PRESIÓN: La presión se define como la fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la superficie que lo encierra.

La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada). El pascal es 1 newton por metro cuadrado (1 N/m2). El pascal es una unidad muy pequeña, se emplean también el kilopascal (1 kPa = 10-2 bar), el megapascal (1 MPa = 10 bar) y el gigapascal (1 GPa = bar). En la industria se utiliza también el bar (1 bar = Pa = 1,02 kg/cm2) y el kg/cm2, si bien esta última unidad, a pesar de su uso todavía muy extendido, se emplea cada vez con menos frecuencia, en par cular en nuevas plantas.

Tabla 3.1 Unidades de presión

CLASES DE PRESIÓN: Presión absoluta. Presión atmosférica. Presión relativa. Presión diferencial. Vacío.

PRESIÓN ABSOLUTA Se mide con relación al cero absoluto de presión (puntos A y A' de la gura).

PRESIÓN ATMOSFÉRICA Es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro. A nivel del mar, esta presión es próxima a 760 mm (29,9 pulgadas) de mercurio absolu tos o 14,7 psia (libras por pulgada cuadrada absolutas) o bien 1,01325 bar o 1,03322 Kg/cm2 y estos valores definen la presión ejercida por la atmósfera estándar.

PRESIÓN RELATIVA Es la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se realiza la medición (punto B de la gura). Hay que señalar que al aumentar o disminuir la presión atmosférica, disminuye o aumenta respectivamente la presión leída (puntos B' y B''), si bien ello es despreciable al medir presiones elevadas.

PRESIÓN DIFERENCIAL Es la diferencia entre dos presiones, puntos C y C'.

VACÍO Es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión medida por debajo de la atmosférica (puntos D, D' y D"). Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presión atmosférica in uyen considerablemente en las lecturas del vacío.

Figura 3.2 Clases de presión

ELEMENTOS MECÁNICOS Podemos dividirlos en elementos primarios de medida directa que miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas y en elementos primarios elásticos que se deforman con la presión interna del fluido que contienen.

ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA Barómetro cubeta. Manómetro de tubo en U. Manómetro de tubo inclinado. Manómetro de campana.

BARÓMETRO CUBETA. Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. La presión atmosférica actúa sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta, y lo empuja hacia el interior del tubo.

MANÓMETRO 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.

MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO ES UN TUBO LIGERAME BTE CURVO CON UN LIQUIDO ADENTRO, GNERALM ENTE UNA FORMA DE MEZCLA DE ACITE. Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeñas.

MANÓMETRO DE CAMPANA Manómetro diferencial en el cual una entrada de presión se introduce en un recipiente en forma de copa invertida flotante en el líquido, y la otra entrada de presión comprime hacia abajo la parte superior del recipiente de forma que su nivel en el líquido es la medida de la presión diferencial.

ELEMENTOS PRIMARIOS ELÁSTICOS Los materiales empleados normalmente son acero inoxidable, aleación de cobre o níquel o aleaciones especiales como hastelloy y monel. Tubo de Bourdon. El elemento en espiral. El diafragma. 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 el interior del tubo, éste ende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón.

EL ELEMENTO EN ESPIRAL. se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando más de una espira en forma de hélice. Estos elementos proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre y, por ello, son ideales para los registradores.

EL DIAFRAGMA. consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es ampliada por un juego de palancas. El sistema se proyecta de tal modo que, al aplicar presión, el movimiento se aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo más amplio posible con un mínimo de histéresis y de desviación permanente en el cero del instrumento.

EL FUELLE. es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza exible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

Tabla 3.2 Elementos mecánicos de presión

ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS Los elementos electromecánicos de presión utilizan un elemento mecánico combinado con un transductor eléctrico, que genera la correspondiente señal eléctrica. Los elementos electromecánicos se clasifican según el principio de funcionamiento en los siguientes tipos: Resistivos. Magnéticos. Capacitivos. Extensométricos. piezoeléctricos.

RESISTIVOS. están constituidos de un elemento elástico ( tipo Bourdon o cápsula) que varía la resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la presión. El potenciómetro puede adoptar la forma de un sólo hilo continuo, o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistência.

MAGNÉTICOS. inductancia variable: utilizan el transformador diferencial variable lineal (LVDT = Linear Variable Diferencial Transformer) que proporciona una señal en c.a. proporcional al movimiento de una armadura de material magnético situada dentro de un imán permanente o una bobina que crea un campo magnétco. reluctancia variable: se basan en el desplazamiento mecánico, debido a la presión, de un núcleo magnético situado en el interior de una o dos bobinas. Estas bobinas están conectadas a un puente de c.a. y la tensión de salida es proporcional a la presión del uido.

CAPACITIVOS. se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión. La placa móvil ene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas jas.

PIEZOELÉCTRICOS. son materiales cristalinos que, al deformarse sicamente por la acción de una presión, generan un potencial eléctrico. Dos materiales picos en los transductores piezoeléctricos son el cuarzo y el tanato de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150 °C en servicio con nuo y de 230 °C en servicio intermitente.

En la tabla 3.3 pueden verse las características de los elementos electromecánicos descritos.