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Ing. Alejandra Escobar
Medición de Presión
El control de la presión en los procesos industriales da
condiciones de operación seguras. Cualquier recipiente
o tubería posee cierta presión máxima de operación y
de seguridad, de acuerdo con el material y la
construcción. Las presiones excesivas no solo pueden
provocar la destrucción del equipo, si no también puede
provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al
personal en situaciones peligrosas, particularmente
cuando están implícitas, fluidos inflamables o
corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas
absolutas de gran precisión con frecuencia son tan
importantes como lo es la seguridad extrema.
Presión
La presión puede definirse como una fuerza por unidad
de área o superficie, en donde para la mayoría de los
casos se mide directamente por su equilibrio
directamente con otra fuerza conocida que puede ser la
de una columna líquida, un resorte, un embolo cargado
con un peso o un diafragma cargado con un resorte o
cualquier otro elemento que puede sufrir una
deformación cualitativa cuando se le aplica la presión.
Presión
• Presión Absoluta
• Presión Atmosférica
• Presión Relativa
• Presión Diferencial
Presión
• Presión Atmosférica
La presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se
mide normalmente por medio del barómetro. Al nivel del mar o
a las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a
14.7 lb/plg2 (760 mmHg), disminuyendo estos valores con la
altitud.
• Presión Manométrica
Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que
se mide por medio de un elemento que define la diferencia entre
la presión que es desconocida y la presión atmosférica que
existe
• Presión Absoluta
Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío
perfecto o cero absoluto.
Presión
Cero Absoluto
Presión Absoluta
Presión Atmosférica
Cero Relativo
Presión Manométrica Positiva
Presión Manométrica Negativa
(Vacío Relativo)
PAbsoluta = PAtmosférica + Pmanométrica
Neumática (ventajas)
• Disponibilidad
• Posibilidades de
Utilización
• Manejo
• Seguridad
ProducciónAlmacenamiento
Transporte
InstalacionesTec. de MandoInsensibilidad
SeguridadAdaptaciónRegulación
InmunidadSin Riesgos
Variaciones de Presión
Los recipientes A, B, C, que e muestran a continuación son todos de
diferentes tamaños; sin embargo los tres tiene la superficie del agua a una
altura de 10 pies. ¿Cuál será la presión en el fondo de cada recipiente?
Los tres recipientes tienen el nivel de agua a la misma altura, luego será la
misma para los tres, 10 pies. Como h (altura) es la misma, la presión en el
fondo de cada recipiente será la misma; luego P= 0,432 x 10 lbs/pulg2
En consecuencia, concluimos que la forma o el tamaño del recipiente no
afecta la presión.
Medición de Presión
• Medición Directa
- Tubo en U
- Tubo Bourdon
- Diafragma
- Fuelle
• Medición Indirecta
- Transmisores
Electrónicos de
Equilibrio de Fuerzas
- Resistivos
- Magnéticos
- Capacitivos
- Extensométricos
- Piezoeléctricos
Manómetros o Tubos en U
En su forma más corriente este instrumento consiste de un tubo de vidrio enforma de “U” .Algunas variaciones de este principio se observan en la figuraanexa.
Al tubo se le hecha un líquido que se mantiene al mismo nivel en los brazosde la “U”, mientras no haya presión.
Al aplicarse presión en el brazo “A”, quedando el otro brazo abierto a laatmósfera,
el líquido sube de nivel en el brazo “B” y baja en el “A”, hasta que ladistancia vertical del nivel en los brazos corresponda a la presión que sehalla aplicado en el brazo “A”.
Se deben tomar las siguientes precauciones al usar estos manómetros para medir presiones.
El tubo debe quedar perfectamente nivelado. Cuando se utiliza mercurio en el tubo de “U”, se puede observar que la
superficie del mercurio toma una forma convexa o sea levantada, en la parte central quedará más baja que los bordes dando una superficie cóncava.
Esta curva se llama menisco en los líquidos. El nivel se mide desde el punto más alto del menisco. Cuando utilizamos agua, el nivel se mide desde el punto más bajo del
menisco. El ojo del observador debe estar siempre al mismo nivel del líquido en el tubo,
de lo contrario la lectura será más alta si el ojo esta más bajo y será más baja si el ojo está más alto que el nivel del líquido. Este error se conoce con el nombre de error de Paralaje
Medición de Presión
Tubo Bourdon: Es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi
completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el interior del tubo,
éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora,
por un sector dentado y un piñón.
Medición de Presión
De Diafragma
Consiste en una o varias cápsulas
circulares conectadas rígidamente
entre sí por soldadura, de forma que
al aplicar presión, cada cápsula se
deforma y la suma de los pequeños
desplazamientos es amplificada por
un juego de palancas
De Fuelle
El fuelle es parecido al
diafragma compuesto, pero de
una sola pieza flexible
axialmente, y puede dilatarse
o contraerse con un
desplazamiento considerable.
Medición de Presión
Sensores de Presión Electromecánicos
Los elementos electromecánicos de presión utilizan un
elemento mecánico elástico combinado con un
transductor eléctrico que genera la señal eléctrica
correspondiente. El elemento mecánico consiste en un
tubo Bourdon, espiral, hélice, diafragma, fuelle o una
combinación de los mismos que, a través de un
sistema de palancas convierte la presión en una fuerza
o en un desplazamiento mecánico.
Medición de PresiónSensores de Presión ElectromecánicosTransmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas
En este instrumento el elemento mecánico de medición (tubo Bourdon, espiral,
fuelle ... ) ejerce una fuerza sobre una barra rigida del transmisor.
Para cada valor de la presión, la barra adopta una posición determinada
excitándose un transductor de desplazamiento tal como un detector de
inductancia, un transformador diferencial o bien un detector fotoeléctrico. Un
circuito oscilador asociado con cualquiera de estos detectores alimenta una
unidad magnética y la fuerza generada reposiciona la barra de equilibrio de
fuerzas. Se completa asi un circuito de realimentación variando la corriente de
salida en forma proporcional al intervalo de presiones del proceso.
Medición de PresiónSensores de Presión
Electromecánicos
Sensores de Presión Resistivos
Constituyen, sin duda, uno de los
sensores/transmisores eléctricos más
sencillos. Consisten en un elemento
elástico (tubo Bourdon o cápsula) que
varía la resistencia óhmica de un
potenciómetro en función de la
presión. El potenciómetro puede
adoptar la forma de un solo hilo
continuo o bien estar arrollado a una
bobina siguiendo un valor lineal o no
de resistencia.
Medición de PresiónSensores de Presión
Electromecánicos
Sensores de Presión Inductivos
Son los que el desplazamiento de un núcleo
móvil dentro de una bobina aumenta la
inductancia de ésta en forma casi
proporcional a la porción metálica del núcleo
contenida dentro de la bobina.
El devanado de la bobina se alimenta con una
corriente alterna y la f.e.m. de autoinducción
generada se opone a la f.e.m. de
alimentación, de tal modo que al ir
penetrando el núcleo móvil dentro de la
bobina la corriente presente en el circuito se
va reduciendo por aumentar la f.e.m. de
autoinducción.
Medición de Presión
Sensor de Presión Capacitivos
Se basan en la variación de capacidad
que se produce en un condensador al
desplazarse una de sus placas por la
aplicación de presión. La placa móvil tiene
forma de diafragma y se encuentra
situada entre dos placas fijas. De este
modo se tiene dos condensadores uno de
capacidad fija o de referencia y el otro de
capacidad variable, que pueden
compararse en circuitos oscilantes o bien
en circuitos de puente de Wheastone
alimentados con corriente alterna.
Sensores de Presión Electromecánicos
Medición de PresiónSensores de Presión
Electromecánicos
Sensor de Presión Piezoeléctricos
Los elementos piezoeléctricos son
materiales cristalinos que, al deformarse
físicamente por la acción de una presión,
genera una señal eléctrica. Dos
materiales típicos en los sensores
piezoeléctricos son el cuarzo y el titanato
de bario, capaces de soportar
temperaturas del orden de 150º C en
servicio continuo y de 230º C en servicio
intermitente.
PresiónPresión hidrostática
Dado un fluido en equilibrio, donde todos
sus puntos tienen idénticos valores de
temperatura y otras propiedades, el valor
de la presión que ejerce el peso del fluido
sobre una superficie dada es:
P = h * Ge
Siendo P la presión hidrostática, Ge la
gravedad especifica del fluido y h la
altura de la superficie del fluido. Es decir,
la presión hidrostática es independiente
del líquido, y sólo es función de la altura
que se considere.
La diferencia de presión hidrostática entre dos puntos de un fluido
sólo depende de la diferencia de altura que existe entre ellos.
Calibración de Medidores de PresiónLos manómetros son, ante todo aparatos para medir presiones y no necesitan,
por lo general, mas que una calibración inicial.
Sin embargo, los medidores mecánicos de presión, como el tubo Bourdon, el
resorte helicoidal, el resorte espiral, los fuelles y diafragmas, requieren
calibración inicial y también otras a intervalos bastantes frecuentes; de estos se
puede decir que se descalibran.
Una o varias combinaciones de circunstancias pueden resultar en la
descalibración de un medidor de presión. Entre estas podemos mencionar.
· Manejo brusco
· Vibraciones
· Fricción causada por el mugre
· Desgaste en el piñón, sector o eslabón
· Tubo Bourdon torcido o desviado
· Puntero flojo o doblado
· El pelo muy flojo
· Tubo Bourdon fatigado
· Eje doblado
· Tubo tapado
Métodos que se usan para la calibración
de los medidores de presión
Los medidores de presión secundarios se calibran generalmente
mediante comparación con un manómetro de mercurio o con un
probador normal de peso muerto.
El método que se emplee dependerá de la presión a que ha de trabajar
el instrumento.
Los medidores de vacío se calibran con manómetro de mercurio
Los medidores con capacidad para mas de 6.000 lbs/pulg2, se calibran
por medio de medidores normales de prueba o de peso muerto, según
el caso.
Los medidores con capacidad para mas de 6.000 lbs/pulg2, se calibran
con los aparato normales de peso muerto.
