Un manómetro es un dispositivo que puede medir la presión. Los manómetros se usan frecuentemente para medir la presión de un gas contenido. Sigue leyendo este articulo, para que aprendas todo sobre un manómetro, describir los diferentes tipos de manómetros, explicar cómo funcionan y mucho mas.
Definición de Manómetro
Un manómetro es un instrumento científico utilizado para medir las presiones de gas. Los manómetros abiertos miden la presión de gas en relación con la presión atmosférica. Un manómetro de mercurio o aceite mide la presión del gas como la altura de una columna de fluido de mercurio o aceite que soporta la muestra de gas.
¿Pero como sucede esto realmente?. Una columna de mercurio (o aceite) estará abierta en un extremo a la atmósfera y expuesta a la presión que se medirá en el otro extremo. Antes de usar, la columna se calibra de modo que las marcas para indicar la altura correspondan a presiones conocidas. Si la presión atmosférica es mayor que la presión en el otro lado del fluido, la presión del aire empuja la columna hacia el otro vapor.
Si la presión de vapor opuesta es mayor que la presión atmosférica, la columna se empuja hacia el lado abierto al aire. Sin embargo es útil revisar algunos principios básicos relacionados con la presión para entender mejor todo este tema.
Definiciones de presión
La presión es una medida de la cantidad de fuerza (F) que se ejerce por unidad de área (A):
La unidad de medida para la presión es, por lo tanto, un valor de fuerza dividido por un valor de distancia al cuadrado. En unidades métricas, la unidad de medida de presión es Newtons / (metro) 2, conocida como Pascal (Pa).
Otras unidades de medida de presión comunes incluyen libras por pulgada cuadrada (psi), milibares, atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mm Hg) y pulgadas de agua (en H2O).
Funcionamiento de un Manómetro
El propósito de un manómetro es medir la presión de un gas contenido. Consiste en un tubo de vidrio en forma de U con un extremo abierto a la atmósfera, mercurio en el fondo de la U y el gas a medir en el otro lado del tubo en U. El gas se agrega y luego el tubo de vidrio se sella en el lado del gas para que el gas quede atrapado en un lado del mercurio.
El mercurio líquido se iguala en los dos lados del tubo a presión atmosférica. Cuando se agrega el gas, ejercerá presión sobre el mercurio en el otro lado. Si la presión del gas es igual a la presión atmosférica, el mercurio permanecerá en los mismos niveles en ambos lados. Si el gas ejerce más presión sobre el mercurio que la que ejerce la atmósfera, hará que el mercurio sea más alto en el lado de la atmósfera que en el lado sellado.
La diferencia entre las dos alturas te dice cuánto más alta es la presión del gas que la presión atmosférica. Agregar la diferencia a la presión atmosférica (esto generalmente se mide en milímetros de mercurio) dará la presión del gas. Si el gas está a una presión inferior a la de la atmósfera, entonces el mercurio será más bajo en el lado del gas y la diferencia de altura se resta de la presión atmosférica para obtener la presión del gas.
También hay un tipo de manómetro, representado también en el diagrama, que tiene gas sellado en un lado del tubo en U, mercurio en el medio de la U y el otro lado evacuado y sellado. Cómo no hay presión de aire en el lado evacuado, la presión del gas está dada por la diferencia entre la altura del mercurio en los dos lados.
¿Cuales son los tipos de Manómetros?
Los manómetros se pueden clasificar en términos generales como de tres tipos: simples o analógicos y digitales, cada uno de los cuales se describe a continuación.
Manómetros simples o analógicos
Consisten en un tubo de vidrio que tiene uno de sus extremos conectado a un punto donde se mide la presión y el otro extremo permanece abierto a la atmósfera. Los tipos comunes de manómetros simples son:
- Piezómetro
Es la forma más simple de manómetro utilizado para medir presiones. Un extremo de este manómetro está conectado al punto donde se va a medir la presión y el otro extremo está abierto de las atmósferas. El aumento de líquido le da presión a la cabeza en ese punto.
- Manómetro de tubo en U
Estos utilizan un fluido que está contenido en un tubo en forma de U y funciona según el principio del equilibrio hidrostático. El fluido en el tubo se asentará a la misma altura en cada pata del tubo cuando ambos extremos estén abiertos a la presión atmosférica.
Pero si se aplica presión positiva a una de las patas del tubo en forma de U, entonces el nivel de líquido caerá en esa pierna y se elevará en la otra pierna. Esto se debe a que la presión obligará al fluido a caer en una pierna y a subir en la otra hasta que el peso de la columna de fluido que resulta de la presión aplicada sea suficiente para oponerse a ese valor de presión.
Por lo tanto, la distancia vertical entre el nivel del fluido en las dos patas del tubo representa una medida de la cantidad de presión que se aplica. El valor de presión (P) que se observa es una función de la altura (h) y la densidad (ρ) del fluido utilizado en el manómetro, el valor (g) representa la constante gravitacional.
- Manómetro tipo cisterna o pozo
El área del pozo es más grande que el área del tubo. El aumento en el nivel del líquido en el tubo se considera mientras que el pozo se ignora.
- Manómetro tipo inclinado
Los manómetros inclinados, como su nombre lo indica, están determinados con un tubo que no se asienta verticalmente, sino más bien en un ángulo poco profundo en relación con el plano horizontal. Este diseño permite que el instrumento observe una cantidad relativamente pequeña de cambio de presión, así como una sensibilidad y resolución mejorada.
- Manómetro absoluto
Los manómetros absolutos usan una pata sellada que permite que solo una pata del tubo del manómetro quede expuesta a la presión exterior. En el lado sellado, existe una condición de vacío que representa la presión cero absoluta sellada por una columna de mercurio.
Por lo tanto, el manómetro mide la presión absoluta en el lugar de la presión manométrica o la presión diferencial. Este tipo de manómetro puede ser el estilo de pozo del tubo en U descrito anteriormente. Los barómetros de mercurio que miden la presión atmosférica son un ejemplo común de un manómetro absoluto. Se utilizan varios fluidos en manómetros analógicos.
Manómetros digitales
También son conocidos como manómetros electrónicos, no dependen del equilibrio hidrostático de fluidos para determinar la presión. En cambio, contienen un transductor de presión, un dispositivo que puede convertir un nivel de presión observado en una señal eléctrica cuyo valor característico es proporcional o representativo de la magnitud de la presión.
La porción elástica del transductor se desvía bajo presión y esa desviación se convierte en un valor de un parámetro eléctrico que puede detectarse y calibrarse para una lectura de presión. Los transductores de presión suelen utilizar uno de los tres tipos de parámetros eléctricos: resistivo, capacitivo o inductivo.
Los transductores resistivos: provocan que la deformación cambie la resistencia eléctrica de un medidor de deformación, esto se puede medir a través de un Código de Colores de Resistencias.
Los transductores capacitivos: se basan en cambios en el valor de capacitancia observado como resultado de la deformación que cambia la posición relativa de las dos placas de un condensador.
Los transductores inductivos: usan la deformación de la porción elástica para alterar el movimiento lineal de un núcleo ferromagnético, unido dentro de una bobina o inductor. Este movimiento varía la corriente alterna generada en la bobina.
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