Captulo 3Medidas de presin3.1 Unidades y clases de presinLa presin es una fuerza porunidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmsferas, kilogramos por centmetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada).El Sistema Internacional (S.I.) est normalizada en pascal de acuerdo con las Conferencias Generales de Pesas y Medidas 13 y 14.En la tabla 3.1 figuran las equivalencias entre estas unidades. En la figura 3.1 se representan los instrumentos de presin, vaco y sucampo de aplicacin.

En la figura3.2 se indican lasclases de presin absoluta o diferencial que losinstrumentos miden comnmente en la industria.Presin absoluta que se mide conrelacin al cero absoluto de presin (puntos A y A' dela figura) Presin atmosfrica es la presin ejercida porla atmsfera terrestre medida mediante un barmetro. A nivel del mar, esta presin es prxima a 760 mm (29,9 pulgadas) de mercurio absolutos o 14,7 pisa (libras por pulgada cuadrada absolutas) o bien 1,01325 bar o 1,03322 Kg/cm2 y estos valores definen la presin ejercidapor laatmsfera estndar.

Presin relativa, que es la diferencia entre la presin absoluta y la atmosfrica del lugar donde se realiza la medicin (punto B de la figura). Presin diferenciales la diferencia entre dos presiones, puntos C y C'.Vaco es la diferencia de presiones entre la presin atmosfrica existente y la presin absoluta, es decir, es la presin medida por debajo de la atmosfrica (puntos D, D' y D").3.2 Elementos mecnicosPodemos dividirlos en elementos primarios demedida directa que miden lapresin comparndola con la ejercida por un lquido de densidad y altura conocidas (barmetro cubeta, manmetro detuvo en U, manmetro de tubo inclinado, manmetro de toro pendular, manmetro de campana) y en elementos primarios elsticos que se deforman con la presin interna del fluido quecontienen.

Los elementos primarios elsticos ms empleados son el tubo de Bourdon, elelemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle.

Los materiales empleados normalmente son acero inoxidable, aleacin de cobre o nquelo aleaciones especiales como hastelloy y monel.El tubo de Bourdones un tubode seccin elptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo.

El elemento enespiralse forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje comn, y el helicoidal arrollando ms de una espira en forma de hlice.

El diafragma consiste en una o varias cpsulas circulares conectadas rgidamente entre s por soldadura, de forma que al aplicar presin, cada cpsula se deforma y la suma de los pequeos desplazamientos son amplificadas porun juego de palancas.

Elfuellees parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.A sealar que los restantes elementos de presin descritos anteriormente (Bourdon, espiral, diafragma, fuelle) miden la presin relativa, ya quela presin del false encuentra dentro del elemento, mientras que en el exterior acta la presin atmosfrica.

Los tubos capilares de los separadores de diafragma deben instalarse cuidadosamente, aislados de cualquier fuente variable de calor (tuberas detroceado de vapor o proceso, etc.) y protegidos mecnicamente en bandejas.

En lostransmisores esta correccin se realiza con la supresin oelevacin de cero.Se conoce ose supone la existencia de vibraciones o pulsaciones (por ejemplo tuberas cercanas a mquinas alternativas, bombas dosificadoras, etc.) se prevern, en fase de proyecto, manmetros con amortiguadores o, como alternativa, manmetros especialmente diseados para estos servicios.

3.3 Elementos electromecnicosLos elementos electromecnicos de presin utilizan un elemento mecnico combinado con untransductor elctrico, que genera la correspondiente seal elctrica.Los elementos electromecnicos se clasificansegn el principiode funcionamiento en lossiguientes tipos:resistivos, magnticos, capacitivos, extenso mtricos ypiezoelctricos.Los elementos resistivos estn constituidos de unelemento elstico (tipoBourdon o cpsula) que vara la resistencia hmica de un potencimetro en funcinde la presin.

El movimiento del elemento de presin se transmite a un brazo mvilaislado que se apoya sobre el potencimetro de precisin. ste est conectado a un circuito de puente de Wheatstone.Los elementos deinductancia variable utilizan el transformador diferencial variable lineal(LVDT=Linear Variable Diferencial Transformar) que proporciona una seal en c.a. proporcional al movimiento-to de una armadura de material magntico situada dentro de un imn permanente o una bobina que crea un campo magntico. Al cambiar la posicin de la armadura, por un cambio en la presin del proceso, vara el flujo magntico.

Los elementos de reluctancia variablese basan en el desplazamiento mecnico, debidoa la presin, de un ncleo magntico situado en el interior de una o dos bobinas.

Los elementoscapacitivos se basan en la variacin de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicacin de presin. La placa mvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.

Los elementos de galgasextensin mtricas se basan en la variacin de longitud y dedimetro, y por lo tanto de resistencia, que ene lugar cuandoun hilode resistencia se encuentra sometido a una tensin mecnica por la accin de unapresin.Existen dos tipos de galgas extensin mtricas, galgas cementadas, formadas por varios bucles de hilo muy finoque estn pegados a una hoja basede cermica, papel o plstico, y galgas sin cementar, donde los hilos de resistencia descansan entre un armazn fijo y otro mvil bajo una ligera tensin inicial.

Los elementos de pelculadelgada son sensores piezo resistivos, adecuados para presiones superiores a 25 bar, que consisten en membranas cubiertas con una capa de resistencia, cuyo valor cambia con la aplicacin de presin. La membrana de acero inoxidable contiene una capa de aislamiento de Si O 2 de un espesor de 4-6 mm. Sobre dicha capa de resistencia y mediante un proceso fotolitogrfico se cauterizan las bandas extensin mtrica y se van depositando otras capas, todo ello utilizando la tecnologa de pelcula delgada. Ladeformacin de la membrana es mnima, delorden de micras, por loque posee buenas caractersticas dinmicas. Las bandas ennmero de cuatro se conectan a un puente de Wheatstone.

3.4 Elementos electrnicos de vacoLos elementos electrnicos de vaco se emplean para lamedida de alto vaco, sonmuy sensibles y se clasifican en los siguientes tipos: Medidor McLeod. Mecnicos Tubo Bourdon, fuelle y diafragma.Propiedades de un gas Conductividad trmica.Trmicos Termopar, Pirani, bimetal.Ionizacin Filamento caliente, ctodo fro.

El medidor McLeodse utiliza como aparato primario de calibracin de los restantes instrumentos. Se basa en comprimir una muestra del gas de gran volumen conocido a un volumen mspequeo y a mayor presin mediante una columna de mercurio en un tubo capilar de volumen conocido. La presin del gas se deduce aplicando la ley de Boyle Mariotte.

El tubo Bourdon combina la medida de presin y vaco con la escala dividida en dos partes, a laizquierda el vaco (cm de Hg ypuldadas de mercurio) y a laderecha Kg/cm2 (bar) y psi.

Los aparatos basados en las propiedades de un gas miden la conductividad trmica o laviscosidad. Estos parmetros varan de forma no lineal con la presin y dependen de la composicin del gas, por lo queson inexactos. Trabajan entre 100 mm Hg abs y0,0001 mm Hgabs.

Los elementos de ctodo (lamento) fro estn basados en una descarga mantenida por un campo magntico externo que fuerza a los electrones a seguir una trayectoria en hlice con una alta probabilidad de ionizar el gas residual. El nmero de iones captados determina la presin del gas. Uno de los modelos es el llamado magnetrn invertido que puede medir de 1 a 10-11mm Hg abs, si bien, su puesta en marcha a baja presin puede serde horas o das.

Johana Sarai Barbosa