UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Facultad de Ciencias de la Ingeniería Ingeniería de Petróleos Instrumentación 4TD Estudiante: GABRIELA MESTANZA Quito, 1 de diciembre del 2016 CALIBRADOR DE MANÓMETRO Y DE PESOS Un manómetro es un instrumento de medición que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Esencialmente se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases. Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman mano manómetros, manómetros de vacío o vacuómetros. La calibración de un manómetro tiene como objeto la comparación de un patrón trazable con el manómetro mediante un método validado y certificado. La mayoría de manómetros que hay en el mercado se calibran con una balanza de peso muerto, que está compuesto por un pistón hidráulico al que se le asisten pesas calibradas para crear la presión de escala plena. Posteriormente se abre el equipo y se ajusta la aguja a término cero y un sobrecuello para la ganancia. Para presiones mucho más bajas se utilizan columnas de mercurio o de agua. En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional. Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea. Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Cuando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío parcial. Rango de presiones: Las presiones pueden variar entre 10-8 y 10-2 mm de mercurio de presión absoluta en aplicaciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas en prensas y controles hidráulicos. Con fines experimentales se han obtenido presiones del orden de millones de atmósferas, y la fabricación de diamantes artificiales exige presiones de unas 70.000 atmósferas, además de temperaturas próximas a los 3.000 °C. En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de aire a medida que aumenta la altitud hace que disminuya la presión atmosférica local. Así, la presión baja desde su valor de 101.325 Pa al nivel del mar hasta unos 2.350 Pa a 10.700 m (35.000 pies, una altitud de vuelo típica de un reactor). Por 'presión parcial' se entiende la presión efectiva que ejerce un componente gaseoso determinado en una mezcla de gases. La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de sus componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles). Manómetro de Burdon: Instrumento mecánico de medición de presiones que emplea como elemento sensible un tubo metálico curvado o torcido, de sección transversal aplanada. Un extremo del tubo está cerrado, y la presión que se va a medir se aplica por el otro extremo. A medida que la presión aumenta, el tubo tiende a adquirir una sección circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide la presión interior y provoca el movimiento de la aguja. Los manómetros Burdon se utilizan tanto para presiones manométricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm2 como entre 0-10000 Kg/cm2 y también para vacío. Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala, según el material, el diseño y la precisión de las piezas. El elemento sensible del manómetro puede adoptar numerosas formas. Las más corrientes son las de tubo en C, espiral y helicoidal. El tubo en C es simple y consistente y muy utilizado con esferas indicadoras circulares. También se emplea mucho en algunos indicadores eléctricos de presión, en los que es permisible o deseable un pequeño movimiento de la aguja. El campo de aplicación es de unos 1500 Kg/cm2. El manómetro Burdon es el instrumento industrial de medición de presiones más generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximación y su duración. Manómetro de columna de líquido: Doble columna líquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manómetro de columna de líquido es el patrón base para la medición de pequeñas diferencias de presión. Las dos variedades principales son el manómetro de tubo de vidrio, para la simple indicación de la diferencia de las presiones, y le manómetro de mercurio con recipiente metálico, utilizado para regular o registrar una diferencia de presión o una corriente de un líquido. Los tres tipos básicos de manómetro de tubo de vidrio son el de tubo en U, los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vacío o la presión manométrica dejando una rama abierta a la atmósfera. El Barómetro: El barómetro es básicamente un manómetro diseñado para medir la presión del aire. También es conocido como tubo de Torricelli. El nombre barómetro fue usado por primero vez por Boyle. Manómetro de McLeod: Modelo de instrumento utilizado para medir bajas presiones. También se llama vacuometro de McLeod. Se recoge un volumen conocido del gas cuya presión se ha de medir y se eleva en el nivel de fluido (normalmente mercurio) por medio de un embolo, por una elevación del depósito, con una pero de goma o inclinando el aparato. Al elevar más el nivel del mercurio el gas se comprime en el tubo capilar. De acuerdo con la Ley de Boyle, el gas comprimido ejerce ahora una presión suficiente para soportar una columna de mercurio lo bastante alta como para que pueda ser leída. Las lecturas son casi por completo independientes de la composición del gas. El manómetro de McLeod es sencillo y económico. Es muy usado como patrón absoluto de presiones en la zona de 0.0001-10mm de mercurio; a menudo se emplea para calibrar otros manómetros de bajas presiones que tienen un uso más práctico. Calibración Para medir el nivel de presión de distintos fluidos que se encuentran encerrados en los recipientes que los contienen, se recurre a un instrumento de precisión conocido como manómetro. Al igual que acontece con otros dispositivos, equipos e instrumentos usados cotidianamente en laboratorios científicos o de análisis, esta clase de instrumental también debe chequearse a lo largo del tiempo, para estar seguros de que entrega mediciones precisas y confiables. Para ello lo que se hace es someterlo a una calibración de manómetros. Hay manómetros que miden la presión de los gases; y hay otros que miden la de los líquidos. A fin de medir la presión, los aparatos suelen usar como referencia a la presión atmosférica. De allí que se hable de la calibración de manómetros por comparación. Con lo cual lo que hacen es medir la diferencia que existe entre la presión absoluta o real, y la atmosférica; al valor resultante se lo denomina presión manométrica, y su exactitud dependerá como dijimos de que el aparato sea sometido a instancias de mantenimiento que pueden ser regulares o eventuales, conocidas en el ambiente de los laboratorios como calibración de manómetros de presión. Un manómetro utiliza, para su funcionamiento, principios similares al de aneroides y los barómetros. La medición que entrega este aparato se manifiesta ya sea por arriba, o por debajo de la presión de la atmósfera. Desde Zwei Ingeniería nos abocamos a la calibración de manómetros tipo Bourdon, que son los más comunes y están conformados por un tubo de metal hermético y aplanado, enrollado en forma de espiral y cerrado por uno de los lados; a pesar de ser analógicos estos dispositivos ofrecen una excelente ecuación precio/calidad. Procedimiento de Calibración de Manómetros La calibración de los manómetros, que es uno de los instrumentos de laboratorio para medir presión, junto con los presos tatos y los transmisores de presión, debe seguir pautas estandarizadas, de modo tal que en el tiempo se puedan trazar las mediciones. Esto se resuelve con la adscripción a normas ISO específicas, que en Zwei Ingeniería manejamos a la perfección, al igual que las prácticas más avanzadas y los métodos de calibración de manómetros más eficientes que se usan actualmente en el mundo. Es por ello que estamos en condiciones de entregar a nuestros clientes el correspondiente certificado de calibración de manómetros, que permite a los laboratorios llevar un registro del mantenimiento y de las mediciones obtenidas, y presentarlo en caso de que solicite el documento ante alguna eventualidad. El procedimiento de calibración de manómetros más difundido utiliza balanzas de peso muerto, esto es, un instrumento especial conformado por pistón de tipo hidráulico asistido por pesas convenientemente calibradas. A tal fin se utiliza un banco de calibración de manómetros. De allí la denominación de calibración de manómetros por peso muerto que recibe este método. La calibración de un manómetro se efectúa comparando la totalidad del rango que mide el instrumento. En Zwei Ingeniería nos encargamos de la calibración de manómetros analógicos y digitales; calibramos equipos diferenciales, de fuelle, de columna, tipo Bourdon, etc. Y cuando las desviaciones que se encuentran al pasar por el proceso son mayores a las que permiten las normas, se procede a efectuar un proceso de ajuste. Calibración de peso muerto La balanza manométrica de pesos muertos es un instrumento que reúne excelentes características de robustez, terminación y precisión, permitiendo efectuar mediciones mejor que 0,1 %. La bomba es de tipo tornillo, cuyo cuerpo está construido a partir de macizo hexagonal de bronce, y el tornillo émbolo de acero inox. Se fabrican en tres medidas de vástago, para presiones de hasta 500 kg/cm². El conjunto está soportado por dos patas de fundición regulable en altura y preparada para la alternativa de montaje fijo en banco. Está provista con un depósito de aceite, cuya tapa acciona una válvula aguja ubicada en su parte inferior que la comunica con la cámara de alta presión. El conjunto pistón -cilindro, se fabrica en dos versiones con relación 1:10 y 1:1 para medir alta y baja presión. Pistón construido de E-K con tratamiento térmico y el cilindro de carburo de tungsteno, aseguran la precisión en el tiempo. La conexión para el manómetro a calibrar es rígida vertical y con tuerca giratoria de ½" BSP. Se provee juego de accesorios para adaptación a ¼" y 3/8 " y a roscas NTP y métricas. Las pesas son de bronce pulido y se entregan formando un juego apto para hacer mediciones de 0,1 en 0,1 kg/cm² con el pistón de baja o de 1 kg/cm² con el pistón de alta. Bibliografía - Fundamentos de Mecánica de Fluidos, segunda edición, P. Gerhart, R. Gross, J. Hochtein, Addison-Wesley Iberoamericana. USA 1995. - S.A. (2012). Calibración de manómetros. noviembre 30, 2016, de Zwei Ingeniería Sitio web: http://www.zwei-ingenieria.com.ar/calibracion-demanometros.php
