Oficios Técnicos

www.sapiensman.com/tecnoficio


Información para el estudiante y el trabajador de oficios técnicos. 

 

 


Búsqueda personalizada

 

MEDIDAS DE PRESIÓN - CONCEPTO DE PRESIÓN Y UNIDADES

Introducción.

La presión es una fuerza aplicada a una superficie o distribuida sobre ella. La presión "P" ejercida por una fuerza "F" y distribuida sobre una área "A" se define mediante la relación.

P = F / A

La presión podrá expresarse en muy diversas unidades, tales como:kg/cm2, psi, cm de columna de agua, pulgadas o cm de Hg, bar y como ha sido denominada en términos internacionales, en Pascales (Pa), como la medida estándar según la 3ra Conferencia General de la Organización de Metrología Legal.

Dado que el Pascal (Newton/m2), es la unidad estándar, las equivalencias de las demás medidas las expresaremos en función de esta medida, a continuación:

1 Pa=0,00014 psi
1 Pa=0,0039 pulgadas de agua
1 Pa=0,00029 pulgadas de Hg
1 Pa=0,987x10-5 Atmf
1 Pa=0,102x10-4 kg/cm2
1 Pa=0,01 cm de agua
1 Pa=0,0075 mm de Hg
1 Pa=10-5 Bar

o bien de la siguiente tabla:

La presión puede medirse de dos maneras, la primera en términos absolutos, y la segunda en términos relativos.

La presión absoluta se mide con relación al cero absoluto o vacío total.

La presión relativa se mide con respecto a la presión atmosférica, es decir, su valor cero corresponderá al valor de la presión absoluta atmosférica.

La presión atmosférica es la que ejerce la masa de aire de la atmósfera terrestre sobre su superficie, medida mediante un barómetro. A nivel del mar, la presión atmosférica es de aproximadamente 760 mm de Hg absolutos, que es equivalente a 14,7 psia.

Otro tipo de medida de esta variable, frecuentemente usada es la presión diferencial, que consistirá en la medida de la misma entre dos puntos de un proceso.

La presión de vacío es aquella que se mide como la diferencia entre una presión atmosférica y la presión absoluta (cero absoluto).

Presión manometrica. Es la presión medida con referencia a la presión atmosférica la diferencia entre la presión medida y la presión atmosférica real. Como ésta es variable, la comparación de valores medidos en diferentes intervalos de tiempo, resulta incierta.

Presión hidrostatica. Es la presión existente bajo la superficie de un líquido, ejercida por el mismo.

Presión de línea. Es la fuerza ejercida por el fluido, por unidad de superficie, sobre las paredes de una conducción por la que circula.

Presión diferencial. Es la diferencia entre un determinado valor de presión y otro utilizado como referencia. En cierto sentido, la presión absoluta podría considerarse como una presión diferencial que toma como referencia el vacío absoluto, y la presión manométrica como otra presión diferencial que toma como referencia la presión atmosférica.

Los elementos primarios de medición de presión son fundamentalmente de tres tipos:

1.- Elementos Mecánicos
2.- Elementos Electromecánicos
3.- Elementos Electrónicos.

Elementos Mecánicos: estos se subclasifican en dos categorías: a) de medición directa y b) elementos primarios elásticos.Los de medición directa realizan su función, comparando la presión con la fuerza ejercida por una columna de liquido de densidad conocida, entre estos se encontraran: el barómetro de cubeta, el manómetro de tubo U, el manómetro de tubo inclinado, etc.

Los elementos primarios elásticos, miden la presión por deformación que estos sufren por efecto de ella misma. Los mas empleados son: el tubo Bourdon, el elemento espiral, el diagrama y el fuelle.

El tubo de Bourdon es un elemento tubular de sección elíptica en forma de anillo casi completo, cerrado por un lado. Al aumentar la presión interna, el tubo tiende a enderezarse y este movimiento es transmitido por otros servomecanismos a una aguja indicadora o a un elemento transmisor.

Mediante L1 ajustamos la amplitud, mediante L2 logramos ajustar la no linealidad.

Los materiales usualmente empleados son: acero inoxidable, aleaciones de cobre o otras aleaciones especiales como el Hastelloy/Monel.

El espiral se forma enrrollando un tubo de Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común.

El helicoidal es similar al espiral con la diferencia de que las espiras se encuentran en planos diferentes y paralelos.

El diafragma consiste en una o varias cápsulas circulares, conectadas rígidamente entre sí por soldadura, de tal forma que al aplicar presión sobre ellas, cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas. El material usado típicamente en el diafragma es la aleación de níquel o Iconel X.

El fuelle es similar a un diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse y contraerse de forma considerable.

Para los elementos antes mencionados tenemos la siguiente tabla de rango

Elementos Rango
de cubeta 0,1 - 3 m de columna de agua
Tubo U 0,2 - 1,2 m de columna de agua
Tubo inclinado 0,01 - 1,2 m de columna de agua
Tubo de Bourdon 0,5 - 6000 Kg/cm2
Espiral 0,5 - 2500 Kg/cm2
Helicoidal 0,5 - 5000 Kg/cm2
Diafragma 50 mm c/agua - 2 Kg/cm2
Fuelle 100 mm c/agua - 2 Kg/cm2

Los Elementos Electromecánicos: estos elementos son la combinación de un elemento mecánico elástico y un transductor eléctrico, que generara la señal correspondiente.

Los elementos electromecánicos de presión se clasifican de acuerdo al principio de funcionamiento, estos son:

- Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas
- Resistivos
- Magnéticos
- Capacitivos
- Extensiométricos
- Piezoeléctricos

Los elementos resistivos consisten de un elemento elástico, que varia la resistencia ohmica en función de la presión. Ver gráfica a continuación:

La resistencia que se obtenga mediante un puente de Wheastone, podrá asociarse casi de forma lineal con el valor de la presión.

Su rango de medida varia entre 0,1 y 300 Kg/cm2, su precisión es de alrededor del 1,5% del Span, pero su defecto es que son altamente sensibles a las vibraciones.

Los elementos magnéticos trabajan de forma similar a los resistivos, solo que en este caso el transductor no será una resistencia, sino una bobina y un imán conectado mecánicamente al elemento elástico. El devanado de la bobina es alimentado con corriente alterna y la fem inducida por el imán será opuesta a la de alimentación, siendo la diferencia proporcional a la presión aplicada sobre el elemento elástico. Una gráfica de el elemento se presenta a continuación.

Los elementos capacitivos se basan en el principio que establece que un condesador variara su capacitancia al desplazarse una de sus placas. En este caso, una de las placas, la móvil, estará conectada mecánicamente a un elemento elástico, de tal forma que podemos establecer un puente de Wheastone capacitivo, cuyas características son mas estables que las del elemento resistivo, sin embargo, como todos los anteriores sistemas sigue siendo sensible a las vibraciones.

Los elementos extensiometricos también conocidos como galgas extensiometricas (strain gage), se basan en un principio que establece que la resistividad de un conductor varia de acuerdo al diámetro y longitud de dicho conductor.

Recientemente, fue descubierto un material conductor, que tenía la peculiaridad mecánica de poseer un coeficiente de elasticidad tal que le era posible, en forma de conductor (hilo), al aplicar tensión mecánica, deformase aumentando su longitud y disminuyendo su diámetro y al desaparecer el efecto de la tensión, el conductor recuperara sus dimensiones originales de longitud y diámetro. A este tipo de conductor se le llamo hilo activo.

Este hilo activo, incorporado en un material elástico y adhesivo, forma lo que se llaman las galgas extensiometricas (strain Gage).

Al instalar una de estas galgas sobre la superficie de un elemento elástico de medición de presión, podremos mediante un puente de wheastone, medir la variación de resistividad por el efecto de las deformaciones.

En este caso, las vibraciones tendrán un efecto nulo sobre la medición, por lo que este tipo de transductor es uno de los mas novedosos y versátiles descubrimiento de finales de la década pasada.

Su intervalo de medición varia entre 0,6 y 10000 Kg/cm2, lo cual da una idea de su eficacia.

Los transductores Piezoeléctricos, actualmente aún en estudio para su aplicación industrial, son materiales cristalinos que al deformarse por efecto de la presión, generan una señal eléctrica. Los materiales cristalinos que se estudian son el cuarzo y el titanio de bario, capaces de soportar temperaturas entre 150 y 230 grados celsius en servicio intermitente.

Este rango de temperatura no es aceptable de ningún modo para los anteriores elementos transductores, lo que advierte sobre la gama de aplicaciones industriales de los piezoelétricos.

Elementos Electrónicos de vacío

Los elementos electrónicos de vacío se emplean para la medición de alto vacío, son altamente sensibles y se clasifican:

- Mecánicos
- Medidor de McLeod
- Térmicos
- De Ionización

Los medidores Electrónicos-Mecánicos de vacío, constan de un fuelle y un diafragma conectados, midiendo la diferencia de presiones entre las presiones atmosféricas y la del proceso.

El medidor de McLeod, que es usado como instrumento de calibración de muchos otros instrumentos, se basa en comprimir una muestra del gas a un volumen mas pequeño, mayor que la atmosférica, para luego deducir la presión original mediante la aplicación de la ley de Boyle.

Los transductores de Ionización utilizan el principio que habla de la formación de iones que se producen en las colisiones que existen entre moléculas y electrones (o bien partículas alfa en el tipo de radiación). La formación de estos iones variara directamente proporcional con la presión, en niveles muy bajos de presión absoluta.

Dispositivos para medición y regulación de presión:

Presostato

Manómetro helicoidal

Manómetro espiral

Manómetro de fuelle

Manómetro de diafragma

Regulador de presión


Sensores de presión. Indicadores mecánicos de presión.

 

 

 

 

 

 

 
Volver arriba