MEDIDORES DE PRESIÓN

Vicente Sosa Garnica

Control de proceso

CONTENIDO

Introducción Medidores de presión Elementos mecánicos Ventajas y desventajas Elementos primarios de medida directa Elementos primarios elásticos

INTRODUCCIÓN

La presión se define como fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la superficie que lo encierra.

Algunos tipos de presiones son las siguientes:

Presión atmosférica: Es la presión ejercida por la altura de la columna gaseosa que envuelve el globo terrestre. Esa presión es equilibrada por una columna de 760 mm Hg al nivel del mar, a 0 °C, bajo una aceleración de la gravedad de 9.80665 m/s2.

Presión efectiva: Es la presión que se mide en relación a la presión atmosférica.

Presión absoluta: es la presión que actúa realmente en un determinado punto del fluido y está dada por la suma de la presión efectiva con la de presión atmosférica.

Presión de vacio: Es la presión que se encuentra por de bajo de la presión atmosférica o también se puede definir como la presión menor a la presión atmosférica local, medida con respecto a la presión atmosférica.

TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN

Los medidores de presión son instrumentos de precisión fabricados para medir la presión sanguínea, la presión de líquidos y gases en tuberías o tanques de almacenamiento y la presión atmosférica, a grandes rasgos, teniendo para cada uso diversos equipos disponibles de acuerdo a las necesidades.Dependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión, son las unidades disponibles para sus resultados, además de que algunos reciben nombres diferentes dependiendo también del tipo de presión que van a medir.

Elementos mecánicos.Elementos electromecánicos.Elementos neumáticos.Elementos electrónicos.

ELEMENTOS MECÁNICOS•Elementos primarios de medida directa: que miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas.

o Barómetro cubeta.o Manómetro de tubo en U.o Manómetro de tubo inclinado.o Manómetro de campana.

•Elementos primarios elásticos: que se deforman por la presión interna del fluido que contienen.

o tubo de Bourdon.o Diafragma.o Fuelle.

Ventajas

•Tienen un bajo costo, construcción simple, cobertura de rangos bajos y altos.

•Versátil ya que lo puedes utilizar con algunos líquidos, aceites o gases, mantenimiento es barato.

•Se pueden adquirir rellenos con glicerina para evitar vibraciones en la aguja y con esto lograr una indicación confiable.

•Se pueden tener de patrones secundarios, de trabajo o como simples indicadores en un proceso donde solo se requiere una indicación de referencia.

•Son fácil de instalar.

•Se caracterizan por tener baja rigidez y baja frecuencia natural, pero gran sensibilidad de desplazamiento en su propio diseño.

Desventajas

•Fallan por fatiga, por sobrepresión, por corrosión o por explosión.

•Los siguientes factores afectan su funcionamiento: la temperatura ambiente en la cual esta el instrumento, el material el cual esta hecho, la forma en la cual se instaló el instrumento, vibraciones externas en las cual se instaló el instrumento.

ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA

El barómetro de cubeta: Un tubo cerrado por un extremo es llenado con mercurio y luego invertido dejando el extremo cerrado en la parte superior y el abierto en la inferior sumergido en una cubeta con mercurio. De esta forma en la parte superior del tubo tendremos vacío y en la inferior la presión atmosférica, siendo la altura de la columna de mercurio resultante, efecto de la presión atmosférica. Al aumentar la presión atmosférica esta “empujara” al mercurio de la cubeta haciendo subir la columna y bajara en el caso de que la presión atmosférica disminuya. La presión atmosférica leída en este instrumento se efectúa a través de una regleta adjunta y se expresa en milímetros de mercurio. Este barómetro cuenta con la imprecisión que se origina al suponer el nivel cero de la cubeta invariable lo cual no es cierto ya que el mismo aumenta o disminuye según sea la variación de la misma columna. Para minimizar este error las cubetas se hacen de un diámetro relativamente grande respecto al tubo.

Manómetro de tubo en U: Está formado por un tubo de vidrio doblado en forma de U lleno parcialmente con un líquido de densidad conocida, uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere medirse la presión, y el otro se deja libre a la atmósfera. La presión ejercida en el lado de alta presión, produce el movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce en una diferencia de nivel marcado como h. Esta altura h dependerá de la presión y de la densidad del líquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U calibrada ya en unidades de presión.

Estos manómetros pueden medir también presiones menores que la atmosférica (vacío), la diferencia es que la columna de líquido ascenderá en el lado de baja presión.

Manómetro de tubo inclinado: Usados para medir diferencias de presiones muy pequeñas, ya que estos tienen la ventaja sobre los manómetros de columna de líquido por la amplificación de la lectura. El tubo en U inclinado se utiliza porque la longitud de la altura o carga puede multiplicarse varias veces por la inclinación de la columna liquida y la escala será mas ancha. Si la lectura R se toma como se indica y R0 es la lectura cero. Hm estará dado por Hm = (R – R0) sen θ.

Manómetro de campana: Este instrumento utiliza el líquido solamente como elemento de sello, mientras que la medida de presión se realiza por un balance de fuerzas entre la presión ejercida por el proceso por el área sobre la cual actúa, la presión de referencia por la misma área y otra fuerza que limita el movimiento como por ejemplo un resorte u otra campana.Este instrumento consta de un tanque en donde se coloca un fluido de sello en el cual se sumerge un vaso o campana en forma invertida dentro del cual actuará la presión del proceso. Al aumentar la presión dentro del vaso este tratará de elevarse por efecto de la fuerza que esta ejerce. Un resorte ubicado en la parte exterior del vaso producirá una fuerza opuesta proporcional al desplazamiento producido en el vaso. Una vez que las dos fuerzas en contraposición se encuentren en equilibrio, la posición de una aguja conectada físicamente al vaso indicará el valor de la presión.

ELEMENTOS PRIMARIOS ELÁSTICOS

Tubo de Bourdon: Consiste en un tubo de bronce o acero, doblada en circunferencia. La presión interior del tubo tiende a enderezarlo. Como un extremo del tubo está fijo a la entrada de la presión, el otro extremo se mueve proporcionalmente a la diferencia de presiones que hay entre el interior y el exterior del tubo. Este movimiento hace girar la aguja indicadora por medio de un mecanismo de sector y piñón; para amplificar el movimiento, el curvado del tubo puede ser de varias vueltas formando elementos en “C”, torcido, espiral, o helicoidal.

Diafragma: Consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por la soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas.

Manómetro de fuelle: Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora.