MEDIDORES DE PRESIÓN

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
Capítulo 3: Medidores y Sensores para presión
PROCESOS INDUSTRIALES
VARIABLE: PRESIÓN
• Definición
• Referencia de Presión
• Unidades de Presión
• Presión en fluidos
• Medidores de presión
DEFINICIÓN
• Es la fuerza por unidad de superficie, cuando la fuerza es perpendicular
a dicha superficie. Esto es lo que ocurre comúnmente en fluidos
confinados.
REFERENCIA DE
PRESIÓN
La presión siempre se mide
respecto a una referencia o
valor patrón, la cual puede
ser el vacío absoluto u otra
presión como en el caso más
común en que se trata de la
presión atmosférica. Según la
referencia de presión utilizada
se le dan nombres distintos a
las medidas de presión.
PRESIÓN ABSOLUTA.-Es la presión referida al vacío
absoluto.
PRESIÓN MANOMÉTRICA.-Es la presión referida a la
presión atmosférica.
PRESIÓN DE VACÍO.-Es la presión referida a la presión
atmosférica pero por debajo de ella.
PRESIÓN DIFERENCIAL.-Es la diferencia entre dos
presiones cualesquiera
PRESIÓN ATMOSFÉRICA.-Es la presión ejercida por el
peso de la atmósfera sobre la tierra al nivel del mar esta es
de aproximadamente 760 mm de Hg , 14.7 psi o 100 KPa
PRESIÓN BAROMÉTRICA .-Es la medida de la presión
atmosférica la cual varía levemente con las condiciones
climáticas.
REPRESENTACIÓN DE PRESIÓN
UNIDADES DE PRESIÓN
Las unidades de presión expresan una unidad de fuerza sobre unidad de área. Las más usadas son
Kg/cm², PSI (lbf/pulg²), Pascal (N/m²), Bar, Atmósfera, Torr (mm de columna de Hg).
La siguiente tabla resume los factores de conversión de las unidades de presión más comunes.
PRESIÓN EN FLUIDOS
FLUIDOS
ESTÁTICOS
En un fluido estático la
presión en un punto dado
es igual al peso de la
columna de líquido por
unidad de área. Entonces
que la presión en un
líquido será directamente
proporcional a la altura de
líquido sobre el.
FLUIDOS EN
MOVIMIENTO
Presión
estática
Presión
dinámica
Presión de
estancamiento
FLUIDOS EN MOVIMIENTO
PRESIÓN ESTÁTICA Es la presión ejercida por el fluido en todas sus direcciones. Esta
corresponde a la presión que se mediría con un instrumento que se mueve
con el fluido. Para medirla se puede usar una toma perpendicular a la
dirección del flujo
PRESIÓN DINÁMICA Es la presión que se produce por el efecto de la velocidad del fluido. Esta se
ejerce solamente en la dirección del fluido. En un fluido estático la presión
dinámica es cero. Para medirla se debe hacer la diferencia entre la presión
de estancamiento y la presión dinámica.
PRESIÓN DE
ESTANCAMIENTO
Es la presión resultante de la presión estática más la presión dinámica. Su
valor será el de la presión cuando el fluido se desacelera hasta obtener una
velocidad cero en un proceso sin rozamiento.
MEDIDORES DE PRESIÓN
TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN
• Mecánicos
• Electromecánicos
• Neumáticos y Electrónicos
Primario
de
Medida
Directa
Mecánicos
Primarios
Elásticos
Transmisores
electrónicos
Extensómetro
Resistivos
Electromecánicos
Piezoeléctricos
Magnéticos
Capacitivos
NEUMÁTICOS
•
Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases
ELECTRÓNICOS
Mecánicos
Medidor
McLeod
Térmicos
Ionización
ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA
• Miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura
conocidas. Ejemplo:
Barómetro de
cubeta
Manómetro
de tubo en U
Manómetro
de toro
pendular
Manómetro
de tubo
inclinado
Manómetro
de campana
PRIMARIOS ELÁSTICOS
•
Se deforman por la presión interna del fluido que contienen. Ejemplos:
Tubo de
Bourdon
El elemento
espiral
El
diafragma
El helicoidal
El fuelle
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.
Fuelle
Es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y
puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
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.
INSTRUMENTO DE MEDICIÓN
• Manómetros
• Manómetros de tubo U
• Manómetros de tubo de Bourdon
• Manómetros de fuelle
MANÓMETROS
•
El manómetro es un aparato que sirve
para medir la presión de gases o líquidos
contenidos en recipientes cerrados.
Existen 2 tipos: líquidos y metálicos.
•
Los manómetros de líquidos emplean,
por
lo
general,
como
líquido
manométrico el mercurio, que llena
parcialmente un tubo en forma de U.
•
En los manómetros metálicos la presión
da lugar a deformaciones en una cavidad
o tubo metálico, denominado tubo de
Bourdon en honor a su inventor.
•
Estas deformaciones se transmiten a
través de un sistema mecánico a una
aguja que marca directamente la presión
sobre una escala graduada.
MANÓMETROS DE TUBO EN U
•
•
•
Está formado por un tubo de vidrio doblado en forma de U
lleno parcialmente con un líquido de densidad conocida,
uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere
medirse la presión, y el otro se deja libre a la atmósfera.
La presión ejercida en el lado de alta presión, produce el
movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce
en una diferencia de nivel marcado como h.
Esta altura h dependerá de la presión y de la densidad del
líquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede
elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U
calibrada
ya
en
unidades
de
presión.
MANÓMETROS DE TUBO DE BOURDON
•
•
Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico, aplanado y curvado de forma especial
conocido como tubo de Bourdon
Este tubo tiende a enderezarse cuando en su interior actúa una presión, por lo que el
extremo libre del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de
palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que
indica directamente la presión en la escala.
MANÓMETROS DE FUELLE
•
•
•
Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico
en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica
la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el
movimiento de su extremo libre se transforma en el
movimiento de la aguja indicadora.
Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro
de diafragma, en este caso la presión actúa sobre un
diafragma elástico el que se deforma y la deformación
se convierte en el movimiento del puntero indicador.
Se muestra un esquema mas terminado de un
manómetro donde una cápsula elástica funciona como
elemento sensor de la presión.
GRÁFICO DEL PROCESO
BIBLIOGRAFÍA
• Soisson, H. E. (1980). Instrumentación industrial. Limusa.
• Solé, A. C. (2012). Instrumentación industrial. Marcombo.
• Harper, G. E. (2000). El ABC de la instrumentación en el control de procesos
industriales. Editorial Limusa.