Un termómetro líquido es un dispositivo para medir la temperatura de procesos tecnológicos utilizando un líquido que reacciona a los cambios de temperatura. Los termómetros líquidos son bien conocidos por todos en la vida cotidiana: para medir la temperatura ambiente o la temperatura del cuerpo humano.

Los termómetros de líquido constan de cinco partes principales, que son: la bola del termómetro, el líquido, el tubo capilar, la cámara de derivación y la escala.

La bola del termómetro es la parte donde se coloca el líquido. El líquido reacciona a los cambios de temperatura subiendo o bajando a través del tubo capilar. Un tubo capilar es un cilindro estrecho a través del cual se mueve el líquido. A menudo, el tubo capilar está equipado con una cámara de derivación, que es una cavidad por la que fluye el exceso de líquido. Si no hay una cámara de derivación, una vez que el tubo capilar esté lleno, se acumulará suficiente presión para destruir el tubo si la temperatura continúa aumentando. La escala es la parte del termómetro de líquido con la que se toman las lecturas. La escala está calibrada en grados. La escala puede fijarse al tubo capilar o puede ser móvil. La escala móvil permite ajustarlo.

Principio de funcionamiento de un termómetro líquido.

El principio de funcionamiento de los termómetros para líquidos se basa en la capacidad de los líquidos para comprimirse y expandirse. Cuando un líquido se calienta, normalmente se expande; El líquido en el bulbo del termómetro se expande y sube por el tubo capilar, lo que indica un aumento de temperatura. Por el contrario, cuando un líquido se enfría, suele contraerse; el líquido en el tubo capilar de un termómetro de líquido disminuye y, por lo tanto, indica una disminución de la temperatura. En el caso de que haya un cambio en la temperatura medida de una sustancia, se produce una transferencia de calor: primero de la sustancia cuya temperatura se mide a la bola del termómetro y luego de la bola al líquido. El líquido reacciona a los cambios de temperatura moviéndose hacia arriba o hacia abajo a través del tubo capilar.

El tipo de líquido utilizado en un termómetro para líquidos depende del rango de temperaturas que mide el termómetro.

Mercurio, -39-600 °C (-38-1100 °F);
Aleaciones de mercurio, -60-120 °C (-76-250 °F);
Alcohol, -80-100 °C (-112-212 °F).

Termómetros de líquidos de inmersión parcial

Muchos termómetros para líquidos están diseñados para colgarse en una pared, con toda la superficie del termómetro en contacto con la sustancia cuya temperatura se está midiendo. Sin embargo, algunos tipos de termómetros de líquidos industriales y de laboratorio están diseñados y calibrados para sumergirse en líquido.

De los termómetros utilizados de esta forma, los más utilizados son los termómetros de inmersión parcial. Para obtener una lectura precisa con un termómetro de inmersión parcial, sumerja el bulbo y el tubo capilar sólo hasta esta línea.

Los termómetros de inmersión parcial se sumergen hasta una marca para compensar los cambios en la temperatura ambiente que pueden afectar el líquido dentro del tubo capilar. Si es probable que haya cambios en la temperatura del aire ambiente (cambios en la temperatura del aire alrededor del termómetro), pueden hacer que el líquido dentro del tubo capilar se expanda o se contraiga. Como resultado, las lecturas se verán afectadas no sólo por la temperatura de la sustancia que se está midiendo, sino también por la temperatura del aire circundante. La inmersión del tubo capilar hasta la línea marcada elimina el efecto de la temperatura ambiente en la precisión de las lecturas.

en condiciones producción industrial A menudo es necesario medir la temperatura de sustancias que pasan por tuberías o están contenidas en contenedores. Medir la temperatura en estas condiciones crea dos problemas para los ingenieros de instrumentos: cómo medir la temperatura de una sustancia si no hay acceso directo a esta sustancia o líquido, y cómo retirar un termómetro de líquido para inspección, verificación o reemplazo sin detener el proceso. Ambos problemas se eliminan si se utilizan canales de medición para insertar termómetros.

El canal de medición para insertar el termómetro es un canal en forma de tubo, cerrado por un extremo y abierto por el otro. El canal de medición está diseñado para alojar la bola del termómetro de líquido y así protegerla de sustancias que puedan provocar corrosión, sustancias tóxicas o alta presión. Cuando se utilizan canales de medición para insertar termómetros, el intercambio de calor se produce en forma de contacto indirecto (a través del canal de medición) de la sustancia cuya temperatura se mide y la bola del termómetro. Los canales de medición actúan como obturación para el aumento de presión y evitan que se escape el líquido cuya temperatura se mide.

Los canales de medición están fabricados en tamaños estándar para que puedan usarse con diferentes tipos de termómetros. Cuando el termómetro se instala en el canal de medición, su bola se inserta en el canal y se atornilla una tuerca sobre el termómetro para asegurarlo.

Para medir la presión se utilizan manómetros y barómetros. Los barómetros se utilizan para medir la presión atmosférica. Para otras mediciones se utilizan manómetros. La palabra manómetro proviene de dos palabras griegas: manos - suelto, metreo - medida.

Manómetro tubular metálico

Hay varios tipos manómetros. Echemos un vistazo más de cerca a dos de ellos. La siguiente imagen muestra un manómetro tubular de metal.

Fue inventado en 1848 por el francés E. Bourdon. La siguiente figura muestra su diseño.

Los componentes principales son: un tubo hueco doblado en forma de arco (1), una flecha (2), engranajes (3), un grifo (4), una palanca (5).

Principio de funcionamiento de un manómetro tubular.

Un extremo del tubo está sellado. En el otro extremo del tubo, mediante un grifo, se conecta al recipiente en el que se desea medir la presión. Si la presión comienza a aumentar, el tubo se enderezará, actuando así sobre la palanca. La palanca está conectada a la flecha a través de un engranaje, de modo que a medida que aumenta la presión, la flecha se desviará, indicando la presión.

Si la presión disminuye, el tubo se doblará y la flecha se moverá en la dirección opuesta.

Manómetro de líquido

Ahora veamos otro tipo de manómetro. La siguiente figura muestra un manómetro de líquido. Tiene forma de U.

Consiste en un tubo de vidrio con forma de letra U. En este tubo se vierte líquido. Uno de los extremos del tubo se conecta mediante un tubo de goma a una caja plana redonda, que está cubierta con una película de goma.

Principio de funcionamiento de un manómetro de líquido.

En la posición inicial, el agua de los tubos estará al mismo nivel. Si se aplica presión a la película de goma, el nivel del líquido en un codo del manómetro disminuirá y, por lo tanto, en el otro aumentará.

Esto se muestra en la imagen de arriba. Presionamos la película con el dedo.

Cuando presionamos la película, la presión del aire en la caja aumenta. La presión se transmite a través del tubo y llega al líquido, desplazándolo. A medida que disminuye el nivel en este codo, aumentará el nivel de líquido en el otro codo del tubo.

Por la diferencia en los niveles de líquido, será posible juzgar la diferencia entre la presión atmosférica y la presión ejercida sobre la película.

La siguiente figura muestra cómo utilizar un manómetro de líquido para medir la presión en un líquido a varias profundidades.

Los manómetros de líquido (tubería) funcionan según el principio de vasos comunicantes: equilibran la presión fija con el peso del líquido de llenado: la columna de líquido se desplaza a una altura proporcional a la carga aplicada.

Las mediciones basadas en el método hidrostático son atractivas debido a su combinación de simplicidad, confiabilidad, rentabilidad y alta precisión. Un manómetro con líquido en su interior es óptimo para medir caídas de presión dentro de 7 kPa (en versiones especiales, hasta 500 kPa).

Tipos y tipos de dispositivos.

Para mediciones de laboratorio o aplicaciones industriales se utilizan varias opciones Manómetros con estructura de tubería. Los siguientes tipos de dispositivos son los más demandados:

• En forma de U. La base del diseño son los vasos comunicantes en los que la presión está determinada por uno o varios niveles de líquido a la vez. Una parte del tubo está conectada al sistema de tuberías para realizar la medición. Al mismo tiempo, el otro extremo puede estar sellado herméticamente o tener libre comunicación con la atmósfera.
• Ahuecado. Un manómetro de líquido de un solo tubo es en muchos aspectos similar al diseño de los instrumentos clásicos en forma de U, pero en lugar de un segundo tubo, utiliza un depósito ancho, cuyo área es entre 500 y 700 veces más grande que la cruz. -área seccional del tubo principal.
• Anillo. En dispositivos de este tipo, la columna de líquido está encerrada en un canal anular. Cuando cambia la presión, el centro de gravedad se mueve, lo que a su vez provoca el movimiento de la flecha indicadora. De este modo, el dispositivo medidor de presión registra el ángulo de inclinación del eje del canal anular. Estos manómetros atraen resultados de alta precisión que no dependen de la densidad del líquido y del medio gaseoso que contiene. Al mismo tiempo, el ámbito de aplicación de dichos productos está limitado por su elevado coste y complejidad de mantenimiento.
• Pistón líquido. La presión medida desplaza la varilla extraña y equilibra su posición con pesas calibradas. Al seleccionar los parámetros óptimos para la masa de la varilla con pesas, es posible asegurar su expulsión en una cantidad proporcional a la presión medida y, por tanto, conveniente para el control.

¿En qué consiste un manómetro de líquido?

El dispositivo de un manómetro de líquido se puede ver en la foto:

Aplicación del manómetro de líquido

La simplicidad y confiabilidad de las mediciones basadas en el método hidrostático explican el uso generalizado de dispositivos llenos de líquido. Estos manómetros son indispensables a la hora de realizar investigación de laboratorio o resolver diversos problemas técnicos. En particular, los instrumentos se utilizan para los siguientes tipos de mediciones:

• Ligera sobrepresión.
• Diferencia de presión.
• Presión atmosférica.
• Subpresión.

Un área importante de aplicación de los manómetros para tuberías con relleno de líquido es la verificación de instrumentos de control y medición: manómetros, manómetros, vacuómetros, barómetros, manómetros diferenciales y algunos tipos de manómetros.

Manómetro de líquido: principio de funcionamiento.

El diseño de dispositivo más común es un tubo en forma de U. El principio de funcionamiento del manómetro se muestra en la figura:

Un extremo del tubo está conectado con la atmósfera: está expuesto a la presión atmosférica Patm. El otro extremo del tubo se conecta a la tubería de destino mediante dispositivos de suministro; está expuesto a la presión del medio medido Rab. Si el indicador Rabs es más alto que Patm, entonces el líquido se desplaza hacia un tubo que se comunica con la atmósfera.

Instrucciones de cálculo

La diferencia de altura entre los niveles de líquido se calcula mediante la fórmula:

h = (Rabs – Ratm)/((rl – ratm)g)
Dónde:
Abs – presión absoluta medida.
Ratm – presión atmosférica.
rzh – densidad del fluido de trabajo.
ratm es la densidad de la atmósfera circundante.
g – aceleración gravitacional (9,8 m/s2)
El indicador de altura del fluido de trabajo H consta de dos componentes:
1. h1 – disminución en la columna en comparación con el valor original.
2. h2 – aumento de la columna en otra parte del tubo en comparación con el nivel inicial.
El indicador ratm a menudo no se tiene en cuenta en los cálculos, ya que rl >> ratm. Por tanto, la dependencia se puede representar como:
h = Rizb/(rzh g)
Dónde:
Rizb – exceso de presión del medio medido.
Según la fórmula anterior, Rizb = hrж g.

Si es necesario medir la presión de gases enrarecidos, utilice instrumentos de medida, en el que uno de los extremos está sellado herméticamente y el otro está conectado a presión de vacío mediante dispositivos de suministro. El diseño se muestra en el diagrama:

Para tales dispositivos se utiliza la fórmula:
h = (Ratm – Rabs)/(rzh g).

La presión en el extremo sellado del tubo es cero. Si hay aire en él, los cálculos de la presión vacuométrica se realizan de la siguiente manera:
Ratm – Rabs = Rizb – hrzh g.

Si se evacua el aire en el extremo sellado y la contrapresión Ratm = 0, entonces:
Rab = hrzh g.

Los diseños en los que el aire en el extremo sellado se evacua y se evacua antes del llenado son adecuados para su uso como barómetros. Arreglar la diferencia en la altura de la columna en la parte sellada le permite cálculos precisos presión barométrica.

Ventajas y desventajas

Los manómetros de líquido tienen características fuertes y debilidades. Al utilizarlos, es posible optimizar los costos de capital y operativos para las actividades de control y medición. Al mismo tiempo, conviene recordar los posibles riesgos y vulnerabilidades de este tipo de estructuras.

Las ventajas clave de los instrumentos de medición llenos de líquido incluyen:

• Alta precisión de medición. Los dispositivos con un bajo nivel de error se pueden utilizar como referencia para comprobar diversos equipos de control y medición.
• Facilidad de uso. Las instrucciones de uso del dispositivo son extremadamente sencillas y no contienen acciones complejas o específicas.
• Bajo costo. El precio de los manómetros de líquidos es significativamente menor en comparación con otros tipos de equipos.
• Instalación rápida. La conexión a las tuberías de destino se realiza mediante dispositivos de suministro. La instalación/desmontaje no requiere equipo especial.

Cuando se utilizan manómetros llenos de líquido, se deben tener en cuenta algunas debilidades de dichos diseños:

• Un aumento repentino de presión puede provocar la liberación de fluido de trabajo.
• No se ofrece la posibilidad de registrar y transmitir automáticamente los resultados de las mediciones.
• La estructura interna de los manómetros de líquidos determina su mayor fragilidad.
• Los dispositivos se caracterizan por un rango de medición bastante estrecho.
• La exactitud de las mediciones puede verse afectada por una mala limpieza de las superficies internas de los tubos.

En los manómetros de líquido, la presión medida o la diferencia de presión se equilibra con la presión hidrostática de la columna de líquido. Los dispositivos utilizan el principio de vasos comunicantes, en el que los niveles del fluido de trabajo coinciden cuando las presiones sobre ellos son iguales, y cuando son desiguales, ocupan una posición donde el exceso de presión en uno de los vasos se equilibra con la presión hidrostática. presión de la columna de exceso de líquido en la otra. La mayoría de los manómetros de líquido tienen un nivel visible del fluido de trabajo, cuya posición determina el valor de la presión medida. Estos dispositivos se utilizan en la práctica de laboratorio y en algunas industrias.

hay un grupo manómetros de presión diferencial de líquidos, en el que no se observa directamente el nivel del fluido de trabajo. Cambiar este último hace que el flotador se mueva o que cambien las características de otro dispositivo, proporcionando una indicación directa del valor medido mediante un dispositivo de lectura o una conversión y transmisión de su valor a distancia.

Manómetros de líquido de doble tubo. Para medir la presión y la diferencia de presión se utilizan manómetros de dos tubos y manómetros diferenciales con un nivel visible, a menudo llamado en forma de U. Diagrama esquemático Un manómetro de este tipo se muestra en la Fig. 1, a. Dos tubos de vidrio comunicantes verticales 1, 2 están fijados sobre un soporte metálico o base de madera 3, a la que está fijada una placa de escala 4. Los tubos se llenan con fluido de trabajo hasta la marca cero. La presión medida se suministra al tubo 1, el tubo 2 se comunica con la atmósfera. Al medir diferencias de presión, las presiones medidas se suministran a ambos tubos.

Arroz. 1. Esquemas de un manómetro de dos tubos (c) y un tubo (b):

1, 2 - tubos de vidrio comunicantes verticales; 3 - base; 4 - placa de escala

Como fluidos de trabajo se utilizan agua, mercurio, alcohol y aceite de transformador. Así, en los manómetros de líquidos, las funciones de un elemento sensible que percibe cambios en el valor medido las realiza el fluido de trabajo, el valor de salida es la diferencia de nivel, el valor de entrada es la presión o la diferencia de presión. La pendiente de la característica estática depende de la densidad del fluido de trabajo.

Para eliminar la influencia de las fuerzas capilares, en los manómetros se utilizan tubos de vidrio con un diámetro interior de 8... 10 mm. Si el fluido de trabajo es alcohol, entonces se puede reducir el diámetro interno de los tubos.

Los manómetros de doble tubo llenos de agua se utilizan para medir la presión, el vacío, la diferencia de presión del aire y gases no agresivos en el rango de hasta ±10 kPa. Llenar el manómetro con mercurio amplía los límites de medición a 0,1 MPa, mientras que el medio medido puede ser agua, líquidos no agresivos y gases.

Cuando se utilizan manómetros de líquidos para medir la diferencia de presión de medios bajo una presión estática de hasta 5 MPa, se introducen elementos adicionales en el diseño de los dispositivos diseñados para proteger el dispositivo de la presión estática unilateral y verificar la posición inicial del fluido de trabajo. nivel.

Las fuentes de errores en los manómetros de dos tubos son las desviaciones de los valores calculados de la aceleración de la gravedad local, las densidades del fluido de trabajo y el medio sobre él, y los errores al leer las alturas h1 y h2.

Las densidades del fluido y del medio de trabajo se dan en tablas de propiedades termofísicas de sustancias en función de la temperatura y la presión. El error al leer la diferencia en las alturas de los niveles del fluido de trabajo depende de la división de la escala. Sin dispositivos ópticos adicionales, con un valor de división de 1 mm, el error al leer la diferencia de nivel es de ±2 mm, teniendo en cuenta el error al aplicar la escala. Cuando se utilizan dispositivos adicionales para aumentar la precisión de la lectura h1, h2, es necesario tener en cuenta la discrepancia en los coeficientes de expansión de temperatura de la escala, el vidrio y la sustancia de trabajo.

Manómetros monotubo. Para aumentar la precisión de la lectura de la diferencia de alturas de nivel, se utilizan manómetros de un solo tubo (taza) (ver Fig. 1, b). En un manómetro de un solo tubo, un tubo se reemplaza por un recipiente ancho al que se suministra la mayor de las presiones medidas. El tubo unido a la placa de escala mide y se comunica con la atmósfera, al medir la diferencia de presión, se le suministra la presión más baja. El fluido de trabajo se vierte en el manómetro hasta la marca cero.

Bajo la influencia de la presión, parte del fluido de trabajo de un recipiente ancho fluye hacia el tubo de medición. Dado que el volumen de líquido desplazado de un recipiente ancho es igual al volumen de líquido que ingresa al tubo de medición,

Medir la altura de una sola columna de fluido de trabajo en manómetros de un solo tubo conduce a una reducción del error de lectura que, teniendo en cuenta el error de calibración de la escala, no supera ± 1 mm con un valor de división de 1 mm. Otros componentes del error, causados ​​por desviaciones del valor calculado de la aceleración de la gravedad, la densidad del fluido de trabajo y el medio sobre él, y la expansión térmica de los elementos del dispositivo, son comunes a todos los manómetros de líquidos.

Para manómetros de doble y simple tubo, el error principal es el error al leer la diferencia de nivel. Para el mismo error absoluto, el error de medición de presión reducida disminuye al aumentar el límite superior de medición de los manómetros. El rango de medición mínimo de los manómetros de un solo tubo llenos de agua es de 1,6 kPa (160 mmH2O) y el error de medición reducido no supera el ±1%. El diseño de los manómetros depende de la presión estática para la que están diseñados.

Micromanómetros. Para medir la presión y la diferencia de presión hasta 3 kPa (300 kgf/m2) se utilizan micromanómetros, que son un tipo de manómetros de un solo tubo y están equipados con dispositivos especiales para reducir el valor de división de escala o para aumentar la precisión de Lectura de la altura del nivel mediante el uso de dispositivos ópticos u otros. Los micromanómetros de laboratorio más habituales son los micromanómetros del tipo MMN con tubo de medición inclinado (Fig. 2). Las lecturas del micromanómetro están determinadas por la longitud de la columna de fluido de trabajo n en el tubo de medición 1, que tiene un ángulo de inclinación a.

Arroz. 2. :

1 - tubo medidor; 2 - embarcación; 3 - soporte; 4 - sector

En la figura. 2 el soporte 3 con el tubo de medición 1 está montado en el sector 4 en una de cinco posiciones fijas, que corresponden a k = 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8 y cinco rangos de medición del dispositivo desde 0,6 kPa (60 kgf/m2) hasta 2,4 kPa (240 kgf/m2). El error de medición dado no supera el 0,5%. El precio mínimo de división en k = 0,2 es 2 Pa (0,2 kgf/m2), una disminución adicional en el precio de división asociada con una disminución en el ángulo de inclinación del tubo de medición está limitada por una disminución en la precisión de la lectura de la posición. del nivel del fluido de trabajo debido al estiramiento del menisco.

Los instrumentos más precisos son los micromanómetros de tipo MM, llamados de compensación. El error en la lectura de la altura del nivel en estos dispositivos no excede ±0,05 mm como resultado del uso sistema óptico para establecer el nivel inicial y un tornillo micrométrico para medir la altura de la columna de fluido de trabajo equilibrando la presión medida o la diferencia de presión.

Barómetros Se utiliza para medir la presión atmosférica. Los más comunes son los barómetros de copa llenos de mercurio, graduados en mmHg. Arte. (Figura 3).

Arroz. 3.: 1 - nonio; 2 - termómetro

El error en la lectura de la altura de la columna no supera los 0,1 mm, lo que se consigue utilizando el nonio 1, combinado con la parte superior del menisco de mercurio. Para una medición más precisa de la presión atmosférica, es necesario introducir correcciones para la desviación de la aceleración gravitacional de la normal y el valor de la temperatura del barómetro medida por el termómetro 2. Cuando el diámetro del tubo es inferior a 8... 10 mm, Se tiene en cuenta la depresión capilar provocada por la tensión superficial del mercurio.

Medidores de compresión(Manómetros McLeod), cuyo diagrama se muestra en la Fig. 4, contienen un depósito 1 con mercurio y un tubo 2 sumergido en él, este último comunica con el cilindro de medición 3 y el tubo 5. El cilindro 3 termina con un capilar de medición ciego 4, al tubo 5 está conectado un capilar de referencia 6. Ambos capilares tienen el mismo diámetro, por lo que en los resultados de la medición no se vio afectada la influencia de las fuerzas capilares. La presión se suministra al tanque 1 a través de una válvula de tres vías 7, que durante el proceso de medición puede estar en las posiciones indicadas en el diagrama.

Arroz. 4. :

1 - depósito; 2, 5 - tubos; 3 - cilindro medidor; 4 - capilar de medición ciego; 6 - capilar de referencia; 7 - válvula de tres vías; 8 - boca del globo

El principio de funcionamiento del manómetro se basa en el uso de la ley de Boyle-Marriott, según la cual, para una masa fija de gas, el producto del volumen y la presión a temperatura constante representa un valor constante. Al medir la presión, se realizan las siguientes operaciones. Cuando se instala el grifo 7 en la posición a, la presión medida se suministra al tanque 1, tubo 5, capilar 6 y el mercurio se drena al tanque. Luego se mueve suavemente el grifo 7 a la posición c. Dado que la presión atmosférica excede significativamente la p medida, el mercurio se desplaza hacia el tubo 2. Cuando el mercurio llega a la boca del cilindro 8, marcada en el diagrama por el punto O, el volumen de gas V ubicado en el cilindro 3 y el capilar de medición 4 se separa del medio medido. Un aumento adicional en el nivel de mercurio comprime el volumen de corte. Cuando el mercurio en el capilar de medición alcanza una altura hy la entrada de aire al tanque 1 se detiene y la válvula 7 se coloca en la posición b. La posición de la válvula 7 y del mercurio que se muestra en el diagrama corresponde al momento en que se tomaron las lecturas del manómetro.

El límite inferior de medición de los manómetros de compresión es 10 -3 Pa (10 -5 mm Hg), el error no supera el ±1%. Los dispositivos tienen cinco rangos de medición y cubren presiones de hasta 10 3 Pa. Cuanto menor es la presión medida, mayor es el cilindro 1, cuyo volumen máximo es de 1000 cm3 y el mínimo es de 20 cm3, el diámetro de los capilares es de 0,5 y 2,5 mm, respectivamente. El límite inferior de medición de un manómetro está limitado principalmente por el error en la determinación del volumen de gas después de la compresión, que depende de la precisión de fabricación de los tubos capilares.

Un juego de manómetros de compresión junto con un manómetro capacitivo de membrana forma parte de la norma especial estatal para la unidad de presión en la región de 1010 -3 ... 1010 3 Pa.

Las ventajas de los manómetros de líquidos y manómetros diferenciales considerados son su simplicidad y confiabilidad con una alta precisión de medición. Cuando se trabaja con dispositivos líquidos, es necesario excluir la posibilidad de sobrecargas y cambios bruscos de presión, ya que en este caso el fluido de trabajo puede salpicar la línea o la atmósfera.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del manómetro se basa en equilibrar la presión medida con la fuerza. deformación elástica un resorte tubular o una membrana de dos placas más sensible, un extremo del cual está sellado en un soporte y el otro a través de una varilla está conectado a un mecanismo de sector tribular que convierte el movimiento lineal del elemento sensor elástico en un movimiento circular de la flecha indicadora.

Variedades

El grupo de instrumentos que miden el exceso de presión incluye:

Manómetros: instrumentos con mediciones de 0,06 a 1000 MPa (miden el exceso de presión: la diferencia positiva entre la presión absoluta y barométrica)

Los vacuómetros son dispositivos que miden el vacío (presión inferior a la atmosférica) (hasta menos 100 kPa).

Los manómetros y vacuómetros son manómetros que miden tanto el exceso de presión (de 60 a 240.000 kPa) como el vacío (hasta menos 100 kPa).

Manómetros: manómetros para pequeñas sobrepresiones de hasta 40 kPa

Medidores de tracción: vacuómetros con un límite de hasta menos 40 kPa

Manómetros de presión de empuje y de vacío con límites extremos que no excedan ±20 kPa

Los datos se proporcionan de acuerdo con GOST 2405-88.

La mayoría de los manómetros nacionales e importados se fabrican de acuerdo con normas generalmente aceptadas, por lo que los manómetros de distintas marcas se reemplazan entre sí; Al elegir un manómetro, necesita saber: el límite de medición, el diámetro del cuerpo, la clase de precisión del dispositivo. La ubicación y la rosca del racor también son importantes. Estos datos son los mismos para todos los dispositivos fabricados en nuestro país y Europa.

También existen manómetros que miden la presión absoluta, es decir, exceso de presión + atmosférica.

Un dispositivo que mide la presión atmosférica se llama barómetro.

Tipos de manómetros

Dependiendo del diseño y sensibilidad del elemento, existen manómetros de líquido, de peso muerto y de deformación (con resorte tubular o membrana). Los manómetros se dividen en clases de precisión: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0 (cuanto menor sea el número, más preciso será el dispositivo).

Tipos de manómetros

Según su finalidad, los manómetros se pueden dividir en técnico: técnico general, de contacto eléctrico, especial, autorregistrador, ferroviario, resistente a vibraciones (relleno de glicerina), de barco y de referencia (modelo).

Técnico general: diseñado para medir líquidos, gases y vapores que no sean agresivos para las aleaciones de cobre.

Contacto eléctrico: tienen la capacidad de ajustar el medio medido, debido a la presencia de un mecanismo de contacto eléctrico. Un dispositivo particularmente popular en este grupo puede llamarse EKM 1U, aunque hace tiempo que dejó de fabricarse.

Especial: oxígeno: es necesario desengrasarlo, ya que a veces incluso una ligera contaminación del mecanismo en contacto con oxígeno puro puede provocar una explosión. Suelen producirse en cajas azules con la designación O2 (oxígeno) en la esfera; acetileno: las aleaciones de cobre no están permitidas en la fabricación del mecanismo de medición, ya que al entrar en contacto con el acetileno existe el peligro de que se forme acetileno-cobre explosivo; amoniaco: debe ser resistente a la corrosión.

Referencia: al tener una clase de precisión superior (0,15; 0,25; 0,4), estos dispositivos se utilizan para comprobar otros manómetros. En la mayoría de los casos, estos dispositivos se instalan en manómetros de pistón de peso muerto o en algunas otras instalaciones capaces de desarrollar la presión requerida.

Los manómetros para barcos están destinados a su uso en flotas fluviales y marinas.

Ferrocarril: destinado a su uso en el transporte ferroviario.

Autorregistro: manómetros en una carcasa, con un mecanismo que permite reproducir el gráfico de funcionamiento del manómetro en papel cuadriculado.

Conductividad térmica

Los medidores de conductividad térmica se basan en la disminución de la conductividad térmica de un gas con la presión. Estos manómetros tienen un filamento incorporado que se calienta cuando pasa corriente a través de él. Se puede utilizar un termopar o un sensor de temperatura resistivo (DOTS) para medir la temperatura del filamento. Esta temperatura depende de la velocidad a la que el filamento transfiere calor al gas circundante y, por tanto, de la conductividad térmica. A menudo se utiliza un calibre Pirani, que utiliza un único filamento de platino al mismo tiempo que elemento calefactor y como PUNTOS. Estos manómetros dan lecturas precisas entre 10 y 10-3 mmHg. Art., pero son bastante sensibles a composición química gases medidos.

[editar]Dos filamentos

Una bobina de alambre se utiliza como calentador, mientras que la otra se utiliza para medir la temperatura por convección.

Manómetro Pirani (una rosca)

El manómetro Pirani consta de un alambre metálico expuesto a la presión que se mide. El cable se calienta con la corriente que lo atraviesa y se enfría con el gas circundante. A medida que disminuye la presión del gas, el efecto de enfriamiento también disminuye y aumenta la temperatura de equilibrio del alambre. La resistencia de un cable es función de la temperatura: midiendo el voltaje a través del cable y la corriente que fluye a través de él, se puede determinar la resistencia (y por lo tanto la presión del gas). Este tipo de manómetro fue diseñado por primera vez por Marcello Pirani.

Los medidores de termopar y termistor funcionan de manera similar. La diferencia es que se utilizan un termopar y un termistor para medir la temperatura del filamento.

Rango de medición: 10−3 - 10 mmHg. Arte. (aproximadamente 10−1 - 1000 Pa)

Manómetro de ionización

Los manómetros de ionización son los instrumentos de medición más sensibles para presiones muy bajas. Miden la presión indirectamente midiendo los iones producidos cuando el gas es bombardeado con electrones. Cuanto menor sea la densidad del gas, menos iones se formarán. La calibración de un manómetro de iones es inestable y depende de la naturaleza de los gases medidos, que no siempre se conoce. Se pueden calibrar en comparación con las lecturas del manómetro McLeod, que son mucho más estables e independientes de la química.

Los electrones termoiónicos chocan con los átomos del gas y generan iones. Los iones son atraídos por el electrodo a un voltaje adecuado, conocido como colector. La corriente del colector es proporcional a la tasa de ionización, que es función de la presión del sistema. Por tanto, medir la corriente del colector permite determinar la presión del gas. Existen varios subtipos de manómetros de ionización.

Rango de medición: 10−10 - 10−3 mmHg. Arte. (aproximadamente 10−8 - 10−1 Pa)

La mayoría de los medidores de iones son de dos tipos: de cátodo caliente y de cátodo frío. El tercer tipo, un manómetro con rotor giratorio, es más sensible y caro que los dos primeros y no se analiza aquí. En el caso de un cátodo caliente, un filamento calentado eléctricamente crea un haz de electrones. Los electrones pasan a través del manómetro e ionizan las moléculas de gas que los rodean. Los iones resultantes se recogen en el electrodo cargado negativamente. La corriente depende del número de iones, que a su vez depende de la presión del gas. Los manómetros de cátodo caliente miden con precisión la presión en el rango de 10 a 3 mmHg. Arte. hasta 10-10 mm Hg. Arte. El principio de un manómetro de cátodo frío es el mismo, excepto que los electrones se producen en una descarga creada por una descarga eléctrica de alto voltaje. Los manómetros de cátodo frío miden con precisión la presión en el rango de 10 a 2 mmHg. Arte. hasta 10-9 mm Hg. Arte. La calibración de manómetros de ionización es muy sensible a la geometría estructural, la composición química de los gases medidos, la corrosión y los depósitos superficiales. Su calibración puede quedar inutilizable cuando se enciende a presión atmosférica y muy baja. La composición del vacío a bajas presiones suele ser impredecible, por lo que se debe utilizar un espectrómetro de masas junto con un manómetro de ionización para realizar mediciones precisas.

cátodo caliente

Un manómetro de ionización de cátodo caliente Bayard-Alpert normalmente consta de tres electrodos que funcionan en modo triodo, donde el cátodo es un filamento. Los tres electrodos son el colector, el filamento y la rejilla. La corriente del colector se mide en picoamperios mediante un electrómetro. La diferencia de potencial entre el filamento y la tierra suele ser de 30 voltios, mientras que el voltaje de la red bajo voltaje constante es de 180 a 210 voltios, a menos que exista un bombardeo electrónico opcional mediante el calentamiento de la red, que puede tener un alto potencial de aproximadamente 565 voltios. El medidor de iones más común es un cátodo caliente de Bayard-Alpert con un pequeño colector de iones dentro de la rejilla. Una carcasa de vidrio con un orificio para el vacío puede rodear los electrodos, pero generalmente no se usa y el manómetro está integrado directamente en el dispositivo de vacío y los contactos se pasan a través de una placa de cerámica en la pared del dispositivo de vacío. Los medidores de ionización de cátodo caliente pueden dañarse o perder la calibración si se encienden cuando presión atmosférica o incluso a bajo vacío. Las medidas de los manómetros de ionización de cátodo caliente son siempre logarítmicas.

Los electrones emitidos por el filamento se mueven varias veces hacia adelante y hacia atrás alrededor de la rejilla hasta que chocan con ella. Durante estos movimientos, algunos electrones chocan con moléculas de gas y forman pares electrón-ion (ionización de electrones). El número de estos iones es proporcional a la densidad de las moléculas de gas multiplicada por la corriente termoiónica, y estos iones vuelan hacia el colector, formando una corriente iónica. Dado que la densidad de las moléculas de gas es proporcional a la presión, la presión se estima midiendo la corriente iónica.

Sensibilidad a baja presión Los manómetros de cátodo caliente están limitados por el efecto fotoeléctrico. Los electrones que chocan contra la rejilla producen rayos X, que producen ruido fotoeléctrico en el colector de iones. Esto limita el rango de los medidores de cátodo caliente más antiguos a 10-8 mmHg. Arte. y Bayard-Alpert a aproximadamente 10-10 mmHg. Arte. Los cables adicionales en el potencial catódico en la línea de visión entre el colector de iones y la rejilla evitan este efecto. En el tipo de extracción, los iones no son atraídos por un cable, sino por un cono abierto. Como los iones no pueden decidir en qué parte del cono golpear, pasan a través del agujero y forman un haz de iones. Este haz de iones se puede transmitir a una copa de Faraday.