INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL Capítulo 3: Medidores y Sensores para presión

PROCESOS INDUSTRIALES VARIABLE: PRESIÓN Definición Referencia de Presión Unidades de Presión Presión en fluidos Medidores de presión

DEFINICIÓN Es la fuerza por unidad de superficie, cuando la fuerza es perpendicular a dicha superficie. Esto es lo que ocurre comúnmente en fluidos confinados.

PRESIÓN ABSOLUTA.-Es la presión referida al vacío absoluto. PRESIÓN MANOMÉTRICA.-Es la presión referida a la presión atmosférica. PRESIÓN DE VACÍO.-Es la presión referida a la presión atmosférica pero por debajo de ella. PRESIÓN DIFERENCIAL.-Es la diferencia entre dos presiones cualesquiera PRESIÓN ATMOSFÉRICA.-Es la presión ejercida por el peso de la atmósfera sobre la tierra al nivel del mar esta es de aproximadamente 760 mm de Hg , 14.7 psi o 100 KPa PRESIÓN BAROMÉTRICA .-Es la medida de la presión atmosférica la cual varía levemente con las condiciones climáticas. REFERENCIA DE PRESIÓN La presión siempre se mide respecto a una referencia o valor patrón, la cual puede ser el vacío absoluto u otra presión como en el caso más común en que se trata de la presión atmosférica. Según la referencia de presión utilizada se le dan nombres distintos a las medidas de presión.

REPRESENTACIÓN DE PRESIÓN

UNIDADES DE PRESIÓN Las unidades de presión expresan una unidad de fuerza sobre unidad de área. Las más usadas son Kg/cm², PSI (lbf/pulg²), Pascal (N/m²), Bar, Atmósfera, Torr (mm de columna de Hg). La siguiente tabla resume los factores de conversión de las unidades de presión más comunes.

Presión de estancamiento PRESIÓN EN FLUIDOS FLUIDOS ESTÁTICOS En un fluido estático la presión en un punto dado es igual al peso de la columna de líquido por unidad de área. Entonces que la presión en un líquido será directamente proporcional a la altura de líquido sobre el. FLUIDOS EN MOVIMIENTO Presión estática Presión dinámica Presión de estancamiento

FLUIDOS EN MOVIMIENTO PRESIÓN ESTÁTICA Es la presión ejercida por el fluido en todas sus direcciones. Esta corresponde a la presión que se mediría con un instrumento que se mueve con el fluido. Para medirla se puede usar una toma perpendicular a la dirección del flujo PRESIÓN DINÁMICA Es la presión que se produce por el efecto de la velocidad del fluido. Esta se ejerce solamente en la dirección del fluido. En un fluido estático la presión dinámica es cero. Para medirla se debe hacer la diferencia entre la presión de estancamiento y la presión dinámica. PRESIÓN DE ESTANCAMIENTO Es la presión resultante de la presión estática más la presión dinámica. Su valor será el de la presión cuando el fluido se desacelera hasta obtener una velocidad cero en un proceso sin rozamiento.

MEDIDORES DE PRESIÓN

TIPOS DE MEDIDORES DE PRESIÓN Mecánicos Electromecánicos Neumáticos y Electrónicos

Primario de Medida Directa Mecánicos Primario de Medida Directa Primarios Elásticos

Transmisores electrónicos Electromecánicos Transmisores electrónicos Resistivos Magnéticos Capacitivos Piezoeléctricos Extensómetro

NEUMÁTICOS ELECTRÓNICOS Medidor McLeod Mecánicos Térmicos Ionización Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases ELECTRÓNICOS Mecánicos Medidor McLeod Térmicos Ionización

ELEMENTOS PRIMARIOS DE MEDIDA DIRECTA Miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas. Ejemplo: Barómetro de cubeta Manómetro de tubo en U Manómetro de tubo inclinado Manómetro de toro pendular Manómetro de campana

PRIMARIOS ELÁSTICOS Se deforman por la presión interna del fluido que contienen. Ejemplos: Tubo de Bourdon El elemento espiral El helicoidal 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 le interior del tubo, este tiende enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja. El elemento espiral Se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando mas de una espira en forma de hélice. Fuelle Es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable. El diafragma Consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por la soldadura, de forma que al aplicar presión, cada capsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego de palancas.

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN Manómetros Manómetros de tubo U Manómetros de tubo de Bourdon Manómetros de fuelle

MANÓMETROS El manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de gases o líquidos contenidos en recipientes cerrados. Existen 2 tipos: líquidos y metálicos. Los manómetros de líquidos emplean, por lo general, como líquido manométrico el mercurio, que llena parcialmente un tubo en forma de U. En los manómetros metálicos la presión da lugar a deformaciones en una cavidad o tubo metálico, denominado tubo de Bourdon en honor a su inventor. Estas deformaciones se transmiten a través de un sistema mecánico a una aguja que marca directamente la presión sobre una escala graduada.

MANÓMETROS 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. La presión ejercida en el lado de alta presión, produce el movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce en una diferencia de nivel marcado como h.  Esta altura h dependerá de la presión y de la densidad del líquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U calibrada ya en unidades de presión.

MANÓMETROS DE TUBO DE BOURDON Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico, aplanado y curvado de forma especial conocido como tubo de Bourdon Este tubo tiende a enderezarse cuando en su interior actúa una presión, por lo que el extremo libre del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica directamente la presión en la escala.

MANÓMETROS DE FUELLE Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora. Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro de diafragma, en este caso la presión actúa sobre un diafragma elástico el que se deforma y la deformación se convierte en el movimiento del puntero indicador. Se muestra un esquema mas terminado de un manómetro donde una cápsula elástica funciona como elemento sensor de la presión.

GRÁFICO DEL PROCESO

BIBLIOGRAFÍA Soisson, H. E. (1980). Instrumentación industrial. Limusa. Solé, A. C. (2012). Instrumentación industrial. Marcombo. Harper, G. E. (2000). El ABC de la instrumentación en el control de procesos industriales. Editorial Limusa.