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Manometría 1. Presión : La presión se define como la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área. Se habla de presió n sólo cuando se trata de gas o li ́quido, mientras que la contraparte de la presión en los só lidos es el esfuerzo normal. Puesto que la presió n se define como la fuerza por N unidad de área, tiene como unidad los newton por metro cuadrado m2, también conocida como pascal (Pa). Es decir: 1 Pa = 1

N m2

La unidad de presión pascal es demasiado pequeña para las presiones que se suscitan en la práctica. De ahi ́ que sus mú ltiplos kilopascal (1 kPa = 103 Pa ) y megapascal (1 MPa = 106 Pa ) se usen más comúnmente. Las unidades de presion y su equivalencia en los distintos sistemas son:

La presión real en una determinada posición se llama presión absoluta, y se mide respecto al vaci ́o absoluto (es decir, presión cero absoluta). Sin embargo, la mayor parte de los dispositivos para medir la presió n se calibran a cero en la atmó sfera, por lo que indican la diferencia entre la presió n absoluta y la atmosférica local; esta diferencia es la presión manométrica. Las presiones por debajo de la atmosférica se conocen como presiones de vació y se miden mediante medidores de vaci ́o que indican la diferencia entre las presiones

atmosférica y absoluta. Las presiones absoluta, manométrica y de vaci ́o son todas positivas y se relacionan entre si ́ mediante

Diagrama de las Presiones absoluta, manométrica y de vacío:

2. Presión Atmosferica: La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmó sfera sobre los cuerpos en la Tierra y se mide mediante un dispositivo conocido como baró metro; asi ́, la presió n atmosférica se denomina por lo comú n presión barométrica. Torricelli (1608-1647) fue el primero en probar de manera concluyente que la presión atmosférica se puede medir al invertir un tubo lleno de mercurio en un recipiente con mercurio y abierto a la atmósfera, como se ilustra en la figura. La presió n en el punto B es igual a la presión atmosférica, y la presión en C se puede considerar como cero puesto que só lo hay vapor de mercurio arriba del punto C y la presión es muy baja en relación con 𝑃𝑎𝑡𝑚 lo que permite ignorarla y obtener una excelente aproximació n. Al escribir un balance de fuerzas en la direcció n vertical, se obtiene: 𝑃𝑎𝑡𝑚 = 𝜌𝑔ℎ Donde:  𝜌 es la densidad del Mercurio  𝑔 es la aceleracion gravitacional local  ℎ es la altura de la columna de mercurio arriba de la superficie libre.

Una unidad de presió n de uso comú n es la atmósfera está ndar, que se define como la presió n producida por una columna de mercurio de 760 mm de altura a 0℃ (𝜌𝐻𝑔 = 13595 mKg2 ) m bajo la aceleración gravitacional estándar (g = 9.807 s2 ). Si se usa agua en lugar de mercurio para medir la presión atmosférica estándar, seri ́a necesaria una columna de agua de casi 10.3 metros. 3. Principio de funcionamiento de los Manómetros: En el siguiente diagrama ilustra un elemento de fluido rectangular en equilibrio: Concluyendo que la presió n de un fluido se incrementa de forma lineal con la profundidad (como resultado del peso agregado). Esto indica que es posible usar una columna de fluido para medir diferencias de presión. Un dispositivo basado en este principio se llama manó metro, y comúnmente se usa para medir diferencias de presión pequeñ as y moderadas. Un manó metro consta principalmente de un tubo en U de vidrio o plástico que contiene uno o más fluidos como mercurio, agua, alcohol o aceite. Para que el manó metro tenga un tamañ o manejable se usan fluidos pesados como el mercurio, si se anticipan grandes diferencias de presión.

Ilustración 1 Manómetro básico

4. Tipos de instrumentos para medir la presión analógicos y digitales:

a) Elementos de medición Directa:

Realizan su función comparando la presión con la fuerza ejercida por una columna de líquido de densidad conocida.

ELEMENTOS MECÁNICOS

b) Elementos primarios elásticos

INSTRUMENTOS

ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS

Miden la presión por deformación que estos sufren por efecto de ellas mismas.

Son la combinación de un elemento mecánico y elástico y un transductor eléctrico, que genera la señal correspondiente. Se clasifican de acuerdo al principio de funcionamiento, estos son:

ELEMENTOS ELECTRÓNICOS

1. 2. 3. 4.

Tubo de Bourdon. Elemento espiral Diagrama Fuelle

1. Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas 2. Resistivos 3. Magnéticos 4. Capacitivos 5. Galgas extensiométricos 6. Piezoeléctricos

Mecánicos Se emplean para la medición de alto vacio, son altamente sensibles y se clasifican en:

1. Barómetro de Cubeta. 2. Manómetro de tubo u. 3. Manómetro de tubo inclinado. 4. Manómetro de toro pendular. 5. Manómetro de campana.

Ionización

Medidor Mcelod

1. Fuelle 2. Diafragma

1. Filamento Caliente 2. Cátodo frio 3. Radiación

Visualizar Tabla 1.

Tabla 1

5. Manómetro de tubo de Bourdon: Los manómetros Bourdon son óptimos para la medición de presión relativa desde 0,6 … 7.000 bar. Debido a su tecnología mecánica no necesitan energía auxiliar. Los muelles Bourdon consisten en tubos curvados en arco de sección oval. A medida que se aplica presión al interior del tubo, éste tiende a enderezarse. El trayecto del movimiento se transmite a un mecanismo y es la medida de presión que se indica mediante una aguja. Los muelles curvados en un ángulo de aprox. 250° son adecuados para presiones de hasta 60 bar. Para presiones mayores, se utilizan tubos Bourdon con varios devanados superpuestos del mismo diámetro angular (tubos helicoidales) o con una bobina espiral en un plano (tubos en espiral).