• Author / Uploaded
• Jhonatan Yataco Ludeña Of̲̲̅̅fı̲̲̅̅c̲̲̅̅ı̲̲̅̅a̲̲̅̅l̲̲̅̅'̲̲̅̅F̲̲̅̅b

Citation preview

FACULTAD INGENIERÍA, CIENCIA Y ADMINISTRACION PROGRAMA ACADEMICO DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE ALIMENTO

MONOGRAFIA DE UN MANOMETRO

MATERIA: CICLO:

FISICA IV

ALUMNOS: DOCENTE:

CHINCHA, ICA, 2019

1

DEDICATORIA Este trabajo monográfico va dedicado a Dios por brindarnos el bienestar físico y espiritual. Y a nuestros padres como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyo incondicional durante nuestra formación personal y profesional. Así mismo a la UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ICA (FACULTAD DE INGENERÍA Y CIENCIAS ADMINISTRATIVAS), quienes nos

están

orientando con sus conocimientos y sabidurías en cuanto a la carrera. 2

INDICE 1. MANÓMETRO .............................................................................................. 5 2. HISTORIA DEL MANÓMETRO .................................................................... 5 3. Tipos De Manómetros .................................................................................. 7 3.1- Diferentes tipos de manómetros: ............................................................. 8 3.2.- Manómetro Bourdon: ......................................................................... 8 3.2- Manómetro de columna líquida ......................................................... 9 4. 4.- Partes de un manómetro ....................................................................... 11 5. 5.- Materiales. ............................................................................................. 13 6. 6.- OBJETIVO ............................................................................................. 14 7. 7.- VENTAJAS DEL LÍQUIDO DE LLENADO ............................................ 14 8. CONCLUSIÓN ............................................................................................ 15 9. BIBLIOGRAFIA. .......................................................................................... 16

3

INTRODUCCIÓN 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.

4

1.

MANÓMETRO El manómetro es utilizado para medir las interacciones entre distintos fluidos o

sustancias que se encuentran compresos, de forma que puedan ser manejadas con seguridad y sin riesgos. Existen diferentes instrumentos de medición en el mundo que podemos utilizar en las sustancias líquidas, ya sea para medir su volumen, su densidad, su presión, entre otros. 1.1

¿Qué es el manómetro? El manómetro es definido como un instrumento que se utiliza para medir la presión de diferentes fluidos o gases que se encuentran dentro de recipientes o envases cerrados. También puede ser definido como un indicador analógico que sirve para medir la presión de una sustancia, ya sea gaseosa o líquida, como por ejemplo el aire, el agua o el aceite.

2.

HISTORIA DEL MANÓMETRO

La primera persona en darse cuenta del efecto de la presión atmosférica sobre la presión verdadero o total de un líquido fue Viviani, un discípulo de Galileo Galilei, quien se planteó la interrogante de cuál era el promedio de la medida de presión especifica. 2.1 Pioneros en los estudios de la presión En el año de 1594, Galileo Galilei adquiere una máquina especializada para el bombeo de agua. El centro de dicho bombeo era una especie de jeringa. Uno de sus descubrimientos fue que 10 metros era la altura límite en la que posiblemente podría llegar el agua que se succionó con la jeringa. Sin embargo, no indagó en la explicación profunda de este fenómeno.

5

Después, muchos químicos y físicos experimentaron con estas presiones, pero fue el experimento de Torricelli, el que dio a conocer el primer manómetro de la historia. En 1644, Evangelista Torricelli realizó un llenado en un tubo de aproximadamente un metro de largo que se encontraba herméticamente sellado con mercurio, el cual fue posicionado verticalmente con una parte extrema abierta. Dicha abertura llegaba hasta un recipiente que contenía mercurio. Se observaba que la columna de mercurio empezaba a bajar unos 760 mm, pero dejando un espacio donde no había nada encima de este nivel. Evangelista concluyó que este fenómeno se daba a causa de una fuerza que se encontraba en la superficie, pero sin conocer su procedencia. Y también denominó la parte superior que se encontraba vacía como vacío. En 1648, Blaise Pascal comenzó a investigar acerca de los experimentos que realizaron Galileo y Torricelli. Con esto pudo concluir que la fuerza que hablaba Evangelista es el peso del aire de encima, representado en 760 mm.

2.2 ¿Quién inventó el manómetro? Robert Boyle Principalmente, se ve a Robert Boyle, quien usó un tubo que tenía forma de “J” que estaba cerrado en un extremo con el objetivo de estudiar las relaciones que hay entre el volumen y la presión de un gas. Eugene Bourdone Pero fue Eugène Bourdon, un relojero e ingeniero parisino, quien fue el inventor, diseñador y desarrollador del Manómetro Bourdon una herramienta utilizada para la medición de presión, y este manómetro es el que se sigue usando hoy en día.

6

2.3 ¿Cuándo se inventó el manómetro? El manómetro tiene su origen como instrumento de medición conocido, aproximadamente a mediados del siglo XIX, específicamente en 1849, llamándose manómetro o tubo de Bourdon, por ser el primer nombre que se le otorga tras su invención. Este aparato nace de una necesidad, la cual es conocer la medida exacta de presión que tienen ciertos fluidos en un momento determinado y bajo circunstancias específicas.

3.

Tipos De Manómetros

Un manómetro consiste en un dispositivo para medir la presión en fluidos (gas y líquido) en circuitos cerrados. Calculan la diferencia entre la fuerza absoluta y la presión atmosférica, denominando a este valor, fuerza manométrica. A esta clase de manómetros también se les conoce como manómetros de fuerza. Lo que realmente hacen es una comparación de la presión atmosférica, la de fuera, con la interior del circuito por donde se desplaza el fluido. Por eso hay quienes afirman que los manómetros miden la presión relativa. Los manómetros son una de las herramientas que forman parte de la metrología legal. Estos instrumentos se utilizan para medir la presión de fluídos, líquidos o gaseosos, dentro de una espacio o circuito cerrado. La mayoría de los manómetros que existen en el mercado utilizan la presión atmosférica como referencia para medir la de los gases o fluídos contenidos, dando lugar así a la llamada presión manométrica. Para un correcto uso de estos instrumentos es necesario conocer los diferentes tipos de manómetros y su utilidad dependiendo del contenedor y del contenido que se quiera medir

7

3.1- Diferentes tipos de manómetros: 3.2.- Manómetro Bourdon: El manómetro Bourdon se basa en un sensor conocido como tubo Bourdon. Este instrumento tiene un sistema de medida formado por un tubo aplanado que tiende a enderezarse con el aumento de la presión. La forma y el material del tubo dependerá de la presión que se quiera medir, aunque los más comunes son de latón. Los manómetros Bourdon se clasifican según su diámetro, su elemento sensible y el material de fabricación. Las diferencias entre unos y otros están en fin para el que sirve cada uno. Según el diámetro: El diámetro del manómetro viene a ser el tamaño de la esfera donde se lee la indicación de la presión. Las medidas más habituales que encontramos en la industria son: 

40 y 50 mm para presiones entre 2.5 y 60 bares. Estos manómetros suelen utilizarse en empresas de neumáticos, contra incendios y reguladores de presión. Aunque sus conexiones suelen ser en latón, es posible realizarlo en otros materiales y para otras presiones.



La esfera de 63 mm y de 100mm se utiliza en la industria para conexiones de 1/4 y 1/2. Estos manómetros los encontramos en todos los materiales, según su necesidad.



Los diámetros de 160mm y 250mm se utilizan para presiones elevadas y en laboratorios. El material más común con el que se hacen es el acero inoxidable.

Según el elemento sensible: El elemento sensible de un manómetro es el componente mecánico elástico que experimenta una deformación en proporción a la presión medida. La elección del material del elemento sensible dependerá del rango de presión que se quiere medir: 

Para presiones entre 5 mbar y 600 mbar se usa una cápsula o membrana.

8



Un fuelle metálico es utilizado para medir presiones de hasta 7 bar y presiones absolutas.



Para presiones entre 1 bar y 60 bar se usa un tubo bourdon.



En el caso de presiones de 160 bar o superiores utilizamos un tubo helicoidal.

Según el material de fabricación: 

Los más comunes y más económicos que encontramos tienen el sistema de medida en latón y los demás materiales en ABS o acero.



Otros son mixtos, donde el sistema de medida es en latón y las cajas protectoras en acero inoxidable. Normalmente suelen utilizarse llenos de glicerina para amortiguar las vibraciones mecánicas.



Los manómetros inoxidables están hechos con sistemas en inoxidable AISI 316 y con las cajas protectoras en acero inoxidable con o sin glicerina (para manómetros secos).

3.2- Manómetro de columna líquida Los manómetros de columna líquida son la opción más sencilla y utilizada para medir presiones y mostrar el nivel de líquidos de un recipiente o tanque. En estos casos se realiza una medida directa de la presión en el punto de unión gracias a la altura o diferencia de nivel a la que se eleva un líquido en un tubo vertical. El tubo vertical (mayormente se utiliza el tubo en U) puede estar abierto y conectado a un aparato que contiene un líquido o cerrado, también llamados manómetros diferenciales. Todos estos manómetros indican la diferencia entre dos presiones diferentes a la de la atmósfera. Para ello se utiliza un fluido, llamado manométrico, que será el encargado de formar la columna líquida para medir la presión del interior del recipiente. El fluido manométrico puede ser cualquier líquido que no se mezcle con el líquido que está a presión. Para presiones elevadas, grandes diferencias de presión o altos vacíos se utiliza el mercurio como fluido manométrico. Por el contrario, para presiones bajas se usa agua, alcohol u otro líquido con una densidad más baja que la del mercurio.

9

Manómetros de columna líquida diferenciales: Los manómetros diferenciales con tubo en U se dividen en dos modalidades: 

Los de tubo en U diferencial que miden la diferencia de presiones entre dos puntos gracias a la altura del fluido manométrico.



Los manómetros con tubo en U invertida, donde el líquido que llena el tubo es ligero y se usa para medir la diferencia de presiones en líquidos cuando las columnas abiertas son muy elevadas, o cuando el líquido a presión no puede ponerse en contacto con la atmósfera.

3.4.- Manómetros para presión abtoluta Otro modelo de manómetros de columna líquida son los usados para medir la presión absoluta del fluido a presión. Para ello se toma el espacio de vacío total o perfecto que se queda encima del mercurio y se mide con referencia a una presión nula. 3.5.- Manómetros de columna inclinada Los manómetros de columna inclinada son usados para medir diferencias de presión muy pequeñas por la amplificación que ofrece este tipo de lectura en comparación con los manómetros de columna de líquido. Estos manómetros con el tubo en U inclinado se utilizan porque la longitud de la altura o la carga pueden multiplicarse por la inclinación de la columna líquida y la escala será así más ancha. AIVT ofrece servicios de metrología legal para realizar las verificaciones e inspecciones de los manómetros digitales y/o analógicos de su empresa. Consúltenos e infórmese sobre nuestros servicios. Referencia: Cristián Miguel González

10

4.

Partes de un manómetro

4.1.- Muelle tubular Consiste en el tubo enrollado por donde circula el fluido. El terminal del muelle genera un movimiento según la presión y transmite la trayectoria a través de un mecanismo a la aguja. Los muelles de forma circular se usan para presiones hasta 60 bar, presiones superiores necesitan muelles de manera helicoidal. Los muelles tubulares no pueden resguardarse contra sobrepresiones extremas. Para hacer tareas de medición extremas es necesario acoplar un separador. El referido movimiento se traspasa a través de un tirante y el mecanismo traduce dicho trayecto del tubo a una indicación a través de la aguja en una escala. 4.2.- Carcasa La carcasa del manómetro usualmente está hecha de hierro o de acero inoxidable. Se utiliza en los manómetros de presión. Hay diversas clases de carcasas ideales para los manómetros rellenos de líquidos que van desde 1.5″ hasta 4.0″. 4.3.- Tirante Consiste en un instrumento que tira al mecanismo cuando el muelle se contrae o extiende. 4.4.- Movimiento El material del movimiento es un semi latón o latón completo. También puede ser acero inoxidable. Se emplea sobre todo en los manómetros de presión. 4.5.- Mecanismo Tiene la función de transformar la fuerza que el tirante realiza en un movimiento de la aguja.

11

4.5.- Aguja Es la encargada de mostrar el valor de la presión calculada.También hay manómetros de aguja que están diseñados para calcular la presión del aire en mangueras de aire y granallado. La disminución de presión es responsable por la disminución de las tasas de producción, el incremento en el consumo abrasivo y perfil de anclaje disminuido en los sistemas abrasivos de grallanado. El rango de medición va desde 0 a 160 psi. 4.6.- Esfera En su interior se encuentran algunos de elementos mencionados previamente. Hay manómetros fabricados en acero inoxidable, otorgan una indicación visual del nivel de presión de líquidos o medios neumáticos de naturaleza corrosiva. Es ideal para las válvulas de protección contra incendios destinadas a instalarse en ambientes de duras condiciones como las petroquímicas como las industrias químicas. 4.7.- Conexiones El material de conexión puede estar hecho de acero inoxidable o cobre. Se emplea para manómetros de presión. El enlace es de corte de alta calidad. Los hilos, tamaño, placa, longitud, y toma pueden realizarse según los requerimientos de un cliente. 4.8.- Transferencia Extiende la fuerza del componente de recepción y la transmite a la próxima fase. 4.9.- Indicación Tiene la función de transformar la fuerza recibida hacia un indicador visual. Referencia: Paola García Méndez

12

5.

Materiales.

Uno de los instrumentos de medición más sencillos que existe es el manómetro, debido a que se basan en un principio muy simple, el principio del tubo de Bourdon. El manómetro se encuentra constituido en su estructura por las siguientes partes: 

La aguja



Muelle o tubo de Bourdon que es en forma semicircular



Piezas externas



Una conexión



Cuadrantes



Los movimientos



La unión con la conexión de la presión



Un dial, generalmente, giratorio



Puntero metálico



De ser de aneroide, en su estructura contiene una caja que la mantiene.



Dos extremos, uno cerrado y otro que conecta con la fuente que contiene la presión.

5.1 - Materiales manómetro casero o empírico  Papel milimetrado  Tablero de madera 30 x 40  Caño pbc  Manguera 2 m  Regla de metal  Globo  Jeringa  Tempera  Bizarra  Alcohol  Aceite

13

5.2.- Procedimiento de un manómetro. Es un instrumento que debe ser usado cuando se necesite una medición exacta de los líquidos o fluidos en un contenedor para poder darle uso o disponer de ella de la manera que sea necesaria o en la que se vaya a utilizar. Instrumento que puede medir, volumen, densidad y presión 5.3.- Funcionamiento La forma de usar el manómetro es muy sencilla. Simplemente, se deben de seguir los siguientes procedimientos: Se introduce una sustancia líquida por el tubo, generalmente que sea sencillo, así como lo es el mercurio, el cual tiene una estabilidad en la presión.

6.

OBJETIVO



Medir la presión de fluidos a través de un manómetro de tubo en “U”.



Obtener los porcentajes de error arrojados por manómetro en “U”.



Determinar las densidades relativas de los líquidos empleando el tubo en U.



Determinar la relación entre las alturas h-aceite (altura del aceite) y h-agua (altura del agua)



Estudiar el funcionamiento del banco calibrador a pesas para manómetros.



Determinar los diferentes tipos de errores que puede presentar un manómetro y establecer el procedimiento de corrección adecuado.

7. 

VENTAJAS DEL LÍQUIDO DE LLENADO

El líquido de relleno de los manómetros de alcohol es óptimo para amortiguar picos de presión, impactos mecánicos o vibraciones y protege el mecanismo del manómetro.



El líquido de relleno permite limitar el movimiento de la aguja, incluso en aplicaciones con elevadas vibraciones.

14



Sin líquido, la aguja se movería hacia delante y hacia atrás según la frecuencia de vibración. Incluso en presencia de resonancia podría producirse una desviación de la aguja con un ángulo superior a 180°.



En resumen, los manómetros son adecuados para una amplia gama de aplicaciones, especialmente en procesos con choques y vibraciones.



Es el caso de falla por fatiga, por sobrepresión, por corrosión o por explosión. Algunos factores que afectan su

funcionamiento

son

la

temperatura

ambiente en la cual está el instrumento, el material el cual está hecho, la forma en la cual se instaló el instrumento, vibraciones externas en las cual se instaló el instrumento. La mayoría de los puntos señalados anteriormente se pueden evitar teniendo en cuenta el conocimiento del proceso o aplicación en donde se tendrá colocado el instrumento. 

En tanques cerrados presentan posible condensación de vapores.

8.

CONCLUSIÓN

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.

15

9.

BIBLIOGRAFIA.

https://www.bloginstrumentacion.com/productos/presion/ventajas-aplicaciones-manmetrosrelleno-glicerina/

https://www.partesdel.com/partes_del_manometro.html https://es.scribd.com/document/263201988/Ventajas-y-Desventajas-de-Un-Manometro-Bourdon http://www.astro.ugto.mx/~papaqui/ondasyfluidos/Tema_2.02-Medicion_de_Presiones.pdf

16

ANEXO

17

18

19

20