instrumentos de medida de las presiones
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INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE LAS PRESIONES
• Integrantes: Gabriela Rojas Jeniffer Macas Michael Guevara
• Los aparatos que sirven para medir las presiones se denomina manómetros, los manómetros se pueden clasificar:
Según la naturaleza de la presión medida-instrumentos que miden la presión atmosférica: barómetros.-instrumentos que miden la presión relativa, con relación a la atmosfera: manómetros.-instrumentos que miden la presión absoluta.-instrumentos para medir diferencia de presiones-Instrumentos para medir presiones pequeñas. Según el principio de funcionamientoLos manómetros se clasifican en mecánicos y eléctricos.
Tubos PiezométricosEs un tubo transparente de cristal o plástico, y de
diámetro inferior a 5mm para evitar efectos de capilaridad debido a la tensión superficial, se conecta al punto que se requiere medir la presión practicando cuidadosamente en la pared del recipiente o tubería un orificio.
Esta conectado por uno de los lados en el cual se encuentra un fluido, el nivel se leva hasta una altura equivalente a la presión del fluido en el punto de conexión u orificio piezómetro, es decir hasta el nivel de carga del mismo.
La presión se puede expresar de acuerdo con la ecuación de la hidrostática como:
P=Po + p.g.z =p.g.δhDonde:Po=la presión actuante sobre la superficie libre del fluido en el tanque.p=densidad del fluido g=aceleración de la gravedadz=profundidad del punto que se esta midiendo en el fluidoΔh=elevación del fluido en el tubo piezómetro por encima del punto en el cual se esta midiendo la presión.
Manómetros de líquidos
• En estos manómetros se emplea gran variedad de líquidos: agua, alcohol, mercurio, etc. El agua y alcohol se colorean a veces para facilitar la lectura y la fotografía de los ensayos.
Barómetro de cubeta
Es un tubo de vidrio, lleno de mercurio, en el cual se invierte y se introduce en una cubeta con el mismo metal; la columna y la cubeta actúan como vasos comunicantes
La presión atmosférica actúa sobre la superficie libre de mercurio de la cubeta, y lo empuja hacia el interior del tubo. Cuando se logara el equilibrio, el peso de la atmosfera es igual al de la columna de mercurio que alcanza a nivel del mar una altura de 76 cm.
Barómetro en U
Es un instrumento de medida, parcialmente lleno con un liquido ( mercurio), abierto por un extremo y cerrado por el otro, con el vacio en este ultimo extremo.
A mayor presión atmosférica, mayor presión habrá en el liquido en el extremo abierto y este empuje hará que el liquido baje en ese lado y suba en el extremo cerrado
Esto sirve también para predecir el tiempo, ya que bajas presiones indican mal tiempo (borrasca) y altas presiones indican buen tiempo (anticiclón).
Manómetro en U de liquido para presiones relativas
El líquido manométrico conviene que tenga viscosidad pequeña y bajo coeficiente de expansión térmica
Vacuometro en U de líquidos para presiones absolutas
Sirve para medir presiones de líquidos o gases empleado un liquido manométrico no miscible, la lectura de los manómetros se basa en la ecuación z+p = Cte ; z2 + p2 g = z1 + p1
Si el punto 2 está más bajo que el 1, su presión será igual a la del punto 1, más el peso de la columna líquida (1-2). Si el punto 2 está más alto que el 1, su presión será la del punto 1, menos la columna de líquido.
En este vacuometro, reina el vacio, luego p1=0, las demás presiones son:
,
p2= p1+ g Dh = g Dh ; p3= p2= g Dh
p4= p3- g' l = g Dh - g' l ; p5= p4= g Dh - g' l
Manómetro y vacuometro de cubeta
El manómetro o Vacuómetro de cubeta evita errores si el área de la cubeta es lo suficientemente grande. El cero se ajusta de una vez para siempre.
Manómetro Diferencial Mide la diferencia de presiones entre dos
puntos, (P1 y P2)Con base en la figura se puede escribir la
ecuación:
que equivale a:
Donde:
pm= densidad del liquido manométricoPh20=densidad del fluidoLa sensibilidad del manómetro es tanto mayor,
cuanto menor sea la diferencia (pm-p)
Multimanómetros Es un manómetro diferencial con múltiples tubos
para medición.
Son simples, económicos y confiables.
Son ampliamente utilizados, particularmente en los laboratorios de mecánica de fluidos en los cursos de grado.
Su desventaja es que poseen una respuesta temporal muy pobre.
Son más apropiados en aplicaciones donde se midan presiones estables.
Permite medir presiones estáticas en un punto en un fluido y diferencias de presión estática dentro de un fluido en movimiento.
MICRO MANÓMETRO DE TUBO INCLINADO Se utiliza para medir con precisiones pequeñas del orden de
250 a 1.500 Pa.
Por lo general el liquido del manómetro es alcohol.
Ventaja => amplificación que se obtiene en la lectura (l ) al dividir por el seno de α.
Aplicación => su utilización en los tanques de oxigeno de un buceador para la medición de la cantidad de oxigeno.
Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mmde columna de agua.
Está dotado de un dispositivo que permite variar α para aumentar la sensibilidad en la medida de presiones pequeñas.
En efecto, a la presión atmosférica, absoluta y relativa se tiene:
Manómetro diferencial tórico
Se utiliza como manómetro diferencial.
El liquido se encuentra en un anillo tórico dividido en dos partes por una placa de separación.
Se adapta a diferentes presiones entre 1 bar y 250 mbar según el liquido manométrico que use.
manómetros elásticos • Tiene una gama de precisiones muy amplia.
• Puede construir para medir desde un vacío del 100 por 100 hasta 1000 bar y más.
• Su pequeño tamaño y robustez de construcción es causa de su extensa aplicación en la industria.
• Actúan sobre un resorte, un tubo elástico, una membrana ondulada, etc.
• Tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir.
Manómetro de Bourdón para presiones absolutas
En su interior el tubo se ha hecho el vacío, la deformación de dicho tubo, transmitida por el sector, y piñón a la aguja indicadora ,es función de la presión absoluta.
La presión a medir actúa sobre el exterior del tubo.
La sección del tubo trasversal es elíptica.
Bajo el influjo de la presión exterior la sección elíptica del tubo se deforma.
La deformación se trasmite a la aguja indicadora.
Manómetro de Bourdón para presiones absolutas
Es el mismo principio del anterior con la diferencia de
que la presión al medir actúa ahora en el interior del
tubo de sección elíptica.
Manómetro de membrana
o El órgano elástico es una membrana metálica ondulada.
o La deformación originada por la presión se transmite a la aguja.
o Son apropiados para medir depresiones y presiones estas ultimas de hasta unos 25 bar.
Manómetro diferencial combinado de diafragma y resorte
Son instrumentos de gran precisión.
Se prestan a medir grandes presiones.
Se emplean como taradores de manómetros.
También se le conoce como manómetro de pesos muertos.
Manómetro de fuelle metálico
1. Ventajas:• Son portátiles• Universales• Sencillos de construcción e instalación.
2. Desventajas:• Están sujetos a deformaciones.• Desgaste del mecanismo de trasmisión.
3. Recomendaciones:• Revisión del instrumento para corregir errores.• Determinar las correcciones en la lectura.• En su instalación es conveniente incluir llave de
paso para la protección del instrumento.
MANOMETRO DE EMBOLO
Los manómetros de émbolo son instrumentos de gran presión y por otra parte se presenta fácilmente a la medición de grandes presiones. Por la primera propiedad se emplean mucho como tratadores de los manómetros metálicos de todo tipo que requieren una verificación de tiempo en tiempo.
MANOMETRO DE EMBOLO COMO TARADOR DE MANOMETROS
El tarador de manómetros tiene una exactitud de 1/1000 y 1/10000 de la presión medida, según el tipo de construcción. Consta de un pistón que se mueve libremente con alguna mínima en el cilindro.El pistón está sometido por su cara inferior a la presión de aceite, cuya viscosidad se escoge de acuerdo con el juego existente del embolo y el cilindro. Dicha presión puede variarse mediante la bomba manual. El pistón por la cara superior está sometido a su propio peso y a las pesas circulares que se varia hasta equilibrar la presión del aceite.
MANOMETRO DE EMBOLO Y RESORTE
• Este principio se aplica a la construcción de manómetros industriales robustos apropiados a las presiones más elevadas o también a casos como, por ejemplo el de las prensas hidráulicas, donde la presión fluctúa violentamente y hay que sacrificar la presión a la robustez.
TRANSDUCTORES DE PRESION ELECTRICOS
• Es un instrumento que transforma energía de una clase en energía de otra clase que guarda una relación conocida con la primera, a fin de poder medirla más fácilmente, o procesarla, o transmitirla a distancia.
TRANSDUCTORES DE CAPACIDAD
• Una de las placas de un condensador es al mismo tiempo membrana sobre la que actúa la presión a medir, deformándola y variando la capacidad del condensador con la distancia entre las placas. Esta variación proporcional a la variación de la presión se mide eléctricamente.
TRANSDUCTORES DE INDUCCION
Convierten un cambio de la magnitud en un cambio de la auto inductancia de un devanado único. La inductancia de una bobina depende de la manera en que las líneas de flujo magnético atraviesen sus arrollamientos.
TRANSDUCTORES PIEZOMETRICOS convierten un cambio en la magnitud a medir en un cambio en la carga electrostática o tensión generada por ciertos materiales (algunos cristales como el cuarzo y materiales cerámicos) cuando se encuentran sometidos a un esfuerzo mecánico (fuerzas decizalladura, tensión o compresión). También se da el fenómeno inverso, es decir, cuando se aplica una tensión eléctrica a un material piezoeléctrico, se obtiene una deformación. Se suelen utilizar en aplicaciones dinámicas (acelerómetros sísmicos), si bien este principio se puede utilizar en cualquier situación en la que la variable a medir se pueda convertir en una fuerza que resulte en la deformación de un cristal adecuado.
TRANSDUCTORES POTENCIOMETRICOS
Son aquellos transductores que dan a indicar un aumento o reducción de una variable ideal dada por la ROM de la ECU hacia el transductor o sensor por la acción o fuerza ejercida por cambio deposición dado por una condición generando una variable Real. Los manómetros elásticos se utilizan también como contactores de valores limites de presión para la parada y puesta en marcha automática de bombas y comprensores.
Transductores de bandas extensométricas
Las bandas extensometricas son elementos de tipo resistivo. Su funcionamiento se basa en el cambio de resistencia eléctrica que sufre un hilo conductor al variar su longitud. Por tanto, podremos determinar la variación de longitud que experimenta la banda midiendo la variación de resistencia que presenta. De esta forma, existirá una relación directa entre la deformación que sufre la banda y la variación de resistencia eléctrica.