Cómo Funciona un Manómetro.

Los manómetros son instrumentos de precisión que se utilizan para medir la presión, que es la fuerza ejercida por un gas o líquido por unidad de superficie debido a los efectos del peso de ese gas o líquido por gravedad. Son muy utilizados en el ámbito industrial y su configuración dependerá del uso que se le quiera dar. Veamos cómo funciona un manómetro.

Según el tipo y la forma, se pueden configurar manómetros para proporcionar una medición de diferentes valores de presión. Por ejemplo, un tipo común de manómetro con el que la mayoría de las personas está familiarizada es el que usan los médicos y profesionales médicos para medir y controlar la presión arterial de un paciente. Este tipo de manómetro se llama esfigmomanómetro.

Qué es un Manómetro.

Un manómetro es un instrumento de medición que mide la presión de un fluido o gas en un espacio confinado, por ejemplo, en una caldera o en un tanque. Un manómetro indica la presión relativa a la presión atmosférica. Pero, ¿cómo funciona exactamente un manómetro? ¿Cómo elegir el manómetro adecuado para tu situación? ¿Y cómo se puede usar posteriormente?

Definiciones 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 para 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 presión común de medida incluyen libras por pulgada cuadrada (psi), milibares, atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mm Hg) y pulgadas de agua.

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

• Presión absoluta.
• Presión manométrica.
• La Presión diferencial.

La presión absoluta mide el valor de la presión que se ejerce en relación con la presión cero absoluto de un vacío. Tambien está la presión manométrica, que presenta la diferencia entre el valor medido de la presión y la presión atmosférica local. 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 medir la cantidad de presión por la cual los dos difieren sigue siendo importante.

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

P absoluta = P atm. + P man.

Cómo Funciona un Manómetro.

El funcionamiento de un manómetro es el siguiente. El medidor contiene un cilindro de metal. Al medir un gas o fluido, se presiona el cilindro elástico del medidor. Posteriormente, el cilindro se deforma, que se convierte al medidor, lo que le permite leer el resultado. Los manómetros se pueden clasificar en términos generales como de dos tipos principales, manómetros analógicos y manómetros digitales, cada uno de los cuales se describe a continuación.

Cómo Funciona un Manómetro Analógico.

Los manómetros analógicos utilizan un fluido que está contenido en un tubo en forma de U y funciona según el principio del equilibrio hidrostático. El fluido en el tubo se asentará a la misma altura en cada pata 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 pierna y se elevará en la otra pierna.

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Esto se debe a que la presión obligará al fluido a caer en una pierna y a subir en la otra hasta que el peso de la columna de fluido que resulta 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 U.

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

Los manómetros inclinados, como su nombre lo indica, están diseñados con un tubo que no se asienta verticalmente, sino más bien 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, ofreciendo así una sensibilidad y resolución mejoradas.

Otro tipo de manómetro se llama manómetro absoluto. Los manómetros absolutos usan 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 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 el estilo de pozo del tubo en U descrito anteriormente. Los barómetros de mercurio que miden la presión atmosférica son un ejemplo común de un manómetro absoluto.

Se utilizan varios fluidos en manómetros analógicos. 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, la disminución de la densidad del fluido manométrico, también llamado fluido indicador, disminuirá el rango de presión, pero aumentará su sensibilidad.

Cómo Funciona un Manómetro Digital.

Los manómetros digitales, también conocidos como manómetros electrónicos, no dependen del equilibrio hidrostático de fluidos para determinar la presión. En cambio, contienen un transductor de presión, un dispositivo que puede convertir un nivel de presión observado en una señal eléctrica cuyo valor característico es proporcional o representativo de la magnitud de la presión.

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La porción elástica del transductor se desvía bajo presión y esa desviación se convierte en un valor de un parámetro eléctrico que puede detectarse y calibrarse para una lectura de presión. Los transductores de presión suelen utilizar uno de los tres tipos de parámetros eléctricos: resistivo, capacitivo o inductivo.

1. Los transductores resistivos provocan que la deformación cambie la resistencia eléctrica de un medidor de deformación.
2. Transductores capacitivos se basan en cambios en el valor de capacitancia observado como resultado de la deformación que cambia la posición relativa de las dos placas de un condensador.
3. Los transductores inductivos usan la deformación de la porción elástica para alterar el movimiento lineal de un núcleo ferromagnético unido dentro de una bobina o inductor. Este movimiento varía la fem inducida y la corriente alterna generada en la bobina.

Para realizar mediciones a presiones muy bajas, hay tipos adicionales de estilos de transductor de presión utilizados, que incluyen un medidor Pirani, un transductor de tipo termopar y un medidor de ionización. Los manómetros de baja presión también se denominan micromanómetros.

Los manómetros digitales ofrecen algunas ventajas sobre los modelos analógicos.

• Son portátiles en tamaño, pesan menos y cuentan con pantallas fáciles de leer.
• Puede interactuar con una computadora o controlador lógico programable (PLC).
• No confía en el uso de fluidos manométricos, algunos de los cuales (mercurio, por ejemplo) pueden ser tóxicos.
• No están sujetos a problemas relacionados con las propiedades del fluido que pueden afectar la precisión de las mediciones.
• Puede corregir las desviaciones de las condiciones estándar a través de la programación de software.
• Como no son un estándar primario, requieren calibración periódica contra un estándar primario.

Correcciones de propiedades de fluidos aplicables a manómetros.

Los manómetros analógicos que dependen de las propiedades de los fluidos están sujetos a la necesidad de correcciones. La densidad de los fluidos no es constante con la temperatura y la intensidad del campo gravitacional varía en función de la elevación sobre el nivel del mar y la latitud.

Estos hechos exigen el uso de metodologías de corrección y la necesidad de establecer referencias estándar para que se pueda establecer y acordar una definición de presión.

• Corrección de la densidad del fluido: se ajusta por el hecho de que la densidad del fluido indicador no es constante con la temperatura
• Corrección para el campo de gravitación: se ajusta a la variación en la intensidad del campo gravitacional a una altitud y latitud determinadas, en relación con su valor a nivel del mar.
• La Corrección para el cabezal de presión: se ajusta al diferencial entre la densidad de la columna de fluido y la del medio de presión de la misma altura.
• Corrección para cambios de escala: se ajusta por el hecho de que las gradaciones de escala marcadas cambiarán su distancia de separación debido al cambio en la temperatura a la que se realiza la lectura de presión (esto debido a la expansión / contracción térmica del material del que se forma la escala construida)
• Corrección de la compresibilidad de los fluidos: esta corrección se aplica principalmente a presiones más altas en las que la densidad del fluido puede cambiar debido a la compresión del fluido.
• Otras correcciones: incluyen la absorción de gas por el fluido que puede alterar su densidad, así como el efecto capilar que afecta la interpretación de la lectura desde la escala.

Cómo se usan los manómetros.

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

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• Mantenimiento de sistemas de climatización.
• Monitoreo de condiciones meteorológicas.
• Control de la presión de gas en sistemas de tuberías.
• Mediciones de flujo de fluidos.
• Mediciones fisiológicas como la presión sanguínea.
• Monitoreo de operaciones de sistemas de compresores.

¿Cómo se elige un manómetro?

La elección de un manómetro depende de varios factores:

• La cantidad de presión (Bar) que el manómetro debe poder medir. Ten en cuenta que la presión a medir no debe ser superior a 2/3 de la escala del manómetro, de modo que el medidor pueda absorber la posible presión máxima.
• Para qué tipo de fluido o gas desea medir la presión. No todos los manómetros son adecuados para ningún fluido o gas. Esto depende de la agresividad de las sustancias. Un manómetro puede consistir en bronce fosforoso, que no es resistente a gases y fluidos agresivos.
• La temperatura ambiente y la temperatura del fluido o gas a medir.

Manómetro 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.

Montaje de un manómetro.

Para evitar fugas, debes ensamblar adecuadamente un manómetro. Durante el montaje ten en cuenta los siguientes puntos:

1. Coloca el manómetro de modo que esté libre de vibraciones. Las vibraciones fuertes pueden hacer que el manómetro muestre valores incorrectos y dañar el instrumento de medición.
2. También asegúrate de que el manómetro no esté expuesto a temperaturas demasiado altas.
3. Los manómetros están calibrados en posición vertical. Por lo tanto, coloca siempre el manómetro verticalmente. Si esto es imposible, házlo calibrar en la posición deseada para evitar errores de medición.
4. Durante el desmontaje o montaje, nunca gires apoyándote en la carcasa.

Para Cerrar.

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Los manómetros tienen infinidad de usos, nosotros solo hemos rasgado la superficie al mostrarte esta información. Es tan útil como versátil en sus aplicaciones. Saber leer un manómetro es muy importante para la mayoría de nosotros, ya que el manejo de presiones está involucrado en muchas rutinas diarias, seas técnico o no.