INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE PRESION

Por instrumento de medida de la presi贸n, nos referimos a un instrumento para la medida de la presi贸n en gases y l铆quidos.  Aqu铆, diferenciamos entre instrumentos de medida de presi贸n mec谩nicos (medidores de presi贸n), electr贸nicos y mecatr贸nicos.

La medida y el control de la presi贸n es la variable de proceso m谩s utilizada en la industria del control de procesos en muchos segmentos.  Adem谩s, a trav茅s de la presi贸n es posible inferir una serie de otras variables de proceso, como el nivel, el volumen, el flujo y la densidad.  Este art铆culo cubrir谩 las principales tecnolog铆as de las tecnolog铆as m谩s importantes utilizadas en los sensores de presi贸n, as铆 como algunos detalles relativos a las instalaciones de transmisores de presi贸n, el mercado y las tendencias.

 

MEJORES INSTRUMENTOS DE MEDIDA PARA MEDIR PRESION

驴Cuales son los diferentes tipos de medida de presion?

Existen cuatro tipos diferentes de medida de presi贸n:

  • Gauge - Referencia a la presi贸n atmosf茅rica.
  • Sellado - Se refiere a una c谩mara sellada cerrada con la presi贸n atmosf茅rica (aproximadamente 1bar).
  • Absoluto - La referencia es un vac铆o (0bar o sin presi贸n).
  • Diferencial - Donde el sensor tiene dos puertos para la medici贸n de dos presiones diferentes.

Todas las medidas de presi贸n se realizan con respecto a una presi贸n de referencia y se expresan en esos t茅rminos principales.

 

Medidor (G)

Los sensores de presi贸n del medidor miden la presi贸n de entrada (de su medio) con referencia a la presi贸n atmosf茅rica ambiental (ventilada a la atm贸sfera).  El man贸metro se utiliza para medir la presi贸n en relaci贸n con las condiciones ambientales, como con la presi贸n de los neum谩ticos de los coches.  Como los sensores est谩n abiertos a la atm贸sfera, son susceptibles a la humedad.  Hay que tener cuidado de que las unidades se instalen en zonas secas (de lo contrario, los circuitos internos pueden fallar).

 

Sellado (S)

Mide la presi贸n de entrada (de su medio) con referencia a una c谩mara sellada cerrada con la presi贸n atmosf茅rica (aproximadamente 1bar).  Esto protege el circuito interno del sensor de la humedad.  Este rango est谩 normalmente restringido a un m铆nimo de 7bar y m谩s.  Las instalaciones exteriores o donde se puede lavar el equipo son buenos ejemplos de aplicaci贸n.    Nuestros sensores de presi贸n industriales son ideales.

 

Absoluto (A)

Los sensores de presi贸n absoluta miden la presi贸n de entrada (de su medio) con referencia a una c谩mara de vac铆o a 0bar (evacuada y sellada herm茅ticamente).  Se especifica d贸nde se requieren medidas de presi贸n absoluta, por ejemplo, presiones barom茅tricas, o d贸nde el equipo necesita que se elimine todo el aire.

 

Diferencial (D)

Aqu铆 la presi贸n de referencia no es ni ambiental ni interna al sensor.  El sensor est谩 provisto de dos puertos, uno de entrada alta y otro de entrada baja, y medir谩 la diferencia entre ambos.  Generalmente se utiliza para aplicaciones de medici贸n de filtros.    Vea nuestra gama de sensores de presi贸n diferencial.

 

Principios b谩sicos de la medicion de la presion

Veamos el concepto de Presi贸n Est谩tica.  Muestra un recipiente con un l铆quido que ejerce una presi贸n en un punto que es proporcional al peso del l铆quido y a la distancia del punto a la superficie.  (El principio de Arqu铆medes: un cuerpo sumergido en un l铆quido est谩 sujeto a una fuerza, conocida como empuje, igual al peso del l铆quido desplazado.  Por ejemplo, este principio permite, si es posible, determinar el nivel, utilizando un flotador sujeto al empuje de un nivel de l铆quido que se transmite para un indicador del movimiento, cuyo nivel se est谩 midiendo, ya que el empuje var铆a con la densidad).

La presi贸n est谩tica P se define como la relaci贸n entre la fuerza F aplicada perpendicularmente a una superficie con 谩rea A: P = F/A [N/ m2).

Un paralelep铆pedo con un 谩rea de lado A y longitud L en un lado, donde la presi贸n en su cara superior y su cara inferior vienen dadas respectivamente por PD = hpg y PU = (h + L) pg. La presi贸n resultante es igual a PU - PD = lpg.  La presi贸n empleada por una fuerza perpendicular a la superficie del fluido se denomina presi贸n est谩tica.  El principio de Pascal establece que cualquier aumento en la presi贸n del l铆quido se transmitir谩 por igual a todos los puntos del l铆quido.  Este principio se utiliza en los sistemas hidr谩ulicos (como los frenos de los coches).  Expresado de otra forma: las fuerzas aplicadas tienen intensidades proporcionales a las 谩reas respectivas.

Tambi茅n vale la pena citar la Ley de Steven (1548-1620): en un l铆quido homog茅neo e incompresible en equilibrio bajo la acci贸n de la gravedad, la presi贸n crece linealmente con la profundidad; la diferencia de presi贸n entre dos

 

Lista de instrumentos de medida de presion

Estos dispositivos de medida de presi贸n son: 

  • El Bar贸metro
  • Piez贸metro o Tubo de Presi贸n
  • Man贸metros
  • El Man贸metro Bourdon
  • El medidor de presi贸n de diafragma
  • Micro Man贸metro (Tubo en U con los extremos ampliados).
  •  

El Barometro:

El bar贸metro es un dispositivo d medida destinado a medir la presi贸n atmosf茅rica local. Un bar贸metro de mercurio consiste en un tubo de vidrio de un metro de largo cerrado en un extremo y completamente lleno de mercurio y mantenido invertido en un recipiente de mercurio.  Una peque帽a cantidad de mercurio caer谩 en el recipiente y as铆 se formar谩 un vac铆o en el extremo superior del tubo.

La presi贸n atmosf茅rica que act煤a sobre la superficie del mercurio en el recipiente sostendr谩 una columna de mercurio en el tubo.  Sea la altura de la columna de mercurio en el tubo medida por encima de la superficie del mercurio en el recipiente.

La altura de la columna de mercurio al nivel del mar, es de aproximadamente 760 mm de mercurio. La altura de la presi贸n atmosf茅rica a nivel del mar = 760 mm de mercurio. El espacio sobre el mercurio en el tubo contendr谩 vapores de mercurio. Este espacio se llama vac铆o torriceliano.

El mercurio es ideal para su uso en un bar贸metro debido a su alta densidad (por lo que s贸lo necesita un tubo corto) y a su muy baja presi贸n de vapor.

La altitud de un lugar y las condiciones meteorol贸gicas influyen en la lectura del bar贸metro.  La lectura de un bar贸metro registrado en un lugar indica s贸lo la presi贸n atmosf茅rica local.

La presi贸n atmosf茅rica est谩ndar internacional es de 101,325 kPa, que corresponde a 10,325 m de agua o 760 mm de mercurio.

 

El Barometro Aneroide:

Este dispositivo consiste en una caja corrugada parcialmente evacuada que se evita que se colapse gracias a un fuerte resorte.  Las variaciones de presi贸n hacen que la parte delantera de la caja se deforme hacia adentro o hacia afuera, de modo que el tir贸n del resorte s贸lo resista la fuerza debida a la presi贸n de la atm贸sfera.

Estos peque帽os desplazamientos se amplifican y mueven un puntero proporcionado sobre una escala calibrada.

 

El Barometro de Sif贸n:

Este instrumento se utiliza convenientemente como bar贸metro dom茅stico.  Este dispositivo consiste en un tubo de vidrio doblado en la parte inferior para formar un tubo en U.  El extremo abierto del tubo en U se ampl铆a.  Esta parte agrandada toma el lugar del taz贸n o dep贸sito del bar贸metro ordinario.  Un bloque de hierro de peque帽o peso se apoya en la superficie del mercurio, en parte por el empuje del mercurio sobre 茅l y en parte por un contrapeso.

El bloque de hierro y el contrapeso est谩n conectados por una cuerda que se toma sobre una polea.  La variaci贸n de la presi贸n atmosf茅rica provoca la subida y bajada de la superficie de mercurio en el extremo abierto del tubo en U, lo que a su vez hace que la polea gire en alg煤n 谩ngulo.  Un puntero unido a la polea se mover谩 sobre una escala circular desde la cual se puede leer la presi贸n atmosf茅rica.

 

Piezometro o tubo de presion:

El piez贸metro se utiliza para medir la cabeza de presi贸n est谩tica de un l铆quido que fluye en cualquier secci贸n de un tubo.  Consiste en un tubo cuyo extremo inferior abierto est谩 montado a ras de la pared interior del tubo.  El otro extremo del tubo est谩 expuesto a la atm贸sfera.

El piez贸metro tambi茅n puede tener una forma y estar conectado al tubo de manera que se pueda obtener directamente la cabeza de presi贸n a nivel del centro del tubo.

Limitaciones de un Piez贸metro:

El piez贸metro tiene limitaciones para su uso debido a las siguientes razones:

Es muy dif铆cil o impracticable medir altas presiones.  En particular para los l铆quidos de baja gravedad espec铆fica, la altura de la columna de l铆quido en el piez贸metro ser谩 inconvenientemente alta y requerir谩 un tubo piezom茅trico muy largo.

El piez贸metro no puede funcionar para una presi贸n manom茅trica negativa, ya que el aire entrar铆a en el recipiente a trav茅s del tubo.

Es probable que se produzcan errores capilares cuando los tubos tengan un di谩metro de 10 mm o menos.

Los r谩pidos cambios de presi贸n que pueden producirse continuamente no pueden medirse eficazmente.  Esto se debe a que el cambio en el nivel del piez贸metro se retrasar谩 con respecto al correspondiente cambio r谩pido de presi贸n.

El tubo del piez贸metro puede adoptar la forma para la medici贸n de peque帽as presiones manom茅tricas negativas.  En esta disposici贸n, la superficie libre del l铆quido en el tubo estar谩 a un nivel m谩s bajo que el nivel A dentro del recipiente donde se va a medir la presi贸n.  Si la superficie libre del l铆quido en el tubo est谩 en unidades h por debajo de A, entonces la cabeza de presi贸n en A = ha = - Sh unidades de longitud de agua, donde, S - Gravedad espec铆fica del l铆quido.

 

Manometros:

El manometro de tubo en U (El manometro de doble columna):

Los man贸metros son dispositivos de medici贸n de presi贸n que utilizan columnas de diferentes l铆quidos.  El l铆quido cuya presi贸n se va a determinar se llama el l铆quido medido mientras que el otro l铆quido se llama el l铆quido del man贸metro.  El l铆quido del man贸metro puede ser de mayor o menor densidad que el del l铆quido medido.  Estos dispositivos pueden utilizarse para medir la presi贸n de los l铆quidos as铆 como la de los gases.  Los man贸metros tienen tubos conectados en forma de U que contienen diferentes fluidos

En un man贸metro, cuando una de las extremidades del dispositivo est谩 abierta a la atm贸sfera, registra la presi贸n de la fuente conectada a la otra extremidad.  Cuando ambos miembros est谩n conectados a fuentes de presi贸n, el man贸metro registra la diferencia de presi贸n entre las dos fuentes de presi贸n.  Por consiguiente, estos man贸metros se denominan man贸metro simple y man贸metro diferencial.

La presi贸n de un fluido en un tubo puede medirse utilizando un tubo de vidrio en U que contiene un l铆quido m谩s pesado que no se mezcla con el fluido del tubo.

Supongamos que el tubo contiene agua y que se utiliza mercurio como l铆quido de medici贸n.  Deje que el nivel EF corresponda a la superficie de contacto de los dos l铆quidos.  Deje que X sea el centro del tubo.

 

Manometro de tubo en U invertido:

A veces se utiliza un l铆quido m谩s ligero en un man贸metro.  En tal caso se utiliza un man贸metro invertido

Los tubos A y B contienen l铆quidos de gravedad espec铆fica Sa y Sb respectivamente.  El man贸metro invertido contiene un l铆quido de gravedad espec铆fica S. En tal disposici贸n, incluso para peque帽as diferencias de presi贸n entre A y B se producir谩n grandes desviaciones del l铆quido del man贸metro.  Por lo tanto, las mediciones pueden hacerse con precisi贸n.  Sea w = Peso espec铆fico del agua.

El peso espec铆fico del l铆quido en A y B son respectivamente Saw y Sbw.

 

Medicion de la presion negativa o de succion:

La tuber铆a est谩 conectada a un tubo en U que contiene un l铆quido pesado de gravedad espec铆fica S. (Normalmente se utiliza mercurio como l铆quido de medici贸n).  Dejemos que y sea la lectura del man贸metro.  Dejemos que la superficie superior del l铆quido de medici贸n sea h unidades debajo del centro del tubo.

 

Manometros sensibles:

Manometro de una sola columna:

El man贸metro de columna simple es una forma modificada del man贸metro ordinario de tubo en U.  Este man贸metro tambi茅n tiene dos extremidades, una de las cuales tiene una superficie muy grande en comparaci贸n con la otra.  La superficie de la extremidad m谩s grande (tambi茅n llamada cuenca) puede hacerse 100 veces la superficie de la otra extremidad.  El man贸metro contiene un l铆quido pesado como el mercurio.  El tubo en el que se determina la presi贸n est谩 conectado a la extremidad m谩s grande.

Cualquier cambio de presi贸n en el tubo s贸lo puede producir un cambio muy peque帽o en el nivel de la superficie del l铆quido del man贸metro en la cuenca.  Este cambio de nivel puede ser descuidado.  Por lo tanto, la lectura en el tubo estrecho s贸lo debe ser tomada.  Puesto que no es necesario tomar ninguna lectura correspondiente a la superficie l铆quida de la cuenca, no es necesario que sea transparente.  Normalmente est谩 hecho de hierro.  La otra extremidad, es decir, el tubo estrecho, puede ser vertical o inclinado, para hacerlo m谩s sensible.

Sea XX el nivel de l铆quido del man贸metro en la cuenca y el tubo estrecho cuando el man贸metro no est谩 conectado al tubo.  Dejemos que despu茅s de conectar el tubo al man贸metro la ca铆da del nivel de l铆quido del man贸metro en la cuenca sea 鈭唄1.

Sea h2 = aumento del nivel de l铆quido del man贸metro en el tubo estrecho.

h1 = altura del centro del tubo por encima de XX.

A = 脕rea de la secci贸n transversal de la cuenca.

a = 脕rea de la secci贸n transversal del miembro estrecho.

S = Peso espec铆fico del l铆quido en la tuber铆a.

Sm = Peso espec铆fico del l铆quido en el man贸metro.

S' = Gravedad espec铆fica del l铆quido en el man贸metro en relaci贸n con el l铆quido en la tuber铆a.

 

El manometro de tubo inclinado:

Esto es una mejora con respecto al man贸metro de una sola columna.  En este caso, el tubo del man贸metro se hace inclinado para hacerlo m谩s sensible.  En este caso el desplazamiento del l铆quido pesado en el tubo estrecho es relativamente mayor y por lo tanto las lecturas pueden ser tomadas con mayor precisi贸n.

 

El manometro de Bourdon:

Es un aparato de medida formado por un tubo de metal con secci贸n el铆ptica cerrado en un lado A, y en el otro lado B se pone al punto del man贸metro donde se va a realizar la medida de presi贸n. A medida que el fluido entra en el tubo, 茅ste tiende a enderezarse.

Utilizando una disposici贸n de sector-pi帽贸n, la peque帽a deformaci贸n el谩stica del tubo se comunica a un puntero de manera amplificada.  El puntero se mueve sobre una esfera graduada.  El dispositivo se calibra someti茅ndolo a varias presiones conocidas.

El medidor de Bourdon es adecuado para medir no s贸lo altas presiones como las de una caldera de vapor o un conducto de agua, sino tambi茅n presiones negativas o de vac铆o.  Un man贸metro as铆 concebido para medir tanto las presiones positivas como las negativas se llaman man贸metro compuesto.

 

El medidor de presion del diafragma:

Este dispositivo se basa en el mismo principio que el del man贸metro de Bourdon.  En este caso se proporciona un diafragma corrugado en lugar del tubo de Bourdon.  Cuando el dispositivo se coloca en cualquier punto del man贸metro, el diafragma sufrir谩 una deformaci贸n el谩stica.

Esta deformaci贸n se comunica a un puntero que se mueve en una escala graduada que indica la presi贸n.  Cabe se帽alar que este dispositivo funciona con el mismo principio que el del bar贸metro aneroide.  Este dispositivo se considera adecuado para medir presiones relativamente bajas.

 

Micro Manometro:

Con el fin de aumentar la sensibilidad del tubo en U, se proporcionan extremos ampliados.  Este tipo de disposici贸n se denomina micro-man贸metro.  En este dispositivo utilizamos dos l铆quidos manom茅tricos inmiscibles.  Dejemos que s1 y s2 sean la gravedad espec铆fica de los dos l铆quidos manom茅tricos (dejemos s1 > s2); el l铆quido m谩s denso llenar谩 el fondo del tubo en U.

Sea A = 谩rea de cada extremo ampliado

a = 谩rea del tubo

Cuando las presiones aplicadas a las dos extremidades son iguales, es decir, cuando p1 = p2 deja que la superficie de separaci贸n entre los dos l铆quidos sea XX.

En esta condici贸n, la cabeza del l铆quido manom茅trico m谩s ligero debe estar h por encima de XX.  La presi贸n en XX debe ser la misma en los dos miembros.

px = s2wh

 

驴Que unidad se usa para medida presion?

Antes de nada, 驴Que es Presion?

La presi贸n se define como la fuerza por unidad de 谩rea que ejerce un l铆quido en la vecindad. Puede medir esta fuerza detectando la cantidad de desviaci贸n en una membrana que est谩 alineada con el l铆quido. Una vez que se ha determinado el 谩rea de membrana conocida, se puede calcular la presi贸n. Los sensores de presi贸n se venden en una escala que proporciona un m茅todo para la conversi贸n a unidades de ingenier铆a. La unidad SI para presi贸n es Pascal (N / m2), pero otras unidades de presi贸n comunes incluyen psi, atm贸sfera, barra, pulgada de mercurio, mil铆metros de mercurio y seco.

La medici贸n y el control de la presi贸n es la variable de proceso m谩s utilizada en la industria del control de procesos en muchos segmentos.  Adem谩s, a trav茅s de la presi贸n es posible inferir una serie de otras variables de proceso, como el nivel, el volumen, el flujo y la densidad.  Este art铆culo cubrir谩 las principales tecnolog铆as de las tecnolog铆as m谩s importantes utilizadas en los sensores de presi贸n, as铆 como algunos detalles relativos a las instalaciones de transmisores de presi贸n, el mercado y las tendencias.

 

Medicion de la presion y un poco de historia

Durante muchos a帽os la medici贸n de la presi贸n ha atra铆do el inter茅s de la ciencia.  A finales del siglo XVI, al italiano Galileo Galilei (1564-1642) se le concedi贸 la patente de un sistema de bomba de agua para el riego.  (Como curiosidad: en 1592, usando simplemente un tubo de ensayo y un recipiente de agua, Galileo mont贸 el primer term贸metro.  El tubo estaba dado vuelta y medio sumergido en el agua, as铆 que, cuando el aire dentro del tubo se enfri贸, el volumen disminuy贸 y el agua subi贸.  Cuando el aire se calent贸, el volumen subi贸 y el agua fue forzada a salir.  Por lo tanto, el nivel del agua med铆a la temperatura del aire).  El n煤cleo de su bomba era un sistema de succi贸n que pod铆a elevar el agua a un m谩ximo de 10 metros.  Nunca supo la raz贸n de este l铆mite, lo que motiv贸 a otros cient铆ficos a estudiar este fen贸meno.

En 1643, el f铆sico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) descubri贸 el bar贸metro. Gracias a este aparato de medida se  pod铆a evaluar la presi贸n atmosf茅rica, es decir, la fuerza del aire sobre la superficie terrestre.  Realiz贸 un experimento llenando un tubo de 1 metro con mercurio, sellado en un extremo y sumergido en una ba帽era con mercurio en el otro.  La columna de mercurio invariablemente se sumergi贸 en el tubo aproximadamente 760 mm.  Sin saber exactamente la raz贸n de este fen贸meno, lo atribuy贸 a una fuerza producida en la superficie terrestre.  Torricelli tambi茅n concluy贸 que el espacio dejado por el mercurio al principio del tubo estaba vac铆o y lo llam贸 "vac铆o".

Cinco a帽os m谩s tarde, el f铆sico franc茅s Blaise Pascal us贸 el bar贸metro para mostrar que la presi贸n del aire era menor en la cima de las monta帽as.

En 1650, el f铆sico alem谩n Otto Von Guericke desarroll贸 la primera bomba de aire eficiente, con la que Robert Boyle realiz贸 pruebas de compresi贸n y descompresi贸n y 200 a帽os m谩s tarde el f铆sico y qu铆mico franc茅s Joseph Louis Gay-Lussac, determin贸 que la presi贸n de un gas confinado a un volumen constante es proporcional a su temperatura.

En 1849, a Eug猫ne Bourdon se le concedi贸 la patente del Tubo de Bourdon, utilizado hasta hoy en las mediciones de presi贸n relativa.  En 1893, E.H. Amagat utiliz贸 el pist贸n de peso muerto en las mediciones de presi贸n.

En las 煤ltimas d茅cadas, con el advenimiento de la tecnolog铆a digital, una enorme variedad de equipos se extendi贸 por el mercado en m煤ltiples aplicaciones.  La caracterizaci贸n de la presi贸n fue realmente valorada desde el momento en que se tradujo en valores medibles.

Todo el sistema de medici贸n de la presi贸n est谩 constituido por un elemento primario, que estar谩 en contacto directo o indirecto con el proceso en el que se producen los cambios de presi贸n, y un elemento secundario (el transmisor de presi贸n) cuya tarea consistir谩 en traducir el cambio en valores medibles para su utilizaci贸n en la indicaci贸n, la vigilancia y el control.

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