Presión y vacío

Los principios que se aplican a la medición de presión se utilizan también en la' determinación de temperaturas, flujos y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante conocer los principios generales de operación, los tipos de instrumentos, los principios dé instalación, la forma en que se deben mantener los instrumentos para obtener el mejor funcionamiento posible, cómo se deben usar para controlar un sistema o una operación y la manera como se calibran. La presión es. una fuerza que se ejerce Sobre un área determinada y se mide en unidades de fuerza por unidad de área. Esta fuerza se puede aplicar, a un punto en una superficie o distribuirse sobre ésta. Cada vez que se ejerce, se produce una deflexión, una distorsión o un cambio de volumen o dimensión. Las: mediciones de presión pueden ser desde valores muy bajos que ge consideran un vacío, hasta miles de toneladas por unidad de área.. En la figura 3.1 se indican los tipos y rangos de los medidores.

La presión se; puede expresar en forma adecuada y correcta en cualquiera de las siguientes unidades: gramos por centímetro cuadrado (g/cm2) milímetros de mercurio (mm Hg) libras por pulgada cuadrada (lb/plg2) pulgadas de agua (plg HaO) pulgadas de mercurio (plg Hg) micrones (10-3 mmHg) torrs (1 mm Hg) atmósferas (atm) toneladas por pulgada cuadrada o por pie cuadrado (ton/plgz o ton/pie2)

La presión se mide ya sea como un valor absoluto, que es la fuerza total ejercida, o como un valor diferencial, que es la diferencia algebraica entre el valor absoluto y el valor que se obtiene de considerar la atmósfera circundante en el tiempo y el lugar de la medición. En forma de ecuación, las presiones del medidor y el vacío se pueden expresar como: . p, = P*- P, p.-F.-p. en donde P„ = presión manométrica Pu = presión absolutaPt = presión atmosférica en el tiempo y lugar de la medición Pv = presión del vacío

En aplicaciones industriales, la presión se mide normalmente mediante medidores o registradores indicadores. Estos instrumentos pueden tener un funcionamiento mecánico, electromecánico, eléctrico o *electrónico. Los instrumentos mecánicos se pueden clasificar en dos grupos. El pri-mero incluye aquellos en que la medición

de presión se efectúa balanceando una fuerza desconocida con otra conocida. El segundo grupo incluye a los que emplean una deformación cuantitativa de una membrana elástica para' determinar la presión. Por lo general, los instrumentos electromecánicos de presión utilizan un medio mecánico para detectar la presión y un medio eléctrico para in-dicar o registrar la presión detectada

3.1 Medidores de equilibrio de presión y fuerza

Mediante el equilibrio de una fuerza o presión desconocida con otra conocida se pueden realizar mediciones de presión con medidores de columna liquida, de diafragma ,flexible, de campana y de pistón. Medidores de columna líquida. El medidor de columna liquida que se usa con mayor frecuencia en la industria puede ser del tipo en U o de cubeta, corno los manómetros que se muestran en la figura 3.2. El tipo U está hecho de vidrio o de alguna otra clase de tubo transparente C011 tina perforación interna de un diámetro de un cuarto de pulgada o más y 'un espesor de pared adecuado que soporte la presión de diseño de dicho manómetro

está lleno de agua, que tiene una densidad máxima a 4°C. A esta temperatura, el agua pesa 62.428 lb/pie3 en el sistema inglés de Unidades o 1 gicm3 en el sistema métrico. El tubo en U que se muestra en la figura 3.3b, está lleno de aceite, y el de la figura 3.3c está lleno de mercurio. Mediante Una simple observación,' es evidente que la altura b es mayor que la altura a, y que la altura c es mucho menor.

Puesto que el liquido del manómetro de la figura 3.3a es agua, cuya densidad se considera igual a la unidad, la densidad gravedad específica del aceite de. la figura 3,3b tiene un valor de itb; es decir, 0.78, en tanto que la del mercurio de la figura 3.3.c tiene el valor de 13.56. Esto significa, sencillamente, que el aceite es más ligero que el agua y que el mercurio es más pesado que ella en relación directa 'a sus densidades. El manómetro inclinado indicador de tiro, que aparece en la figura 3.4a, es un manómetro de cubeta cuyo brazo vertical está colocado en una posición casi horizontal, de manera que una diferencia o cambio muy ligero en la presión del gas o del aire en la cubeta produce un cambio muy grande en el nivel de medición del líquido dentro del tubo inclinado

El tipo que se muestra se utiliza casi siempre para medir presiones diferenciales en un sistema de alta presión. El flotador aparece en la posición correspondiente a una presión diferencial de cero cuando el mercurio está al mismo nivel paralelo. conexión tanto Corriente arriba como corriente abajo., Con un incremento de prisión desciende el mercurio de la cámara de alta presión de corriente arriba y el de la cámara de baja presión o corriente abajo asciende, lo cual hace que el flotador de acero se eleve. Este flotador está conectado a una palana que hace girar un eje que, a su vez, puede impulsar una pluma. Registra-dora, un indicador o ambas mediante un dispositivo adecuado. También se puede conectar a un mecanismo

apropiado para transmitir una señal que active una válvula u otro mecanismo de control del sistema. Si el desplazamiento del flotador sobrepasa su rango normal, cierra una válvula de retención en la parte superior de la cámara de baja presión para evitar la pérdida de mercurio a través de la conexión de baja presión. Si se produce una presión :diferencial negativa, se activa una válvula de retención similar mediante un pequeño flotador auxiliar ubicado en la cámara ,de alta presión.

representa la presión absoluta de la atmósfera en el momento y el lugar de la medición. El, estándar es de '760 mmHg o 29.92 pie Hg, para una, atm; bajo las condiciones de temperatura estándar al nivel del mar y varia de acuerdo con distintas altitudes y y temperaturas ambiente. El manómetro de balanza, que se muestra esquemáticamente en la figura 3.7, constituye un tipo especial de tubo en U.