- Presión Absoluta y
Presión Relativa - Presión
Barométrica - Medición de las
Presiones - Manómetros
- Reguladores de
Presión - Tipos de Reguladores –
Características - Transductores de
Presión - Disco de
Ruptura - Conclusión
- Bibliografía
Las mediciones de presión
son las más importantes que se hacen en la industria;
sobre todo en industrias de
procesos
continuos, como el procesamiento y elaboración de
compuestos químicos. La cantidad de instrumentos que miden
la presión
puede ser mucho mayor que la que se utiliza en cualquier otro
tipo de instrumento.
La presión es una fuerza que
ejerce sobre un área determinada, y se mide en unidades de
fuerzas por unidades de área. Esta fuerza se
puede aplicar a un punto en una superficie o distribuirse sobre
esta. Cada vez que se ejerce se produce una deflexión, una
distorsión o un cambio de
volumen o
dimensión.
Las mediciones de presión pueden ser desde
valores muy
bajos que se consideran un vacío, hasta miles de toneladas
de por unidad de área.
Los principios que se
aplican a la medición de presión se utilizan
también en la determinación de temperaturas, flujos
y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante
conocer los principios
generales de operación, los tipos de instrumentos, los
principios de instalación, la forma en que se deben
mantener los instrumentos, para obtener el mejor funcionamiento
posible, cómo se debe usar para controlar un sistema o una
operación y la manera como se calibran.
Presión
Absoluta y Presión Relativa:
La intensidad de la presión medida por encima del
cero absoluto se denomina presión absoluta. Evidentemente
es imposible una presión absoluta negativa. Por lo
común los manómetros se diseñan para medir
intensidades de presión por encima o por debajo de la
presión atmosférica, que se emplea como
base.
Las presiones medidas en este modo se denominan
presiones relativas o manométricas. Las presiones
manométricas negativas indican la cantidad de vacío
y en condiciones normales; al nivel del mar; son posible
presiones de hasta –14,7 litros por pulgadas cuadradas
(pero no más bajos) (-1 atmósfera). La
presión absoluta es siempre igual a la manométrica
mas la atmosférica.
Pabsoluta = Pmanométrica +
Patmosférica
Las presiones absolutas se miden en ocasiones en
"atmósferas" estándar, así,
una atmósfera = 14,7 lb/pulg² abs = presión
manométrica cero; 3 atmósferas = 44,1 lb /
pulg² abs = 29,4 lb / pulg²
manométricas.
Es la presión o el peso que ejerce la
atmósfera en un punto determinado. La medición puede expresarse en varias
unidades de medidas: hectopascales, milibares, pulgadas o
milímetros de mercurio (Hg). También se conoce como
presión atmosférica .
El método
más usual para medir presiones es por medio del
barómetro de Bourdon, que consiste en un tubo aplanado de
bronce o acero curvado en
arco. A medida que se aplica presión al interior del tubo,
éste tiende a enderezarse, y éste movimiento se
transmite a un cuadrante por intermedio de un mecanismo
amplificador adecuado. Los tubos Bourdon para altas presiones se
hace de acero. Puesto que
la exactitud del aparato depende en gran parte del tubo,
sólo deben emplearse tubos fabricados de acuerdo con las
normas mas
rigurosas y envejecidos cuidadosamente por el fabricante. Es
costumbre utilizar los manómetros para la mitad de la
presión máxima de su escala, cuando se
trata de presión fluctuante, y para los dos tercios de
ella, cuando la presión es constante. Si un tubo Bourdon
se somete a presión superior a la de su límite y a
presiones mayores que las que actuó sobre él en el
proceso de
envejecimiento, puede producirse una deformación
permanente que haga necesaria su calibración.
Los manómetros en uso continuo, y especialmente
los sometidos a fluctuaciones rápidas y frecuentes de
presión, deben verificarse repetidas veces. Un procedimiento
cómodo para hacerlo consiste en tener un manómetro
patrón exacto que pueda conectarse en cualquier punto de
la tubería en la que está unido el manómetro
regular y efectuar comparaciones. A intervalos regulares debe
confrontarse el manómetro patrón con el
manómetro de peso directo o contrapesos. El
manómetro de Bourdon es completamente satisfactorio para
presiones hasta de unas 2000 atm, siempre que sea suficiente una
exactitud de 2 a 3 por ciento. Estos manómetros se
encuentran en el comercio con
lecturas máximas en sus escalas de unos 7000 Kg /
cm².
Para mediciones de la presión mas precisas, como
las necesarias en trabajos de investigación o de verificación de
otros manómetros, se emplea comúnmente el
manómetro de émbolo con contrapesos. Este aparato
es en principio muy sencillo y consiste simplemente en un
cilindro con un émbolo ajustado con gran exactitud y
cargado encima con pesos. La carga es equilibrada con la
presión de aceite que se inyecta dentro del cilindro
debajo del émbolo por medio de una bomba apropiada. La
presión del aceite es a su vez equilibrada con la
presión que se quiere medir, por lo general a
través de un tubo en U con mercurio, usándose el
nivel de mercurio para indicar el equilibrio por
medio de un dispositivo eléctrico de contacto. El juego entre el
émbolo y el cilindro es tan pequeño que la fuga de
aceite es pequeña, incluso a presiones elevadas, y se
compensa bombeando intermitentemente más
aceite.
Las constante de un manómetro de émbolo
pueden verificarse por medio de una presión patrón
de referencia. Una conveniente es la presión del vapor del
anhídrido carbónico a 0 ºC., que es 34.401
atm. Para presiones muy altas, una referencia cómoda para
verificar manómetros es el punto de de congelación
del mercurio que es 7400 atm., a 0 ºC.
Para la medición de presiones muy altas se ha
empleado con éxito
la variación de la resistencia con
la presión de un alambre de manganina. Puede construirse
un manómetro adecuado con una espiral de alambre provisto
de un doble recubrimiento de seda y de un diámetro de 0,13
mm (0,005") y una longitud de uno s6 metros con una resistencia de
unos 120 ohmios. El alambre se enrolla no inductivamente sobre un
núcleo cilíndrico de unos 19 mm de
diámetros. Puesto que el coeficiente de temperatura de
la resistencia eléctrica de la manganina es muy
pequeño, no es necesario adoptar precauciones especiales
para mantener constante la temperatura.
La relación de la presión y la resistencia se ha
averiguado que es lineal hasta 12000 atm., y el manómetro
se ha utilizado hasta 20000 atm., según
extrapolación de la recta sobre la gráfica
correspondiente.
Un manómetro es un tubo; casi siempre doblado en
forma de U, que contienen un líquido de peso
específico conocido, cuya superficie se desplaza
proporcionalmente a los cambios de presión.
Tipos de Manómetros:
Los manómetros son de dos tipos, entre los cuales
tenemos:
a.-) Manómetros del tipo abierto;
con una superficie atmosférica en un brazo y capaz de
medir presiones manométricas.
b.-) Manómetros diferencial; sin
superficie atmosférica y que sólo puede medir
diferencias de presión.
Manómetros Abiertos:
Las etapas recomendadas en la resolución de
problemas de
manómetros abiertos son:
- Trazar un bosquejo del manómetro,
aproximadamente a escala. - Tamar una decisión respecto al fluido en que
se expresarán las unidades de carga. - Partiendo de la superficie atmosférica del
manómetro como punto de carga de presión
conocida, numérense , en orden los niveles de contacto
de fluidos de diferentes pesos específicos. - A partir de la carga de presión
atmosférica, pásese de un nivel a otro, sumando o
restando las cargas de presión al reducirse o aumentarse
la elevación, respectivamente, considerando los pesos
específicos de los fluidos.
Manómetros Diferencial:
Las etapas o pasos que se utilizan en el cálculo de
diferencia de presiones son:
- Numero de "puntos estratégicos" indicados por
los niveles de contacto de los fluidos. Se requiere cierta
práctica para escoger los puntos que permitan los
cálculos más sencillos. - A partir de la carga de presión
incógnita P/ h en uno de los puntos extremos,
escríbase una suma algebraica continua de cargas ,
pasando de un punto a otro e igualando la suma continua a la
carga incógnita P / h en el otro extremo. - Resuélvase la ecuación para la
diferencia de cargas, de presión y redúzcase a
diferencias de presión si se desea.
Preóstatos:
- Diafragma: muy precisos, presiones bajas.
- Tubo Bourdon: muy precisos, presiones
altas. - Membrana: bajo pecio.
- Pistón: muchos ciclos y larga
vida. - Membrana – Pistón: muchos materiales.
- Electrónicos.
Rangos:
- Vacío: punto de ajustes desde –1mm cda a
–1 bar de vacío. - Muy baja presión: puntos de ajuste desde +1mm
cda a + 20 mm cda. - Baja y alta presión: puntos de ajustes desde
+10mm cda a +1250 bar. - Presión diferencial: puntos de ajustes desde
+/-1mm cda a 420 bar.
Protecciones:
- Intemperie, antideflagrantes, ambientes corrosivos y
seguridad
intrínseca.
Aplicaciones:
Hidráulica (agua/aceite),
neumática, marina / offshore, aire
acondicionado y refrigeración, electromedicina, control de
procesos,
sistema de
recogida de datos, alarmas,
seguridades y regulación, edificios
inteligentes.
Los reguladores de presión son aparatos de
control de flujo
diseñados para mantener una presión constante aguas
a bajo de los mismos. Éste debe ser capaz de mantener la
presión, sin afectarse por cambios en las condiciones
operativas del proceso para
el cual trabaja. La selección,
operación y mantenimiento
correcto de los reguladores garantiza el buen desempeño operativo del equipo al cual
provee el gas.
Reguladores – Reductores:
Los reguladores reductores de presión son equipos
de control de flujo diseñados para mantener una
presión constante aguas debajo de ellos,
independientemente de la variaciones de presión a la
entrada o los cambios de requerimiento de flujos. La "carcaza" y
los mecanismos internos que componen un regulador,
automáticamente controlan o limitan las variaciones de
presión a un valor
previamente establecido.
Existen diferentes, marcas, estilos y
aplicaciones para la industria del
Gas Metano.
Algunos tipos están contenidos por contenedores
autocontrolados que operan midiendo la presión de
línea y manteniéndola en el valor fijado,
sin necesidad de fuentes
externas de energía. Otros modelos
requieren de una fuente externa para ejecutar su función de
control de la presión.
Éste suplemento muestra los
principios de funcionamiento de los reguladores de Gas Metano,
sus dos grandes grupos: los "auto
operados" y los "pilotados"; así como información importante que
facilitará la selección
del equipo ideal para cada aplicación.
Funcionamiento de los Reguladores de
Presión:
Un regulador es básicamente una válvula de
recorrido ajustable conectada mecánicamente a un
diafragma. El diafragma se equilibra con la presión de
salida o presión de entrega y por una fuerza aplicada al
lado contrario, a la cara que tiene contacto con la
presión de salida. La fuerza aplicada al lado opuesto al
diafragma puede ser suministrada por un resorte, un peso o
presión aportada por otro instrumento denominado
piloto.
El piloto es por lo general, otro regulador más
pequeño o un equipo de control de
presión.
Los reguladores auto – operados funcionan bajo el
principio de equilibrio de
fuerzas. Esencialmente, las fuerza aplicadas en la zona de alta
presión (Pe), aguas arriba, se equilibran o balancean con
las fuerzas de la zona de baja presión (Ps), aguas abajo.
Este equilibrio de fuerzas es causada por la distribución de la energía
(presión)en áreas desiguales, de acuerdo a la
siguiente ecuación:
F = P.A (Eq.1)
Donde;
F = Fuerza (Lbf) ó (Nw)
A = Area (In²) ó (m²)
P = Presión (Lbf / in²) ó
(Kpa)
De acuerdo a esto (Eq.1), la fuerza que actúa en
la zona de baja presión, se distribuye en una superficie
más grande que la fuerza que se aplica en la zona de alta
presión. Debido a la diferencias de áreas se logra
el equilibrio entre ambas zonas (Eq.2).
F1.A1 =
F2.A2 (Eq.2)
La fuerza a la entrada puede ser considerada como fuerza
de apertura, la cual se balancea a su vez con la fuerza de
cierre. Para ajustar la presión aguas abajo, se introduce
una tercera fuerza en la ecuación, esta fuerza es llamada
fuerza de control, ejercida por un resorte o artefacto que
suministra una presión o energía adicional. En el
caso del regulador esquemático la fuerza de control la
suministra un resorte y se considera como parte de la fuerza de
apertura. El equilibrio matemático de fuerza se
expresaría de al siguiente manera.
Fentrada + Fresorte =
Fsalida (Eq.3)
El equilibrio de fuerzas de apertura y cierre de la
válvula reguladora se lleva a cabo mientras el equipo
opera en estado de
flujo estable. Con base en las ecuaciones 2 y
3, se reconoce que si la presión de entrada permanece
constante los cambios en la presión de salida son
compensados por cambios en la fuerza que aplica el resorte,
logrando así el balance.
La fuerza ejercida por el resorte se expresa con la
siguiente ecuación, conocida como "Ley de
Hooke".
F = -K . X (Eq.4)
Donde
F = Fuerza (lbf) ó (Nw)
K = Constante de elasticidad
del resorte (Lbf / in) ó (Nw / m)
X = Deformación del resorte, (in) ó
(m)
A medida que el vástago de la válvula
reguladora se desplaza, el resorte se deforma. Cambiando de esa
manera la fuerza ejercida por el resorte. Los cambios en la
fuerza suministrada por el resorte significan cambios en la
presión de entrega.
Elementos que Componen un Regulador:
En esencia un regulador está compuesto por tres
elementos:
- Elemento restrictor: orificio de la
válvula y tapón. - Elemento de medida o sensor: diafragma y
conductos u tubing. - Elementos de carga: Resorte, gas comprimido o
gas regulado suministrado por un piloto.
Un regulador típico es una válvula de
globo en el cual el vástago se mueve por la
interacción de un diafragma. El vástago es
solidario al diafragma y el cambio de
posición es transferido al vástago, modificando el
área de la sección transversal que atraviesa la
corriente de flujo. El movimiento del
diafragma está "limitado" o "controlado" por un resorte
que actúa del lado puesto del área que sensa la
presión de entrega o presión a controlar. La
presión de entrada actúa sobre el área
proyectada del tapón.
Para alcanzar el balance de fuerzas, al área del
diafragma debe ser mayor que el área proyectada del
tapón. En el diseño
y fabricación de reguladores, la relación de
superficie diafragma / tapón es un factor muy importante
para determinar la precisión y sensibilidad del
equipo.
Tipos de Reguladores
– Características:
Existen dos (2) grandes categorías de
reguladores: los auto – operados y los pilotados o
accionados con fuentes
externas:
1.) Reguladores Auto – Operados:
La principal característica de los reguladores auto
– operados es que disponen de menos partes móviles.
La particularidad de contar con un resorte como único
ajuste en la presión de entrega el confiere una ventaja en
las labores de operación y mantenimiento,
sin embargo esta simplicidad presenta desventajas
operativas:
- Desbalance: De acuerdo a la Ecuación 3 al
incrementar la fuerza del resorte se aumenta el nivel de
presión a la salida. Un cambio en la presión de
entrada también afecta la presión de salida. Ello
se debe a la relación existente entre el área del
diafragma y área tapón – orificio. (por
ejemplo una variación de 100 psig., en la presión
de entrada, en un regulador cuya relación área /
diafragma tapón – orificio sea de 100:1, significa
una variación en la presión de entrega de 1
psig.). - Decaimiento de presión: es el cambio de la
presión de salida por efecto del desplazamiento del
vástago. En equilibrio, cuando el regulador está
cerrado, el resorte imprime una fuerza de acuerdo a la Ley de Hooke
(Eq.4). a medida que el vástago de la válvula se
desplaza, el resorte se deforma, modificando la fuerza que
transmite al diafragma. Los cambios en la fuerza que imprime el
resorte, implica a su vez cambios en la presión de
salida. Si la fuerza del resorte alo largo del desplazamiento
del vástago permaneciera constante, no se
presentaría el efecto de decaimiento de presión.
Éste efecto es de particular relevancia en servicios de
alta presión donde se requieren resortes de alta
resistencia. En estos casos el fabricante ofrece una variedad
de rangos, donde debemos seleccionar aquél que implique
menos deflexión del resorte para el nivel de
presión de entrega a regular. - Error de medición: de acuerdo a las
características internas del regulador, existe una
determinada caída de presión a lo largo del
recorrido del fluido por los ductos internos del equipo. Esta
caída interna de presión se incrementa a medida
que crece el caudal que fluye por el artefacto. Los cambios
internos de presión, por efecto del flujo, causan
inexactitudes en la medición de la presión de
salida por parte del diafragma, variando la presión de
ajuste del regulador. - Recuperación de presión: cuando un
regulador de presión abre completamente, requiere de una
fuerza adicional que devuelva al vástago a su
posición original o de cierre hermético. Esa
fuerza adicional es suministrada por la presión de
entrada y por otro resorte (reten). En ambos casos la fuerza de
retorno implica una fuerza de entrada adicional que afecta la
presión de salida. El efecto es importante cuando el
requerimiento de flujo es inestable y no se desean cambios en
la variación de la presión de entrega. Estos
efectos son considerados en el diseño de un regulador y debe buscarse su
compensación a la hora de seleccionar el equipo
apropiado para cada caso. (Por ejemplo, seleccionando el
resorte con un rango de operación cercano al margen de
trabajo práctico podremos lograr que el decaimiento no
se muy alto y que éste, a su vez, contribuya a que la
recuperación de presión y no afecte en gran
medida a la presión de entrega. No obstante, cuando el
proceso exige márgenes muy cortos de variación se
recomienda el uso de reguladores pilotados).
2.) Reguladores Pilotados:
los reguladores pilotados están conformado por un
pequeño regulador, o piloto, que es utilizado como control
del regulador principal. El piloto, amplificador o multiplicador
tiene la habilidad de traducir los pequeños cambios en la
presión aguas abajo, en grandes cambios aplicados sobre el
instrumento de medida (diafragma).
El incremento relativo de la presión de salida
del piloto versus el cambio en la presión de entrega del
regulador principal se le denomina ganancia. (Por ejemplo, si el
cambio de 1 psig., del regulador principal significa un cambio de
10 psig., en la presión de salida del piloto, quiere decir
que el piloto tiene una ganancia de 10).
El fenómeno de ganancia le confiere al regulador
pilotado, su exactitud. (por ejemplo un regulador que tenga un
decaimiento de presión del 10 psig., con apertura
completa, si se le adiciona un piloto con una ganancia de 20, el
decaimiento se convierte en 10 / 20 = 0,5 psig.).
Una lata ganancia del piloto permite el movimiento
rápido del vástago, desde el nivel de completamente
cerrado a completamente abierto, con el mínimo cambio de
presión aguas abajo; permitiendo una regulación
más pecisa dentro del margen del flujo.
El incremento de la sensibilidad del piloto y la
reducción del decaimiento de presión es una ventaja
relativa. La ganancia del piloto incrementa sensibilidad,
causando el incremento de la ganancia de todo el sistema. Esto
puede causar inestabilidad en lazos de regulación o
regulaciones en serie, manifestándose como fluctuaciones
periódicas o golpeteo en el más mínimo
cambio de presión en el sistema. Una ganancia muy
pequeña resulta en una respuesta lenta del regulador, la
cual se manifiesta como variaciones por defectos o exceso de la
presión de entrega.
Para garantizar una correcta operación, el piloto
debe ser configurado y seleccionado acorde con el regulador
principal. Las conexiones y elementos de medición de
presión deben tener un arreglo que permitan el control y
ajuste de la presión de entrega adecuadamente, es decir,
se debe contemplar la instalación de orificios o válvulas
de aguja, así como válvula de alivio o de cierre
rápido. Los primeros permitirán la puesta a punto
en campo de los equipos y los segundos protegerán el
sistema en caso de fallas.
El, piloto, por lo general, es un regulador
pequeño y económico, comprado con el regulador
principal. Esto permite una gran flexibilidad para ajustar
parámetros que afecten el desempeño del sistema. Modificando el
piloto se puede se puede adaptar el regulador principal a las
condiciones específicas de nuestro proceso. (Por ejemplo,
la sensibilidad puede ser ajustada cambiando el orificio del
piloto). Existen muchas opciones y arreglos en reguladores
pilotados y al manejar sistemas de
regulación en serie o en paralelo, la gama de alternativas
para eliminar cualquier problema o desajuste es bastante
amplia.
Es una interpretación real de la palabra
transductor, se puede decir, que cualquier dispositivo que
convierta un tipo de movimiento mecánico generado por
fuerzas de presión se convierte en una señal
eléctrica o electrónica para utilizarse en la
medición o el control.
Los transductores que más se utilizan para
detectar presiones son los que, operan con base en los principios
del extensómetro o los transductores de tipo inductivo;
piezpeléctricos; capacitativos, oscilados o de alguna
clase similar.
Tipos de Transductores de
Presión:
- Tecnología integrada piezorresistiva (cristal
de silicio con resistencia sensoras difundidas, con o sin
compensación de temperaturas). - Tecnología de bombardeo molecular sobre
lámina muy fina. - Chips sensores de
presión. - Acelerómetros de tecnología integrada, con rangos desde
+/- 1g a +/- 100g. - Manómetros de tubo Bourdon helicoidal
resistentes a vibraciones y golpes de ariete.
Características:
- Rangos: mínimo (0 – 0,015 bar),
máximo (0 – 14000 bar). - Vacío, presión relativa, absoluta y
diferencial. - Salidas: mV, V, mA.
- Compatibles con todo tipo de fluidos.
- Altas temperaturas.
- Montaje en superficie (SMD)
- Transmisiones inteligentes.
Protecciones:
Kits, encapsulados, intemperie, sumergibles,
antideflagrantes, seguridad
intrínseca.
Aplicaciones:
Electromedicina, manómetros digitales,
automática, robótica,
aeronáutica, hidráulica y neumática, mediciones de nivel,
máquina herramienta, automoción, bancos de
pruebas y
ensayos,
edificios inteligentes, control de procesos nucleares.
Transductores Resistivos:
Consiste en un elemento elástico (Tubo Bourdon o
cápsula) que varía la resistencia óhmica de
un potenciómetro en función de
la presión. El potenciómetro puede adoptar la forma
de un solo hilo continuo o bien estar arroyados a una bobina
siguiendo un valor lineal o no de resistencia:
potenciómetros de grafito, de resistencia bobinada, de
película metálica y de plástico
moldeada.
Transductores Magnéticos:
Se clasifican en dos grupos
según el principio de funcionamiento.
- Transductores de inductancia variable: en los que el
desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una
bobina aumenta la inductancia de ésta en forma casi
proporcional a la porción metálica del
núcleo contenida dentro de la bobina. El devanado de la
bobina se alimenta con una corriente
alterna y la F.E.M., de autoinducción generada se
opone a la F.E.M.,de alimentación, de
tal modo, que al ir penetrando el núcleo móvil
dentro de la bobina, la corriente presente en el circuito se va
reduciendo por aumentar la F.E.M., de
autoinducción. - Los transductores de reluctancia variable: consiste
en un imán permanente o un electroimán que crea
un campo
magnético que crea un campo
magnético dentro del cual se mueve una armadura de
material magnético. El circuito magnético se
alimenta con una fuerza magnetomotriz constante con lo cual al
cambiar la posición de la armadura varía la
reluctancia y por lo tanto el flujo
magnético.
Transductores 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
fijos.
Los transductores capacitivos se caracterizan por su
pequeño tamaño y de construcción robusta, tienen un
pequeño desplazamiento volumétrico y son adecuado
para medidas estáticas y dinámicas.
Transductores Piezoeléctricos:
Los elementos piezoeléctricos, son materiales
cristalinos que, al deformarse físicamente por la
acción de una presión, generan una señal
eléctrica. Dos materiales típicos en los
transductores piezoeléctricos son: el Cuarzo y el titanato
de bario, capaces de soportar temperaturas del orden de 150
ºC en servicio
continuo y de230 ºC en servicio
intermitente.
Transductores Mecánicos de Fuelle y de
Diafragma:
Trabajan en forma diferencial entre la presión
atmosférica y la del proceso. Pueden estar, compensados
con relación a las presiones atmosféricas y
calibrados en unidades absolutas. Al ser dispositivos
mecánicos, las fuerzas disponibles a presiones del gas muy
bajo son tan pequeños que estos instrumentos no son
adecuados para la medidas de alto vacío, están
limitado a valores de 1
mm Hg abs. Pueden llegar a acoplar dos transductores
eléctricos del tipo de galga extensométrica o
capacitivos.
Transductores 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 bajo presiones absoluto.
El transductor térmico de termopar contiene un
filamento en V que lleva incorporado un pequeño termopar.
La F.E.M., del termopar indica la temperatura del filamento y por
lo tanto señala el vacío del ambiente.
Transductores Bimetálico:
Utiliza espiral bimetálica calentada por una
fuente de tensión estabilizada. Cualquier cambio en la
presión produce una deflexión de la espiral, que a
su vez está acoplada a un índice que señala
en la escala el vacío. Su intervalo de medida es de 1
–10-3 mmHg.
Transductores de Ionización:
Se basan en la formación de los inoes 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 esto iones, es decir la corriente
iónica, varía directamente con la
presión.
Transductores de Filamento Caliente
Consiste en tubo electrónico con un filamento de
tungsteno rodeado por una rejilla en forma de bobina, la cual a
su vez está envuelta por una placa colectora. Los
electrones emitidos por el filamento caliente se aceleran hacia
la rejilla positiva, pasan a su través y, en su camino
hacia la placa colectora de carga negativa, algunas colisionan
con moléculas de gas.
Transductor de Cátodo
Frío:
Se basa en el principio de la medida de una corriente
iónica producida por una descarga de alta tensión.
Los electrones desprendido del cátodo toman un movimiento
en espiral al irse moviendo al través de un campo
magnético en su camino hacia el ánodo. El
movimiento en espiral da lugar a que en el camino libre medido
entre electrones sea mayor que la distancia entre
electrodos.
Transductores de Radiación:
En el transductor de radiación, una fuente de
radio sellada,
producen partículas alfa que ionizan las moléculas
del gas en la cámara de vacío y que por lo tanto,
es proporcionada la presión total del sistema.
Es un dispositivo de alivio de presión para
sistemas cerrados
que provee apertura instantánea a una presión
predeterminada. Su función es proteger frente a
sobrepresiones a un sistema que pueda estar sujeto a presiones
excesivas causadas por el mal funcionamiento del equipo
mecánico, reacciones fuera de control, y fuegos internos o
externos.
Normativas para el Uso de Discos:
La división 1 de la sección VII de la ASME
informan sobre la normas para el
uso de discos de rupturas en la protección de
sobrepresiones. Fike dispone de una serie de Boletines
Técnicos como referencia rápida a estas normas (en
inglés).
- TB8100 – ASME Code and Rupture Disc
- TB8102 – Rupture Disc Sizing
- TB8103 – Certified Combination Capacity
Factoris (Rupture Disc/SRV Combination) - TB8104 – Certified Kg Flow Values (for Fike
Rupture Disc)
Tipos de Discos
Los discos de ruptura de Fike se dividen en tres
tipos:
- Discos de elevado rendimiento:
Este tipo de disco pueden cumplir cualquier de las
siguientes características:
- Ratio operativo del 90%
- No – fragmentable , (Excelente para el
aislamiento de válvulas de seguridad) - Servicios para líquidos o
vapores - Resistencia al vacío
- Servicio pulsante o cíclico
- Servicio higiénico
- Discos de rendimiento estándar
Estos discos económicos cumplen con las
siguientes características:
- Ratio operativo del 70%
- Fragmentación aceptable (no
válido para aplicaciones con válvula de
seguridad) - Servicios para líquidos o
vapores
- Discos de Rupturas de Ingerencia:
Los discos de rupturas de ingerencias se utilizan en
aplicaciones en la que los discos de rupturas convencionales no
son suficiente. Por ejemplo en el caso de unidades muy
pequeñas y/o frágiles, al igual que los
dispositivos con tolerancias extremadamente justas. Estos
dispositivos comprenden una o mas de las siguientes
características:
- Diseño de cabezales no
estándar - Discos de rupturas de elevado
rendimiento - Materiales poco comunes
- Maquinaria especial y técnica de
soldado - Amplia documentación y procedimiento
para tests.
Cabe destacar, el estudio con base a todo lo referido
sobre manómetros, podemos decir que esto cumplen un rol
muy importante a nivel industrial y comercial, ya que los mismos,
son usado casi diariamente, por diferentes y grandes
compañías industriales que laboran en este campo,
como lo es, el estudio de las presiones. Los manómetros
son los aparatos esenciales para la medición de las
presiones que van desde un punto a otro, tomando en cuenta el
nivel y los factores que pueden llegar a afectar éste
fenómeno de medición.
La manometría, es el proceso mediante el cual un
líquido es sometido a una medida de presión, para
establecer los parámetros o niveles de altura que
éste puede llegar a alcanzar. Todo esto es posible gracias
a un aparato denominado manómetro.
Manual del Ingeniero Químico
JOHN H. PERRY. Ph.D.
Mc Graw – Hill Book Company Inc.
México 12, D.F. 1996
Mecánica de Fluidos Aplicada (cuarta
edición)
ROBERT l. Mott
Prenctice – Hall Hispanoamericana, S.A.
Hidráulica
HORACE W. KING y colaboradores
Trillas S.A.
México D.F. 1980
Documento cedido por:
JORGE L. CASTILLO T.