INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE PRESION

Por instrumento de medida de la presión, nos referimos a un instrumento para la medida de la presión en gases y líquidos.  Aquí, diferenciamos entre instrumentos de medida de presión mecánicos (medidores de presión), electrónicos y mecatrónicos.

La medida y el control de la presión es la variable de proceso más utilizada en la industria del control de procesos en muchos segmentos.  Además, a través de la presión es posible inferir una serie de otras variables de proceso, como el nivel, el volumen, el flujo y la densidad.  Este artículo cubrirá las principales tecnologías de las tecnologías más importantes utilizadas en los sensores de presión, así como algunos detalles relativos a las instalaciones de transmisores de presión, el mercado y las tendencias.

 

MEJORES INSTRUMENTOS DE MEDIDA PARA MEDIR PRESION

¿Cuáles son los diferentes tipos de medida de presion?

Existen cuatro tipos diferentes de medida de presión:

  • Gauge– Referencia a la presión atmosférica.
  • Sellado– Se refiere a una cámara sellada cerrada con la presión atmosférica (aproximadamente 1bar).
  • Absoluto– La referencia es un vacío (0bar o sin presión).
  • Diferencial– Donde el sensor tiene dos puertos para la medición de dos presiones diferentes.

Todas las medidas de presión se realizan con respecto a una presión de referencia y se expresan en esos términos principales.

 

Medidor (G)

Los sensores de presión del medidor miden la presión de entrada (de su medio) con referencia a la presión atmosférica ambiental (ventilada a la atmósfera).  El manómetro se utiliza para medir la presión en relación con las condiciones ambientales, como con la presión de los neumáticos de los coches.  Como los sensores están abiertos a la atmósfera, 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 presión de entrada (de su medio) con referencia a una cámara sellada cerrada con la presión atmosférica (aproximadamente 1bar).  Esto protege el circuito interno del sensor de la humedad.  Este rango está normalmente restringido a un mínimo de 7bar y más.  Las instalaciones exteriores o donde se puede lavar el equipo son buenos ejemplos de aplicación.    Nuestros sensores de presión industriales son ideales.

 

Absoluto (A)

Los sensores de presión absoluta miden la presión de entrada (de su medio) con referencia a una cámara de vacío a 0bar (evacuada y sellada herméticamente).  Se especifica dónde se requieren medidas de presión absoluta, por ejemplo, presiones barométricas, o dónde el equipo necesita que se elimine todo el aire.

 

Diferencial (D)

Aquí la presión de referencia no es ni ambiental ni interna al sensor.  El sensor está provisto de dos puertos, uno de entrada alta y otro de entrada baja, y medirá la diferencia entre ambos.  Generalmente se utiliza para aplicaciones de medición de filtros.    Vea nuestra gama de sensores de presión diferencial.

 

Principios básicos de la medicion de la presion

Veamos el concepto de Presión Estática.  Muestra un recipiente con un líquido que ejerce una presión en un punto que es proporcional al peso del líquido y a la distancia del punto a la superficie.  (El principio de Arquímedes: un cuerpo sumergido en un líquido está sujeto a una fuerza, conocida como empuje, igual al peso del líquido desplazado.  Por ejemplo, este principio permite, si es posible, determinar el nivel, utilizando un flotador sujeto al empuje de un nivel de líquido que se transmite para un indicador del movimiento, cuyo nivel se está midiendo, ya que el empuje varía con la densidad).

La presión estática P se define como la relación entre la fuerza F aplicada perpendicularmente a una superficie con área A: P = F/A [N/ m2).

Un paralelepípedo con un área de lado A y longitud L en un lado, donde la presión en su cara superior y su cara inferior vienen dadas respectivamente por PD = hpg y PU = (h + L) pg. La presión resultante es igual a PU – PD = lpg.  La presión empleada por una fuerza perpendicular a la superficie del fluido se denomina presión estática.  El principio de Pascal establece que cualquier aumento en la presión del líquido se transmitirá por igual a todos los puntos del líquido.  Este principio se utiliza en los sistemas hidráulicos (como los frenos de los coches).  Expresado de otra forma: las fuerzas aplicadas tienen intensidades proporcionales a las áreas respectivas.

También vale la pena citar la Ley de Steven (1548-1620): en un líquido homogéneo e incompresible en equilibrio bajo la acción de la gravedad, la presión crece linealmente con la profundidad; la diferencia de presión entre dos

 

Lista de instrumentos de medida de presion

Estos dispositivos de medida de presión son:

  • El Barómetro
  • Piezómetro o Tubo de Presión
  • Manómetros
  • El Manómetro Bourdon
  • El medidor de presión de diafragma
  • Micro Manómetro (Tubo en U con los extremos ampliados).

El Barometro:

El barómetro es un dispositivo d medida destinado a medir la presión atmosférica local. Un barómetro 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 pequeña cantidad de mercurio caerá en el recipiente y así se formará un vacío en el extremo superior del tubo.

La presión atmosférica que actúa sobre la superficie del mercurio en el recipiente sostendrá 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 presión atmosférica a nivel del mar = 760 mm de mercurio. El espacio sobre el mercurio en el tubo contendrá vapores de mercurio. Este espacio se llama vacío torriceliano.

El mercurio es ideal para su uso en un barómetro debido a su alta densidad (por lo que sólo necesita un tubo corto) y a su muy baja presión de vapor.

La altitud de un lugar y las condiciones meteorológicas influyen en la lectura del barómetro.  La lectura de un barómetro registrado en un lugar indica sólo la presión atmosférica local.

La presión atmosférica estándar 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 presión hacen que la parte delantera de la caja se deforme hacia adentro o hacia afuera, de modo que el tirón del resorte sólo resista la fuerza debida a la presión de la atmósfera.

Estos pequeños desplazamientos se amplifican y mueven un puntero proporcionado sobre una escala calibrada.

 

El Barometro de Sifón:

Este instrumento se utiliza convenientemente como barómetro doméstico.  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 amplía.  Esta parte agrandada toma el lugar del tazón o depósito del barómetro ordinario.  Un bloque de hierro de pequeño peso se apoya en la superficie del mercurio, en parte por el empuje del mercurio sobre él y en parte por un contrapeso.

El bloque de hierro y el contrapeso están conectados por una cuerda que se toma sobre una polea.  La variación de la presión atmosférica 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 algún ángulo.  Un puntero unido a la polea se moverá sobre una escala circular desde la cual se puede leer la presión atmosférica.

 

Piezometro o tubo de presion:

El piezómetro se utiliza para medir la cabeza de presión estática de un líquido que fluye en cualquier sección de un tubo.  Consiste en un tubo cuyo extremo inferior abierto está montado a ras de la pared interior del tubo.  El otro extremo del tubo está expuesto a la atmósfera.

El piezómetro también puede tener una forma y estar conectado al tubo de manera que se pueda obtener directamente la cabeza de presión a nivel del centro del tubo.

Limitaciones de un Piezómetro:

El piezómetro tiene limitaciones para su uso debido a las siguientes razones:

Es muy difícil o impracticable medir altas presiones.  En particular para los líquidos de baja gravedad específica, la altura de la columna de líquido en el piezómetro será inconvenientemente alta y requerirá un tubo piezométrico muy largo.

El piezómetro no puede funcionar para una presión manométrica negativa, ya que el aire entraría en el recipiente a través del tubo.

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

Los rápidos cambios de presión que pueden producirse continuamente no pueden medirse eficazmente.  Esto se debe a que el cambio en el nivel del piezómetro se retrasará con respecto al correspondiente cambio rápido de presión.

El tubo del piezómetro puede adoptar la forma para la medición de pequeñas presiones manométricas negativas.  En esta disposición, la superficie libre del líquido en el tubo estará a un nivel más bajo que el nivel A dentro del recipiente donde se va a medir la presión.  Si la superficie libre del líquido en el tubo está en unidades h por debajo de A, entonces la cabeza de presión en A = ha = – Sh unidades de longitud de agua, donde, S – Gravedad específica del líquido.

 

Manometros:

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

Los manómetros son dispositivos de medición de presión que utilizan columnas de diferentes líquidos.  El líquido cuya presión se va a determinar se llama el líquido medido mientras que el otro líquido se llama el líquido del manómetro.  El líquido del manómetro puede ser de mayor o menor densidad que el del líquido medido.  Estos dispositivos pueden utilizarse para medir la presión de los líquidos así como la de los gases.  Los manómetros tienen tubos conectados en forma de U que contienen diferentes fluidos

En un manómetro, cuando una de las extremidades del dispositivo está abierta a la atmósfera, registra la presión de la fuente conectada a la otra extremidad.  Cuando ambos miembros están conectados a fuentes de presión, el manómetro registra la diferencia de presión entre las dos fuentes de presión.  Por consiguiente, estos manómetros se denominan manómetro simple y manómetro diferencial.

La presión de un fluido en un tubo puede medirse utilizando un tubo de vidrio en U que contiene un líquido más pesado que no se mezcla con el fluido del tubo.

Supongamos que el tubo contiene agua y que se utiliza mercurio como líquido de medición.  Deje que el nivel EF corresponda a la superficie de contacto de los dos líquidos.  Deje que X sea el centro del tubo.

 

Manometro de tubo en U invertido:

A veces se utiliza un líquido más ligero en un manómetro.  En tal caso se utiliza un manómetro invertido

Los tubos A y B contienen líquidos de gravedad específica Sa y Sb respectivamente.  El manómetro invertido contiene un líquido de gravedad específica S. En tal disposición, incluso para pequeñas diferencias de presión entre A y B se producirán grandes desviaciones del líquido del manómetro.  Por lo tanto, las mediciones pueden hacerse con precisión.  Sea w = Peso específico del agua.

El peso específico del líquido en A y B son respectivamente Saw y Sbw.

 

Medicion de la presion negativa o de succion:

La tubería está conectada a un tubo en U que contiene un líquido pesado de gravedad específica S. (Normalmente se utiliza mercurio como líquido de medición).  Dejemos que y sea la lectura del manómetro.  Dejemos que la superficie superior del líquido de medición sea h unidades debajo del centro del tubo.

 

Manometros sensibles:

Manometro de una sola columna:

El manómetro de columna simple es una forma modificada del manómetro ordinario de tubo en U.  Este manómetro también tiene dos extremidades, una de las cuales tiene una superficie muy grande en comparación con la otra.  La superficie de la extremidad más grande (también llamada cuenca) puede hacerse 100 veces la superficie de la otra extremidad.  El manómetro contiene un líquido pesado como el mercurio.  El tubo en el que se determina la presión está conectado a la extremidad más grande.

Cualquier cambio de presión en el tubo sólo puede producir un cambio muy pequeño en el nivel de la superficie del líquido del manómetro en la cuenca.  Este cambio de nivel puede ser descuidado.  Por lo tanto, la lectura en el tubo estrecho sólo debe ser tomada.  Puesto que no es necesario tomar ninguna lectura correspondiente a la superficie líquida de la cuenca, no es necesario que sea transparente.  Normalmente está hecho de hierro.  La otra extremidad, es decir, el tubo estrecho, puede ser vertical o inclinado, para hacerlo más sensible.

Sea XX el nivel de líquido del manómetro en la cuenca y el tubo estrecho cuando el manómetro no está conectado al tubo.  Dejemos que después de conectar el tubo al manómetro la caída del nivel de líquido del manómetro en la cuenca sea ∆h1.

Sea h2 = aumento del nivel de líquido del manómetro en el tubo estrecho.

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

A = Área de la sección transversal de la cuenca.

a = Área de la sección transversal del miembro estrecho.

S = Peso específico del líquido en la tubería.

Sm = Peso específico del líquido en el manómetro.

S’ = Gravedad específica del líquido en el manómetro en relación con el líquido en la tubería.

 

El manometro de tubo inclinado:

Esto es una mejora con respecto al manómetro de una sola columna.  En este caso, el tubo del manómetro se hace inclinado para hacerlo más sensible.  En este caso el desplazamiento del líquido pesado en el tubo estrecho es relativamente mayor y por lo tanto las lecturas pueden ser tomadas con mayor precisión.

 

El manometro de Bourdon:

Es un aparato de medida formado por un tubo de metal con sección elíptica cerrado en un lado A, y en el otro lado B se pone al punto del manómetro donde se va a realizar la medida de presión. A medida que el fluido entra en el tubo, éste tiende a enderezarse.

Utilizando una disposición de sector-piñón, la pequeña deformación elástica del tubo se comunica a un puntero de manera amplificada.  El puntero se mueve sobre una esfera graduada.  El dispositivo se calibra sometiéndolo a varias presiones conocidas.

El medidor de Bourdon es adecuado para medir no sólo altas presiones como las de una caldera de vapor o un conducto de agua, sino también presiones negativas o de vacío.  Un manómetro así concebido para medir tanto las presiones positivas como las negativas se llaman manómetro compuesto.

 

El medidor de presion del diafragma:

Este dispositivo se basa en el mismo principio que el del manómetro 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 manómetro, el diafragma sufrirá una deformación elástica.

Esta deformación se comunica a un puntero que se mueve en una escala graduada que indica la presión.  Cabe señalar que este dispositivo funciona con el mismo principio que el del barómetro 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 disposición se denomina micro-manómetro.  En este dispositivo utilizamos dos líquidos manométricos inmiscibles.  Dejemos que s1 y s2 sean la gravedad específica de los dos líquidos manométricos (dejemos s1 > s2); el líquido más denso llenará el fondo del tubo en U.

Sea A = área de cada extremo ampliado

a = área del tubo

Cuando las presiones aplicadas a las dos extremidades son iguales, es decir, cuando p1 = p2 deja que la superficie de separación entre los dos líquidos sea XX.

En esta condición, la cabeza del líquido manométrico más ligero debe estar h por encima de XX.  La presión en XX debe ser la misma en los dos miembros.

px = s2wh

 

¿Que unidad se usa para medida presion?

Antes de nada, ¿Que es Presion?

La presión se define como la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en la vecindad. Puede medir esta fuerza detectando la cantidad de desviación en una membrana que está alineada con el líquido. Una vez que se ha determinado el área de membrana conocida, se puede calcular la presión. Los sensores de presión se venden en una escala que proporciona un método para la conversión a unidades de ingeniería. La unidad SI para presión es Pascal (N / m2), pero otras unidades de presión comunes incluyen psi, atmósfera, barra, pulgada de mercurio, milímetros de mercurio y seco.

La medición y el control de la presión es la variable de proceso más utilizada en la industria del control de procesos en muchos segmentos.  Además, a través de la presión es posible inferir una serie de otras variables de proceso, como el nivel, el volumen, el flujo y la densidad.  Este artículo cubrirá las principales tecnologías de las tecnologías más importantes utilizadas en los sensores de presión, así como algunos detalles relativos a las instalaciones de transmisores de presión, el mercado y las tendencias.

 

Medición de la presion y un poco de historia

Durante muchos años la medición de la presión ha atraído el interés de la ciencia.  A finales del siglo XVI, al italiano Galileo Galilei (1564-1642) se le concedió 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 montó el primer termómetro.  El tubo estaba dado vuelta y medio sumergido en el agua, así que, cuando el aire dentro del tubo se enfrió, el volumen disminuyó y el agua subió.  Cuando el aire se calentó, el volumen subió y el agua fue forzada a salir.  Por lo tanto, el nivel del agua medía la temperatura del aire).  El núcleo de su bomba era un sistema de succión que podía elevar el agua a un máximo de 10 metros.  Nunca supo la razón de este límite, lo que motivó a otros científicos a estudiar este fenómeno.

En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) descubrió el barómetro. Gracias a este aparato de medida se  podía evaluar la presión atmosférica, es decir, la fuerza del aire sobre la superficie terrestre.  Realizó un experimento llenando un tubo de 1 metro con mercurio, sellado en un extremo y sumergido en una bañera con mercurio en el otro.  La columna de mercurio invariablemente se sumergió en el tubo aproximadamente 760 mm.  Sin saber exactamente la razón de este fenómeno, lo atribuyó a una fuerza producida en la superficie terrestre.  Torricelli también concluyó que el espacio dejado por el mercurio al principio del tubo estaba vacío y lo llamó «vacío».

Cinco años más tarde, el físico francés Blaise Pascal usó el barómetro para mostrar que la presión del aire era menor en la cima de las montañas.

En 1650, el físico alemán Otto Von Guericke desarrolló la primera bomba de aire eficiente, con la que Robert Boyle realizó pruebas de compresión y descompresión y 200 años más tarde el físico y químico francés Joseph Louis Gay-Lussac, determinó que la presión de un gas confinado a un volumen constante es proporcional a su temperatura.

En 1849, a Eugène Bourdon se le concedió la patente del Tubo de Bourdon, utilizado hasta hoy en las mediciones de presión relativa.  En 1893, E.H. Amagat utilizó el pistón de peso muerto en las mediciones de presión.

En las últimas décadas, con el advenimiento de la tecnología digital, una enorme variedad de equipos se extendió por el mercado en múltiples aplicaciones.  La caracterización de la presión fue realmente valorada desde el momento en que se tradujo en valores medibles.

Todo el sistema de medición de la presión está constituido por un elemento primario, que estará en contacto directo o indirecto con el proceso en el que se producen los cambios de presión, y un elemento secundario (el transmisor de presión) cuya tarea consistirá en traducir el cambio en valores medibles para su utilización en la indicación, la vigilancia y el control.