ADVERTISEMENTS:
Lista de dispositivos de medición de presión. Y los dispositivos son: 1. El Barómetro 2.Piezómetro o Tubo de Presión 3. Manómetros 4. El manómetro de Bourdon 5. El manómetro de diafragma 6. El micro manómetro (tubo en U con extremos alargados).
1. El Barómetro:
El barómetro es un aparato destinado a medir la presión atmosférica local. La Fig. 2.18 muestra un barómetro de mercurio que consiste en un tubo de vidrio de 1 metro de largo cerrado en un extremo y completamente lleno de mercurio y mantenido invertido en un cuenco de mercurio. Una pequeña cantidad de mercurio caerá en el cuenco y así se forma un vacío en el extremo superior del tubo.
La presión atmosférica que actúa sobre la superficie del mercurio en el cuenco soportará una columna de mercurio en el tubo. Sea h la altura de la columna de mercurio en el tubo medida por encima de la superficie del mercurio en la cubeta.
ADVERTENCIAS:
Sea Pa la intensidad de la presión atmosférica
La altura de la columna de mercurio a nivel del mar, es de aproximadamente 760 mm de mercurio.
ADVERTISEMENTS:
La altura de la presión atmosférica a nivel del mar = 760 mm de mercurio.
El espacio sobre el mercurio en el tubo contendrá vapores de mercurio.
Este espacio se llama vacío torricelliano.
Nota:
ADVERTENCIAS:
El mercurio es ideal para su uso en un barómetro debido a su alta densidad (necesitando por lo tanto sólo un tubo corto) y su muy baja presión de vapor.
La altitud de un lugar y las condiciones meteorológicas influyen en la lectura del barómetro. La lectura de un barómetro registrada en un lugar sólo indica la presión atmosférica local.
La presión atmosférica estándar internacional es de 101,325 kPa correspondiente a 10,325 m de agua o 760 mm de mercurio.
i. El barómetro aneroide:
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Este aparato consiste en una caja ondulada parcialmente evacuada a la que se impide el hundimiento mediante un fuerte muelle. Las variaciones de presión hacen que la parte delantera de la caja se deforme hacia dentro o hacia fuera, de modo que la tracción del muelle acabe resistiendo la fuerza debida a la presión de la atmósfera.
Estos pequeños desplazamientos se amplifican y mueven un puntero previsto sobre una escala calibrada.
ii. El barómetro de sifón:
ADVERTENCIAS:
Este instrumento se utiliza convenientemente como barómetro doméstico. Este dispositivo consiste en un tubo de vidrio doblado en la parte inferior para formar un tubo en U. El extremo abierto del tubo en U está agrandado. Esta parte ampliada ocupa el lugar de la cubeta o depósito del barómetro ordinario. Un bloque de hierro de poco peso se apoya en la superficie del mercurio, en parte por el empuje del mercurio sobre él y en parte por un contrapeso.
El bloque de hierro y el contrapeso están unidos por una cuerda llevada sobre una polea. La variación de la presión atmosférica provoca la subida y bajada de la superficie del mercurio en el extremo abierto del tubo en U, lo que a su vez hace girar la polea en un cierto ángulo. Un puntero unido a la polea se moverá sobre una escala circular en la que se puede leer la presión atmosférica.
2. Piezómetro o tubo de presión:
El piezómetro se utiliza para medir la cabeza de presión estática de un líquido que fluye en cualquier sección de una tubería. Consiste en un tubo cuyo extremo inferior abierto se monta a ras de la pared interior de la tubería. El otro extremo del tubo está expuesto a la atmósfera. En la disposición mostrada en las figuras 2.21 y 2.22, la altura h a la que sube el líquido en el tubo representa la cabeza de presión en el nivel A en el que el tubo está conectado a la tubería.
El piezómetro también puede tener una forma y estar conectado a la tubería de manera que la cabeza de presión en el nivel del centro de la tubería pueda obtenerse directamente.
Limitaciones de un piezómetro:
El piezómetro tiene limitaciones para su uso debido a las siguientes razones:
(i) Es muy difícil o impracticable medir altas presiones. Particularmente para líquidos de baja gravedad específica, la altura de la columna de líquido en el piezómetro será inconvenientemente alta requiriendo un tubo de piezómetro muy largo.
(ii) El piezómetro no puede funcionar para presiones manométricas negativas ya que el aire fluiría en el recipiente a través del tubo.
(iii) Es probable que se produzcan errores de capilaridad cuando los tubos tienen un diámetro de 10 mm o menos.
(iv) Los cambios rápidos de presión que pueden tener lugar continuamente no pueden ser medidos eficazmente. Esto se debe a que el cambio en el nivel del piezómetro irá por detrás del correspondiente cambio rápido de presión.
El tubo del piezómetro puede adoptar la forma mostrada en la Fig. 2.23 para la medición de pequeñas presiones manométricas negativas. En esta disposición, la superficie libre del líquido en el tubo estará a un nivel inferior al nivel A del interior del recipiente donde se va a medir la presión. Si la superficie libre del líquido en el tubo está h unidades por debajo de A, entonces la cabeza de presión en A
= ha = – Sh unidades de longitud del agua,
donde, S – Gravedad específica del líquido.
3. Manómetros:
i. El manómetro de tubo en U (el manómetro de doble columna):
Los manómetros son dispositivos de medición de presión que utilizan columnas de diferentes líquidos. El fluido cuya presión debe determinarse se denomina fluido medido, mientras que el otro fluido se denomina fluido manométrico. El fluido del manómetro puede ser de mayor o menor densidad que el fluido medido. Estos dispositivos pueden utilizarse para medir la presión de líquidos y gases. Los manómetros tienen tubos de conexión en forma de U que contienen diferentes fluidos.
En un manómetro cuando una extremidad del aparato está abierta a la atmósfera registra la presión de la fuente conectada a la otra extremidad. Cuando ambas extremidades están conectadas a fuentes de presión, el manómetro registra la diferencia de presión entre las dos fuentes de presión. En consecuencia, estos manómetros se denominan manómetro simple y manómetro diferencial.
La presión de un fluido en una tubería puede medirse utilizando un tubo en U de vidrio que contenga un líquido más pesado que no se mezcle con el fluido de la tubería.
Supongamos que la tubería contiene agua y se utiliza mercurio como líquido de medición. Sea el nivel EF correspondiente a la superficie de contacto de los dos líquidos. Sea X el centro de la tubería.
ii. Manómetro de tubo en U invertido:
A veces se utiliza un líquido más ligero en un manómetro. En tal caso se utiliza un manómetro invertido (Fig. 2.39).
Los tubos A y B contienen líquidos de gravedad específica Sa y Sb respectivamente. El manómetro invertido contiene un líquido de gravedad específica S. En tal disposición, incluso para pequeñas diferencias de presión entre A y B se producirán grandes desviaciones del líquido del manómetro. Por lo tanto, las mediciones pueden realizarse con precisión. Sea w = Peso específico del agua.
∴ El peso específico del líquido en A y B son respectivamente Saw y Sbw.
Medida de la presión negativa o de succión:
La Fig. 2.43 muestra una tubería A que contiene agua a una presión Pa. La tubería está conectada a un tubo en U que contiene un líquido pesado de gravedad específica S. (Normalmente se utiliza mercurio como líquido de medición). La Fig. 2.43 muestra los niveles de las superficies del líquido de medición. Sea y la lectura del manómetro. Sea la superficie superior del líquido de medición h unidades por debajo del centro de la tubería.
iii. Manómetros sensibles:
Manómetro de una columna:
El manómetro de columna simple mostrado en la Fig. 2.55 es una forma modificada del manómetro de tubo en U ordinario. Este manómetro también tiene dos extremidades, una de las cuales se hace muy grande en área comparada con la otra. El área de la extremidad más grande (también llamada cuenca) puede ser 100 veces el área de la otra extremidad. El manómetro contiene un líquido pesado como el mercurio. La tubería en la que se va a determinar la presión está conectada al miembro mayor.
Cualquier cambio de presión en la tubería puede producir sólo un cambio muy pequeño en el nivel de la superficie del líquido del manómetro en la cuenca. Este cambio de nivel puede despreciarse. Por lo tanto, sólo se debe tomar la lectura en el tubo estrecho. Como no es necesario tomar ninguna lectura correspondiente a la superficie del líquido en la cubeta, no es necesario hacerla transparente. Normalmente es de hierro. El otro miembro, es decir, el tubo estrecho, puede ser vertical o inclinado, para hacerlo más sensible.
Sea XX el nivel del líquido del manómetro en la cuenca y el tubo estrecho cuando el manómetro no está conectado a la tubería. Sea después de conectar la tubería al manómetro el descenso del nivel del líquido del manómetro en la cuenca ∆h1.
Dejemos que h2 = subida del nivel del líquido del manómetro en el limbo estrecho.
h1 = Altura del centro de la tubería sobre XX.
A = Área de la sección transversal de la cuenca.
a = Área de la sección transversal del miembro estrecho.
S = Peso específico del líquido en la tubería.
Sm = Peso específico del líquido en el manómetro.
S’ = Gravedad específica del líquido en el manómetro en relación con el líquido en la tubería.
iv. El manómetro de tubo inclinado:
Se trata de una mejora del manómetro de columna simple. En este caso el tubo del manómetro se hace inclinado para hacerlo más sensible. La Fig. 2.56 muestra este tipo de manómetro. En este caso, el desplazamiento del líquido pesado en el tubo estrecho es relativamente mayor y, por tanto, las lecturas pueden realizarse con mayor precisión.
4. El medidor de Bourdon:
Este dispositivo consiste en un tubo metálico de sección elíptica cerrado en un extremo A, estando el otro extremo B ajustado al punto del manómetro donde se va a medir la presión. Al entrar el fluido en el tubo, éste tiende a enderezarse.
Al utilizar una disposición piñón-sector, la pequeña deformación elástica del tubo se comunica a una aguja de forma amplificada. El puntero se mueve sobre una esfera graduada. El dispositivo se calibra sometiéndolo a varias presiones conocidas.
El manómetro de Bourdon es adecuado para medir no sólo altas presiones, como las de una caldera de vapor o una tubería de agua, sino también presiones negativas o de vacío. Un manómetro concebido para medir tanto presiones positivas como negativas se denomina manómetro compuesto.
5. El manómetro de diafragma:
Este dispositivo se basa en el mismo principio que el del manómetro de Bourdon. En este caso se proporciona un diafragma corrugado en lugar del tubo de Bourdon. Cuando el dispositivo se ajusta a cualquier punto de medición, el diafragma sufrirá una deformación elástica.
Esta deformación se comunica a un puntero que se mueve en una escala graduada que indica la presión. Cabe señalar que este dispositivo funciona según el mismo principio que el barómetro aneroide. Este dispositivo es adecuado para medir presiones relativamente bajas.
6. Micro Manómetro (Tubo en U con extremos alargados):
Para aumentar la sensibilidad del manómetro de tubo en U se proveen extremos agrandados como se muestra en la Fig. 2.59. Esta disposición se denomina micro manómetro. En este dispositivo se utilizan dos líquidos manométricos inmiscibles. Sean s1 y s2 la gravedad específica de los dos líquidos manométricos (sea s1 > s2); el líquido más denso llenará el fondo del tubo en U.
Dejemos que A = área de cada extremo ampliado
a = área del tubo
Cuando las presiones aplicadas a los dos miembros son iguales, es decir, cuando p1 = p2 dejemos que la superficie de separación entre los dos líquidos sea XX.
Dejemos que en esta condición la cabeza del líquido manométrico más ligero sea h por encima de XX. La presión en XX debe ser la misma en los dos miembros.
px = s2wh
