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Usted aprenderá todo acerca de la variable física "presión" en los aproximadamente 30 minutos que siguen. Esto incluye el diseño técnico, el funcionamiento, las normas correspondientes y las aplicaciones.
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¡Páselo bien!
Junto con la temperatura, la presión (p) ¡es una de las variables físicas más importantes! Se define la presión como una fuerza (Fn) que actúa uniformemente sobre una superficie (A) definida. La fórmula que la define es:
Esta fuerza puede ser ejercida por un líquido, por los gases y por cuerpos sólidos. Ejemplo de equilibrio de presión:La presión está representada por el peso de pesas calibradas con arreglo a la siguiente fórmula:
pe = presión positiva
m = masa de las pesas
g = aceleración de la gravedad
A0 = sección transversal eficaz
Newton (N) y pascal (P):
La definición de la unidad de fuerza, el newton (N),
se utiliza para determinar la unidad de presión pascal (Pa), llamada así por el físico francés Blaise Pascal. Un pascal (Pa) representa la presión que actúa uniformemente sobre una superficie cuando se ejerce verticalmente una fuerza de 1 N sobre una superficie de 1 m².
Bar:
La unidad bar es el nombre especial de una décima de megapascal (MPa).
1 bar = 100.000 Pa = 0,1 MPa
La unidad bar ha demostrado particular utilidad en la práctica, ya que es una unidad de presión que es de la misma magnitud que la presión atmosférica. Por ello, las normas DIN utilizan casi exclusivamente la unidad bar. Internacionalmente, particularmente en las normas europeas, es probable que esta unidad aumente más su prevalencia.
La medida de la presión compara una presión real con una presión de referencia. La tecnología de medición de la presión distingue entre los siguientes tipos de presión, lo que permite hacer una declaración acerca de la relación entre la presión a medir y la presión de referencia.
La presión absoluta se refiere al espacio vacío del universo (presión cero).
Presión absoluta:
Presión positiva:
Depresión:
Presión diferencial:
Presión y temperatura:
Las dos variables a medir, presión y temperatura, están relacionadas directamente. Una breve consideración sobre la presión en los gases.
Las moléculas de los gases se mueven al azar en un sistema a presión cerrado. Cuando estas moléculas chocan contra las paredes de los sistemas a presión, generan presión. Mientras la temperatura permanece constante, así lo hace la presión.
Sin embargo, si el gas se calienta, la velocidad de las moléculas y la presión en el sistema aumentan (las moléculas chocan con las paredes del sistema a mayor velocidad => expansión). Si se enfría un gas, se produce lo contrario y la presión disminuye.
Los gases se pueden comprimir mucho en comparación con los líquidos y los sólidos.
En los instrumentos de medición de presión electrónicos, la influencia de la temperatura sobre la electrónica también juega un papel importante. Las señales de los componentes electrónicos se comportan de forma diferente a diferentes temperaturas. En la práctica, los instrumentos de medición de la presión tienen, normalmente, compensación de temperatura. La compensación de temperatura es muy importante si se registran los datos (función de registro).
P atm:
Esta es la presión más importante para la vida sobre la tierra. La presión atmosférica proviene del peso de la atmósfera que rodea la tierra. La atmósfera se extiende hasta una altitud de unos 500 km. La presión del aire disminuye constantemente hasta esta altitud (presión absoluta p abs = cero). La presión del aire atmosférico también está afectada por las fluctuaciones relacionadas con la meteorología. De media, la p atm al nivel del mar es 1013,25 hPa.
Sin embargo, puede fluctuar hasta un ±5 % con arreglo a las altas y bajas meteorológicas.
En el principio piezorresistivo, el elemento de medición está compuesto por un chip de silicio en el que están grabadas varias resistencias (normalmente de 4 a 6). Si el chip de silicio se carga con presión, se deforma (solamente unos pocos mm => por consiguiente un excelente comportamiento de histéresis). Esta deformación da lugar a cambios en los valores de la resistencia, que permiten calcular la presión aplicada.
Ventajas:
Desventajas:
El proceso de detección por desplazamiento inductivo
En el proceso de detección inductivo por distancia, se utilizan dos células de medición de presión hechas de bronce al berilio. El bronce al berilio se caracteriza por su excelente comportamiento dinámico y su elevada elasticidad. Las dos células de medición están acopladas entre sí (una para presión positiva, la otra para depresión). Tan pronto como se cargan con una presión, las células de medición se alargan. Este alargamiento se mide mediante un medidor de desplazamiento inductivo, es decir, se mide el alargamiento de la célula de medición de la presión .
Ventajas:
Desventaja:
Las unidades newton (N) y pascal (P) están normalizadas internacionalmente en ISO-1973 y, en Alemania, en DIN 1301.
La base legal en Europa para la tecnología de medición es la Directiva del Consejo sobre la aproximación de las leyes de los Estados Miembros relativa a las unidades de medición.
En Alemania, se especificaron las siguientes unidades en la "Ley sobre unidades en metrología" para la medición de la presión:
a) 1 pascal (Pa) representa la presión que actúa uniformemente sobre una superficie cuando se ejerce verticalmente una fuerza de 1 N sobre una superficie de 1 m².
b) El nombre especial para una décima de megapascal (símbolo de la unidad MPa) es el bar (símbolo bar).
Los que se conocen como instrumentos de medición de la presión diferencial pueden medir presión positiva, depresión, así como presión diferencial.
Lo importante aquí es conectar la presión correcta a la conexión correcta, es decir una presión positiva a la conexión + y una depresión a la conexión –. Con la conexión correcta, un instrumento de medición de la presión diferencial puede cubrir todo el rango de medida en ambos sentidos, positivo y negativo. Si un dispositivo de medición tiene un rango de 0...200 hPa, por ejemplo, se pueden medir una presión positiva, una depresión y una presión diferencial dentro del rango de 200 hPa.
¿Por qué siempre la presión correcta en la conexión correcta?
Si un dispositivo se usa para medir una depresión y ésta se conecta a la conexión +, algunos dispositivos indicarán una parte de su rango de medición con un signo –, pero se detendrán a partir de un determinado valor (tanto para proteger el sensor como porque todos los sensores de presión solamente están calibrados en el rango positivo).
Si el usuario no tiene esto en cuenta, se obtendrán resultados de medición incorrectos. Algunos otros dispositivos indicarán en la pantalla "fuera de rango" a partir de un determinado valor medido.
Dispositivos de medición de la presión absoluta:
La presión barométrica se puede medir con instrumentos de medición de la presión absoluta. Hay dos tipos de presión atmosférica barométrica.
Una es la presión relacionada con la altitud particular, la otra, la presión absoluta reducida al nivel del mar.
La presión absoluta reducida se usa principalmente en meteorología para garantizar la comparación.
Se sabe que el valor medio con relación al nivel del mar es 1013,25 hPa.
Todos los valores superiores indican altas presiones, todos los inferiores indican bajas presiones.
Un instrumento de medición de la presión absoluta también se puede usar para medir el vacío (contrapresión = 0).
Un instrumento de medición de la presión absoluta siempre tiene una sola conexión de manguera y no se puede poner a cero.
Probablemente la forma más original de medir la presión es utilizar instrumentos de medición de la presión de líquidos. La presión a medir se compara frente a la altura de una columna líquida. Se utilizan una diversidad de líquidos de acuerdo con la presión a medir.
A una altitud de 1 m se obtienen los siguientes valores medidos:
Instrumentos de medición de la presión de líquidos
Se puede ver, pues, que los instrumentos de medición de la presión de líquidos son adecuados principalmente para presiones positivas / presiones diferenciales mínimas o pequeñas.
Aunque las mediciones con estos instrumentos de medición de la presión son relativamente fiables, se deben tener en cuenta algunos parámetros importantes.
Parámetros importantes:
Error de paralaje:
Un gran número de tareas de medición han llegado a ser indispensables para una amplia gama de aplicaciones en la industria alimentaria, en calefacción, saneamiento y acondicionamiento del aire, en la generación y tecnología de la energía, ingeniería de procesos y en muchas otras áreas.
Ejemplos: