INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN: MANÓMETROS

¿Qué es un manómetro y para qué sirve?

Los manómetros son instrumentos de precisión que se utilizan para medir la presión, que es la fuerza que ejerce un gas o líquido por unidad de superficie debido a los efectos del peso de ese gas o líquido por la gravedad. Dependiendo del tipo y de cómo estén configurados, los manómetros se pueden configurar para proporcionar una medición de diferentes valores de presión.

Definición de presión

Es útil revisar algunos principios básicos relacionados con la presión. La presión es una medida de la cantidad de fuerza (F) que se ejerce por unidad de área (A):

P =F/A

La unidad de medida de la presión es, por lo tanto, un valor de fuerza dividido por un valor de distancia al cuadrado. En unidades métricas, la unidad de medida de presión es Newtons/(metro)´2, conocida como Pascal (Pa). Otras unidades de medida de presión comunes incluyen libras por pulgada cuadrada (psi), milibares, atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mm Hg) y pulgadas de agua (en H2O).

La presión se puede representar en términos de tres categorías específicas:

• Presión absoluta
• Presión manométrica
• Presión diferencial

La presión absoluta mide el valor de la presión que se ejerce en relación con la presión cero absoluta de un vacío. La presión manométrica presenta la diferencia entre el valor medido de la presión y la presión atmosférica local (piense en términos de un manómetro de neumáticos). La presión diferencial se utiliza para describir la realización de una medición que es la diferencia entre dos niveles de presión (desconocidos), donde no se especifica una presión de referencia, pero sigue siendo importante medir la cantidad de presión por la que los dos difieren.

Por lo tanto, la presión total o absoluta se puede definir en términos de presión manométrica y presión atmosférica de la siguiente manera:

Pabsoluta = Pmanometrica + Patmosferica

Tipos de manómetros

Los manómetros se pueden clasificar en términos generales en dos tipos principales, manómetros analógicos y manómetros digitales, cada uno de los cuales se analiza a continuación.

1. Manómetros analógicos y cómo funcionan

• Manómetros en forma de U

Los manómetros analógicos utilizan un fluido contenido en un tubo en forma de U y funcionan según el principio de equilibrio hidrostático. El fluido en el tubo se asentará a la misma altura en cada ramal del tubo cuando ambos extremos estén abiertos a la presión atmosférica. Pero si se aplica presión positiva a una de las patas del tubo en forma de U, entonces el nivel de líquido caerá en esa pata y subirá en la otra pata. Esto se debe a que la presión obligará al fluido a caer por un lado y subir por el otro hasta que el peso de la columna de fluido resultante de la presión aplicada sea suficiente para oponerse a ese valor de presión. Por lo tanto, la distancia vertical entre el nivel del fluido en las dos patas del tubo representa una medida de la cantidad de presión que se aplica. Estos tipos comunes de manómetros analógicos se denominan manómetros de tubo en U.

P = P2 – P1 = pgh

• Manómetros de pozo

Otro tipo de manómetro analógico es el manómetro de pozo, a veces denominado manómetro de cisterna. El manómetro tipo pozo es como el estilo de tubo en U, con la diferencia de que una de las patas de la U tiene un área de sección transversal que es mucho mayor que la de la segunda pata. Esta disposición da como resultado un movimiento más pequeño del nivel de fluido en la pata más grande cuando se expone a la presión, lo que permite efectivamente el uso de una sola escala para leer y obtener el valor de la presión, a diferencia de dos escalas en el estilo de tubo en U.

• Manómetros inclinados

Los manómetros inclinados, como su nombre lo indica, están diseñados con un tubo que no se asienta verticalmente, sino en un ángulo poco profundo en relación con el plano horizontal. Este diseño permite que el instrumento observe una cantidad relativamente pequeña de cambio de presión, lo que ofrece una sensibilidad y resolución mejoradas.

• Manómetro absoluto

Los manómetros absolutos utilizan una pata sellada que permite que solo una pata del tubo del manómetro quede expuesta a la presión exterior. En el lado sellado, existe una condición de vacío que representa la presión cero absoluta sellada por una columna de mercurio. Por lo tanto, el manómetro mide la presión absoluta en lugar de la presión manométrica o la presión diferencial. Este tipo de manómetro puede ser del estilo de pozo o del estilo de tubo en U descrito anteriormente. Los barómetros de mercurio que miden la presión atmosférica son un ejemplo común de un manómetro absoluto.

En los manómetros analógicos se utilizan varios fluidos. Al cambiar el fluido utilizado, se puede variar la precisión, el rango y la sensibilidad del manómetro analógico. Los fluidos con densidades más altas que el agua proporcionan rangos más altos, pero resoluciones más bajas. De manera similar, reducir la densidad del fluido manométrico, también llamado fluido indicador, disminuirá el rango de presión, pero aumentará su sensibilidad.

Fluido indicador	Rango de temperatura	Gravedad específica*
Mercurio de alta pureza	-30 ° F – 200 ° F	13.54 @ 71.6 o F
Aceite rojo #827	40 ° F – 120 ° F	0.827 a 60 ° F
Aceite Unidad Roja # 100	30 ° F – 100 ° F	1.00 @ 73 o F
Concentrado Verde #1000	40 ° F – 120 ° F	1.000 @ 55 o F
Tetrabromuro de acetileno	40 ° F – 100 ° F	2.95 @ 78 o F
Ftalato de dibutilo	20 ° F – 150 °F	1.04 @ 80 o F

* La gravedad específica representa la relación entre la densidad del fluido y la densidad del agua.

2. Manómetros digitales y cómo funcionan

Los manómetros digitales, también conocidos como manómetros electrónicos, no se basan en el equilibrio hidrostático de fluidos para determinar la presión. En su lugar, contienen un transductor de presión, un dispositivo que puede convertir un nivel de presión observado en una señal eléctrica cuyo valor característico es proporcional a la magnitud de la presión o un indicador de ella. La parte elástica del transductor se desvía bajo presión y esa desviación se convierte luego en un valor de un parámetro eléctrico que se puede detectar y calibrar a una lectura de presión. Los transductores de presión suelen utilizar uno de los tres tipos de parámetros eléctricos: resistivo, capacitivo o inductivo.

• Los transductores resistivos dan como resultado que la deformación cambie la resistencia eléctrica de una galga extensiométrica.
• Los transductores capacitivos se basan en cambios en el valor de la capacitancia observados como resultado de la deformación que cambia la posición relativa de las dos placas de un capacitor.
• Los transductores inductivos usan la deformación de la porción elástica para alterar el movimiento lineal de un núcleo ferromagnético adjunto dentro de una bobina o inductor. Este movimiento varía la fem inducida y la corriente alterna generada en la bobina.

Para realizar mediciones en presiones muy bajas, se utilizan tipos adicionales de estilos de transductores de presión, incluido un manómetro Pirani, un transductor de tipo termopar y un manómetro de ionización. Los manómetros de baja presión también se denominan micromanómetros.

¿Cuáles son las ventajas de un manómetro?

• Tiene buena precisión y sensibilidad.
• El mantenimiento es menor.
• La vibración no es un problema para este dispositivo.
• Es fácil de fabricar este dispositivo y cuesta mucho menos.
• Este dispositivo se puede utilizar para baja presión y baja presión diferencial.
• La sensibilidad de este dispositivo se puede cambiar fácilmente según nuestra necesidad.

¿Cuáles son las limitaciones del manómetro?

• No es compacto y tiene un gran tamaño.
• Podría dañarse fácilmente porque es frágil.
• La medición del manómetro se ve afectada por las variaciones de temperatura, gravedad y altitud.
• Debido a la tensión superficial del fluido manométrico, se crea un efecto capilar.
• La respuesta dinámica no es buena

¿Cuáles son los usos de los manómetros?

Los manómetros se utilizan en una variedad de industrias y pueden medir la presión y el caudal. Los usos comunes incluyen:

• Mantenimiento de sistemas HVAC
• Seguimiento meteorológico y de las condiciones meteorológicas
• Monitoreo de presión de gas en sistemas de tuberías
• Mediciones de flujo de fluidos
• Mediciones fisiológicas como la presión arterial.
• Supervisión de las operaciones de los sistemas de compresores

Manómetros con glicerina.

Un manómetro también puede contener un líquido, con el nombre de glicerina. Estos manómetros con glicerina están destinados a mediciones durante las cuales pueden producirse picos de presión, vibraciones o choques enormes. El líquido sirve para garantizar que esta presión se absorba en el medidor de presión. La glicerina evita el desgaste, debido a su efecto amortiguador.

¿Cuáles son los factores que afectan la precisión del manómetro?

• Debemos considerar el tipo de líquido en la columna para una medición precisa
• Se debe conocer la gravedad específica del líquido en la columna.
• La precisión del manómetro también depende de la forma del líquido en la interferencia entre el líquido y el aire en la columna.
• La calidad del líquido de la columna es importante
• La característica del fluido indicador es un factor importante, el fluido debe tener buenas características humectantes

¿Qué Manómetros Se Comercializan En El Mercado?

Como ya se relacionó anteriormente existe una gran variedad de manómetros, dado que es un instrumento que se usa ampliamente para muchas aplicaciones industriales. En TECTUL se manejan los siguientes manómetros:

• Manómetros

 

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