Temas y subtemas unidad 1.3

 

                        1.3. Concepto de presión, medición y escalas de presión

Presión: Magnitud que se define como la derivada de la fuerza con respecto al área.

Magnitud que se define como la derivada de la fuerza con respecto al área.




Cuando la fuerza que se aplica es normal y uniformemente distribuida sobre una superficie, la magnitud de presión se obtiene dividiendo la fuerza aplicada sobre el área correspondiente.



Donde:
• P: es la presión en Pa.
• F: es la fuerza en N
• A: es el área en m²

Tipos de Presión





Presión absoluta: Presión que se mide a partir de la presión cero de un "vacío absoluto".

Presión atmosférica: Presión que ejerce la atmósfera que rodea la tierra (barométrica) sobre todos los objetos que se hallan en contacto con ella (la presión atmosférica cambia con la altura sobre el nivel del mar y las condiciones atmosféricas. Es la presión absoluta de la atmósfera en un punto e instante dado).

Presión atmosférica normal (estándar): Presión atmosférica equivalente a una atmósfera igual a 101325 Pa (En base a la resolución 4 de la 10a. Conferencia general de Pesas y Medidas. CGPM 1954).

Presión relativa: Presión mayor o menor a la presión atmosférica, es la presión medida con referencia a la presión atmosférica.

Presión diferencial: Presión entre dos sistemas aislados (la presión relativa es una presión diferencial en que la presión de referencia es la atmosférica).

Vacío: Presión del estado de un gas menor a la presión atmosférica, el vacío también puede medirse con respecto al "cero absoluto" como una presión absoluta menor a la presión atmosférica.

Medición: Se refiere a la expresión numérica de las dimensiones de un objeto fabricado, en base a una referencia fija (unidad). En pocas palabras, la medición dimensional es la comparación del objeto medido con un objeto de referencia. 

El objeto de referencia es el instrumento de medición, y existe una amplia variedad de estos instrumentos que ofrecen diferentes propósitos de medición, métodos y niveles de precisión. Se puede "inspeccionar" si un objeto fabricado cumple con las especificaciones requeridas (tolerancia), al medir correctamente sus dimensiones. En otras palabras, realizar mediciones exhaustivas es una de las reglas básicas de una mejor fabricación.

Escalas de presión

1.3.1. Presión y gradiente de presión, medición de presiones(absoluta-diferencial, manométrica de vacío)

 Las medidas de presión, junto a las de temperatura y nivel, son las variables más utilizadas en los procesos industriales. Las más utilizadas en la industria son las siguientes:

-Presión relativa o manométrica.

-Presión absoluta.

-Presión diferencial.

En cuanto a las unidades las más habituales son el “bar”, el “kg/cm² “ y el “mm.c.a.”, además el “psi” se utiliza en los proyectos americanos.

Presión absoluta:

Es la presión respecto al vacío total. El ejemplo típico de uso es la medida de la presión barométrica. Para producir un sensor de presión absoluta hay que sellar con vacío uno de los lados del diafragma como se muestra en la figura. Por tanto, si mantenemos abierta la conexión al proceso de un transmisor de presión absoluta podremos hacer la lectura de la presión barométrica.

Presión relativa o manométrica:

La presión manométrica se mide en relación a la presión atmosférica, por lo que cualquier cambio en el tiempo atmosférico o en la altitud influye directamente sobre la lectura.

Por ejemplo, si la presión atmosférica es de 1 bar y la manométrica es de 6 bares, entonces la presión absoluta será de 7 bares. En los instrumentos de medición se diferencian con las letras “A” o “G” (“Absolute” y “Gauge”).

 

¿Cómo sabemos cuándo medir la presión absoluta o la manométrica?

Esto no siempre es sencillo, pero generalmente si lo que queremos medir o controlar es una presión que está influenciada por cambios en la presión atmosférica, como por ejemplo el nivel de líquido en un tanque abierto, utilizaríamos la presión manométrica ya que queremos obtener la lectura de la presión menos el componente de la presión atmosférica. Si deseamos medir presiones que no están influenciadas por cambios en la presión atmosférica, como por ejemplo en el caso de una prueba de fugas en un contenedor rígido totalmente sellado, utilizaremos un sensor de presión absoluta. Si hubiéramos utilizado un sensor de presión manométrica para medir la presión del recipiente y la presión barométrica hubiera cambiado, entonces la lectura del sensor cambiaría, a pesar de que la presión en el recipiente no hubiera cambiado.

 

Presión diferencial:

Es la diferencia de presión entre dos puntos del proceso (p1 y p2). Por tanto, los transmisores de presión diferencial deben tener dos puntos de conexión al proceso. El uso más típico es para medir caudal junto con una placa de orificio como elemento primario. El paso del fluido a través del orificio de la placa provoca una caída de presión que medimos con el transmisor de presión diferencial para calcular el caudal.

El mismo principio se utiliza para la monitorización de filtros. Cuando el filtro está muy sucio la caída de presión sube mucho y podremos dar una alarma.

1.3.2. Ley de pascal

Es una ley enunciada por el físico-matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el cual el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.

1.3.3. Instrumentos y dispositivos para la medición de presión

Instrumentos para medición de la presión

 

1. Instrumentos mecánicos

 

Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión cuyas características se resumen en la tabla 2, pueden clasificarse en:

 

Columnas de Líquido:

• Manómetro de Presión Absoluta.
• Manómetro de Tubo en U.
• Manómetro de Pozo.
• Manómetro de Tubo Inclinado.
• Manómetro Tipo Campana.

Instrumentos Elásticos:

• Tubos Bourdon.
• Fuelles.
• Diafragmas.

 

b. Instrumentos electromecánicos y electrónicos

Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en:

• Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)
• Transductores de Presión Resistivos
• Transductores de Presión Capacitivos
• Transductores de Presión Magnéticos
• Transductores de Presión Piezoeléctricos

 

Tabla 2. Principales características de los instrumentos para medir presión.

Los medidores de presión son instrumentos de precisión fabricados para medir la presión sanguínea, la presión de líquidos y gases en tuberías o tanques de almacenamiento y la presión atmosférica, a grandes rasgos, teniendo para cada uso diversos equipos disponibles de acuerdo a las necesidades.
Dependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión, son las unidades disponibles para sus resultados, además de que algunos reciben nombres diferentes dependiendo también del tipo de presión que van a medir.