo de aire de escape en secadores para determinar ahorros por una reducción en flujo (un aumento en humedad relativa)

Medir el flujo de aire de sistemas de enfriamiento y en conductos de ventilación o aire acondicionado para establecer las condiciones actuales.

Analizadores de Gases de Combustión

Se analizan gases de combustión para determinar la eficiencia de combustión, basado en la cantidad estequiométrica del aire y el combustible. Usualmente se mide el porcentaje de oxígeno y/o dióxido de carbono junto con la temperatura de los gases para indicar la eficiencia de combustión. Los analizadores más comunes son los basados en los principios “Orsat” y los que utilizan una celda de combustible (electrónicos).

Los analizadores basados en el principio “Orsat” pueden medir tanto oxígeno como dióxido de carbono y usualmente se miden ambos como una doble verificación. Estos medidores emplean el método de análisis volumétrico, basado en la absorción química de una muestra de gas. Cuando el gas es absorbido por el líquido químico del analizador, el líquido sube dentro de un vástago calibrado en porcentaje de 02 o CO2. Se lee el porcentaje directamente de la escala del vástago. Por medio de tablas se llega a la eficiencia de combustión. Las marcas comunes de analizadores de este tipo son Orsat, Bacharch, Burrell y Dwyer.

Los analizadores de gases de combustión que emplean una celda de combustible miden solamente el contenido de oxígeno en los gases. El instrumento es integrado, calibrándose cuando está encendido y midiendo temperatura cuando saca la muestra de gases. Se determina el porcentaje de oxígeno por el cambio de conductividad dentro de la celda de combustible debido a la presencia de oxígeno. A través de un microprocesador, el instrumento convierte las señales electrónicas de la celda y el medidor de temperatura (termopar), a lecturas de eficiencia de combustión, porcentaje de oxígeno y temperatura que se lee directamente en una pantalla digital. Estos analizadores cuestan aproximadamente tres veces el costo del primero. La marca más conocida es Neotronics.

Se utilizan ambos medidores para determinar la eficiencia de combustión de calderas, hornos y otro equipo de combustión.

Analizador de Energía Eléctrica

Con interfase a computadora, se utiliza para medir todas las variables eléctricas por fase y total, incluyendo calidad eléctrica (ondas)

Multímetro

Es un instrumento útil al Auditor para mediciones de voltaje, resistencia y amperaje. Contiene un voltímetro y un amperímetro en un estuche con abrazaderas para medir corriente y punta de prueba para mediciones de voltaje y resistencia.

Para medir voltaje, el multímetro se conecta al sistema que ha de ser medido. La resistencia del circuito dentro del multímetro es fija, entonces se mide la corriente que pasa por el circuito, la cual está relacionada con el voltaje. El medido de voltaje puede ser mecánico o electrónico. Los medidores electrónicos usualmente necesitan una batería debido a la alta resistencia del medidor.

Para medir amperaje, se coloca la abrazadera alrededor del cable que se ha de medir. La abrazadera se fabrica con láminas de hierro y, en realidad, es un transformador de corriente. Los transformadores de corriente sólo funcionan en corriente alterna, ya que su generación de corriente se basa en principios de inducción.

El Auditor utiliza multímetros para determinar el consumo instantáneo del equipo, así como de motores y lámparas. En el caso de motores, también se puede determinar el facto de carga. Adicionalmente, se utilizan los multímetros para verificar o determinar el amperaje de un dispositivo o sistema eléctrico.

Registrador de Amperaje

Los registradores de amperaje son instrumentos que constan de un amperímetro y un registro. Se usa un transformador de corriente para conectar el instrumento al sistema que será medido. La señar del transformador, mueve, a través de un circuito eléctrico un marcador que indica el valor en el registro.

Se utilizan registradores de amperaje para determinar la carga de varias entradas a la planta, determinar el consumo de cargas variables, e identificar la demanda pico y las horas en que ocurre.

Vatímetro

El vatímetro que utiliza el Auditor es un medidor electrónico que pesa poco y es durable. Los vatímetros más comunes son, en realidad, una combinación de amperímetros y voltímetros, o sea, volta amperímetros. Estos medidores consisten en un transformador de corriente con abrazadera, tres puntas de acople de voltaje (para un medidor trifásico), un circuito electrónico que percibe el voltaje, la corriente y las relaciones de fase entre ambos y una pantalla para la lectura. Se dispone de una amplia gama de tamaños de abrazaderas para adoptar las barras colectoras o los cables de diferentes tamaños.

Los vatímetros se utilizan más en sistemas de corriente alterna que en los de corriente directa, porque en el segundo caso la potencia sencillamente es el producto del voltaje por la corriente, lo que se puede medir con un voltímetro y un amperímetro. Las mediciones de potencia en sistemas de corriente alternan son más complicadas debido tanto a la corriente alterna como al voltaje que varían con el tiempo, ya que las formas de onda del voltaje y la corriente pueda que no coincidan. Los sistemas trifásicos complican aún más las mediciones de potencia, haciendo aún más importante el vatímetro en la medición de potencia en la planta por el Auditor.

Medidor de Luz (Fotómetro)

Los medidores de luz tienen como elemento primario una fotocelda. Esta genera una corriente que es proporcional al nivel de luz incidente. Esta corriente mueve una pequeña bobina de un imán permanente en un indicador cuya escala está calibrada en unidades de luz (pie candela, lúmenes, etc.). Los medidores de luz portátiles más exactos utilizan un amplificador operado con baterías para multiplicar la corriente de la fotocelda. La corriente amplificada activa entonces, el indicador o una pantalla digital. La mayoría de los medidores tienen un selector para varios niveles de iluminación. El elemento sensible puede ser parte del medidor mismo o bien estar en un estuche separado que está conectado al medidor por un alambrado.

Los medidores de luz se usan para medir la intensidad de luz. Desafortunadamente, no dan ninguna indicación acerca de color, pureza, temperatura de la fuente o cualquier otra característica que pueda influir en el efecto global de la iluminación.

Otros Equipos

Hay otro equipo que puede servir al Auditor para tomar mediciones, pero no se utiliza con la misma frecuencia que el equipo ya mencionado. Uno es el equipo de medición de flujo de líquidos o vapor. Principalmente se usan placas de orificio y tubos Venturi para medir líquidos de procesos y vapor. Funcionan en el principio de que una obstrucción en el fijo va a aumentar la presión del fluido con el lado de la corriente hacia arriba y que se pueden relacionar las diferencias en presión con el flujo. Se mide la diferencia en las presiones en ambos lados de la obstrucción (placa de orificio o tubo Venturi), y se relaciona con el flujo, el cual se lee de una pantalla. Estos medidores no son portátiles como los demás y, por eso, tienen que instalarse.

Una explicación más amplia sobre estos medidores se encuentra en el manual “Equipo y Técnicas de Medición para el Ahorro de Energía”.