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MEDIDORES DE PRESIÓN
Antes de hablar de los medidores de presión tenemos que tener claro los conceptos básicos,
que nos ayudaran al entendimiento del uso de estos instrumentos:
Presión
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. De esta manera, la presión (P) de una
fuerza (F) distribuida sobre un área (A), se define como:
Existen muchas razones por las cuales en un determinado proceso se debe medir presión.
Entre estas se tienen:
Calidad del producto, la cual frecuentemente depende de ciertas presiones que se deben
mantener en un proceso.
Por seguridad, como por ejemplo, en recipientes presurizados donde la presión no debe
exceder un valor máximo dado por las especificaciones del diseño.
En aplicaciones de medición de nivel.
En aplicaciones de medición de flujo.
En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de presión es el Pascal (Pa),
que se define como la fuerza ejercida por un Newton (N) sobre un área de un metro
cuadrado (m2). O sea, Pa = N/m2. Esta es una unidad de presión muy pequeña, pero el kilo
pascal (KPa), 1.000 Pa, permite expresar fácilmente los rangos de presión comúnmente más
usados en la industria petrolera. Otras de las unidades utilizadas son el Kilogramo por
centímetro cuadrado (Kg. /cm2); libras por pulgada cuadrada (Psi); bar, y otros.
Le mostraremos una tabla donde aparecerá una gran variedad y más completa unidades de
conversión; donde nos permitirá tener una mejor idea de las unidades a utilizar, para la
resolución o identificación de problemas.
Tabla 1. Factores de conversión para unidades de presión.
Tipos de Presión
Presión Absoluta
Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absolutos. La
presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que
indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy
pequeña. Ester termino se creó debido a que la presión atmosférica varia con la altitud y
muchas veces los diseños se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del
mar por lo que un término absoluto unifica criterios.
Presión Atmosférica
El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso
actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la
presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del
barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor
de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), 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 se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión
atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la presión
atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente es
pequeña mientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es
insignificante, es evidente que el valor absoluto de la presión puede abstenerse adicionando
el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.
La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a
la lectura del manómetro.
Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica.
La presión relativa
Es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la
atmosférica del lugar donde se efectúa la medición. Hay que señalar que al aumentar o
disminuir la presión atmosférica, disminuye o aumenta respectivamente la presión leída.
La presión diferencial
Es la diferencia entre dos presiones. El vacío es la diferencia de presiones entre la presión
atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión medida por debajo de la
atmosférica. Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o
pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presión atmosférica influyen
considerablemente en las lecturas del vacío.
El campo de aplicación de los medidores de presión es amplio y abarca desde valores muy
bajos (vacío) hasta presiones de miles de bar. Los instrumentos de presión se clasifican en
tres grupos: mecánicos, neumáticos, electromecánicos y electrónicos.
Vacío
Se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se
miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a
la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presión atmosférica
existente. Los valores que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero absoluto y
por lo general se expresa a modo de centímetros de mercurio(cmHg), metros de agua, etc.
De la misma manera que para las presiones manométricas, las variaciones de la presión
atmosférica tienen solo un efecto pequeño en las lecturas del indicador de vacío.
Sin embargo, las variaciones pueden llegar a ser de importancia, que todo el intervalo hasta
llegar al cero absoluto solo comprende 760 mmHg.
Medida de la presión. Manómetro
Para medir la presión empleamos un dispositivo denominado manómetro. Como A y B
están a la misma altura la presión en A y en B debe ser la misma. Por una rama la presión
en B es debida al gas encerrado en el recipiente. Por la otra rama la presión en A es debida
a la presión atmosférica más la presión debida a la diferencia de alturas del líquido
manométrico.
Tipos de Medidores de Presión
Mecánicos
Electromecánicos
Neumáticos
Electrónicos
Mecánicos
• Primario de Medida Directa
• Primarios Elásticos
Electromecánicos
• Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza
• Resistivos
• Magnéticos
• Capacitivos
• Extensiométricas
• Piezoeléctricos
Neumáticos
• Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases
Electrónicos
• Mecánicos
• Medidor McLeod
• Térmicos
• Ionización
Tipos de Medidores de Presión
Medidores Mecánicos
Elementos primarios de medida directa: que miden la presión comparándola con la
ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas.
Ejemplos barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado,
manómetro de toro pendular, manómetro de campana.
Elementos primarios elásticos: que se deforman por la presión interna del fluido que
contienen.
Ejemplos: tubo de Bourdon, el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle.
´´El manómetro de Bourdon es el ejemplo típico de esta clase´´
Elementos primarios elásticos
El tubo de 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, este tiende
enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja.
El elemento espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de
un eje común, y el helicoidal arrollando más de una espira en forma de hélice.
El diafragma consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre sí
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.
El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y
puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
Medidores de Presión Absoluta
Los medidores de presión absoluta consisten en un conjunto de fuelle y muelle opuesto a un
fuelle opuesto sellado al vacío absoluto. El movimiento resultante de la unión de los dos
fuelles equivale a la presión absoluta del fluido.
Elementos Mecánicos
Medidores Electromecánicos
Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas
Para este tipo de medidores se utiliza un Transmisor Electrónico que genera una señal en
base a la posición de un sensor.
La posición del sensor determina la presión ejercida sobre la misma.
Detector de Inductancias
Transformador Diferencial
Detector Fotoeléctrico
Transductores Resistivos
En este tipo de Transductores se aprovecha
un cambio de resistencia (del sensor o del
circuito en que esta) para medir la presión
del sistema.
Para esto el puente de Wheastone es muy
utilizado.
Transductores Magnéticos
Existen dos tipos de Transductores Magnéticos:
Transductores de inductancia variable
Transductores de reluctancia variable
Transductores de inductancia y reluctancia variable
Transductores 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.
Pueden ser de dos tipos:
• Capacidad fija
• Capacidad variable
Galgas Extensiométricas
Inductancia Variable
Núcleo Magnético en un Campo electromagnético
Reluctancia Variable
Núcleo Magnético en un Campo Magnético
Se basan en la variación de longitud y de diámetro, por lo tanto de resistencia, que
tiene lugar cuando un hilo de resistencia se encuentra sometido a una tensión
mecánica por la acción de una presión.
Puente de Wheastone es usado.
Galgas Extensiométricas
Puente de Wheastone
Transductores Piezoeléctricos
Son materiales cristalinos que, al deformarse físicamente por la acción de una
presión, general una señal eléctrica.
Medidores Neumáticos y Medidores Electrónicos de Vacío
Transductores Mecánicos de Fuelle y Diafragma
Trabajan en forma diferencial entre la presión atmosférica y la del proceso. Pueden estar
compensados con relación a las presiones atmosféricas y calibradas en unidades absolutas.
Medidor McLeod
Se utiliza como aparato de precisión en la calibración de los restantes instrumentos. Se basa
en comprimir una muestra del gas de gran volumen conocido a un volumen más pequeño y
a mayor presión mediante una columna de mercurio en un tubo capilar.
Transductores Térmicos
Se basan en el principio de la proporcionalidad entre la energía disipada desde la
superficie caliente de un filamento calentado por una corriente constante y la
presión del gas ambiente cuando el gas esa a bajas presiones absolutas.
• Transductor térmico de termopar
• Transductor Pirani
• Transductor bi-metálico.
Transductores Térmicos
Transductor térmico de termopar
Contiene un filamento en V
que lleva incorporado un
pequeño termopar. Al pasar
una corriente constante a
través del filamento, su temperatura es inversamente proporcional a la presión
absoluta del gas.
Transductores Térmicos
Transductor Pirani
Utiliza un circuito de puente de Wheastone que compara las resistencias de dos
filamentos de tungsteno, uno sellado en alto vacío en un tubo y el otro en contacto
con el gas medido y por lo tanto pierde calor de conducción
Transductores Bimetálicos
Utiliza una espiral bimetálica
calentada por una fuente de
tensión estabilizada. Cualquier
cambio en la presión produce
una deflexión de la espiral, que a
su vez esta acoplada a un índice
que señala la escala el vacío.
Transductor de Ionización
Se basan en la formación de los iones que se producen en las colisiones que existan
entre moléculas y electrones. La velocidad de formación de estos iones, es decir la
corriente iónica, varía directamente con la presión.
o Transductor de filamento caliente
o Transductor de catado frío
Transductor de filamento caliente
Consiste en un tubo electrónico con un
filamento de tungsteno por una rejilla en
forma de bobina, la cual a su vez está
envuelta por una placa colectora.
La emisión de iones es proporcional a la
presión del gas dentro del tubo.
Transductor de cátodo frío
Se basa en el principio de la
medida de una corriente iónica
producida por una descarga de
alta tensión.
Los electrones desprendidos del
cátodo toman un movimiento en
espiral al irse moviendo a través de un campo magnético en su camino hacia el
ánodo
Como ya sabemos que instrumentos debemos utilizar para la comparación de presión o para
medición, ahora se le mostrara una tabla de los instrumentos de medición y sus rango para
poder saber que instrumento utilizar a la hora de la resolución o detección de un problema.
Acuérdense que si utilizamos un instrumento que esta fuera del rango de la medición a
hacer, podemos tener una mala lectura o en casos más desfavorables dañar el equipo, por
eso es importante el rango de medición de los equipos o instrumentos de medición de
presión.
Tabla 2. Principales características de los instrumentos para medir presión.
Como ya se ha hablado de las presiones y sus instrumentos a medir, podemos tener una
clara idea de cuales seria sus aplicaciones en la industria para mayor efectividad y rapidez a
la hora de emplear cualquier instrumento de medición de presión a continuación se le
mostrara una breve información de aplicación y la gran utilidad que se le da en la
industrias.
Aplicaciones
Celda de medición capacitivo cerámica en cerámica
de zafiro® con membrana completamente rasante.
Para la industria farmacéutica, del papel y
tratamiento de aguas residuales.
Celda de medición metálica con membrana
Hastelloy y auto-compensación de temperatura.
Para la industria alimentaria, en productos
químicos corrosivos y almacenamiento de
betún.
Celda de medición metálica piezo-resistiva con
membrana de sobrecarga integrada.
Para monitorización de filtros, medición de
caudal y depósitos presurizados.
Celda de medición metálica piezo-resistiva con
llenado de aceite conforme el FDA.
Para la industria alimentaria, la depuración de
aguas y centrales eléctricas.
Celda de medición metálica de película fina en
construcción pequeña. Celda de medición seca
con una precisión muy elevada.
Para tecnología hidráulica, bancos de pruebas
de motores y estaciones de compresión de gas.
Sello separador para desacoplamiento de
temperaturas o medios agresivos.
Para las industrias farmacéutica y alimentaria,
en reactores químicos y en columnas de
destilación.
No son todo los instrumentos mencionados anteriormente, pero son algunos para tener idea
de sus aplicaciones a nivel industrial, como a evolucionado y que no necesariamente los
datos recibidos son directamente, si no a veces por mediciones indirectas pero de igual
forma recibiendo la información que necesitamos.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
¨FRANCISCO DE MIRANDA¨
ÁREA DE TECNOLOGÍA
U.C: FENOMENOS DE TRASNPORTE
Medidores de Presión
UNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFMUNEFM
Materia:
Fenómenos de Transporte
Alumno:
Juan Peña C.I 25.312.234
Punto Fijo, Febrero de 2015
CONCLUSIÓN
La ciencia y la investigación en este campo nos permite automatizar procesos como esos
tan fáciles y así poder mejorar la recepción de datos y fácil ejecución hacia los operandus,
solo con simples sensores y mediciones indirectas podemos obtener resultados favorables,
precisos y confiables sin ningún riesgo y pérdida de tiempo, a tiempos reales, ahorrándole a
la empresa perdidas desfavorables que puedan dañar su sistemas laborales.
El conocimiento de estos instrumentos nos ha permitido saber cómo podemos hacer a la
hora de medir una variable como es la presión, que es la estudiada en estos momentos que
es la materia a presentar, pero no solo nos da una idea de esta materia sí no que también en
otras áreas se basa con las misma formalidades y respeto que hay que tener y con la
responsabilidad que obtenemos al poseer estos conocimientos.
Gracias a que cada vez la tecnología avanza y nos referimos ¨Avanza¨ cuando sus
aplicaciones son más fácil de implementar y adaptar a las situaciones requeridas y también
a que su exactitud es más precisa, su dimensiones va a variar dependiendo del dispositivo
adquirido y hasta donde allá llegado el avance de ese instrumento, pero sí de igual forma si
poseemos un instrumento que nos es aceptable para su aplicaciones debemos estar en la
capacidad para que eso no sea obstáculo para así obtener nuestros fines o poder adquirir
resultados favorables.
Con esta información podemos concluir que los medidores de presión han ayudado a que
nuestros trabajos sean confiables, seguros y la efectividad de nuestro trabajo sea veras,
dándole aplicaciones inimaginables y que solo habrá un obstáculo que seriamos nosotros
mismos a la hora de su aplicación, el humano fue instrumento y resultado por falta de
instrumentos ahora son estos instrumentos los que nos permiten el resultado sin necesidad
de ejecutar trabajo corporal, con mayor facilidad y comodidades, sin embargo el buen y el
conocimiento de du funcionamiento es lo que permitirá no caer en errores a nivel técnico-
operacional cuando se miden dichas variables.
INTRODUCCIÓN
La presión es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por
unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza
resultante sobre una superficie.
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,
conocidas que puede ser la de una columna liquida 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. 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 variando este, 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. La
mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad
la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. El resultado obtenido se
conoce como presión manométrica.
