MANOMETRIA
INTRODUCCIÓN
La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio su equilibrio directamente con otra fuerza, conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión.
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I.
OBJETIVOS
Reconocer los distintos tipos de manómetros en los equipos del LOPU.
Interpretar las lecturas del manómetro y sus distintas unidades.
Observar las características de los manómetros del LOPU.
II. FUNDAMENTO TEORICO
PRESION La presión es una magnitud física que mide como la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie (esa magnitud es escalar), y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.
Hay que diferenciar entre dos tipos de presiones que son:
Presión propiamente dicha, que se refiere a la acción de los fluidos (gases y líquidos) sobre las paredes del recipiente que los contienen.
Fuerzas distribuidas aplicadas a sólidos, que más apropiadamente debe llamarse tensión
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La presión ejercida por los fluidos puede ser de dos tipos:
Presión estática, producida por los fluidos en reposo sobre las paredes del recipiente.
Presión dinámica, producida sobre una superficie perpendicular a la dirección del movimiento de un fluido.
La relación de los diferentes tipos de presión se expresa en la figura siguiente:
Presiones Absoluta Y Relativa Hay que considerar dos estados diferentes de la presión para la figura 1, para el caso del recipiente abierto al exterior, sobre la superficie del líquido actúa la presión atmosférica, mientras que si el recipiente es hermético y existe vacío sobre el líquido, esta presión ambiental no actúa, de manera que sobre las paredes del recipiente pueden ejercerse dos presiones que difieren en el valor de la presión atmosférica. La primera se conoce como presión relativa o manométrica y la segunda como presión absoluta. Es decir:
Pre = Pab + Pat Donde Pre es la presión relativa, Pab la presión absoluta, y Pat la presión atmosférica. Como la presión atmosférica varía con la altitud y otros factores climatológicos el uso de la presión absoluta evita imprecisiones en la medición, que pueden ser significativas para las bajas presiones.
Presión Atmosférica
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La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera. La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos.
Presión Manométrica Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es negativa se llama presión de vacío. La presión puede obtenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.
Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica .
Presión al Vacío Se refiere a presiones manométricas menores que la atmosférica, que normalmente se miden, mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a la atmosférica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presión atmosférica existente. Los valores que corresponden al vacío aumentan al acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo de centímetros de mercurio (cmHg), metros de agua, etc.
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MANOMETROS Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa ya sea por encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que sirven exclusivamente para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman vacuómetros. También manómetros de vacío.
Causas Y Solución De La Descalibración De Un Manómetro
Vibraciones mecánicas
Se debe evitar que las vibraciones de la instalación lleguen al manómetro. Cuando estas existan, móntese el manómetro sobre un soporte rígido el cual no esté vinculado a la instalación. Si este último montaje es imposible, utilizar un manómetro en baño de aceite
Corrosión
La elección de los materiales con que se construye el soporte y el tubo bourdón está en función del fluido del proceso. Los materiales normalmente usados son: bronce, acero inoxidable, acero, o monel. Si ninguno de estos materiales da garantía suficiente por la agresividad del fluido debe utilizarse un manómetro equipado con separador o sello químico construido en PTFE
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Temperatura del fluido
Es necesario evitar que temperaturas excesivamente altas lleguen al manómetro. Cuando el tubo bourdón es de bronce, no debe someterse el mismo a medir presiones de fluidos cuya temperatura sea superior a los 100ºC; y nunca debe ser mayor de 250ºC cuando el tubo bourdón esté construido en acero inoxidable o monel.
Sobrepresiones
Todos los manómetros aguantan una sobrepresión equivalente al 30% del alcance Máximo de la escala. A pedido del comprador la sobrecarga admisible puede llegar al 70% del alcance máximo de la escala. El porcentaje de sobrecarga admisible está Impreso en el cuadrante del manómetro cuando este es mayor del 30% en función de la máxima graduación de la escala.
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Tipos De Manómetro Manómetros de líquido Estos manómetros, se emplean una gran variedad de líquidos, tales como agua, alcohol, mercurio, etc. El agua y el alcohol se colorean, para facilitar la lectura de los ensayos.
Manómetro en U de líquido para presiones relativas
En este tipo de manómetros, el líquido manométrico, este debe tener viscosidad pequeña y bajo coeficiente de expansión térmica. Este tipo de manómetro mide presiones relativas positivas (sobrepresiones) o presiones negativas (depresiones). Se escoge como liquido manométrico uno de densidad adecuada a las presiones a cuya medición se destina el manómetro
Vacuómetros en U de líquido para presiones absolutas
Este instrumento, sirve para medir presiones de líquidos o gases empleando un líquido manométrico no miscible. El principio de funcionamiento de este tipo de manómetros, se basa en la ecuación fundamental de la hidrostática.
Manómetro diferencial
Este tipo de manómetros, mide la diferencia de presiones entre dos puntos en este tipo de manómetros se aplica la ecuación fundamental de la hidrostática. Este tipo de manómetros consta de uno o varios ramales de tubos en U, en los cuales se ha llenado con un fluido manométrico en cada una de las curvaturas.
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Manómetros metálicos Este tipo de manómetros se basan en el uso de la elasticidad de los cuerpos Se conecta el fluido sujeto a la medición a un tubo metálico elástico tal que su curvatura se modifica con arreglo a la variación de la presión atmosférica.
Manómetros de Bourdon
Los tubos de Bourdon se pueden fabricar en casi cualquier tipo de material que tenga las características elásticas adecuadas según sea el intervalo de presión en la cual se someterá y la resistencia al medio en el cual se utilizará. Algunos de los materiales que se usan son latón, aleación de acero, aceros inoxidables, bronce fosforado, K-monel y cobre-berilio.
Principio de Funcionamiento Consiste en un tubo de bronce o acero, doblada en circunferencia. La presión interior del tubo tiende a enderezarlo. Como un extremo del tubo está fijo a la entrada de la presión, el otro extremo se mueve proporcionalmente a la diferencia de presiones que hay entre el interior y el exterior del tubo. Este movimiento hace girar la aguja indicadora por medio de un mecanismo de sector y piñón; para amplificar el movimiento, el curvado del tubo puede ser de varias vueltas formando elementos en “C”, torcido, espiral, o helicoidal. Las partes de un manómetro Bourdon de puede ver
en la figura sig. en la cual se indican sus partes.
Ventajas y Desventajas de un Manómetro Bourdon Este instrumento de medición es muy versátil ya que lo puedes utilizar con algunos líquidos, aceites o gases, según sea su campo de aplicación. Su costo de adquisición y mantenimiento es barato, se pueden adquirir rellenos con glicerina para evitar vibraciones en la aguja y con esto lograr una indicación confiable, se pueden tener de patrones secundarios, de trabajo o como simples indicadores en un proceso donde solo se requiere una indicación de referencia en el proceso, son fácil de instalar, se
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caracterizan por tener baja rigidez y baja frecuencia natural, pero gran sensibilidad de desplazamiento en su propio diseño, su intervalo de trabajo (medición) característico es de 35 kPa a 100 MPa. También tienen sus desventajas como: es el caso de falla por fatiga, por sobrepresión, por corrosión o por explosión. Algunos factores que afectan su funcionamiento son la temperatura ambiente en la cual está el instrumento, el material el cual está hecho, la forma en la cual se instaló el instrumento, vibraciones externas en las cual se instaló el instrumento. La mayoría de los puntos señalados anteriormente se pueden evitar teniendo en cuenta el conocimiento del proceso o aplicación en donde se tendrá colocado el instrumento.
Vacuometro caja negra
Aplicaiones Vacuometro estándar para uso ligero en medición de líquidos y gases donde no necesite mucha exactitud
Vacuometro en acero inoxidable
APLICACIONES
vacuometro
serie
1200
para
aplicaciones industriales ligeras, donde se requiere proteger el mecanismo de vibraciones con glicerina, utilizado para gases y líquidos no corrosivos
Vacumetro total acero inoxidable
APLICACIONES vacuometro de la serie 1320 es para la industria pesada en aplicaciones donde el proceso o el medio ambiente contiene sustancias químicas agresivas. el manómetro se llena de líquido para proteger el mecanismo de vibraciones
III.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
MANOMETROS EN EL LABORATORIO DE OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS
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Numero
Tipo de manómetro
Marca
Diámetro
1
Bourdon Metal
USG Gauge
6.93 cm
0-60 psi
2
Bourdon Metal
Royal Gauge
5.49 cm
0-60 lb/in
2 lb/in
3
Bourdon Metal
Vacuum
6.695 cm
0-190 mmHg
2 mmHg
4
Bourdon Metal
winiers
6.35 cm
-30 -0 in Hg -1 - 0 bar
1 in Hg 0.02 bar
5
Bourdon Metal
Empeo
6.17 cm
0-30 lbf/pulg 0-2.1 Kg/ 2 cm
1 lbf/pulg 2 0.1 Kg/cm
6
Bourdon Metal
Palmer
10.85 cm
0-2 Kg/cm 0-300 psi
0.5 Kg/cm 5 psi
7
Bourdon Metal
---
6.35 cm
0-4 bar 0-60 psi
0.1 bar 2.5 psi
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Rango de medida
Precisión
Observaciones
2 psi
2
2
2
2
El manómetro no presentaba marca
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Bourdon Metal
Norgren
5.39 cm
0-160 lbf 0-11 psi
9
Bourdon Metal
Hydronix
7.12 cm
0-7 Kg/cm 0-100 psi
0.2 Kg/cm 2 psi
10
Bourdon Metal
Ispesl
4.9 cm
0-6 bar 0-80 psi
0.2 bar 2 psi
11
Bourdon Metal
Gauge
6.3 cm
0-14 Kg/cm
12
Bourdon Plástico
---
4.385 cm
0-23 psi 0-16 bar
13
Bourdon Plástico
Fisher
4.9 cm
0-30 lbf/in 02 2Kg/cm
14
Bourdon Metal
wika
6.95 cm
0-30 psi 0-2 bar
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5 lbf 0.2 bar
2
2
El manómetro presentaba glicerina
2
1 psi 0.5 bar
2
El manómetro no presentaba marca
2
1lbf/in 2 0.1Kg/cm
0.5 psi 0.05 bar
El manómetro presentaba glicerina
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Bourdon Plástico
IV.
FIMET
6.29 cm
0-100 psi 0-6bar
5 psi 0.5 bar
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
Utilizar las conversiones correctamente para hallar las presiones a unidades deseadas.
Los medidores deben de estar en buen estado y calibrados para su correcto funcionamiento.
V.
CONCLUSIONES
Pudimos observar y anotar las características de los diversos manómetros encontrados en los equipos que funcionan en el LOPU.
Observamos las diferentes unidades de presión en que operan los manómetros.
La presión absoluta es la que mide en relación con un vació perfecto y la presión manométrica la que se mide en relación con la presión atmosférica local.
Los manómetros de bourdon son los mas utilizados en el LOPU .
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VI.
BIBLIOGRAFIA
MECÁNICA DE FLUIDOS (OPERACIONES BÁSICAS DE INGENIERÍA QUÍMICA) Volumen 1. Warren L. McCabe, Julian C. Smith
MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS CLAUDIO
MATAIX
2da Edición 1999 – Pag 32 a 39
MECANICA DE FLUIDOS ROBERT L. MOTT
6ta Edicion Prentice Hall
2006 – Pag 52 a 70
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