El documento describe diferentes tipos de medidores de presión, incluyendo manómetros de columna de líquido, manómetros mecánicos como los de tubo de Bourdon, y transductores de presión como los piezoeléctricos y de resonador de cuarzo. Explica cómo cada dispositivo mide la presión y convierte este valor a una lectura, ya sea mediante el desplazamiento de un líquido, la deformación de un elemento elástico, o un cambio en una propiedad eléctrica o magnética.

1. UTPL
MECANICA DE FLUIDOS
2º CICLO
Medidores de Presión
Integrantes:
• Rony Duque
• Cristian Erráez Ruque

2. MECÀNICA DE LOS
FLUÌDOS
MEDIDORES DE PRESIÒN

3. Tipos de Presiones
Presión
absoluta
se mide con al cero absoluto de presión
Presión
atmosférica
es la presión ejercida por la atmósfera terrestre
medida mediante un barómetro
Presión relativa
es la determinada por un elemento que mide la
diferencia entre la presión absoluta y la
atmosférica del lugar donde se efectúa la
medición
Presión
diferencial
es la diferencia entre dos presiones
Vacío
es la diferencia de presiones entre la presión
atmosférica existente y la presión absoluta, es
decir, es la presión ,medida por debajo de la
atmosférica

4. MEDIDORES DE PRESIÓN

5. MEDIDORES DE PRESIÒN
► La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión
directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta
y la presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como presión
manométrica.
► La presión atmosférica al nivel del mar es 101.3 kPa, o 14.7 lb/in2 .
Debido a que la presión atmosférica participa en gran número de
cálculos, con frecuencia se usa una unidad de presión de una
atmósfera (atm), definida como la presión media que la atmósfera
ejerce al nivel del mar, o sea, 14.7 lb/in2 .

6. Barómetros
► Son dispositivos para medir la presión atmosférica. Consiste en un largo tubo
cerrado en uno de sus extremos y se llena al inicio con mercurio. Se sumerge
el extremo abierto bajo la superficie del mercurio que se encuentra en un
contenedor y se permite que alcance el equilibrio. En el extremo superior del
tubo se produce un vacío casi perfecto, que contiene vapor de mercurio a una
presión de sólo 0.17 Pa a 20 °C. Si se comienza en este punto y se escribe una
ecuación similar a la de los manómetros, se tiene:
0 + mh = Patm
► O bien: Patm=mh

7. MANÒMETRO
► Los manómetros son los instrumentos utilizados para medir la presión
de fluidos (líquidos y gases). Lo común es que ellos determinen el
valor de la presión relativa, aunque pueden construirse también para
medir presiones absolutas.
Todos los manómetros tienen un elemento que cambia alguna
propiedad cuando son sometidos a la presión, este cambio se
manifiesta en una escala o pantalla calibrada directamente en las
unidades de presión correspondientes.
Cuando el aparato de medición sirve para medir presiones que
cambian muy rápidamente con el tiempo como por ejemplo, dentro del
cilindro del motor de combustión interna, recibe el nombre de
transductor, reservándose el nombre de manómetro para aquellos que
miden presiones estáticas o de cambio lento.

8. Manómetro de columna de
líquido:
► Doble columna líquida utilizada para medir la
diferencia entre las presiones de dos fluidos. El
manómetro de columna de líquido es el patrón
base para la medición de pequeñas diferencias de
presión.
► Los tres tipos básicos de manómetro de tubo de
vidrio son el de tubo en U, los de tintero y los de
tubo inclinado, que pueden medir el vacío o la
presión manométrica dejando una rama abierta a
la atmósfera.

9. Manómetros de tubo en forma
de “U”
► Consiste en un recipiente de cristal en forma de la letra “U”. Cuando se
usa para medir la presión de dispositivo ambos extremos del tubo
están abiertos, con una presión desconocida aplicada en uno de los
extremos y el otro, abierto a la presión atmosférica como se muestra
en la figura (a). La presión de indicador desconocida del fluido (P) se
relaciona con la diferencia de los niveles de fluido (h) en las dos
mitades del tubo y la densidad del fluido (r) mediante la expresión:

10. Manómetros de tubo en forma
de “U”
► Una tercera forma de conectar el manómetro de tubo en forma de “U”
es la que se muestra en la figura (b) Cada uno de los extremos
abiertos del tubo se conecta a presiones desconocidas, midiendo el
instrumento, de esta forma, la presión diferencial de acuerdo con la
expresión:
► Se usan típicamente para medir presión de dispositivo y diferencial por
encima de los 2 bares.
► El tipo de líquido usado en instrumento depende de la presión y
características del fluido medido.
► Se utiliza como liquido de referencia el agua colorada ya que es dificil
verla, ya que es transparente.
► El agua no se usará como fluido del manómetro en forma de “U” en
mediciones de fluidos que reaccionan o se disuelvan en agua, ni donde
se requiera medir presiones elevadas. En las citadas circunstancias se
emplean líquidos como anilina, mercurio y aceite de transformador.

11. Manómetro de tintero
► Una de las ramas de este tipo de manómetro tiene un diámetro manómetro
relativamente pequeño; la otra es un deposito. El área de la sección recta del
deposito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manómetro,
con lo que el nivel del deposito no oscila de manera apreciable con la
manómetro de la presión. Cuando se produce un pequeño desnivel en el
depósito, se compensa mediante ajustes de la escala de la rama manómetro.
Entonces las lecturas de la presión diferencial o manométrica pueden
efectuarse directamente en la escala manómetro. Los barómetros de mercurio
se hacen generalmente del tipo de tintero

12. Manómetro de tubo inclinado
► Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mm de columna de agua.
La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical
para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos
ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeñas.
► Si bien los manómetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen
un movimiento mecánico que pueda gobernar aparatos de registro y de
regulación. Para esta aplicación de usan manómetros de mercurio del tipo de
campana, de flotador, o de diafragma.
► Los manómetros de tubo en U y los de deposito tienen una aproximación del
orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con
su columna más larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta
precisión depende de la habilidad del observador y de la limpieza del líquido y
el tubo.

13. Manómetro diferencial
► Mide la diferencia de presión entre dos puntos (P1 y P2) de allí su nombre.
► Con base en la figura se puede escribir la ecuación:
Que se reduce a:

14. ► Donde:
► = densidad del líquido manométrico, generalmente se utiliza el mercurio
► = densidad del fluido, agua en el ejemplo de la figura. Si se tratara de gas, el término podría
despreciarse.
► La sensibilidad del manómetro es tanto mayor, cuanto menor sea la diferencia

16. Manómetros Mecánicos
► Se dividen en los que tienen elementos de medida
directa que miden la presión comparándola con la
ejercida por un liquido de densidad y altura
conocidas, y los que tienen elementos primarios
elásticos que se deforman por la presión interna
del fluido que contienen.

18. Manómetros de tubo de Bourdon
► Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico, aplanado y curvado de forma
especial conocido como tubo de Bourdon tal y como se muestra en la figura. Este tubo
tiende a enderezarse cuando en su interior actúa una presión, por lo que el extremo libre
del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y
engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica
directamente la presión en la escala.

20. Tubos de Bourdón espiral y helicoidal ( Spiral
and Helical Bourdon Tubes )
► Los tubos de Bourdón espiral y helicoidal se hacen de tubería con sección
transversal aplanada. Ambos fueron diseñados para proporcionar mayor
recorrido de la extremidad del tubo, sobre todo para mover la pluma de
grabación de registradores de presión.

21. Manómetros de fuelle
► Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de
fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta
presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se
transforma en el movimiento de la aguja indicadora como se muestra
en la figura de manera esquemática.

22. Manómetros de diafragma
► Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro de diafragma,
en este caso la presión actúa sobre un diafragma elástico el que se
deforma y la deformación se convierte en el movimiento del puntero
indicador.
La figura muestra un esquema mas terminado de un manómetro
donde una cápsula elástica funciona como elemento sensor de la
presión.

23. TRANSDUCTORES DE PRESIÓN
►Elementos electromagnéticos.
► Los elementos electromecánicos de presión utilizan un
elemento mecánico elástico combinado con un transductor
eléctrico que genera la señal eléctrica correspondiente.
► Entre ellos encontramos:

24. Transductor de Presión Medidor de Tensión
► La figura muestra ilustra un transductor de presión medidor de tensión. La presión que
se va a medirse se introduce a través de un puerto y actúa sobre un diafragma al que
están unidos medidores de tensión. Conforme los medidores de tensión detectan la
deformación del diafragma su resistencia cambia. El paso de una corriente eléctrica por
los medidores y su conexión a una red, denominada puente Wheatstone, ocasiona un
cambio en el voltaje eléctrico producido. El dispositivo de lectura por lo general es un
voltímetro digital, calibrando en unidades de presión.

25. Los transductores resistivos
► Constituyen uno de los transductores eléctricos más
sencillos. Consisten en un elemento elástico que varia la
resistencia óhmica de un potenciómetro en función de la
presión.

26. Los transductores magnéticos de
presión
►existen dos grupos:
►Transductores de inductancia variable
►Transductores de reluctancia variable

27. Transductores de inductancia variable
► El desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una
bobina aumenta la inductancia de ésta en forma casi
proporcional a la proporción metálica del núcleo contenida
dentro de la bobina.

28. Transductores de reluctancia variable
► Consiste en un imán permanente o un electroimán que crea un campo
magnético dentro del cual se mueve una armadura de material magnético.
El circuito magnético se alimenta con una fuerza magnetomotriz constante con
la cual al cambiar la posición de la armadura varía la reluctancia y por lo tanto
el flujo magnético, dando lugar a una corriente magnética inducida.

29. Los transductores capacitivos
► Se basan en la variación de capacidad que se produce en
un condensador al desplazarse una de sus placas por la
aplicación de presión. La placa móvil tiene forma de
diafragma encuentra situada entre dos placas fijas.

30. Transductor de Presión Medidor de
Tensión
► La figura muestra ilustra un transductor de presión medidor de tensión. La presión que
se va a medirse se introduce a través de un puerto y actúa sobre un diafragma al que
están unidos medidores de tensión. Conforme los medidores de tensión detectan la
deformación del diafragma su resistencia cambia. El paso de una corriente eléctrica por
los medidores y su conexión a una red, denominada puente Wheatstone, ocasiona un
cambio en el voltaje eléctrico producido. El dispositivo de lectura por lo general es un
voltímetro digital, calibrando en unidades de presión.

31. Transductor de Presión Tipo LVDT
► Un transformador diferencial lineal variable (LVDT) está compuesto por una bobina
eléctrica cilíndrica con un núcleo móvil en forma de rodillo. Conforme el núcleo se mueve
a lo largo del eje de la bobina, ocurre un cambio de voltaje en relación con la posición de
aquel. Este tipo de transductor se aplica a la medición de la presión al unir el rodillo del
núcleo a un diafragma flexible. Para mediciones de presión manométrica se expone un
lado del diafragma a la presión atmosférica, mientras que el otro lo está a la presión por
medir. Los cambios de presión hacen que el diafragma se mueva, lo que desplaza el
rodillo del LVDT. El cambio de voltaje resultante se registra o se indica en un medidor
calibrado en unidades de presión. Las mediciones de presión diferencial se realizan con
la introducción de dos presiones a los lados opuestos del diafragma.

32. Transductores de Presión Piezoeléctricos
► Ciertos cristales como el cuarzo y el titanato de bario muestran un efecto piezoeléctrico
consistente en que una carga eléctrica a través del cristal varía con la tensión que se
ejerza sobre él. Al hacer que la presión ejerza una fuerza en forma directa o indirecta
sobre el cristal, se ocasionaun cambio en el voltaje relacionado con el cambio de
presión.
► La figura ilustra un medidor de presión que incorpora un transductor de presión
piezoeléctrico. Es posible que la presión o vacío se muestre en cualquiera de las 18
unidades, con solo oprimir el botón de unidades. El medidor también incorpora una señal
de calibración que indica una lectura de corriente directa en miliamperes, para calibrar
en el campo los transistores remotos. La tecla cero permite establecer en el campo la
presión de referencia.

33. Transductores de presión de resonador de
cuarzo
► Un cristal de cuarzo resuena con una frecuencia que depende de la
tensión en el cristal. La frecuencia de resonancia se incrementa
conforme la tensión aumenta. Por el contrario, la frecuencia a que
resuena el cuarzo disminuye con la compresión. Los cambios de la
frecuencia se miden con mucha precisión por medio de sistemas
electrónicos digitales. Los transductores de presión aprovechan este
fenómeno uniendo fuelles, diafragmas o tubos de Bourdon a los
cristales de cuarzo. Tales dispositivos proporcionan mediciones de la
presión con una exactitud de 0.01% o mayor.

34. Sensores de presión de estado sólido
► La tecnología de estado sólido permite que se fabriquen sensores de
presión muy pequeños elaborados con silicio. Para un sistema de tipo
puente de Wheatstone pueden ocuparse resistores de película delgada
de silicio, en lugar de medidores de tensión. Otro tipo utiliza placas
cuyas superficies están compuestas por un patrón grabado en silicón.
► La presión aplicada a una placa ocasiona su deflexión, lo que cambia la
brecha de aire entre las placas. El cambio que resulta en la
capacitancia se detecta por medio de un circuito oscilador.