1)   ELEMENTOS MECÁNICOS

 

Se dividen en:

a)     Elementos Primarios de Medida Directa: Miden la presión comparándola con la ejercida por un liquido de densidad y altura conocidas (barómetro de cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado, manómetro de toro pendular, manómetro de campana).

 

b)     Elementos Primarios Elásticos: Son los que se deforman por la presión interna del fluido que contienen.

Los elementos primarios elásticos más empleados son:

·        Tubo Bourdon

·        Elemento en espiral

·        Diafragma

·        Fuelle

·        Medidores de Presión Absoluta

 

b.1) Tubo Bourdon: Es un tubo de sección elástica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. AI aumentar la presión en el interior del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón. La ley de deformación del tubo Bourdon es bastante compleja y ha sido determinada empíricamente a través de numerosas observaciones y ensayos en varios tubos.

El material empleado normalmente en el tubo Bourdon es de acero inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales como hastelloy y monel.

 

 

           'Manómetro'                        'Manómetro'

Manómetros de Bourdo

Manómetros:

Un manómetro es un tubo; casi siempre doblado en forma de U, que contienen un líquido de peso específico conocido, cuya superficie se desplaza proporcionalmente a los cambios de presión.

Tipos de Manómetros:

Los manómetros son de dos tipos, entre los cuales tenemos:

a.-) Manómetros del tipo abierto; con una superficie atmosférica en un brazo y capaz de medir presiones manométricas.

b.-) Manómetros diferencial; sin superficie atmosférica y que sólo puede medir diferencias de presión.

Manómetros Abiertos:

Las etapas recomendadas en la resolución de problemas de manómetros abiertos son:

  1. Trazar un bosquejo del manómetro, aproximadamente a escala.
  2. Tamar una decisión respecto al fluido en que se expresarán las unidades de carga.
  3. Partiendo de la superficie atmosférica del manómetro como punto de carga de presión conocida, numérense, en orden los niveles de contacto de fluidos de diferentes pesos específicos.
  4. A partir de la carga de presión atmosférica, pásese de un nivel a otro, sumando o restando las cargas de presión al reducirse o aumentarse la elevación, respectivamente, considerando los pesos específicos de los fluidos.

Manómetros Diferencial:

Las etapas o pasos que se utilizan en el cálculo de diferencia de presiones son:

  1. Numero de "puntos estratégicos" indicados por los niveles de contacto de los fluidos. Se requiere cierta práctica para escoger los puntos que permitan los cálculos más sencillos.
  2. A partir de la carga de presión incógnita P/ h en uno de los puntos extremos, escríbase una suma algebraica continua de cargas , pasando de un punto a otro e igualando la suma continua a la carga incógnita P / h en el otro extremo.
  3. Resuélvase la ecuación para la diferencia de cargas, de presión y redúzcase a diferencias de presión si se desea.

 

Desarrollo Experimental

 

En la experiencia se desarrollo la calibración de un manómetro de bourdon Mediante un instrumento en el que se agregan pesos equivalentes a ciertas presiones que ya están determinadas (ver fig)

 

'Manómetro'

Estas pesas se colocan en un cilindro Hidráulico y con un juego de válvula (válvula principal) se regula de tal forma que la marca del cilindro queda en la marca de referencia, de esa forma la presión marcada por las pesas, se muestra en el manómetro (ver detalle en la figura)

 

'Manómetro'

Las válvulas reguladoras se encargan de regular la válvula principal. Si la válvula principal se abre mucho (llega a su tope), entonces una de ella se encarga de cortar el paso del aceite del cilindro hidráulico (del que viene de la válvula principal) y la otra se encarga de dar el paso al aceite que viene del manómetro a la válvula principal, con esto, la válvula se puede cerrar, luego se le cambia el orden de apertura de las válvulas reguladoras y el proceso para la toma de muestra continúa.

Las pesas calibradas están determinadas en 50 o en 100 [Psi]. Supuestamente, al colocar una pesa en el cilindro hidráulico, el manómetro debe marcar la cantidad agregada, si así fuera, entonces el manómetro está calibrado. El manómetro puede estar graduado en otras unidades.

También deben tomarse las siguientes determinaciones:

·        Asegurarse de que no haya burbujas  de aire en las cañerías del calibrador.

·        Incremente pesos sobre él embolo el cual ejerce una presión al sistema, y vaya anotando las presiones obtenidas.

Cuando se haya alcanzado la máxima presión, repita el procedimiento removiendo los pesos y anotando nuevamente las presiones obtenidas

'Manómetro'

Aplicaciones:

Hidráulica (agua/aceite), neumática, marina / offshore, aire acondicionado y refrigeración, electromedicina, control de procesos, sistema de recogida de datos, alarmas, seguridades y regulación, edificios inteligentes.

b.2) Elemento en Espira: 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 hè1ice. Estos elementos proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre y por ello, son ideales para los registradores.

b.3) El Diafragma: Consiste en una o varias capsulas circulares conectadas rígidamente entre si por 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. 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 mas amplio posible con un mínimo de histéresis y de desviación permanente en el cero del instrumento.

El material del diafragma es normalmente aleación de níquel o inconel x. Se utiliza para pequeñas presiones.

b.4) El Fuelle: Es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.

Hay que señalar que los elementos de fuelle se caracterizan por su larga duración, demostrada en ensayos en los que han soportado sin deformación alguna millones de ciclos de flexión. El material empleado para el fuelle es usualmente bronce fosforoso y el muelle es tratado térmicamente para mantener fija su constante de fuerza por unidad de compresión. Se emplean para pequeñas presiones.

b.5) Medidores de Presión Absoluta: Consisten en un conjunto de fuelle y muelle opuesto a un fuelle sellado al vació absoluto. El movimiento resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta del fluido. El material empleado para los fuelles es latón o acero inoxidable. Se utilizan para la medida exacta y el control preciso de bajas presiones, a las que puedan afectar las variaciones en la presión atmosférica. Por ejemplo, en el caso de emplear un vacuometro para el mantenimiento de una presión absoluta de 50 mm de mercurio en una columna de destilación, el punto de consigna seria de 710 mm, con una presión atmosférica de 760 mm. Si la presión atmosférica cambiase a 775 mm cl vacuometro indicaría: 710 + 15 = 725 mm con lo cual la presión absoluta en la columna sería controlada a 50 + 15 = 65 mm, es decir, a un 30 % más de la deseada.

Tipos de Sellos

En la medida de presiones de fluidos corrosivos pueden emplearse elementos primarios elásticos con materiales especiales en contacto directo con el fluido. Sin embargo, en la mayoría de los casos es más económico utilizar un fluido de sello cuando él fluido es altamente viscoso y obtura el elemento (tubo Bourdon, por ejemplo), o bien, cuando la temperatura del proceso es demasiado alta. Tal ocurre en la medición de presión del vapor de agua en que el agua condensada aísla el tubo Bourdon de la alta temperatura del vapor. (fig.a)

Se emplean asimismo sellos volumétricos de diafragma y de fuelle (fig. b y c que contienen un líquido incompresible para la transmisión de la presión.

En la siguiente tabla pueden verse las características de los elementos mecánicos descritos.