Las medidas de presión son muy importantes en procesos continuos en el que hay que tratar con fluidos
Los elementos primarios para medir la presión pertenecen a las siguientes categorías principales:
Manómetros de líquidos
Fuelles
Diagramas
Vacuómetros de varios tipos
Elementos piezoeléctricos o piezorresistivos
Elementos con detectores extensiométricos (Strain Cages)
Elementos capacitivos
Elementos de reluctancia
En el Control Industrial interesan tres conceptos ligeramente diferentes de la presión. Normalmente se mide la presión manométrica, que representan la diferencia entre la presión absoluta en el lugar de la instalación y la presión atmosférica.
Algunas veces interesa la medida de la presión absoluta, especialmente cuando se miden presiones inferiores a la atmosférica.
Cuando se trata de medidas de flujo, en sistemas de ventilación, etc, es muy usual también la medida de la presión diferencial.
Estos conceptos se ilustran en la siguiente figura:
Manómetros de líquido – Son los instrumentos más antiguos para medir la presión. Se basan en el equilibrio de columnas líquidas. Actualmente se usan poco en procesos industriales en virtud de la desventajas que resultan de la presencia del líquido.
Los tipos de manómetro de líquido de mayor uso son:
Manómetro de tubo en U, de ramas iguales
Manómetro de flotador, Manómetro de tubo sencillo, Manómetro de campana
Manómetro anular
Algunos de estos tipos no son más que indicadores y no interesan en el control automático. En la figura siguiente solamente se indican el funcionamiento esquemático de los manómetros indicadores.
En los manómetros de otros tipos, la variable de salida es un movimiento mecánico. Son apropiados para actuar sobre transmisores de señal o instrumentos de entrada en los controladores neumáticos.
En la figura R se muestra esquemáticamente un manómetro de flotador. Los movimientos del flotador son proporcionales a la diferencia de presión. Transmiten al exterior por intermedio de un sistema mecánico y de un eje con empaque estanco, o en ciertos casos por medio de un tubo de torsión. Se puede usar para medidas de presiones diferenciales de hasta 600 in de agua y para presiones estáticas de hasta 5000 psi.
Se muestra en la figura el esquema de un manómetro de anillo. El ángulo de rotación depende, en este caso, de la diferencia de presiones. Los movimiento del anillo se puede aplicar como entrada a los instrumentos o controladores. Para terminar esta rápida referencia a los manómetro de líquido, en la figura R’’, se ilustra el principio en que se basa un manómetro de campana.
Son apropiados para medir pequeñas presiones diferenciales. Por ejemplo, se utiliza para medir la presión en las cámaras de combustión-
Tubos de bourdon: de todos los elementos de medida de presiones, éste es el más usual. Está constituido por un tubo de sección elíptica enrollado circularmente, en espiral o en hélice. Cuando la presión interior aumenta el tubo tiende a disminuir de curvatura.
Los movimientos del extremo del bourdon se transforman por medio de un conjunto de palancas y ruedas dentadas y se aplican a agujas.(manómetros indicadores) o al elemento de entrada de transmisores de señal o de controladores. En la figura 16 se presentan dos tipos de tubos bourdon.
Los tubos de bourdon se construyen de materiales elásticos. De acuerdo al fluido que se ha de medir, se usarán bronce, cobre – berilio, acero carbonado, aceros inoxidables, etc.
Fuelles y diafragmas – en la figura 17 se representan esquemáticamente estos elementos primario de medida de presión.
Se fabrican en bronce, latón, cobre-berilo, acero inoxidable, etc., conforme sean las condiciones ambientales. La gama de presiones está determinada por muelles opositorios los que confieren a estos elementos característicos de proporcionalidad.
Medidas de vacío – Solamente se describirá el principio del vacuómetro de Pirani, en el que se aprovecha el enfriamiento producido por el gas cuya presión se ha de medir en un hilo calentado por una corriente eléctrica constante. Las variaciones de la resistencia del hilo se miden en un puente de resistencia. La salida del vacuómetro es un tensión eléctrica. Hay otros instrumentos de medida de vacío, como el vacuómetro de termopar, el manómetro iónico, el vacuómetro radioactivo.
Medida de la presión absoluta – cuando se trata de medir presiones absolutas bajas (inferiores a 50 psi) las variaciones de la presión absoluta conducen a errores muy altos si se usaran los instrumentos de presión relativa. Un elemento para medir la presión absoluta podría estar constituido como se indica en la siguiente figura:
Está constituido, en principio, por dos fuelles en oposición, de uno de los cuales se extrae el aire. Un muelle compensa la diferencia de fuerzas.
Transmisores de presión: Los elementos primarios de medida de presión con salida mecánica no son suficientes para transmitir la señal a los controladores (y registradores) existentes en la sala de control. Son necesarios dispositivos capaces de transformar las indicaciones de presión en señales neumáticas o eléctricas (transmisores de señal)
Precisión estática de los elementos de presión – Los elementos de medida de la presión tienen errores del orden del 1% de la gama cuando están convenientemente calibrados. En instrumentos más cuidadosamente construidos se alcanzas precisiones del orden del 0.5%. Una de las causas de error aleatorio es la acción de la temperatura ambiente, la que provoca dilataciones de las partes del manómetro y alteraciones del módulo de elasticidad del muelle opositor.
