Presión: Instrumentos de medida directa de la presión

30 Septiembre 2009

 

Los instrumentos que miden directamente la presión determinan la magnitud de la misma de acuerdo a alguna de las leyes vistas anteriormente, y obtienen la indicación a partir de ellas.

P = FN/S dP = dh *p *g

 

Este apartado se debe iniciar recordando que cualquier elemento que mide directa­mente la presión se conoce con el nombre genérico de manómetro. Aunque existen otros tipos de medidores de presión que miden la presión de forma directa, como manómetros de tubo inclinado, manómetros en «U» con varios líquidos, balanzas tipo pistón, etc., aquí solo vamos a contemplar, a modo de ejemplo, los casos más común­mente usados en la práctica, como:

Medida de presión con columna de líquido.

Medida de presión por balance con líquido de referencia.


 

 

 

Medida de presión con columna de líquido

El principio de medida de un manómetro de columna de líquido se basa en el hecho de aplicar directamente la ecuación:

dP = dh*p *g


donde la presión medida «P» se compara con el peso de una columna de líquido h. La altura de líquido en la columna se puede visualizar en una escala adosada a la propia columna, como muestra la Figura abajo.

La selección del líquido depende de la magnitud de la medida a realizar, siendo los más habituales agua y mercurio. Si se considera una columna con 1 metro de altura, las diferentes densidades del agua (p = 1 g/cm3) y mercurio (p = 13,6 g/cmJ) dan una medida de presión de:

 

Agua =98,1 mbar

Mercurio = 1334,2 mbar

 

 

 

Estos valores muestran que la columna de líquido es útil para la medida de bajas presiones o presiones diferenciales, así como para la calibración de otros instrumentos basados en la medida de presión o presión diferencial.

 

A la hora de visualizar la medida obtenida con una columna de líquido hay que tener presente el efecto de la tensión superficial de ios líquidos que se muestra por la curvatura superficial (menisco) en las paredes interiores de la columna y que aparecen en la Figura abajo. En el caso de líquidos con baja tensión superficial, como el agua, la forma del menisco es cóncava hacia el lado del aire. En el caso del mercurio, con muy alta tensión superficial, el menisco es convexo hacia el lado del aire. Con el fin de eli­minar el error de paralaje al llevar a cabo la lectura de presión, esta lectura debe reali­zarse en dirección horizontal, tomando como referencia la parte superior del menisco, tal como muestra la Figura de abajo.

 


Dependiendo de los requerimientos específicos, las columnas de líquido pueden tener diversas formas constructivas, como tubo inclinado, tubo en «U» con un solo líquido, tubo en «U» con varios líquidos superpuestos, etc., aunque realmente la más utilizada es la de tubo en «U» con un solo líquido, como muestra la Figura de abajo. El principio de medida está basado en que:


 

Cuando las presiones P1 y P2 son iguales, la diferencia de altura, que corresponde a la diferencia de presión, es cero.


Medidas de presión por balance con líquido de separación

 

Con el método de balance de presión, el líquido solo sirve para separar las cámaras de presión. La presión que va a ser medida actúa sobre una superficie «S» y es compa­rada con la fuerza debida al peso «F». Como consecuencia, la densidad del líquido existente dentro de la cámara no tiene ninguna influencia en la medida.

Igual que en el caso de las columnas de líquido, existen varios métodos de medi­da, actualmente en desuso, de los cuales vamos a centrarnos exclusivamente en el de balance de presión en cámara anular o íoroidal, método que aparece en la Figura siguiente.

En este caso, el principio de medida a aplicar es el siguiente:

 

De forma simplificada, el funcionamiento es como sigue. En la parte superior, el toro está cerrado interiormente por medio de un diafragma con superficie S. En la parte inferior existe un contrapeso cuya fuerza F=m * g tiende a mantener el conjunto en posición cero cuando no se aplica ninguna presión.


Aplicando las dos presiones P1 y P2 se producirá un desplazamiento hasta alcanzar el desequilibrio dh proporcional a la diferencia de presión. Al mismo tiempo la fuerza resultante sobre el diafragma S ocasiona un ángulo de rotación a que se equilibra con el contrapeso cuya fuerza es F.


Modificando la posición del contrapeso sobre su eje (radio R), se modifica la sensibilidad en la medida de la presión diferencial. Cuanto mayor sea el radio R, mayor será la presión diferencial necesaria para conseguir el mismo ángulo de rotación a.


Bomba de comprobación con pesas muertas

La Figura siguiente muestra una bomba de pesas muertas que, aunque no es realmente un medidor, se utiliza para comprobar la calibración de los medidores de presión. Se incluye en este apartado por utilizar la ley antes mencionada.

P = FN/S

Para comprobar un instrumento se realiza la comparación con un sistema de pesas que está constituido por un pistón de sección conocida (S en cm2), sobre el que se cargan pesas también con valor conocido. Para llevar a cabo la calibración basta con girar el volante de la bomba hasta que el pistón quede libre, es decir, flo­tando sobre el aceite. En este momento, como se conoce la fuerza (peso en Kg), y la sección del pistón, sabremos la presión que debe indicar el instrumento a com­probar.


 

 

48430 Vistas
José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

Sitio Web: instrumentacionycontrol.net/foros/ Email Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.