El manómetro es el instrumento que se encarga de medir la presión de fluidos o gases contenidos en recipientes cerrados, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local atmosférica.
El manómetro utiliza el principio de equilibrio hidrostático (líquido estacionario) en el que la presión se mide por la altura del líquido que soportará.
Usos del manómetro
Los manómetros líquidos, debido a la precisión y simplicidad inherentes, tienen aplicaciones en todas las industrias y laboratorios. Además de la presión directa y la medición de vacío, otras variables de proceso que son función de la presión, pueden medirse muy fácilmente con un manómetro.
Las aplicaciones comunes de este instrumento son el flujo, la caída de presión del filtro, las calibraciones del medidor, las pruebas de fugas y el nivel de líquido del tanque.
El manómetro estándar primario no contiene partes mecánicas en movimiento, no necesita más que las mediciones más simples, y está disponible fácilmente a un costo modesto.
Mientras que anteriormente el manómetro era considerado un instrumento de laboratorio, actualmente encontramos el manómetro que se usa comúnmente para medir presiones que van desde 600 pulgadas de mercurio hasta aspiradoras espaciales.
¿Cómo funciona el manómetro?
Un manómetro para medir líquidos utiliza una columna de líquido para evaluar e indicar la presión. Sus tubos extremos están sometidos a distintas presiones. Dicha columna podrá subir o bajar hasta que el peso se equilibre con la diferencia de presión que existe entre los dos extremos del tubo.
Para mejor comprensión, veamos tres casos fundamentales de su funcionamiento.
Supongamos que el tubo es en forma de U y que está parcialmente lleno de líquido. El punto 1 (llamémoslo P1), es decir, un extremo, tiene la misma presión que el punto 2 (llamémoslo P2), que es el otro extremo. Esa misma presión hace que el nivel del líquido contenido se mantenga en equilibrio.
Tal presión proviene de factores externos, lo que generalmente se denomina presión atmosférica.
En uno segundo caso, supongamos que la presión en el lado P1, es mayor que la presión en el lado P2, por lo que el nivel de líquido en el lado P2 subirá.
En un tercer caso, la presión en el lado P2 es mayor a la del lado P1; por lo tanto, dará la impresión de que hay más líquido en la sección P1.
El manómetro de tubo abierto es otro dispositivo que se puede usar para medir la presión. El manómetro de tubo abierto se utiliza para medir la presión de un gas en un recipiente.
La presión del gas viene dada por h (la diferencia en los niveles de mercurio) en unidades de torr o mmHg. La presión atmosférica empuja el mercurio desde una dirección, y el gas en el recipiente empuja desde la otra dirección. En un manómetro, como el gas en la bombilla empuja más que la presión atmosférica, se agrega la presión atmosférica a la diferencia de altura:
- Pgas> Presión de gas de Patm = presión atmosférica + h (altura del mercurio)
- Pgas <Presión de gas de Patm = presión atmosférica - h (altura del mercurio)
Ahora, los manómetros de tubo cerrado son similares a los manómetros regulares, excepto que el extremo que está abierto a la presión atmosférica en un manómetro regular está sellado y contiene un vacío. En estos sistemas, la diferencia en los niveles de mercurio (en mmHg) es igual a la presión en torr.
Existen tres tipos de medición de presión: presión positiva o presión manométrica, que son aquellas mayores que la atmosférica; la presión negativa o los vacíos, que son presiones menores que las atmosféricas, y la presión diferencial que es la diferencia entre dos presiones. Los tres tipos se miden fácilmente con el manómetro.
Tipos de Manómetros
Los principios de las mediciones manométricas se explican mayormente en referencia al manómetro tipo U, pero también pueden ser explicados con otras variedades.
El manómetro de tipo pozo es una de estas variedades. Si un lado del manómetro aumenta varias veces en área al otro, el volumen de fluido desplazado representará un cambio muy pequeño de altura en el lado con el área más pequeña.
Otra variedad son los manómetros de tubo inclinado, donde el manómetro está dispuesto con el tubo indicador inclinado, por lo cual, proporciona una escala ampliada.
También existe el manómetro de doble tubo. De acuerdo con el principio del manómetro, es obvio que cuanto más alta sea la presión medida, más largo debe ser el tubo indicador de fluido. Para proporcionar la mayor facilidad en la lectura de manómetros de rango alto, se introdujo un manómetro de doble tubo que permite leer el rango completo del instrumento en solo la mitad de la distancia de visión vertical total.
El manómetro de tubo de Bourdon se clasifica como instrumento de medición de presión mecánica y, por lo tanto, funciona sin ningún tipo de energía eléctrica. Son tubos formados radialmente con una sección transversal ovalada.
Por último, en un manómetro de presión absoluta o de tubo sellado, la presión que se mide se compara con el vacío o la presión cero absoluta en el tubo sellado que se encuentra sobre la columna de mercurio. Los manómetros de presión incluyen rangos de 0 … 0,5 mbar a 0 … 6.000 bar y exactitudes hasta 0,1 %.
La forma más común de manómetro de tubo sellado es el barómetro de mercurio convencional que se usa para medir la presión atmosférica. Dicho barómetro es un tubo lleno de mercurio de más de 30 pulgadas de alto sumergido en un recipiente de mercurio que está expuesto a la atmósfera. La columna de mercurio está soportada por presión atmosférica o barométrica.
Algunos procesos, pruebas y calibraciones se basan en presiones cercanas o por debajo de la presión atmosférica y se miden más convenientemente en un manómetro de tubo sellado, denominado manómetro de presión absoluta. Estos están disponibles en configuraciones tipo U o tipo pozo.
En el mercado hay disponibles manómetros con aleaciones de cobre y piezas de acero inoxidable con variedades en niveles de resolución, rangos de indicación, niveles de precisión y rangos de temperaturas admisibles.
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