¿Alguna vez te has preguntado cómo se mide la presión en distintas aplicaciones? Los elementos primarios para medición de presión son los protagonistas en esta tarea. Descubre en este artículo todo sobre estos componentes esenciales y cómo contribuyen en la medición de la presión de manera precisa y confiable. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la instrumentación de presión!
En este artículo, discutiremos los elementos primarios para la medición de presión. La medición de la presión es la actividad más importante en todas partes. Cuando un sólido, líquido o gas experimenta una fuerza, provoca un desplazamiento. Como resultado, el movimiento físico causado por la fuerza muestra la variación de la presión.
El puntero calibrado muestra la variación de la presión. También es posible generar salidas medibles en forma eléctrica, como cambios de resistencia y capacitancia proporcionales a la presión.
Los elementos primarios de la medición de la presión detectan la presión. Los tubos de Bourdon, los fuelles, los diafragmas y las cápsulas son los elementos primarios comúnmente utilizados para la medición de la presión.
Ahora, discutiremos los elementos primarios en detalle.
1. Tubos de Bourdon
Los tubos de Bourdon son el tipo más común de elemento primario de detección de presión. El tubo de Bourdon está disponible en forma de C o espiral o hélice con una sección transversal ovalada. Cuando el líquido o gas que ejerce presión entra en el tubo, la sección transversal elíptica tiende a cambiar a una forma circular. Esto provoca una mayor apertura de la forma de C y en el caso de la hélice, la hélice se extiende más.
El extremo cerrado del tubo tiene su unión al mecanismo de engranajes, lo que hace que la manecilla del puntero se doble debido al desplazamiento. La desviación en la escala del indicador calibrado representa la presión ejercida por el medio. También es posible obtener la salida en forma de señal eléctrica conectando su mecanismo a un potenciómetro.
Los tubos de Bourdon están disponibles en diferentes formas y tamaños. Existen los siguientes tipos de tubos de Bourdon.
- Tubo de Bourdon en forma de C
- Tubo helicoidal de Borden
- Tubo de Bourdon tipo espiral
Pros y contras de los tubos de bourdon
Los tubos de Bourdon son rentables y de construcción sencilla. La desventaja de estos tubos de Bourdon es que el cero se desvía con frecuencia debido a cambios en la forma del tubo. Además, la linealidad cambia con el efecto de envejecimiento. Si los tubos de Bourdon se encuentran en un servicio peligroso, el drenaje de los tubos de Bourdon para retirarlos se convierte en una tarea muy difícil.
Material de los tubos de bourdon
Según los requisitos de la aplicación, como la resistencia a la corrosión, el costo, el tamaño, el rango de calibre, la resistencia a la presión y la presión de ruptura, el tubo puede estar hecho de metal como cobre, aluminio, latón o aleación de níquel como Monel.
¿Cuál es el rango de medición de los tubos de Bourdon?
El tubo de Bourdon tipo C es el más adecuado para medir presiones de hasta 60 bar. Para la medición de presiones más altas, son adecuados los tubos de Bourdon en espiral o helicoidales.
2. Fuelle
Un elemento de detección de fuelle es simplemente un recipiente que se expande según la fuerza aplicada por el medio de presión contenido en su interior.
Los fuelles pueden mecanizarse a partir de barras, enrollarse a partir de tubos o fabricarse en una serie de anillos anulares soldados. Se utilizan resortes internos o externos para mejorar la respuesta del fuelle a los cambios en las presiones positivas y negativas. Por lo tanto, la propiedad de deflexión es una combinación de las propiedades mecánicas del fuelle y las propiedades mecánicas del resorte.
Un mecanismo de engranaje mecánico adjunto convierte la expansión y la contracción del fuelle debido al cambio de presión del líquido o gas en una desviación proporcional del puntero que indica la presión en una escala calibrada.
El fuelle es bastante similar al tubo de Bourdon. Alternativamente, para obtener una salida en cantidad eléctrica, el mecanismo tiene su conexión a un potenciómetro. Los fuelles son los más adecuados para medir altas presiones. Similar al tubo de Bourdon, si el fuelle se usa en un servicio peligroso, entonces drenar el fuelle para quitarlo se convierte en una tarea muy difícil.
¿De qué están hechos los fuelles?
Los fuelles generalmente están hechos de metales como bronce fosforoso, cobre berilio, latón y acero inoxidable.
¿Cuál es el rango de medición de los fuelles?
La presión diferencial de hasta 70 bar o la presión estática de hasta 750 bar se pueden medir utilizando fuelles.
3. Diafragmas
Un diafragma es simplemente una placa en la que por un lado se aplica la presión del líquido o gas mientras que el otro lado es la referencia. La referencia puede ser una cámara sellada o mantenerse abierta a la presión atmosférica o dada a través de otro líquido o gas para la medición de la presión diferencial.
El diafragma generalmente está lleno de aceite que es incompresible. Debido a un aumento o disminución de la presión, el diafragma se desvía en cualquier lado proporcionalmente a la cantidad o magnitud de la presión aplicada. Este movimiento se utiliza para crear cambios en la salida en forma eléctrica, es decir, capacitancia o resistencia.
Los diafragmas se utilizan generalmente en transmisores de presión. A medida que cambia la presión, el diafragma también se mueve para provocar el cambio en la distancia entre la placa de referencia y el diafragma. Esto crea un cambio en la capacitancia que se calibra para mostrar la presión. La placa de referencia también puede ser otro diafragma que pueda dar lecturas de presión diferencial.
La ventaja más importante de este diafragma es que no se produce la deformación o como se ve en el bourdon y el fuelle. Por lo tanto, la deriva y el cambio de linealidad no son un problema importante aquí.
¿De qué están compuestos los diafragmas?
El diafragma puede ser de metal o cerámica. Los diafragmas de metal a menudo están hechos de acero inoxidable o titanio, lo que los hace compatibles con una variedad de medios de presión. Estos diafragmas pueden soportar una amplia gama de presiones aplicadas. Los diafragmas cerámicos ofrecen una amplia gama de compatibilidad con diferentes tipos de materiales. Los diafragmas cerámicos también tienen una excelente resistencia a la corrosión.
Otro tipo de diafragma llamado diafragma flojo se usa para medir presiones muy pequeñas. Los materiales del diafragma suelen ser materiales sintéticos inelásticos como el polietileno o materiales naturales como la seda. Debido a la naturaleza no elástica del material, se requiere un resorte externo para contrarrestar el diafragma, lo que permite la calibración y garantiza un funcionamiento preciso.
¿Cuál es el rango de medición del diafragma?
El diafragma mide la presión entre 10 mbar y 40 bar.
4. Cápsulas
Las cápsulas también son una forma de diafragma. Una cápsula consta de dos o más diafragmas soldados en los extremos para detectar la presión.
Las cápsulas detectan una presión relativamente baja en comparación con los diafragmas. Las cápsulas se pueden usar individualmente o en grupos (apilando cápsulas una sobre otra) para aumentar la sensibilidad y la resistencia mecánica. La principal ventaja de la cápsula es su tamaño pequeño, estructura simple y medición de baja presión en comparación con el diafragma. Las cápsulas no se pueden usar para líquidos porque el líquido una vez llenado en la cápsula no se puede drenar. Esto puede causar errores en las lecturas. Por lo tanto, las cápsulas se utilizan únicamente para medir gases a baja presión.
¿De qué están compuestas las cápsulas?
Las cápsulas generalmente están hechas de bronce fosforoso y acero inoxidable.
¿Cuál es el rango de medición de las cápsulas?
Los manómetros de cápsula son adecuados para medir presiones positivas y negativas muy bajas, que van de 0 a 0,5 mbar a 0 a 1000 mbar.
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