presión:
instrumentos
para medir la presión son
dispositivos de distintos materiales que poseen un elemento que cambia de algún
modo cuando se somete a la presión. Ese cambio es registrado en una escala o
pantalla calibrada, y se expresa en unidades de presión.
Las unidades de medida en las que se
expresa la presión indican una unidad de fuerza sobre unidad de área.
Aunque la unidad de medida estándar es
el Pascal (N/m2), también se mide en libras por pulgada cuadrada (PSI), en
atmósferas (atm), en kilogramos por centímetros cuadrados (kg/cm2), pulgadas de
mercurio (Hg) y milímetros de mercurio (mm Hg).
Vale decir que la presión es la fuerza
por unidad de superficie. Se experimenta cuando esa fuerza es perpendicular a
la superficie.
Tipos de presión
Los diferentes tipos de presión son:
·
De vacío.
·
Absoluta.
·
Dinámica.
·
Estática.
·
Atmosférica.
·
Manométrica.
·
Diferencial.
·
Barométrica.
·
Estancamiento.
Existen varios instrumentos para medir
la presión y, aunque la mayoría se utiliza para medir la presión relativa, hay
algunos diseñados para medir la presión absoluta.
Los 10 instrumentos principales para
medir la presión
1- Manómetro diferencial
También se le conoce con el nombre de
manómetro de dos ramas abiertas. Este es un aparato que sirve para medir la
diferencia de presión entre dos lugares.
El fluido que utiliza el manómetro
diferencial para indicar los valores puede ser cualquier líquido: agua,
queroseno, alcohol, entre otros. La condición esencial es que no se mezcle con
el fluido que está a presión.
En caso de que se esté intentando medir
presiones elevadas o diferencias muy grandes de presión, el líquido debería ser
muy denso. En estos casos suele usarse mercurio.
En un manómetro las medidas pueden ir
desde 0 a 0,5 KPa (≈ 0.2”H2O); o desde 0 a 7000 KPa (≈ 1000 psi).
2- Manómetro truncado
Es un tipo de manómetro que se utiliza
para medir pequeñas presiones gaseosas. Mide presiones absolutas y tiene
las ramas más cortas que el diferencial.
3- Vacuómetro
Es un dispositivo que se utiliza para
medir el vacío; es decir, para medir presiones inferiores a la presión
atmosférica.
Resulta ser una herramienta muy útil en
plantas de frío o donde se trabajan gases licuados, debido a que los puntos
críticos de los gases y del vapor se calculan con base en temperaturas y
presiones absolutas.
Aunque el rango de medición depende del
material del que esté elaborado, puede abarcar medidas entre -0,5 y 0 KPa; y de
-100 a 0 KPa (≈ -30 a 0 “Hg).
Algunos de los tipos de vacuómetros
son:
Vacuómetro McLeod
Es un vacuómetro analógico con escala
cuadrática de lectura directa.
Pistón-cilindro
Es un método primitivo de medición de
presión que se conoce como balanza de presión o de pesos muertos.
Consiste en unas balanzas que tienen
una cámara de vacío que se coloca por arriba para eliminar la corrección del
empuje del aire.
4- Sensores de presión
Los sensores de presión son
dispositivos diseñados para someter a los materiales a una presión que los
deforma en su rango elástico. Tal deformación es proporcional a la presión
usada y se considera lineal.
De esta manera, los sensores de presión
transforman la presión en desplazamiento. Luego, el sensor convierte el
movimiento en una señal eléctrica como voltaje o corriente.
Los transductores de presión más
universales son:
- ·
La galga extensiométrica.
- ·
Los capacitadores variables.
- ·
La piezoeléctrica.
5- Tubo U
Consiste en un tubo de vidrio doblado
en forma de U, que se llena parcialmente con un líquido de densidad conocida.
Uno de los extremos del tubo se
conecta al objeto o al espacio en el que se quiere medir la presión, mientras
que el otro extremo se deja libre.
La presión ejercida en el extremo
donde hay alta presión provocará el movimiento del líquido dentro del tubo.
Ese movimiento se reflejará en una
diferencia de nivel (o altura) marcada como h, y que depende de la presión y de
la densidad del líquido en el tubo.
6- Tubo de Bourdon
Se trata de aparato con un tubo
metálico y elástico, que se aplana y se curva de una forma especial. Cuando se
le aplica presión, el tubo se endereza y su extremo libre se desplaza.
Es este movimiento el que mueve las
palancas y los engranajes, que terminan desplazando una aguja que indica la
presión en la escala.
7- Fuelle
Este instrumento tiene un componente
elástico en forma de fuelle o acordeón, al que se le aplica la presión que se
pretende medir.
Al aplicarle la presión, el fuelle se
estira y es ese movimiento el que desplaza a la aguja indicadora de la medida.
8-
Manómetro de diafragma
Este instrumento es una variante del
manómetro de fuelle. Tiene forma de disco al que se le hacen corrugaciones
circulares concéntricas.
En este dispositivo la presión se
ejerce sobre un diafragma elástico, cuya deformación se traduce en el
movimiento del puntero indicador de la medida.
El diafragma también puede ser
metálico, en cuyo caso se vale de la característica elástica del material a
medir.
Este tipo de manómetro se usa para
medir presiones diferenciales bajas o presiones de vacío.
9- Barómetro
Es el instrumento utilizado para
medir la presión atmosférica. Existen varios tipos de barómetros:
Tubo de Torricelli
Lleva ese nombre en honor a su inventora
Evangelista Torriceli, quien lo ideó en 1643.
Consiste en un tubo de 850 mm de
longitud que se cierra en la parte superior y se mantiene abierto en su lado
inferior para llenarlo con mercurio. El nivel de este metal líquido es el que
indica la presión que hay.
Barómetro Fontini
Es la versión mejorada del tubo de
Torricelli y se emplea en las estaciones meteorológicas para obtener mediciones
muy precisas y a escalas diferentes.
Barómetros metálicos
Es un tipo de barómetro que funciona
a base de gas, por lo que es menos sensible que los de mercurio, pero resulta
práctico.
Altímetro
Es el tipo de barómetro metálico
utilizado para medir la altitud sobre el nivel del mar.
Barómetro aneroide
Es un cilindro de paredes elásticas
que mide las variaciones de la presión atmosférica.
10- Esfigmomanómetro
Consiste en un brazalete inflable, un
manómetro y un estetoscopio que permite medir indirectamente la presión
arterial, mediante el auscultamiento de los sonidos de Korotkov.
Puede funcionar con mercurio o aire y
requiere la utilización de un estetoscopio o fonendoscopio.
Hay una variante de este aparato que
es electrónico. Es preciso y muy fácil de usar, por lo que se ha hecho muy
popular. Es un dispositivo muy sensible a los ruidos y a los movimientos.
Fiabilidad y
seguridad asegurada
Factores de la calibración
La calibración consiste en la
comparación de valores de medida de un instrumento a calibrar y un
instrumento patrón. Para un manómetro o un transmisor de presión por
ejemplo se capta los datos de hasta 9 puntos en presión creciente y hasta 9
puntos en presión decreciente. La desviación entre patrón e instrumento
determina la precisión que se confirma en un certificado emitido por el
laboratorio.
Aparte de la desviación
de medida se debe determinar y documentar la incertidumbre de
medida para garantizar la trazabilidad. Son estos dos factores que
determinan la calidad de la calibración y deben incluirse en el
certificado. La precisión del patrón debe superar al menos tres veces la
precisión del instrumento a medir.
El instrumento
patrón
En función de la precisión requerida se recurre a varios tipos de patrón con
distintos principios de funcionamiento. Para conseguir desviaciones mínimos se
utilizan patrones primarios, como balanzas de pesos muertos, que indican el
valor de medida basados en las unidades del sistema internacional (SI). Los
valores de calibración de este método superan con creces las exigencias de la
industria. Por eso en este sector se suele realizar la comprobación sobre todo
mediante controladores de presión. Los controladores ajustan la presión
automáticamente y la calibración resulta mucho más económica que
con balanzas de pesos muertos.
La trazabilidad de
las medidas
El certificado tiene que documentar
el patrón utilizado para relacionar con los patrones nacionales a través de una
cadena continua de comparaciones. Los patrones a su vez obtienen su
trazabilidad a través del Centro Español de Metrologia o de un laboratorio
homologado.
Calibración de
manómetros y transmisores de presión con calibradores portátiles
La calibración periódica de la instrumentación es imprescindible para
asegurar la calidad y el buen funcionamiento de las instalaciones industriales.
En muchos casos la calibración puede realizarse de manera fácil y con suficiente
precisión directamente in situ en proceso y no es necesario desplazar el
instrumento a un laboratorio especializado. Para esta tarea se aplican los
calibradores portátiles, los Hand Helds. La calibración
consiste en la comparación de la presión del calibrador (patrón) con la
presión que indica el instrumento a comprobar. La precisión del patrón debe ser
por lo menos el triple del instrumento.
La generación de dicha presión en el
patrón se realiza a menudo con bombas manuales, sean bombas neumáticas para
presiones hasta 40 bar o bombas hidráulicas para generar presiones superiores
de hasta 1000 bar. Para evitar la aplicación manual cabe la posibilidad de
automatizar este proceso mediante bombonas de nitrógeno, guardados en un
maletín para facilitar el transporte. Los calibradores portátiles de presión
más avanzados tienen la funcionalidad de patrón y al mismo tiempo la función de
generar la presión con una bomba incorporada. Este tipo de calibrador facilita
estas funciones mediante un teclado que permite el manejo de una calibración
entera con una mano. El usuario dispone por lo tanto de un dispositivo para
facilitar al máximo el completo proceso de calibración de los instrumentos de
medida de presión. Calibrador portátil con
bomba incorporada
Calibrador de presión con maletín
El modelo CPH6600 reúne todas
las prestaciones en un instrumento para realizar una calibración de presión
completa in situ manejando con una mano. Esta funcionalidad facilita y acelera
de manera considerable el proceso integro de calibración y comprobación. La
calibración de transmisores electrónicos de presión incluye también la
captación de la señal de salida, normalmente 4…20 mA.
Por eso los Hand – Helds modernos
incluyen la funcionalidad de un multímetro para medir la tensión y la
corriente. Para comprobaciones de la exactitud de presostatos se memoriza la
presión de apertura y cierre del circuito eléctrico y se visualiza la
histéresis resultante en el display. Este display es de fácil e intuitivo
manejo y permite la lectura simultánea de la presión, temperatura y señal
eléctrica.
Calibración y
manejo de material volumétrico.
Introducción.
Los análisis
cuantitativos se llevan a cabo partiendo de dos mediciones básicas: la masa y
el volumen. De allí que, análisis exactos exijan siempre dispositivos de
medición altamente confiables.
Tanto los equipos de pesada como el material
volumétrico se ofrece en diferentes calidades, por otra parte estos equipos son
degradados por el uso y la mala manipulación. Por lo tanto es indispensable
conocer la condición del mismo, lo que requiere que tanto balanzas como pipetas
aforadas, buretas, matraces entre otros, deban ser periódicamente chequeados.
Vamos
a ver todos los instrumentos que podemos utilizar para hacer medidas de
volúmenes en líquidos, sólidos y gases. Pero antes definamos el volumen.
¿Que es Volumen?
Volumen es la medida de la cantidad de
espacio que ocupa un líquido, un sólido o un gas en
un contenedor. Como el espacio es un lugar tridimensional se mide en unidades cúbicas.
Las unidades más usadas de volumen son los
metros cúbicos y sus derivadas (cm3, mm3, etc.). Esta es la unidad del SI
(Sistema Internacional de Medidas)
Un caso especial son los líquidos y los
gases, donde podemos especificar su volumen en función de la capacidad del
recipiente que los contiene, o lo que es lo mismo lo que cabe dentro del
recipiente. Usamos unidades de capacidad como el litro y sus derivadas,
centilitro, mililitro etc.
Hay una relación directa entre la
capacidad y el volumen, ya que un litro (l) es la capacidad de una caja cúbica
(cubo) de 1 dm de lado. 1 litro = 1 dm cúbico. (1dm3).
Cuando se mide un pequeño volumen de
líquido, como una dosis de medicamento para la tos, la mejor unidad para usar
es mililitros.
El volumen es una de las medidas más
importantes en el laboratorio, por eso se utilizan diferentes instrumentos para
medir el volumen. Veamos los más importantes tanto en líquidos, como en sólidos
y gases.
Instrumentos Para Medir Volumen en Líquidos
Es importante antes de empezar decir que todos los instrumentos para medir el volumen de líquidos están graduados para hacer mediciones a una temperatura determinada, normalmente a 20ºC. Ya sabemos que el
volumen puede cambiar con la temperatura.
Probeta
Tubo de cristal alargado y con escala
graduada, cerrado por un extremo y usado como recipiente de líquidos o gases,
el cual tiene como finalidad medir el volumen de los mismos. Permiten medir
volúmenes de forma aproximada, o transvasar y recoger líquidos. Se fabrican de
distintos tamaños y materiales (vidrio y plástico).
Matraz
Un
matraz es un recipiente de vidrio con una escala graduada que se utilizan para
la determinación aproximada del volumen de líquidos. Tienen las paredes
inclinadas para evitar salpicaduras sobre la persona que lo está utilizando,
pero la boca suficientemente ancha para poder introducir, por ejemplo, un
termómetro ya que muchas veces se calienta la disolución que hay en su interior
y tenemos que controlar la temperatura.
Hay un tipo de matraz llamado matraz
aforado, que sirve para medir una única
cantidad (volumen) de líquido. Tiene una sola medida con una marca (fíjate en
la imagen de abajo).
Se utilizan especialmente para la
disolución de compuestos, la dilución de líquidos, calentamiento y otras
operaciones. Los matraz suelen tener un 'pico' que se utiliza para verter los
líquidos.
Vaso de Precipitado
Es parecido al matraz para no tiene las paredes
inclinadas y se utiliza cuando las reacciones en su interior no tengan peligro
de salpicadura. Se emplean para contener y calentar líquidos, realizar
tratamiento de muestra y precipitaciones.
