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Medidores de Presión
Elementos de medición y control
Definición de Presión La presión es una fuerza por unidad de
superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada)
Preconceptos errados Cuando compramos pan, decimos: ¿me pesa el pan
por favor? Pero en realidad lo que hacemos es masar el cuerpo, ya que no compramos un Newton de pan, sino un kilo.
A veces decimos: ¡tienes mucha fuerza!, pero en realidad la fuerza no es una propiedad, ya que la fuerza solamente se ejerce, y algunos individuos ejercen más fuerza que otros.
Relación entre las diferentes unidades de medición
PS
I
Pul
gada
c. d
e ag
ua
Pul
gada
c. d
e H
g.
Atm
osfe
ra
kg/c
m2
cm c
. de
agua
mm
c. d
e H
g.
Bar
Pa
PSI 1.000 27.680Pulgada c. de agua 0.036Pulgada c. de Hg. 0.491Atmosfera 14.700kg/cm2 14.220cm c. de agua 0.014mm c. de Hg. 0.019Bar 14.500Pa 0.0001
Tipos de PresiónPresión absoluta se mide con al cero absoluto de presión
Presión atmosférica
es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro
Presión relativaes la determinada por un elemento que mide la
diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición
Presión diferencial es la diferencia entre dos presiones
Vacíoes la diferencia de presiones entre la presión
atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión ,medida por debajo de la
atmosférica
Representación de Presiones
Tipos de Medidores de PresiónMecánicos ElectromecánicosNeumáticos Electrónicos
Tipos de Medidores de Presión Mecánicos
• Primario de Medida Directa• Primarios Elásticos
Electromecánicos• Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza• Resistivos• Magnéticos• Capacitivos• Extensiométricos• Piezoeléctricos
Tipos de Medidores de Presión 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 liquido 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 le 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 mas de una espira en forma de hélice.
Elementos primarios elásticos El 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.
Elementos primarios elásticos 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
Tipos de Medidores de Presión
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
Inductancia VariableNúcleo Magnético en un Campo electromagnético
Reluctancia VariableNúcleo Magnético en un Campo Magnético
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 Extensométricas 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 Extensométricas
Puente de Wheastone
Transductores Piezoeléctricos Son materiales cristalinos que, al
deformarse físicamente por la acción de una presión, general una señal eléctrica.
Tipos de Medidores de Presión
Medidores Neumáticos
Tipos de Medidores de Presión
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 la presión atmosférica y calibrados 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 mas 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.
Transductor Bimetálicos Utiliza una espiral bimetalica 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, varia directamente con la presión.• Transductor de filamento caliente• 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 esta 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 le 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
Investigación Investigar estructura, funcionamiento,
aplicación y ejemplos del medidor de presión que le corresponde.
Debe preparase para exposición.
Se evaluara: dominio de contenido, claridad, creatividad.
