trabajo presiones final.docx

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD POLITECNICA TERRITORIAL
AGROINDUSTRIAL DEL ESTADO TACHIRA
PROGRAMA NACIONAL DE FORMACION AVANZADA
ESPECIALIZACION EN ENERGIA ELECTRICA
MENCION GESTION EN MANTENIMIENTO
SAN CRISTOBAL ESTADO TACHIRA
SENSORES DE PRESION
Delver Álvarez
Cedula N°. V-12549241
Angel Lara
Cedula N°. V- 12596386
Omar Carrillo
Cedula N°. V- 12973617
Unidad Curricular: 2 Instrumentación Industrial
Docente: Ing Ivan Ali Guerra Fiallo
Colon, 12 de September del 2023

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Índice
Introducción....................................................................................................................................... 3
Tipos y principios de funcionamiento ............................................................................................ 4
Unidades a que opera la variable ................................................................................................ 20
Unidades de presión...................................................................................................................... 20
Características particulares por tipo sensor de presión:.......................................................... 21
Como se especifica para la selección los sensores de presión.............................................. 24
Calibración de instrumentos ......................................................................................................... 27
Método de Calibración para Medidor de Presión...................................................................... 47

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Introducción
El avance tecnológico diario en todas las aplicaciones nos impulsa a actualizar
nuestro conocimiento sobre el control de los procesos y los instrumentos asociados
a estos, podemos observar desde el prólogo del autor del libro al Doctor Ing. Antonio
Creus quien ha impulsado diferentes modificaciones en su texto a través de los años
adaptándose al ritmo de los fabricantes de instrumentos quienes buscan competir
de manera general en aumentar la velocidad y la exactitud en alcanzar el valor de
la variable deseada en nuestro caso la presión.

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Tipos y principios de funcionamiento
Definamos que es la presión:
Está representada internacionalmente con la letra P. Es la fuerza que se ejerce
sobre un área determinada, se determina matemáticamente como el cociente entra
la fuerza aplicada y la superficie donde se ejerce.
(𝑃 =
𝐹
𝑆
).
Esta fuerza es afectada por las condiciones del medio donde se realice la
medición, principalmente por la temperatura y la altura sobre el nivel del mar.
Las unidades de presión fueron estandarizadas a nivel internacional en la
reunión de París en el año 1971, tomando los valores de medida a nivel del mar.
La unidad de presión mayormente utilizada es el pascal (Pa), equivalente a 1
newton sobre metro cuadrado.
𝑃𝑎 = (
1𝑁
𝑚2
)
Cada institución dependiendo de su proceso y finalidad escoge la unidad de
presión que va a utilizar.
Tenemos diferentes tipos de medición de presión, estos se usan en la industria
según la utilidad.
- Presión Absoluta
- Presión atmosférica
- Presión relativa.
- Presión diferencial.
- Vacío.
Presión absoluta: Es la medida de presión tomada desde el cero absoluto, un vacío
perfecto.
Esta presión se asumen el espacio

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Presión atmosférica: Es la presión
ejercida por la atmosfera terrestre, el
instrumento con que se realiza la medida
se llama barómetro. Lo que estos
aparatos realizan es medir el peso del
aire.
Medir la presión atmosférica nos
permite pronosticar las condiciones del tiempo. Por ejemplo, en condiciones de alta
presión atmosférica, el tiempo está calmado y claro, mientras en condiciones de
presión baja se esperan nubes y lluvia.
Existen dos tipos de barómetros:
Barómetros de mercurio.
Los barómetros de mercurio fueron los primeros instrumentos que se usaron
para medir la presión atmosférica. Estos instrumentos están construidos con un tubo
lleno con mercurio (Hg) sumergido en una cubeta de mercurio.
El peso del aire hace que el mercurio suba o baje dentro del tubo. La longitud
del mercurio dentro del tubo nos indica la presión atmosférica. Es por eso que la
presión atmosférica al nivel del mar es 760 mm de mercurio (mm Hg), que es la
distancia que el mercurio llega en el tubo.
Barómetros sin mercurio o aneroides.
Los barómetros aneroides son los instrumentos más usados en la actualidad
por ser fáciles de transportar y construir. Consisten de discos de metal dentro de
una caja cerrada, con un mecanismo de palancas que los conectan a una aguja
indicadora externa.
Cuando la presión atmosférica aumenta, los discos se comprimen; cuando la
presión atmosférica disminuye, los discos se expanden. Estas variaciones se
transmiten a la aguja indicadora que registra el valor de la presión atmosférica sobre
un papel milimétrico.

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Fórmula para calcular la presión
atmosférica
También podemos calcular la presión
atmosférica sin un barómetro a la mano. Para
calcularla, podemos usar la siguiente fórmula:
Presión atmosférica= altura*densidad*gravedad
Pero esta fórmula requiere que sepamos tres cosas:
- la altura de la atmósfera sobre nosotros,
- la densidad del aire,
- la gravedad o la fuerza de atracción por la gravedad de la
Tierra.
La altura de la atmósfera es un indicador de cuánto aire tenemos sobre
nosotros. Por su parte, la densidad nos permite saber cuánta masa de aire se
encuentra en el volumen de aire que nos rodea. La fuerza de atracción por la
gravedad de la Tierra, por otra parte, nos ayuda a calcular el peso del aire.
Por ejemplo, si queremos calcular la presión atmosférica al nivel del mar:
Altura de la atmósfera: 10000 metros.
Densidad del aire: 1,225 kg/m³,
Fuerza de la gravedad: 9,8 m/s2.
Presión atmosférica es
10000𝑚 ∗
1.225𝐾𝑔
𝑚3
∗ 9.8
𝑚
𝑠2
120050
𝐾𝑔𝑚
𝑚2𝑠2

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Así, el valor de la presión atmosférica usando esta fórmula es igual a 120050
kg.m/m2.s2 o pascal, que es una de las unidades de la presión atmosférica.
La presión de referencia es media a nivel del mar donde se obtienen los
siguientes resultados.
PSI: 14.7
mmHg: 29.9
Bar: 1,01325
Kg/cm2: 1,03322
Presión relativa: se refiere a cero en relación con la presión del aire ambiente
(o atmosférico), por lo que las lecturas de presión relativa incluyen la presión de
peso de la atmósfera. Esto significa que la presión relativa varía con la altura sobre
el nivel del mar y las condiciones atmosféricas.
En caso de medición de esta presión el equipo tiene programado que la
presión del ambiente en la presión o presión atmosférica es cero, la presión indicada
en el medidor es la diferencia entre la atmosférica y la presión presente en el
sistema.
Presión diferencial: es la diferencia entre un determinado valor de presión y
otro valor de referencia. Existen varios tipos, a continuación un ejemplo referencial.
Dos cámaras separadas cámara
separadas mediante un elemento sensible. Si
presiones de las dos cámaras son iguales no
se realiza ningún movimiento que pueda
causar una indicación, en caso de una presión
distinta en las cámaras el desplazamiento de
la membrana pasa mediante un mecanismo a
la aguja de indicación.

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La figura anexa muestra el principio de un manómetro diferencial de
membrana. La presión P1 somete la membrana a presión desde el lado superior
empujando la membrana hacia abajo, la presión P2 empuja la membrana en
dirección contraria.
La diferencia entre cámaras menos y más provoca el desplazamiento del
elemento sensible traspasando el movimiento mediante un tirante hacia el
mecanismo de indicación.
El mecanismo traduce movimiento unidireccional del tirante en un movimiento
giratorio de la aguja. Los fuelles metálicos aíslan las cámaras contra la atmósfera y
los asientos de membranas protegen el instrumento contra sobrecargas. Los
manómetros pueden dotarse de contra eléctrico para cerrar o abrir un circuito
eléctrico o con una señal eléctrica analógica de previamente seleccionada para un
control desde un puesto de mando.
Presión de vacío: son aquella que están por debajo de la presión atmosférica
y se miden con medidores de vacío (o vacuómetros) que indican la diferencia entre
la presión atmosférica y la presión absoluta.
La siguiente lista explica los distintos componentes de un manómetro de vacío
y cómo funcionan juntos para proporcionar lecturas de presión precisas.
Un manómetro de vacío utiliza un sensor para medir la diferencia de presión
entre el dispositivo y la atmósfera circundante.
El sensor, normalmente un tubo de Bourdon explicado más adelante o
diafragma, cambiará de posición o de forma en respuesta a los cambios de presión.
Un acoplamiento mecánico conecta el
sensor a la aguja de la esfera del manómetro, lo
que permite al usuario leer fácilmente la lectura
de la presión.
El manómetro también puede tener
componentes electrónicos que convierten el

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movimiento mecánico del sensor en una señal eléctrica. La señal puede mostrar la
lectura de la presión del vacuómetro en una pantalla digital o envía los datos con un
pulso eléctrico o una respuesta analógica a un sistema de supervisión remoto.
Las escalas de estos manómetros suelen estar en mas de una unidad de
medida y la escala representada de forma inversa a la de los manómetros de
presión positiva.
Los instrumentos se clasifican según su fabricación
 Manómetro de Presión Absoluta.
 Manómetro de Tubo en U.
 Manómetro de Pozo.
 Manómetro de Tubo Inclinado.
Los medidores de presión son instrumentos de precisión fabricados para
medir la presión sanguínea, la presión de líquidos y gases en tuberías o tanques de
almacenamiento y la presión atmosférica, a grandes rasgos, teniendo para cada uso
diversos equipos disponibles de acuerdo a las necesidades.

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Dependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión, son las unidades
disponibles para sus resultados, además de que algunos reciben nombres
diferentes dependiendo también del tipo de presión que van a medir.
Manómetro de tubo inclinado
Se usa para gases limpios, no agresivos, principalmente aire. Principalmente
para el control de ventiladores, sopladores y filtros en la técnica de aire
acondicionado.
Características
 Instalación fácil
 Fácil montaje y
desmontaje
 Protección contra fugas
 Escala de buena lectura
Manómetro de Pozo.
Similar al manómetro tipo u, pero este tiene una reserva de
líquido para indicar temperatura

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Manómetro Tipo Campana.
Este medidor se conoce también
con el nombre de medidor de mercurio o
campana de ledoux y es muy usual como
medidor de flujo, consiste en 2
recipientes unidos por la parte inferior
similar al manómetro de "U"; en realidad
mide presiones diferenciales.
Uno de los recipientes contiene un
flotador de acero al carbón que arrastra
un mecanismo para mover una plumilla.
Instrumentos Elásticos:
 Tubos Bourdon.
 Fuelles.
 Diafragmas.
b. Instrumentos electromecánicos y electrónicos
Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir
presión pueden clasificarse en:
 Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)
 Transductores de Presión Resistivos
 Transductores de Presión Capacitivos
 Transductores de Presión Magnéticos
 Transductores de Presión Piezoeléctricos

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Manómetro de tubo de
bourdon
Este medidor de presión
tiene una amplia variedad de
aplicaciones para realizar
mediciones de presión estática;
es barato, consistente y se
fabrica en diámetros de 2
pulgadas (50 mm) en caratula y
tienen una exactitud de hasta
0.1% de la lectura a escala
plena; con frecuencia se
emplea en el laboratorio como un patrón secundario de presión.
Un manómetro con tubo bourbon en los que la sección transversal del tubo es
elíptico o rectangular y en forma de C. Cuando se aplica presión interna al tubo, este
se reflexiona elástica y proporcionalmente a la presión y esa deformación se
transmite a la cremallera y de esta al piñón que hace girar a la aguja indicadora a
través de su eje. Las escalas, exactitudes y modelos difieren de acuerdo con el
diseño y aplicación, con lo que se busca un ajuste que de linealidad optima e
histéresis mínima.
Manómetro de tubo abierto
Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro
de tubo abierto. El manómetro consiste en un tubo en forma de U que contiene un
líquido, que generalmente es mercurio. Cuando ambos extremos
del tubo están abiertos, el mercurio busca su propio nivel ya que se
ejerce una atmósfera de presión sobre cada uno de ellos. Cuando
uno de los extremos se conecta a una cámara presurizada, el
mercurio se eleva hasta que la presiones se igualan.
La diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida
de presión manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en
la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto. El manómetro se usa con

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tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras
presiones se expresan a menudo en centímetros de mercurio o pulgadas de
mercurio.
La presión diferencial es la lectura de alta presión A menos una lectura de baja
presión b. el resultado en el manómetro es la diferencia entre las 2 presiones.
Manómetro de fuelle.
Un manómetro de fuelle consiste en un fuelle metálico flexible que se expande
o contrae en respuesta a los cambios de presión. La dilatación y la contracción se
convierten en una medida legible mediante una pantalla mecánica o digital
conectada. Es capaz de medir la presión manométrica absoluta, diferencial o
positiva y negativa (vacío).
Existen dos tipos de manómetros de fuelle: de fuelle simple y de fuelle doble.
Un manómetro de un fuelle mide la presión manométrica o de vacío de un sistema,
mientras que un manómetro de dos fuelles mide la presión absoluta y diferencial
Manómetro de fuelle simple.
Un manómetro de fuelle simple mide la presión relativa a la presión
atmosférica, es decir, la presión manométrica y de vacío. El medio del sistema fluye
hacia el manómetro a través de la entrada de presión del manómetro (Figura 2
etiquetada C). Para aplicaciones de baja presión, el medio fluye directamente hacia
el fuelle (Figura 2 etiquetada B) y para aplicaciones de alta presión, el medio fluye
alrededor del fuelle. La diferencia de presión
entre el interior y el exterior del fuelle provoca su
dilatación o contracción. El fuelle está unido
mecánicamente al puntero (Figura 2 etiquetada
A). La expansión y contracción del fuelle mueve
proporcionalmente la aguja para indicar la
presión del medio. Los fuelles suelen estar

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cargados por resorte, lo que impide su expansión completa y reduce al mínimo la
posibilidad de que se dañen.
Manómetro de fuelle doble.
Los manómetros de doble fuelle suelen utilizarse para medir la presión
absoluta. Un fuelle está evacuado y sellado, lo que hace un vacío perfecto. El otro
fuelle está conectado a la presión de proceso del sistema. Los dos fuelles están
unidos por un mecanismo de equilibrio de movimiento sobre un pivote fijo. El
aumento de la presión del sistema hace que el fuelle de medición se expanda, lo
que inclina el mecanismo de la balanza de movimiento y mueve la aguja que indica
la presión absoluta.
Los manómetros de doble fuelle también
son adecuados para medir la presión
diferencial. Un fuelle se conecta al lado de baja
presión del sistema y el otro fuelle se conecta
al lado de alta presión. Cada fuelle influye en el
movimiento del mecanismo del puntero para
mostrar la diferencia de presión que incide en
lo fuelles.
Manómetro de diafragma
Un manómetro de diafragma utiliza la deflexión de
una membrana delgada y flexible para medir la
presión del fluido en un sistema. El diafragma aísla
los componentes internos del medio, lo que hace
que este manómetro sea adecuado para líquidos o
gases corrosivos o contaminados. Este manómetro
se utiliza para mediciones de baja presión, como la

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medición de la presión atmosférica o el control de la presión en bidones de gas.
También se denominan manómetros de membrana flexible.
Partes del manómetro. A-aguja; b-carcasa; c-entrada de presión; d-elemento
de presión; e-membrana
La siguiente lista describe los componentes de trabajo y cómo funciona un
manómetro de diafragma para medir la presión de un sistema:
1. Entrada de presión: Los medios del sistema entran en el
manómetro por la entrada de presión (etiquetada C). La entrada tiene una
conexión a proceso roscada (por ejemplo, NPT o BSP) o embridada.
2. Diafragma: El medio presiona contra el diafragma y lo desvía
proporcionalmente (etiquetada E). El diafragma es un disco metálico fino,
circular y flexible. Suele ser de acero inoxidable para resistir la corrosión y
las altas temperaturas.
1. El disco puede ser ondulado o liso. Los discos lisos sólo son
adecuados para pequeñas flexiones y, por tanto, es poco probable
que funcionen bien en aplicaciones industriales.
3. Vivienda: La carcasa que sujeta el diafragma tiene componentes
superiores e inferiores (etiquetada B). La carcasa inferior se conecta a la
entrada de presión y la superior soporta el diafragma en caso de alta presión.
1. Los dos componentes pueden ir embridados o soldados. Las
conexiones soldadas son preferibles para aplicaciones sanitarias.
4. Elemento de presión: El elemento de presión (figura 2 con la letra D)
reacciona a la flexión de la membrana. Normalmente, el elemento de presión
será una configuración de piñón y cremallera o una configuración de tubo
de Bourdon. En este último caso, el elemento de presión se llena de fluido
para transferir los cambios de presión a todo el elemento.

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1. Para un manómetro digital, se suele utilizar un componente
piezoresistivo.
5. Puntero: Por último, el movimiento del elemento de presión se traduce
proporcionalmente al movimiento del puntero, de modo que el usuario puede
leer la presión del sistema en el manómetro.
1. En el caso de los manómetros digitales, se muestra la lectura de la
presión.
2. Calibre regularmente el manómetro para garantizar un funcionamiento
correcto.
Manómetro digital de membrana
Un manómetro digital de membrana es un sensor de presión que utiliza una
membrana con componentes piezoresistivos. Cuando un medio ejerce presión, el
diafragma se dobla, alterando el área transversal de los elementos piezoresistivos
y provocando un cambio en su resistencia eléctrica. Esto genera una diferencia de
tensión, que es procesada por el microprocesador del sensor para producir una
lectura de presión en la pantalla digital.
Instrumentos electromecánicos y electrónicos
Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir
presión pueden clasificarse en:
 Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)
 Transductores de Presión Resistivos
 Transductores de Presión Capacitivos
 Transductores de Presión Magnéticos
 Transductores de Presión Piezoeléctricos

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Principio de funcionamiento del
strain gage
Es usado mayormente para las
mediciones de fuerza, torsión y presión, estos
dispositivos miden una extensión positiva o
negativa transformando así un comportamiento mecánico en una señal eléctrica
usando como principio eléctrico el puente de wheatstone.
Transductores de Presión Resistivos
Son los sensores de presión más sencillos del grupo, su principio se basa en
cambiar el valor de resistencia del transductor por efectos de los cambios de la
variable física presión.
Transductores de Presión Capacitivos
Es un mecanismo de medición
electromecánico, el cual se encarga de
captar las señales de la distancia y
presión que ejerce una placa sobre
otra. Este se encarga de crear un
pequeño campo electromagnético
entre las placas, captando cada
estímulo que se manifieste entre las
placas en señales a través de pequeñas
cargas eléctricas.
Entre ambas placas se encuentra el
medio dieléctrico por el cual se transmiten
las señales entre ambas placas, este
puede ser aire, gas, líquido o algún otro
material.

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Mediante la distancia y el desplazamiento de una o ambas placas se produce
una señal dieléctrica dependiendo de la presión que se produce mediante la
distancia de ambas placas.
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.
1. Conductores de la bobina
2. Resorte
3. Fuelle
4. Núcleo de la bobina
Transductores piezoeléctricos
Transductor capacitivo. 1. Capacitor que varía por la presión. 2. Capacitor para
ajuste de cero.

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 Los elementos piezoeléctricos son materiales cristalinos que al deformarse
por la acción de la presión generan una señal eléctrica.
 Son sensibles a cambios en la temperatura.
 La señal de salida es débil, por lo que necesitan amplificador.

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Unidades a que opera la variable
En el Sistema Internacional (S.I.) está normalizada en pascal de acuerdo con
las Conferencias Generales de Pesas y Medidas 13 y 14, que tuvieron lugar en
París en octubre de 1967 y 1971, y según la Recomendación Internacional número
17, ra cada en la III Conferencia General de la Organización Internacional de
Metrología Legal. El pascal es 1 newton por metro cuadrado (1 N/m2), siendo el
newton la fuerza que aplicada a un cuerpo de masa 1 kg le comunica una
aceleración de 1 m/s2 . Como el pascal es una unidad muy pequeña, se emplean
también el kilopascal (1 kPa = 10-2 bar), el megapascal (1 MPa = 10 bar) y el
gigapascal (1 GPa = 10.000 bar).
En esta reunión quedo establecida la siguiente tabla donde queda
representada las diferentes medidas de presión.
Unidades de presión
PSI
Pulgada
c. de
agua
PULGADA
CUADRAD
A DE Hg
ATMÓSFER
A
Kg/cm
²
Cm c.
de a.
mm c
de Hg Bar Pa
Psi 1 27.68 2.036 0.0680 0.0703 70.31 51.72 0.0689 6894.76
Pulgada
c. de a.
0.0361 1 0.0735 0.0024 0.0025 2.540 1.868 0.0024 249
Pulgada
c. de.Hg 0.4912 13.6 1 0.0334 0.0345 34.53 25.4 0.0338 3386.39
Atmósfera 14.7 406.79 29.92 1 1.033 10.33 760 1.0132 1.0133*10⁵
Kg/cm² 14.22 393.7 28.96 0.9678 1 1000 735.6 0.98 98066
Cm c. de
a.
0.0142 0.3937 0.0289 0.00096 0.0010 1 0.7355 0.0009 9806
mm c. de
Hg
0.0193 0.5353 0.0393 0.0013 0.0013 1.359 1 0.00133 133.322
Bar 14.5 401 29.53 0.987 1.02 1020 750 1 1*10⁵
Pa 0.00014 0.0040 0.00029 0.987*10ˉ⁵ 0.102*
10ˉ⁴
0.01 0.0075 1*10ˉ⁵ 1

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Características particulares por tipo sensor de presión:
Se considerarán dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la
función del instrumento y la segunda con la variable del proceso.
En función del instrumento son aqueous que no tienen indicación visible de la
variable (Figura 1). Hay que hacer notar que son ciegos los instrumentos de alarma,
tales como presostatos y termostatos (interruptores de presión y temperatura
respectivamente) que poseen una escala exterior con un índice de selección de la
variable, ya que sólo ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al
cruzar la variable el valor seleccionado. Son también instrumentos ciegos los
transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin indicación.
Figura 1
Los instrumentos indicadores (Figura 2) disponen de un índice y de una escala
graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la
escala se dividen en indicadores concéntricos y excéntricos. Existen también
indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica con dígitos.

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Figura 2
Los instrumentos registradores (Figura 3) registran con trazo contínuo o a
puntos la variable, y pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según
sea la forma del gráfico.
Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 resolución en
24 horas mientras que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico
es de unos 20 mm/hora. A señalar que los registradores sin papel (paperless
recorders) tienen un coste de operación reducido, una mejor exactitud y pueden
incorporar funciones de captura de datos, lo que los hace ideales para procesos
discontinuos (batch process). Se pueden conectar a una red LAN, lo que permite un
fácil acceso de los datos a los varios departamentos de la empresa.
Figura 3
Los sensores captan el valor de la variable de proceso y envían una señal de
salida predeterminada. El sensor puede formar parte de otro instrumento (por
ejemplo, un transmisor) o bien puede estar separado. También se denomina

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detector o elemento primario (Figúra 4) por estar en contacto con la variable, con lo
que utiliza o absorbe energía del medio controlado para dar, al sistema de medición,
una indicación en respuesta a la variación de la variable. El efecto producido por el
elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida
eléctrica.
Por ejemplo: en los elementos primarios de temperatura de bulbo y capilar, el
efecto es la variación de presión del ruido que los llena y en los de termopar se
presenta una variación de fuerza electromotriz.
Los transmisores (Figura 5) Optan la variable de proceso a través del elemento
primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3 a 15
psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua
o digital. La señal neumática de 3 a 15 psi equivale a 0,206-1,033 bar por lo cual,
también se emplea la señal en unidades métricas 0,2 a 1 bar. Asimismo, se emplean
señales electrónicas de 1 a 5 mA c.c., de 10 a 50 mA c.c. y de 0 a 20 mA c.c., si
bien la señal normalizada es de 4-20 mA c.c.
La señal digital es la más ampliamente utilizada y es apta directamente para
las comunicaciones, ya que utiliza protocolos estándar

24
Figura 5
El sensor puede formar parte integral, o no, del transmisor; el primer caso lo
constituye un transmisor de temperatura de bulbo y capilar y el segundo un
transmisor de caudal con la placa orificio como elemento primario. Los transductores
reciben una señal de entrada función de una o más cantidades _x0005_ físicas y la
convierten modificada o no a una señal de salida, es decir, convierten la energía de
entrada de una forma a energía de salida en otra forma. Son transductores, un relé,
un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión de proceso a
intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática).
Como se especifica para la selección los sensores de
presión.
Según las características del proceso:
1.4.1 Rango. Un indicador inicial en la búsqueda de una tecnología de
medición adecuada es el rango de presión que se va a medir y si se prevé una
medición de la presión relativa o absoluta.

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Dependiendo de la aplicación, se deben considerar características
especiales. Particularmente en aplicaciones de prueba y medición, se requieren
rangos de medición individuales que los sensores estándar con rangos de presión
ISO no pueden proporcionar. En este caso, se necesitan sensores que muestren el
rango de presión apropiado y, por lo tanto, alcancen la precisión deseada.
1.4.2 Precisión. En el desarrollo de motores para autos de carreras, las
lecturas más pequeñas son las que deciden entre la victoria y la derrota en la
pista. En este caso, se exige la máxima precisión y en aplicaciones específicas los
desarrolladores optarán por un sensor con ± 0,05% FS.
Dentro de esta cuestión de precisión, los factores de necesidad y costo se
equilibran entre sí. El rango de presión a medir suele ser una buena ayuda para la
toma de decisiones. Si esto fuera extremadamente amplio, entonces no sería
necesaria una precisión excepcional. Aquellos que, sin embargo, se decidan por los
sensores disponibles con mayor precisión deben saber que esta precisión tiene un
precio.
1.4.3. Temperatura. En algunos casos, el factor de temperatura es difícil de
determinar. Los desarrolladores a menudo no saben exactamente en qué rangos de
temperatura el sensor de presión empleado debe brindar su servicio, por ejemplo,
están optimizados para temperaturas de funcionamiento de -25 ° C a 100 ° C. De
esta forma se cubren todas las áreas comunes de aplicación. En principio, todos los
sensores pueden optimizarse y ordenarse en un rango de temperatura especial para
que incluso a temperaturas de -40 ° C o 150 ° C se puedan obtener resultados
precisos.
1.4.4. Interfaz de proceso. El tema de la interfaz de procesos puede
convertirse rápidamente en un criterio de exclusión para los desarrolladores, ya que
muchas empresas utilizan conexiones estandarizadas. Incluso el lugar donde se va
a montar el sensor puede ser un factor importante aquí.

26
Hay una multitud de conexiones eléctricas opcionales, ya sean M12, DIN, MIL
u otras, que también deben ser ofrecidas por los fabricantes en una variedad de
longitudes y materiales.
1.4.5. Señal de salida. Igualmente, decisiva es la cuestión de si la presión
medida debe transportarse como una señal analógica o mediante una interfaz digital
como Modbus. Con una transmisión de señal analógica, la presión se convierte en
una señal analógica que aún debe medirse. En una transferencia de señal digital, el
valor de la presión medida se expresa directamente a través de una interfaz.
1.4.6. Requisitos de espacio. En varias aplicaciones, solo hay un pequeño
espacio disponible para el montaje de sensores de presión. Por esta razón, el
tamaño del sensor combinado con las interfaces de proceso disponibles puede
convertirse en un criterio de selección importante. La forma de medición de la
presión también juega un papel aquí. Los sensores de presión piezorresistivos son
especialmente adecuados para la miniaturización.
1.4.7. Materiales ¿Dónde se desplegará el sensor? ¿Qué condiciones
ambientales encontrará? ¿Entrará en contacto con vapor, gasolina o gases
particulares? El material de la carcasa determina a qué medio estará expuesto el
sensor. Para aplicaciones en el banco de pruebas, se utilizan principalmente
carcasas de acero inoxidable. Al entrar en contacto con el agua salada, la selección
del material cambia a titanio.
El material sellante también juega una gran influencia sobre el sensor
apropiado. El material de sellado sigue dependiendo del fluido utilizado en el
sistema de presión. Las temperaturas a anticipar también deben incluirse
expresamente durante estas consideraciones.
1.4.8. Certificaciones Cuando se utiliza en aplicaciones particularmente
peligrosas, como la posibilidad de explosión, ciertas certificaciones son esenciales
que brindan información sobre el funcionamiento seguro de los
instrumentos. Dentro del las cuales existen sensores como el ATM.ECO/IS, que

27
lleva la certificación FM, Fmc, IECEx, ATEX , cuyo uso está autorizado en áreas
explosivas de la marca SBT.
Calibración de instrumentos
Los instrumentos industriales pueden medir, transmitir y controlar las variables
que intervienen en un proceso. En la realización de estas funciones existe una
relación entre la variable de entrada y la de salida del instrumento. Por ejemplo, la
presión del proceso a lectura de presión de la escala en un manómetro, la
temperatura real a señal de salida electrónica en un transmisor electrónico de
temperatura, la señal digital de entrada a señal digital de salida en un controlador
digital, la señal de entrada neumática a posición del vástago del obturador en una
válvula de control, etc.
En metrología, calibración es un proceso que permite determinar desviaciones
en un instrumento de medición respecto a un instrumento de medición de referencia
o a un valor de la magnitud que se conoce con precisión. Esta desviación se tiene
en cuenta en el uso posterior del instrumento de medición calibrado y se ajusta,
dado el caso.
El HM 150.02 es un equipo diseñado para la introducción de los fundamentos
de la comprobación y calibración de un manómetro.
Un manómetro de émbolo está conectado a un manómetro de Bourdon
mediante una tubería. Los manómetros de émbolo son ideales para generar
presiones bien definidas en líquidos y gases y se utilizan desde hace años como
uno de los procesos más precisos para la calibración de instrumentos de medición
de presión.
Al cargar el émbolo con pesos se crea una fuerza definida. De la relación
fuerza/superficie de la sección transversal del émbolo se obtiene una presión bien
definida. Para transmitir la fuerza se utiliza aceite hidráulico. Si la presión aumenta
en el sistema, la fuerza actúa contra el resorte del manómetro de Bourdon. La
presión de prueba generada se puede leer en el disco graduado transparente del

28
manómetro. El mecanismo de resorte y, por tanto, en el modo de funcionamiento
del manómetro de Bourdon se pueden reconocer en el disco graduado transparente.
Al cargar el manómetro de émbolo calibrado con pesos se genera una presión
de calibración reproducible muy precisa, con la cual se puede comprobar y calibrar
el manómetro.
FUNDAMENTOS DE LA MEDIDA DE PRESIÓN
Medición de la sobrepresión y depresión con diferentes aparatos de medición
Contenido didáctico/ensayos
 Familiarización con 2 procedimientos de medición diferentes:
 Procedimiento directo con manómetro de tubo en U y manómetro de tubo
inclinado
 Procedimiento indirecto con manómetro de Bourdon
 Modo de funcionamiento de un manómetro de Bourdon
 Calibración de manómetros mecánicos
Gestión de calibraciones
La confianza, en la bondad y en las indicaciones de los instrumentos de indicación
y control, depende de la gestión de calibraciones y es vital para la producción de
calidad de una planta.
La gestión de calibraciones de los instrumentos de la planta consta de las partes:
• El test de calibración donde se define la exactitud, la frecuencia de las
calibraciones, los puntos del rango a verificar y el establecimiento de los
patrones. De este modo, se tiene un histórico de como estaba el equipo y como
queda después de calibrarlo.
• La periodicidad de las calibraciones.

29
• Las rutas de calibración que, en conjunción con calibradores con protocolo
digital, permite realizar calibraciones automáticas.
Hoy en día cada vez hay más aparatos de calibración con patrones
automáticos que son compatibles con protocolos digitales (HART, Fluke, Beamex,
Druck, etc.), y que son utilizados por la mayoría de las empresas que tienen
certificados de calidad ISO 9000. Éstas, emplean equipos de calibración
automáticos que simplifican enormemente el trabajo de calibración y permiten emitir,
automática- mente, curvas de calibración y los certificados correspondientes, así
como un histórico de calibraciones con las incidencias encontradas (figura 9.136).
Un ejemplo de calibración lo constituye la válvula de control. Dotada de un
posicionador digito- neumático (figura 9.137) dispone de una interfase con
protocolos de comunicación HART (Highway Addressable Remote Transducer) o
Fieldbus FOUNDATION (u otros sistemas de comunicaciones) y de un
microprocesador, lo que le permite realizar diversas funciones, aparte de la propia
del posicionador.
La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en
unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado
y psi (libras por pulgada cuadrada). En el Sistema Internacional (S.I.) está
normalizada en pascal de acuerdo con las Conferencias Generales de Pesas y
Medidas 13 y 14, que tuvieron lugar en París en octubre de 1967 y 1971, y según la
Recomendación Internacional número 17, ratificada en la III Conferencia General
de la Organización Internacional de Metrología Legal. El pascal es 1 newton por
metro cuadrado (1 N/m2), siendo el newton la fuerza que aplicada a un cuerpo de
masa 1 kg le comunica una aceleración de 1 m/s2. Como el pascal es una unidad
muy pequeña, se emplean también el kilopascal (1 kPa = 10-2 bar), el megapascal
(1 MPa = 10 bar) y el giga pascal (1 GPa = 10.000 bar). En la industria se utiliza
también el bar (1 bar = 105 Pa = 1,02 kg/cm2) y el kg/cm2, si bien esta última unidad,
a pesar de su uso todavía muy extendido, se emplea cada vez con menos
frecuencia, en particular en nuevas plantas.

30
PSI
Pulgada
c. de
agua
PULGA
DA
CUADR
ADA
DE Hg
ATMÓSFERA Kg/c
m²
Cm c.
de a.
mm c
de Hg Bar Pa
Psi 1 27.68 2.036 0.0680 0.070
3
70.31 51.72 0.0689 6894.
76
Pulgada
c. de a.
0.0361 1 0.0735 0.0024 0.002
5
2.540 1.868 0.0024 249
Pulgada
c. de.Hg 0.4912 13.6 1 0.0334 0.034
5
34.53 25.4 0.0338 3386.
39
Atmósfera 14.7 406.79 29.92 1 1.033 10.33 760 1.0132 1.013
3*10⁵
Kg/cm² 14.22 393.7 28.96 0.9678 1 1000 735.6 0.98 9806
6
Cm c. de
a.
0.0142 0.3937 0.0289 0.00096 0.001
0
1 0.7355 0.0009 9806
mm c. de
Hg
0.0193 0.5353 0.0393 0.0013 0.001
3
1.359 1 0.00133 133.3
22
Bar 14.5 401 29.53 0.987 1.02 1020 750 1 1*10⁵
Pa 0.00014 0.0040 0.00029 0.987*10ˉ⁵ 0.102
*10ˉ⁴
0.01 0.0075 1*10ˉ⁵ 1
Tabla. #
En la tabla anterior figuran las equivalencias entre estas unidades. En la figura
3.1 se representan los instrumentos de presión, vacío y su campo de aplicación.
En la figura 3.2 se indican las clases de presión absoluta o diferencial que los
instrumentos miden comúnmente en la industria.
Presión absoluta que se mide con relación al cero absoluto de presión (puntos
A y A' de la figura).
Presión atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida
mediante un barómetro. A nivel del mar, esta presión es próxima a 760 mm (29,9

31
pulgadas) de mercurio absolutos o 14,7 psi a (libras por pulgada cuadrada
absolutas) o bien 1,01325 bar o 1,03322 Kg/cm2 y estos valores definen la presión
ejercida por la atmósfera estándar.
Presión relativa, que es la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica
del lugar donde se realiza la medición (punto B de la figura). Hay que señalar que
al aumentar o disminuir la presión atmosférica, disminuye o aumenta
respectivamente la presión leída (puntos B' y B''), si bien ello es despreciable al
medir presiones elevadas.
Presión diferencial es la diferencia entre dos presiones, puntos C y C'.
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 (puntos
D, D' y D"). Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o

32
pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presión atmosférica influyen
considerablemente en las lecturas del vacío.
ELEMENTOS MECÁNICOS
Podemos dividirlos en elementos primarios de medida directa que miden la
presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas
(barómetro cubeta, manómetro de tubo en U, manómetro de tubo inclinado,
manómetro de toro pendular, manómetro de campana) y en elementos primarios
elásticos que se deforman con la presión interna del fluido que contienen.
Los elementos primarios elásticos más empleados son el tubo de
Bourdon, el elemento en espiral, el helicoidal, el diafragma y el fuelle.
Los materiales empleados normalmente son acero inoxidable, aleación de
cobre o níquel o aleaciones especiales como hastelloy y monel.
El tubo de Bourdon es un tubo de sección elíptica que forma un anillo
casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión en el interior
del tubo, éste tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja
indicadora, por un sector dentado y un piñón.

33
Figura 3.3 Tubo Bourdon
El elemento en espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espiral
alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollando más de una espira en forma de
hélice. Estos elementos proporcionan un desplazamiento grande del extremo libre
y, por ello, son ideales para los registradores.
Figura 3.4 Elemento en espiral
El diafragma consiste en una o varias cápsulas circulares conectadas
rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada cápsula
se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es amplificada por un juego
de palancas. El sistema se proyecta de tal modo que, al aplicar presión, el
movimiento se aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo más
amplio posible con un mínimo de histéresis y de desviación permanente en el cero
del instrumento.

34
Figura 3.5 Diafragma y fuelle
El fuelle es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible
axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable.
Los elementos primarios de presión absoluta consisten en un conjunto de
fuelle y muelle opuesto a un fuelle sellado al vacío absoluto. El movimiento
resultante de la unión de los dos fuelles equivale a la presión absoluta del fluido. El
material empleado para los fuelles es latón o acero inoxidable. Se utilizan para la
medida exacta y el control preciso de bajas presiones, a las que puedan afectar las
variaciones en la presión atmosférica.
Por ejemplo, en el caso de emplear un vacuómetro para el mantenimiento de
una presión absoluta de 50 mm de mercurio en una columna de destilación, el punto
de consigna sería de 710 mm, con una presión atmosférica de 760 mm. Si la presión
atmosférica cambiase a 775 mm, el vacuómetro indicaría: 710 + 15 = 725 mm, con
lo cual la presión absoluta en la columna sería controlada a 50 + 15 = 65 mm, es
decir, a un 30% más de la deseada.
Figura 3.6 Manómetro de presión
absoluta
A señalar que los restantes elementos
de presión descritos anteriormente (Bourdon,
espiral, diafragma, fuelle) miden la presión

35
relativa, ya que la presión del fluido se encuentra dentro del elemento, mientras que
en el exterior actúa la presión atmosférica.
En la medida de presiones de fluidos corrosivos pueden emplearse elementos
primarios elásticos con materiales especiales en contacto directo con el fluido. Sin
embargo, en la mayoría de los casos, es más económico utilizar un fluido de sello
de diafragma (glicerina o silicona), que llena totalmente la conexión de proceso del
instrumento, cuando el fluido es altamente viscoso y obtura el elemento (tubo
Bourdon, por ejemplo), o bien, cuando la temperatura del proceso es demasiado
alta. Esto ocurre en la medición de presión del vapor de agua en que el agua
condensada aísla el tubo Bourdon de la alta temperatura del vapor. Asimismo, se
emplean sellos volumétricos de diafragma y de fuelle que contienen un líquido
incompresible para la transmisión de la presión. Una rotura con escape del líquido
de sello inhabilita el instrumento.
Los instrumentos de presión deben estar aislados con una válvula de cierre
para su desmontaje del proceso. Cuando la presión del proceso supera los 25 bar
se necesita otra válvula de alivio para evitar un posible accidente en el desmontaje
del aparato. De este modo, el operario primero cierra la válvula de aislamiento y
abre, a continuación, la válvula de alivio para liberar la presión dentro de la toma
interna de presión del aparato. Si no procediera así, el fluido podría accidentar al
operario, al darle directamente en la cara al desenroscar el instrumento.
El recorrido de la tubería de instalación debe hacerse siguiendo una inclinación
hacia arriba si el fluido es un gas (posibles condensaciones de humedad o vapores)
y hacia abajo si es un líquido
(para la eliminación de burbujas
de aire).
En los casos en que la
temperatura es alta, tal como la
medida de presión de vapor de
agua con un manómetro, es más
barato utilizar una lira (pigtail) que

36
enfría el vapor y lo condensa, utilizando así el agua como fluido de sello. Si el fluido
no condensa, basta una longitud de tubería relativamente larga para enfriarlo (el
fluido no circula, por lo que la tubería no debe ser tampoco excesivamente larga).
Longitudes mayores de 25 m requieren el uso de un transmisor.
Si la temperatura del proceso es superior a los límites tolerados por el
instrumento, se prevé una longitud de tubería suficiente sin aislar ni tracear, para
bajar (o elevar) la temperatura a límites aceptables. Normalmente, una longitud de
tubería de ½" sin aislar de 75 a 100 cm, es suficiente para bajar la temperatura
desde unos 500 °C a menos de 100 °C.
Los tubos capilares de los separadores de diafragma deben instalarse
cuidadosamente, aislados de cualquier fuente variable de calor (tuberías de
traceado de vapor o proceso, etc.) y protegidos mecánicamente en bandejas.
Después de la instalación debe comprobarse si es significativo el error debido
a la columna hidrostática entre la toma de proceso y el instrumento y efectuar, en
su caso, la correspondiente corrección sobre el cero. En los transmisores esta
corrección se realiza con la supresión o elevación de cero.
Si se conoce o se supone la existencia de vibraciones o pulsaciones (por
ejemplo, tuberías cercanas a máquinas alternativas, bombas dosificadoras, etc.) se
preverán, en fase de proyecto, manómetros con amortiguadores o, como
alternativa, manómetros especialmente diseñados para estos servicios. En algunos
casos puede utilizarse el relleno de glicerina para la protección de vibraciones o
pulsaciones del proceso. Si hay transmisión de vibraciones de alguna máquina o
equipo, podrán utilizarse latiguillos flexibles.
En general, los instrumentos de presión se conectan al proceso después de
que las líneas han sido perfectamente lavadas y probadas hidrostáticamente.

37
En la tabla 3.2 figura un resumen de los distintos elementos mecánicos de
presión.
ELEMENTOS ELECTROMECÁNICOS
Los elementos electromecánicos de presión utilizan un elemento mecánico
combinado con un transductor eléctrico, que genera la correspondiente señal
eléctrica. El elemento mecánico consiste en un tubo Bourdon, espiral, hélice,
diafragma, fuelle o una combinación de los mismos que a través de un sistema de
palancas convierte la presión en una fuerza o en un desplazamiento mecánico.
Los elementos electromecánicos se clasifican según el principio de
funcionamiento en los siguientes tipos: resistivos, magnéticos, capacitivos,
extensométricos y piezoeléctricos.
Los elementos
resistivos están constituidos
de un elemento elástico (tipo
Bourdon o cápsula) que
varía la resistencia óhmica
de un potenciómetro en
función de la presión. El
potenciómetro puede adoptar la forma de un sólo hilo continuo, o bien estar arrollado
a una bobina siguiendo un valor lineal o no de resistencia.

38
El movimiento del elemento de presión se transmite a un brazo móvil aislado
que se apoya sobre el potenciómetro de precisión. Éste está conectado a un circuito
de puente de Wheatstone.
Los elementos de inductancia variable utilizan el transformador diferencial
variable lineal (LVDT = Linear Variable Diferencial Transformer) que proporciona
una señal en c.a. proporcional al movimiento de una armadura de material
magnético situada dentro de un imán permanente o una bobina que crea un campo
magnético. Al cambiar la posición de la armadura, por un cambio en la presión del
proceso, varía el flujo magnético. Esta variación del flujo da lugar a una corriente
inducida en la bobina que es, por tanto, proporcional Tabla 3.4 Características de
los elementos de vacío al grado de desplazamiento de la armadura móvil.
Figura 3.9 Transductor de inductancia variable con transformador diferencial
variable lineal (LVDT)
Los elementos de reluctancia variable se basan en el desplazamiento
mecánico, debido a la presión, de un núcleo magnético situado en el interior de una
o dos bobinas. Estas bobinas están conectadas a un puente de c.a. y la tensión
de salida es proporcional a la presión del fluido. El sensor está conectado a un
puente alimentado por una tensión alterna de frecuencias entre 1 KHz a 10 KHz. La
variación de la reluctancia magnética produce una modulación de inductancia
efectiva que es función de la presión del fluido.
Los elementos 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 y se encuentra situada entre dos
placas fijas.

39
De este modo, se tienen dos condensadores uno de capacidad fija o de
referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos
oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheatstone alimentados con corriente
alterna.
Figura 3.12 Galgas extensiométricas
Una innovación de la galga extensiométricas la constituyen los elementos de
presión de silicio difundido. Están formados por un elemento de silicio situado dentro
de una cámara conteniendo silicona que está en contacto con el proceso a través
de un diafragma flexible.
El sensor está fabricado a partir de un mono cristal de silicio, en cuyo seno
se difunde boro para formar varios puentes de Wheatstone, constituyendo así una
galga extensiométrica auto contenida. Se montan en partes del instrumento
protegidas contra agresiones exteriores, de tal modo que los instrumentos que las

40
contienen, principalmente transmisores, son muy robustos y pueden trabajar
durante largos períodos de tiempo sin prácticamente mantenimiento.
Están unidos a aparatos digitales con microprocesador, lo que permite
funciones diversas, tales como la selección de las unidades de ingeniería,
autodiagnóstico, linealización perfecta de la señal de salida, sin que sean
necesarias las operaciones periódicas de calibración, típicas de los instrumentos
analógicos convencionales.
Los elementos piezoeléctricos son materiales cristalinos que, al deformarse
físicamente por la acción de una presión, generan un potencial eléctrico. Dos
materiales típicos en los transductores piezoeléctricos son el cuarzo y el titanato de
bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150 °C en servicio continuo y
de 230 °C en servicio intermitente.
Son elementos ligeros, de pequeño tamaño y de construcción robusta. Su
señal de respuesta a una variación de presión es lineal y son adecuados para
medidas dinámicas, al ser capaces de respuestas frecuenciales de hasta un millón
de ciclos por segundo. Tienen la desventaja de ser sensibles a los cambios en la
temperatura y de experimentar deriva en el cero y precisar ajuste de impedancias
en caso de fuerte choque. Asimismo, su señal de salida es relativamente débil, por
lo que precisan de amplificadores y acondicionadores de señal que pueden
introducir errores en la medición.
Los elementos de película delgada son sensores piezo resistivos, adecuados
para presiones superiores a 25 bar, que consisten en membranas cubiertas con una
capa de resistencia, cuyo valor cambia con la aplicación de presión. La membrana
de acero inoxidable contiene una capa de aislamiento de SiO2 de un espesor de 4-
6 mm. Sobre dicha capa de resistencia y mediante un proceso fotolitográfico se
cauterizan las bandas extensiométricas y se van depositando otras capas, todo ello
utilizando la tecnología de película delgada. La deformación de la membrana es
mínima, del orden de micras, por lo que posee buenas características dinámicas.

41
Las bandas en número de cuatro se conectan a un puente de Wheatstone.
Figura 3.13 Elemento piezoeléctrico
En la tabla 3.3 pueden verse las características de los elementos
electromecánicos descritos.
Tabla 3.3 Características elementos electromecánicos
ELEMENTOS ELECTRÓNICOS DE VACÍO
Los elementos electrónicos de vacío se emplean para la medida de alto vacío,
son muy sensibles y se clasifican en los siguientes tipos:
• Medidor McLeod.
• Mecánicos – Tubo Bourdon, fuelle y diafragma.

42
• Propiedades de un gas – Conductividad térmica.
• Térmicos – Termopar, Pirani, bimetal.
• Ionización – Filamento caliente, cátodo frío.
En la figura 3.14 pueden verse los campos de trabajo de los elementos electrónicos
de vacío.
Figura 3.14 Campos de trabajo de los elementos electrónicos de vacío. Fuente: Kurt
J. Lesker
El medidor McLeod se utiliza como aparato
primario de calibración de los
restantes instrumentos. Se basa en comprimir una
muestra del gas de gran volumen conocido a un
volumen más pequeño y a mayor presión mediante
una columna de mercurio en un tubo capilar de
volumen conocido. La presión del gas se deduce
aplicando la ley de Boyle-Mariotte. Su intervalo de
medida es de 1 a 10-4 mm Hg. Debido a la
compresión que se realiza en la medida no puede
utilizarse para vapores. Figura 3.15 Medidor McLeod

43
El tubo Bourdon combina la medida de presión y vacío con la escala dividida
en dos partes, a la izquierda el vacío (cm de Hg y puldadas de mercurio) y a la
derecha Kg/cm2 (bar) y psi.
Figura 3.16 Tubo Bourdon de medida de presión y vacío. Fuente: Wikipedia
Los elementos mecánicos de fuelle y de diafragma trabajan en forma
diferencial entre la presión atmosférica y la del proceso. Pueden estar compensados
con relación a la presión atmosférica y calibrada en unidades absolutas. Al ser
dispositivos mecánicos, las fuerzas disponibles a presiones del gas muy bajas son
tan pequeñas que estos instrumentos no son adecuados para la medida de alto
vacío, estando limitados a valores de 0,00001 mm Hg abs. Pueden llevar acoplados
elementos eléctricos del tipo de galga extensiométricas o capacitivos. En la figura
3.17 puede verse un medidor de vacío de capacitancia con diafragma.
Figura 3.17 Medidor de vacío de capacitancia con diafragma

44
Los aparatos basados en las propiedades de un gas miden la conductividad
térmica o la viscosidad. Estos parámetros varían de forma no lineal con la presión y
dependen de la composición del gas, por lo que son inexactos. Trabajan entre 100
mm Hg abs y 0,0001 mm Hg abs.
Los elementos térmicos se basan en el principio de la proporcionalidad entre
la energía disipada desde la superficie caliente de un filamento calentado por una
corriente constante y la presión del gas ambiente cuando el gas está a bajas
presiones absolutas. Son el elemento térmico de termopar, el elemento Pirani y el
elemento bimetálico.
Figura 3.18 Transductores térmicos
El elemento de termopar mide presiones entre 10 mm Hg y 0,001 mm Hg
mediante la medición de las tensiones generadas en una serie de termopares
soldados a un filamento caliente expuesto al gas. El filamento alcanza una
temperatura de equilibrio que viene determinada por la cantidad de energía extraída
del gas. A presiones más altas, más moléculas del gas chocan contra el filamento y

45
extraen más energía que a bajas temperaturas, con lo cual aumenta la f.e.m. del
termopar.
En el elemento Pirani, dos filamentos de platino (referencia y medida) forman
parte de dos brazos de un puente de Wheatstone. El filamento de referencia está
inmerso en un gas conocido a presión constante, mientras que el filamento de
medida está expuesto al gas a valorar. Los filamentos se calientan a través del
puente y se mantienen a una temperatura constante. Las moléculas del gas que
chocan contra el elemento de medida extraen energía que es detectada y sustituida
por el circuito de realimentación. Cubren el intervalo de presiones de 10 mm Hg a
10-5 mm Hg.
El elemento de convección tiene la misma estructura que el de termopar o el
Pirani, con la diferencia de que la convección natural de los gases extrae el calor
del filamento caliente. Intervalo de medida de 10 mm Hg a 1 atmósfera.
Los elementos de ionización se basan en la formación de los iones que se
producen en las colisiones que existen entre moléculas y electrones (o bien
partículas alfa en el tipo de radiación). La velocidad de formación de estos iones, es
decir la corriente iónica, varía directamente con la presión. Los forman el elemento
de filamento caliente y el elemento de cátodo frío. Cubren el intervalo desde 10-4 y
10-9 mm Hg abs.
Los elementos de cátodo (filamento) caliente (Bayard/Alpert (B-A) and Schulz-
Phelps (S-P)) emiten electrones termoiónicos de 70 eV que ionizan las moléculas
de gas residual contra las que chocan. La corriente al colector (-150 V) varía con la
densidad del gas, es decir con el número de moléculas por unidad de volumen (cc),
lo que es una medida directa de la presión del gas.

46
Figura 3.19 Elementos de ionización (Filamento caliente y Cátodo frío)
Los elementos de cátodo (filamento) frío están basados en una descarga
mantenida por un campo magnético externo que fuerza a los electrones a seguir
una trayectoria en hélice con una alta pro- babilidad de ionizar el gas residual. El
número de iones captados determina la presión del gas. Uno de los modelos es el
llamado magnetrón invertido que puede medir de 1 a 10-11 mm Hg abs, si bien, su
puesta en marcha a baja presión puede ser de horas o días.
Analizadores de gas residual son espectrómetros especiales de masa que se
sitúan en una cámara al vacío y que trabajan en el valor de 10-4 mm Hg abs.
Figura 3.20 Analizador de gas residual. Fuente: HORIBA STEC
Los detectores de fugas son espectrómetros de masas que detectan
concentraciones extremada-mente pequeñas de helio en presencia de grandes
cantidades de otros gases. Pueden captar fugas tan pequeñas como 10-10 Ncc/seg.

47
Tabla 3.4 Características de los elementos de vacío
Método de Calibración para Medidor de Presión
La calibración de manómetros es el proceso de verificación de la precisión de
un manómetro con respecto a un patrón conocido. Esto se hace comparando la
salida del manómetro con un manómetro de referencia o aplicando una presión
conocida al manómetro y midiendo su salida. La calibración puede realizarse en
distintos tipos de manómetros, tanto analógicos como digitales, y es un paso
importante para garantizar que el manómetro proporcione lecturas precisas y
fiables. El proceso de calibración de un manómetro suele consistir en ajustar el
manómetro para que cumpla las normas y reglamentos del sector. Para el caso
Venezuela, el patrón con el que se realiza la calibración debe estar certificado por
SENCAMER, que es el ente que se encarga por velar que los equipos de medición
estén debidamente ajustados
Como calibrar un manómetro
La calibración de un manómetro se realiza con un equipo de calibración de
presión como un comprobador de peso muerto, un calibrador neumático estándar o
cualquier otro calibrador de manómetros con una lectura precisa.
Independientemente de la herramienta, los principios generales y los pasos para
calibrar un manómetro son muy similares, ya se trate de calibración mecánica o
digital.

48
Pasos para la calibración.
1- Conectar el calibrador de la bomba manual al manómetro a calibrar
mediante el adaptador o racor adecuado.
2- Ajuste la presión deseada en el calibrador de la bomba manual.
3- Bombee lentamente el calibrador manual hasta alcanzar la presión
deseada.
4- Observe el manómetro y asegúrese de que marca la misma presión que el
calibrador de la bomba manual.
5- Si el manómetro no indica la presión correcta, ajústelo según las
instrucciones del fabricante.
6- Repita el proceso en varios puntos de presión para asegurarse de que el
manómetro es preciso en todo su rango.
7- Registre los resultados de la calibración y realice los ajustes necesarios.
8- Una vez finalizado el calibrado, desconecte el calibrador de la bomba
manual y guárdelo adecuadamente
Se debe realizar tabla con los distintos valores tomados en las diferentes
medidas, si el % de error supera lo establecido por el fabricante se debe calibrar el
instrumento.

49
Presión
patrón %
Presión
calibrada
%
de Error
Presión
patrón
Presión
calibrada
%
de Error
0 100
25 75
50 50
75 25
100 0
Clase de precisión
La clase de precisión es el margen de error máximo admisible del manómetro
para la lectura máxima de la escala. Durante la calibración, la clase de precisión
ayudará a los operadores a conocer el margen de error aceptable. La siguiente tabla
ayudará a identificar el margen de error admisible en función de la clase de precisión
del manómetro.
Medios de presión
Al calibrar un manómetro, lo ideal es utilizar el mismo medio que hay en el
sistema al que se acopla el manómetro. Si esto no es posible, para los manómetros
de baja presión, la calibración con aire/gas es adecuada, mientras que los líquidos
son más seguros para los manómetros de alta presión.
Contaminación
La contaminación, como la suciedad, la humedad o la grasa, puede dañar el
manómetro y el dispositivo de calibración. Por lo tanto, es necesario asegurarse de
que los medios y el equipo estén libres de contaminación y no interrumpan la
operación.
Diferencia de altura
Durante la calibración, la diferencia de altura entre el equipo de calibración del
manómetro y el manómetro puede provocar un error debido a la presión hidrostática

50
del medio. Esto se observa sobre todo en medios líquidos y no gaseosos. La
magnitud del error difiere en función de la densidad del líquido, así como de la
diferencia de altura. Si no es posible colocar el equipo de calibración y el calibrador
a la misma altura, deberá tenerse en cuenta el efecto de la diferencia de altura
durante la calibración. Una diferencia de altura de 2,5 cm (1 pulg.) supone una
imprecisión en la lectura de la presión de aproximadamente 0,02 bar (0,3 psi).
Pruebas de estanqueidad
Es fundamental realizar una prueba de estanqueidad antes del calibrado, ya
que cualquier fuga en el sistema de tuberías puede provocar errores durante el
calibrado. La prueba de estanqueidad puede realizarse presurizando el sistema,
dejando que el manómetro se estabilice y controlando la presión. Cualquier caída
de presión puede indicar una fuga. Es necesario asegurarse de que la pérdida de
presión es cero durante el calibrado.
Efecto adiabático
El efecto adiabático puede afectar a la precisión de la calibración de los
manómetros cuando la presión cambia rápidamente. Como la presión cambia
rápidamente, la temperatura del fluido dentro del manómetro cambia y esto afecta
a la densidad del fluido, que a su vez afecta a la presión. Esto puede provocar
errores en la lectura del calibrador, lo que puede dar lugar a resultados de
calibración inexactos.
Para minimizar los efectos del efecto adiabático durante la calibración, se
recomienda utilizar un manómetro con una respuesta de alta frecuencia. Estos
manómetros tienen un tiempo de respuesta más rápido y pueden medir con
precisión los cambios de presión que se producen con rapidez.
Posición de montaje
La naturaleza mecánica del manómetro significa que la posición del mismo
puede afectar a la lectura de la presión en el sistema. Por ello, se recomienda
calibrar el manómetro en la misma posición en la que se utiliza en el proceso real

51
para medir la presión. También hay que consultar la guía del fabricante para
garantizar un montaje correcto.
Presurizar o ejercitar el manómetro
El movimiento en los manómetros mecánicos provoca fricción. Ejercitar o
presurizar antes del calibrado puede reducir la fricción. Para ello, suministre la
presión nominal, manténgala durante un minuto y, a continuación, libérela. Repítelo
dos o tres veces.
Legibilidad
Durante el calibrado, ajuste la presión de entrada de modo que la aguja
indicadora se sitúe siempre sobre una marca de escala mayor en lugar de entre
ellas. Esto hace que el proceso de calibración sea más cómodo.
Histéresis
La histéresis en la calibración de manómetros se refiere a la diferencia en las
lecturas de presión cuando un manómetro se somete a una presión creciente y
decreciente. En otras palabras, es la diferencia en la lectura de presión cuando un
manómetro se calibra mientras aumenta la presión, comparada con la lectura
cuando se calibra mientras disminuye la presión. Esta diferencia puede deberse a
diversos factores, como el desgaste mecánico, los cambios de temperatura y el
diseño del calibre. Es importante tener en cuenta la histéresis al calibrar los
manómetros para garantizar mediciones precisas.
Precisión de retorno
Una de las cualidades de un manómetro preciso es su repetibilidad, o la
capacidad de producir la misma lectura para la misma entrada. Si el medidor
proporciona resultados diferentes cada vez, necesita ser calibrado. Se recomienda
presurizar el manómetro durante 3 ciclos antes de la calibración.

52
Condiciones ambientales
La lectura del manómetro puede variar en función de las diferentes
temperaturas a las que pueda estar expuesto el proceso. El manómetro suele estar
calibrado a temperatura ambiente normal, por lo que el cambio de temperatura
puede repercutir en la precisión de la lectura de la presión. Por ello, se recomienda
registrar la temperatura y la humedad cuando se realice la calibración.
Trazabilidad metrológica
La trazabilidad metrológica es importante en la calibración de manómetros, ya
que garantiza que las lecturas de presión producidas por el manómetro son precisas
y coherentes con el sistema internacional de unidades (SI). Para lograr la
trazabilidad metrológica en la calibración de manómetros, el manómetro debe
calibrarse con respecto a un patrón que a su vez sea trazable al SI. Esto suele
hacerse comparando el manómetro con un patrón conocido, como un comprobador
de peso muerto o un patrón de presión primaria.
Incertidumbre de calibración
La incertidumbre en la calibración puede indicar la posible diferencia en el valor
calibrado. Esta incertidumbre puede provenir de las condiciones ambientales, de los
dispositivos de referencia o de los operadores que realizan la lectura. Es importante
ser consciente de la incertidumbre de la calibración y ser capaz de distinguir el error
de la incertidumbre. Las calculadoras TUR (Test Uncertainty Ratio) o TAR (Test
Accuracy Ratio) son una de las formas de conocer la incertidumbre relacionada,
aunque no se cubren todas las incertidumbres relacionadas. Por lo tanto, se
recomienda calcular la incertidumbre total de la calibración para identificar la calidad
de la misma.
Intervalos de calibración
Para garantizar la precisión de la lectura, los manómetros requieren una
calibración periódica. Sin embargo, las necesidades de calibración pueden variar
según el uso y el diseño del medidor. Aunque no hay una respuesta fija, una
recomendación común es una vez al año. Pero también es necesario comprobar la

53
recomendación del fabricante sobre el periodo de calibración. Los manómetros
utilizados en condiciones de funcionamiento difíciles pueden requerir una
calibración más frecuente.
Calibración interna o externa
Para que la calibración de los manómetros sea eficaz, puede hacerse en la
propia empresa o subcontratarse. La mejor opción puede depender de los recursos
que una empresa esté dispuesta a invertir.
La calibración interna requiere que la empresa invierta en equipos de
calibración, técnicos, formación y creación de un entorno controlado. Sin embargo,
incluso con estas disposiciones, es difícil obtener pruebas de la exactitud del
calibrado. Esto se debe a que los calibradores y los equipos de calibración deben
cumplir sistemáticamente todas las estrictas normas nacionales e internacionales
para poder certificar el proceso de calibración, lo que puede resultar difícil para las
pequeñas instalaciones internas.

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