Medidores de Presion

UNIVERSIDAD EL BOSQUE

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA AMBIENTAL

INTEGRANTESAnglica Tatiana Baquero PrietoPaula Andrea Camargo Daz

ASIGNATURAMecnica de fluidos

LICENCIADOMiguel ngel Zabaleta Rodrguez

FECHA DE ENTREGA20 de Marzo de 2015

Bogot, ColombiaBarmetro Instrumento para medir la presin atmosfrica. El barmetro de mercurio en su forma ms simple consiste en un tubo de vidrio de unos 80 cm de longitud, sellado en un extremo y lleno de mercurio. El tubo es invertido y el extremo abierto es sumergido en un depsito de mercurio; la columna de mercurio se mantiene por la presin de la atmsfera actuando sobre la superficie del mercurio en el depsito. Este tipo de instrumento fue inventado por el cientfico italiano Evangelista Torricelli (1608-47), quien fue el primero que se percat de la variacin de la altura con el trascurso de los das y construy un barmetro en 1644.En este dispositivo, la fuerza ejercida por la atmsfera compensa el peso de la columna de mercurio. Si la altura de la columna es h y la seccin del tubo tiene un rea A, entonces el volumen de mercurio en la columna es hA y su peso es hAp, donde p es la densidad del mercurio. La fuerza es, por tanto, hApg, donde g es la aceleracin en cada libre (gravedad) y la presin ejercida es esta fuerza dividida por el rea del tubo; es decir, hpg. Notar que la altura del mercurio es independiente del dimetro del tubo. A la presin atmosfrica estndar, la columna tiene una altura de 760 mm. La presin atmosfrica es entonces expresada como 760 mmHg (101.325 pascales).Los barmetros de mercurio de este tipo, con un depsito de mercurio, son conocidos como barmetros de cubeta. Un tipo comn es el barmetro Fortn, en el que el mercurio se almacena en una bolsa de cuero, de forma que el nivel en el depsito puede ser ajustado. La altura se lee de una escala situada a lo largo de un lado del tubo en conjuncin con una escala vernier, que puede ser movida arriba y abajo. Se hacen adems correcciones para la temperatura.El segundo tipo de barmetro es el barmetro aneroide, en el que el molesto mercurio es sustituido por una caja de metal con una fina tapa ondulada. El aire es retirado de la caja y la tapa es apoyada sobre un resorte. El movimiento de la tapa es aumentado por un sistema de delicadas palancas y se ajusta para mover una aguja en una escala. El barmetro aneroide es menos preciso que el de mercurio, pero mucho ms robusto y conveniente, por lo que se usa en altmetros.

Figura #1: Barmetro de mercurio

Figura #2: Barmetro de Fortn

Figura #3: Barmetro Aneroide

ManmetrosLos manmetros son los instrumentos utilizados paramedirlapresindefluidos(lquidos y gases). Lo comn es que ellos determinen el valor de la presin relativa, aunque pueden construirse tambin para medir presiones absolutas.

Todos los manmetros tienen un elemento que cambia alguna propiedad cuando son sometidos a la presin, este cambio se manifiesta en una escala o pantalla calibrada directamente en las unidades de presin correspondientes.Cuando el aparato de medicin sirve para medir presiones que cambian muy rpidamente con el tiempo como por ejemplo, dentro del cilindro delmotor de combustininterna, recibe el nombre de transductor (que no ser tratado aqu), reservndose el nombre de manmetro para aquellos que miden presiones estticas o de cambio lento.Hay muchas maneras de convertir los valores de presin en otra magnitud cambiante que pueda convertirse en el movimiento de una aguja indicadora o en un nmero en una pantalla digital pero los ms comunes son:Manmetros de tubo ULa figura 1 muestra un esquema del manmetro de tubo U, ste est formado por un tubo devidriodoblado en forma de U lleno parcialmente con un lquido de densidad conocida, uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere medirse la presin, y el otro se deja libre a la atmsfera. La presin ejercida en el lado de alta presin, produce el movimiento del lquido dentro del tubo, lo que se traduce en una diferencia de nivel marcado comoh.Esta alturahdepender de la presin y de ladensidaddel lquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U calibrada ya en unidades de presin.

De este tipo de manmetro surgieron las unidades donde la presin se caracteriza por una unidad de longitud (el valor deh) seguido de la naturaleza del lquido utilizado, por ejemplo, milmetros de agua, pulgadas demercurio, etc.

Estos manmetros pueden medir tambin presiones menores que la atmosfrica (vaco), la diferencia es que la columna de lquido ascender en el lado de baja presin.

Figura #1: Tubo en UManmetros de tubo de BourdonEstos manmetros tienen un tubo metlico elstico, aplanado y curvado de forma especial conocido como tubo de Bourdon (Figura #2). Este tubo tiende a enderezarse cuando en su interior acta una presin, por lo que el extremo libre del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica directamente la presin en la escala.

Figura #2: El manmetro de Bourdon Manmetros de fuelleLos manmetros de fuelle tienen un elemento elstico en forma de fuelle al que se le aplica la presin a medir, esta presin estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora (Figura #3).

Una variante del manmetro de fuelle es el manmetro de diafragma, en este caso la presin acta sobre un diafragma elstico el que se deforma y la deformacin se convierte en el movimiento del puntero indicador.

Figura #3: Manmetro de fuelle

Figura #4: Manmetro de fuelle

PiezmetroLos piezmetros se utilizan para medir la presin (nivel) del agua subterrnea as como en tuberas, en vasos comunicantes, etc.; los cuales pueden ser de cabeza abierto, neumticos o de cable vibratorio. El tipo de piezmetro a seleccionar para cada estudio especfico depende de las caractersticas de funcionamiento del piezmetro y de su precisin. Piezmetro de Cabeza Abierta Uno de estos piezmetros es el tipo Casagrande (Figura #1), que es muy similar al tubo abierto con un filtro y con la colocacin de sellos de Bentonita, permite especificar el sitio de la lectura, eliminando el factor de error ya descrito. Generalmente, se coloca un filtro o un elemento poroso, para determinar el sitio especfico de la medicin. La versin original del piezmetro de Casagrande, consiste en un cilindro poroso de cermica unido con un manguito de caucho que se encuentra conectado a un tubo plstico. Los piezmetros modernos consisten en un elemento poroso de polietileno de alta densidad unido a un tubo de PVC o ABS. Los piezmetros de cabeza abierta son considerados por los ingenieros, como los ms confiables. Algunas de las ventajas de los piezmetros de cabeza abierta son los siguientes: Son simples y fciles de interpretar. Su durabilidad y permanencia en el tiempo es muy buena. Son fciles de mantener. Se pueden utilizar unidades de medida porttiles. Se puede muestrear el agua fretica. Se pueden utilizar para medir la permeabilidad del suelo.Entre las limitaciones de los piezmetros de cabeza abierta se puede mencionar que son de respuesta lenta con el tiempo y que los filtros pueden taparse con la entrada repetida de agua; sin embargo, la limitacin ms importante es que no permiten medir los niveles pico de presin durante tormentas cuando los piezmetros se encuentran instalados en arcillas. Los piezmetros de cabeza abierta se pueden acomodar para los sistemas automticos de adquisicin de datos, colocando dentro del tubo, un piezmetro suspendido de hilo vibrtil.

Figura #1: Piezmetro de Casagrande y piezmetro neumtico.Piezmetros Neumticos Este piezmetro consiste en una punta porosa unida a una vlvula o diafragma muy sensitivo que es accionado por gases o fluidos y se requiere una unidad de lectura exterior, la cual produce una presin dentro del sistema interno del piezmetro hasta igualar la presin en la cavidad del mismo (Figura #2). La precisin depende del equipo de medicin. En la experiencia con este tipo de piezmetros se ha encontrado que hay poca exactitud cuando las presiones son bajas y que el nivel de precisin de las unidades de lectura, no es muy exacto.Entre las ventajas de los piezmetros neumticos se encuentran las siguientes: Son muy precisos al requerirse slo pequeos cambios en el volumen de agua. Son simples de operar. Se pueden utilizar medidores porttiles. Los equipos no son muy costosos. La instalacin es simple. Entre las limitaciones de los piezmetros neumticos se menciona la dificultad para desairear el sistema poroso y la facilidad con que se puede tapar con partculas del suelo. La durabilidad en el tiempo es muy inferior a los piezmetros de cabeza abierta; otra limitante de los piezmetros neumticos es que no son prcticos para las mediciones automticas.

Figura #2: Operacin de un piezmetro neumtico Piezmetros de Hilo Vibrtil Consisten en un diafragma metlico que separa la presin del agua del sistema de medida. Un cable tensionado est unido al punto central de un diafragma metlico. Las deflexiones del diafragma ocasionan cambios en la tensin del cable, la cual es medida y convertida en presin (Figura #3). La utilizacin de piezmetros de hilo vibrtil origina, con frecuencia, errores por el comportamiento del piezmetro a travs del tiempo. Son muy comunes los problemas de corrosin por falta de hermeticidad de la cavidad sellada.Otra dificultad relativamente comn de los piezmetros de hilo vibrtil, es la deformacin a largo plazo, lo cual modifica la tensin del cable y la precisin de las medidas. Igualmente, el sensor es susceptible a daos por la accin de los rayos durante las tormentas elctricas. El cable metlico enterrado en el piso, acta como un elemento que atrae los rayos. Entre las ventajas del piezmetro de hilo vibrtil se encuentra la facilidad de lectura y la poca interferencia para la colocacin de rellenos. Igualmente, puede utilizarse para medir presiones negativas de agua. El principal uso de los piezmetros de hilo vibrtil, se relaciona con la facilidad para incorporarlos a los sistemas automticos de adquisicin de datos y la posibilidad de transmitirlos a grandes distancias

Figura #3: Sensor de un piezmetro Hilo vibrtil

BibliografaIsraelsen-Hansen. (1985). Principios y aplicaciones del riego. Barcelona, Espaa: Editorial Revert S.AVilln Bjar, M. (2007). Drenaje. 1a Edicin. Costa Rica: Editorial Tecnolgica de Costa Rica.Mott, Robert L.. (2006). MECANICA DE FLUIDOS, Sexta edicion. Mexico: Pearson Educacion.