Medición de presión para presión absoluta, de calibre y diferencial

Medición de presión es la medición de la fuerza ejercida por un fluido (líquido o gas) en una superficie. La presión generalmente se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie. Se han desarrollado muchas técnicas para medir la presión y el vacío. Los instrumentos utilizados para medir y mostrar presión Mecánicamente se llaman manómetros, medidores de vacío o medidores combinados (vacío y presión). El medidor Bourdon ampliamente utilizado es un dispositivo mecánico que mide e indica y es probablemente el tipo de calibre más conocido.Los medidores de vacío se utilizan para medir las presiones debajo de la presión atmosférica ambiente, que se establece en cero, valores negativos (por ejemplo, -1 bar o -760 mmHg es igual al vacío total). La mayoría de los medidores miden la presión en relación con la presión atmosférica como punto cero, por lo que Esta forma de lectura se llama simplemente "Presión de calibre ". Sin embargo, cualquier cosa más grande que un vacío perfecto es técnicamente una forma de presión. Para presiones muy bajas, un medidor que utiliza vacío total como referencia de punto cero, dando que dar. La lectura de la presión como presión absoluta.Otros métodos de medición de presión involucran sensores que pueden transmitir lecturas de presión a indicadores remotos o sistemas de control (telemetría).

Presión absoluta, de calibre y diferencial: referencia cero

Las mediciones de presión cotidianas, como la presión del neumático del vehículo, generalmente se realizan en relación con la presión del aire ambiente. En otros casos, las mediciones se realizan en relación con el vacío o alguna otra referencia específica. Al distinguir entre estas referencias cero, se utilizan los siguientes términos:

• La presión absoluta se hace referencia cero al vacío absoluto y utiliza una escala absoluta, por lo que es igual a la presión de medidor más la presión atmosférica.

• La presión del medidor se hace referencia cero a la presión del aire ambiente y, por lo tanto, es igual a la presión absoluta menos la presión atmosférica.

• La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos.

Cero referencias en uso generalmente se implican por contexto, y las palabras se agregan solo cuando se requiere aclaración. La presión del tirón y la presión arterial son presiones de medidor por convención, mientras que la presión atmosférica, la presión de vacío profunda y la presión del altímetro deben ser presiones absolutas.Para la mayoría de los fluidos de trabajo donde el fluido está presente en un sistema cerrado, domina la medición de la presión del medidor. Un medidor de presión conectado al sistema indicará la presión en relación con la presión barométrica actual. Cambio cuando se mide la presión de vacío extrema, entonces la presión absoluta es a menudo se usa en su lugar, y los instrumentos de medición utilizados varían.La presión diferencial se usa comúnmente en los sistemas de procesos industriales. Un medidor de presión diferencial tiene dos puertos de entrada, cada uno conectado a uno de los volúmenes cuya presión se está monitoreando. En efecto, dichos medidores realizan el funcionamiento matemático de la resta de manera mecánica, evitando la necesidad de una necesidad de una Operador o sistema de control para observar dos medidores separados y determinar la diferencia en las lecturas.Las lecturas de presión de vacío medio pueden ser ambiguas sin el contexto adecuado, ya que pueden representar presión absoluta o de medidor sin un signo negativo. Por lo tanto, un vacío de 26 pulgadas de medidor de mercurio es equivalente a una presión absoluta de 4 pulgadas de mercurio, calculada como 30 pulgadas de mercurio (presión atmosférica típica) - 26 pulgadas de mercurio (presión de calibre).La presión atmosférica típicamente es de alrededor de 100 kPa al nivel del mar, pero varía con la altitud y el clima. Si la presión absoluta de un fluido permanece constante, la presión de medidor del mismo fluido cambiará a medida que cambie la presión atmosférica. Por ejemplo, cuando un automóvil se impulsa Subir una colina, la presión del neumático (calibre) aumenta debido a la caída de la presión atmosférica. La presión absoluta dentro del neumático es básicamente constante.El uso de la presión atmosférica como referencia generalmente se indica mediante un "g " después de la unidad de presión, como 70 psig, lo que significa que la presión medida es la presión total menos la presión atmosférica. Hay dos tipos de presión de referencia de medidor: ventilado calibre (VG) y calibre sellado (SG).

Por ejemplo, los transmisores de presión ventilados permiten que la presión del aire externa se exponga en el lado negativo del diafragma de detección de presión a través de un cable de ventilación o un orificio en el lado del dispositivo para que la presión siempre medida se refiera a la presión del aire ambiente. El sensor de presión de referencia ventilado siempre debe leer presión cero cuando la conexión de presión del proceso se deja abierta al aire.Las referencias de calibre sellado son muy similares, excepto que la presión atmosférica se sella en el lado negativo del diafragg. requerido. Esto también permite a algunos fabricantes proporcionar vasos de presión secundarios como precaución adicional para la seguridad del equipo de presión si se excede la presión de explosión del diafragma de detección de presión primaria.Hay otra forma de crear una referencia de calibre sellado, que es sellar el alto vacío en la parte posterior del diafragma de detección. La señal de salida luego se desplaza para que el sensor de presión se lea cerca de cero al medir la presión barométrica.Un sensor de presión de referencia de calibre sellado nunca leerá exactamente cero porque la presión barométrica siempre está cambiando, en este caso la referencia se fija en 1 bar.Para producir sensores de presión absolutos, los fabricantes sellan un alto vacío detrás del diafragma de detección. Si la conexión de presión del proceso del transmisor de presión absoluta está abierta al aire, leerá la presión del aire real.

Presión estática y dinámica

La presión estática es uniforme en todas las direcciones, por lo que las mediciones de presión son independientes de la dirección en un fluido estacionario (estático). Sin embargo, el flujo ejerce presión adicional en las superficies perpendiculares a la dirección del flujo y tiene poco efecto en las superficies paralelas a la dirección del flujo . Este componente direccional de la presión en un fluido móvil (dinámico) se llama presión dinámica. Los instrumentos que enfrentan la dirección del flujo miden la suma de la presión estática y dinámica; Esta medición se llama presión total o presión de estancamiento. Dado que la presión dinámica se hace referencia a la presión estática, no es indicador ni absoluto; Es una presión diferencial.Si bien la presión del medidor estático es crítica para determinar la carga neta en la pared de la tubería, la presión dinámica se usa para medir el flujo y la velocidad del espacio. La presión dinámica se puede medir tomando la diferencia de presión entre los instrumentos paralelos y perpendiculares al flujo. Por ejemplo, los tubos de pitot realizan esta medición en aviones para determinar la velocidad del aire. La presencia de instrumentos de medición inevitablemente induce derivaciones y crea turbulencia, por lo que su forma es crítica para las curvas de precisión y calibración a menudo no es lineal.

Aplicaciones

1. Altímetro

2. Barómetro

3. Medidor de profundidad

4. Sensor de mapa

5. Tubo de pitot

6. Spigmomanómetro

Instrumentos

Se han inventado muchos instrumentos para medir la presión, cada uno con sus ventajas y desventajas. Rango de presión, sensibilidad, respuesta dinámica y costo varían todos los pedidos de magnitud de un diseño de instrumento a otro. El tipo más antiguo es la columna líquida (un tubo vertical lleno de mercurio) inventado por Evangelista Torricelli en 1643. El tubo U fue inventado por Christiaan Huygens en 1661.

Presion hidrostatica

Un medidor hidrostático, como un manómetro de columna de mercurio, compara la presión con la fuerza hidrostática por unidad de área en la base de la columna del fluido. Las mediciones de manómetro estático son independientes del tipo de gas que se mide y se pueden diseñar para tener una calibración muy lineal. Su respuesta dinámica es pobre.

Pistón

0.1 Los medidores de pistón usan resortes (como medidores de neumáticos relativamente inexactos) o pesos sólidos para equilibrar la presión del fluido, en cuyo caso se llama probador de peso muerto y puede usarse para calibrar otros medidores.

0.2 Regulación MCLEOD

0.3 El manómetro MacLeod separa una muestra de gas y la comprime en un manómetro de mercurio modificado a una presión de unos pocos milímetros de mercurio. Esta técnica es muy lenta y no es adecuada para el monitoreo continuo, pero tiene una buena precisión. A diferencia de otros manómetros, las lecturas del manómetro McLeod dependen de la composición del gas, ya que la interpretación se basa en la compresión de la muestra a un gas ideal. Debido al proceso de compresión, los medidores MCLEOD ignoran por completo las presiones parciales de la condensación de vapores no ideales, como el aceite de bomba, el mercurio o incluso el agua si la compresión es suficiente.

0.4 Rango útil: vacías de aproximadamente 10-4 torr [10] (aproximadamente 10−2 pA) hasta 10-6 torr (0.1 mPa), 0.5 0.1 MPa es la presión más baja que se puede medir directamente con la tecnología actual. Otros medidores de vacío pueden medir presiones más bajas, pero solo indirectamente midiendo otras propiedades relacionadas con la presión. Estas mediciones indirectas deben calibrarse a las unidades SI mediante medición directa, más comúnmente el medidor McLeod.

Aneroide

Los manómetros aneroides se basan en un elemento de detección de presión metálico que se flexiona elásticamente bajo la acción de un diferencial de presión. "Aneroid " significa "sin fluido", un término que originalmente distinguía estos medidores de los medidores de presión estáticos mencionados anteriormente. Sin embargo, los medidores de presión aneroides se pueden usar para medir la presión de los líquidos y los gases, y no son el único tipo de medidor de presión que puede funcionar en ausencia de líquido. Por lo tanto, a menudo se llaman medidores mecánicos en los idiomas modernos. A diferencia de los medidores térmicos y de ionización, los medidores aneroides no dependen del tipo de gas que se mide y es menos probable que contaminen el sistema que los medidores de presión estáticos. El elemento de detección de presión puede ser un tubo de Bourdon, un diafragma, una cápsula o un conjunto de fuelles que cambian de forma dependiendo de la presión en el área de interés. La desviación del elemento de detección de presión se puede leer mediante un enlace conectado a la aguja, o puede ser leído por un sensor auxiliar. El sensor secundario más común en los medidores modernos de vacío mide el cambio en la capacitancia debido a la deflexión mecánica. Los instrumentos que dependen de los cambios de capacitancia a menudo se denominan manómetros de capacitancia.