Pesos Muertos

8/2/2019 Pesos Muertos

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13. M ED IDORES DE PRESION


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13.1 MANOMETRIA13.1.1 CONCEPTODE PRESION

En vista de La gran movilidad de sus par tfcu Las , es imposibleaplicar fuerzas concentradas en un f l.uido , Cualquier esfuerzo se transmitedistribuyendose, bien en el volumen, 0 bien en 1a superficie. Estos esfuerzosse denominan de campo y de contacto, respectivamente. Los esfuerzos de camposon, por ejemplo, los provenientes de 1a accion de la gravedad, inercia, etc.,siendo proporcionales a la masa del f Lui.do , Los esfuerzos de contacto 0 desuperficie son cons ecuenc ia de la ac cidn de las partes contiguas del fluidosobre el volumen considerado, 0 de los cuerpos sol i.dos que se encuentran encontacto con el fluido.

Presion es la relacion entre una fuerza y la superficie en 1a cualella ac tua ,

Se le denomina presion promedio en 6 S Y se indica por P, al valor

P 6F6S (l3-1)

En base FLT, La dimension de la ~resion es FL-2 y sus unidadesusuales, son: en el sistema CGS - dina. cm- ; en el sistema tecnico - Kg m-2 Tamb ien son muy utilizadas las unidades Kgf x cm-2 atmosfera y al-tura de columna de liquido.

En el sistema ingles, la unidad de presion es lbf*.ft-2, 0Ihf*.in-2 (psi).

Para obtener la presion en un pun to , basta pasar la expresi6n(13-1) al limite, cuando S tiende acero, tendiendo al punto considerado.

p lim 6F6S-+ 0 6S

Para un fLuido en movimiento, donde las capas adyacentes se des-pI az an una en relaci6n a las otr as , la presion alrededor de un punto asumirfiva l or es generalmente diferentes, en r az on de las tensiones tangencia1es. Eneste caso, se define 1a presion en un punto como e1 promedio de tres presionesnOTI'la1es cua1quiera, mutuamente perpendiculares entre sf.


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13.1. 2 PROPIEDADESEn un 1iquido en reposo, 1a presion en puntos de un mismo nivel es

1a misma (ley de Stevin).La presion de un fluido en reposoact(ia pe rpend icu larment e a todas

las superficies a partir de 1a superficie libre.En un liquido en reposo, La presion en un P!lntodepende del peso

esped.fico ( y), del fluido, y de 1a distancia (h) a 1a que e1 punto se en-cuentra de 1a superficie 1ibre del f1uido - P = Y h.La presion ejercida en La superficie de un liquido se transmiteinstantanea e integra1mente a todos los puntos del 1iquido. .

13.1.3 PRESION ATMOSFERICA, PRESION EFECTIVA, PRESION ABSOLUTA13.1. 3.1 P RE SI ON A TM OS FE RI CA

P re sio n a .t mosf erica 0 bar ome trica es La presion ejercida por 1aaltura de La columna gaseosa que envue1ve e1 globo terr.estre. Esa presion esequi1ibrada por una columna de 760 mm Hg a1 nive1 del mar, a OC, baj o unaace1eraci6n de 1a gravedad de 9.80665 m/s2

13.1. 3 .2 PRESION EFECTIVALa presion efectiva 0 manome tr i.c es 1a presion que se mide en

re1aci6n a 1a presion atmosferica. Tiene como referen~ia 1a presion atmosfe-rica local. Puede asumir va10res negativos 0 positivos.Ob s , : En la ap li.cc i.dn pr acti.c , cuando se omite e1 tipo de presion,significa que se trata de presion efectiva.

13.1.3.3 PRESION ABSOLUTALa presion abso1uta es 1a presion que actua rea1mente en un deter-

minado punto del fluido y esta dada por La suma de1a presion efectiva con 1apresion atmosferica. La presion abso1uta tiene como referencia el vacio abso-1uto y, como consecuencia, jamas sera negativa.Ob s , : Para una mejor comprension se presenta un esquema de 10 expuesto,en 1a Figura 13.1.


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Cera absoluto

PAN

PM

PA '-: _

- 299 -

I :Presion manometrica positivaI1 Presion ctrnosferico normalIIIY Presion atmosferica local--I---j----

IIIIII'Lectura bo-[rornetricoI localIIV

vccio parcial

, . .- - - - - - - - ~ - - - - - - - - - ~ 2

1 Vac;o campletoFig. 13.1 Unidades y Esca1as para 1a Medida de Presi6n


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13.2 PROCESOS DE MEDICION DE PRESION13.2.1 POR EQUILIBRIO DE UNA PRESION DESCONOCIDA CONTRA UNA FUERZA CONO-CIDA(a) Columnas de Hquido (pie~6metro, tubo "U", e t.c , )(b) Campana de vidrio

dI p cell

13.2.2 POR MEDIO DE LA DEFORMACION DE UN MATERIAL ELASTICO(a) Tubo de Bourdon - en forma de " c "- en forma de espiral- en forma helicoidal(b) Membrana

Fuelle

13.2.3 POR MEDIO DE LA VARIAC ION DE UNA PROPIEDAD FISICAStrain G augeOtros

Obs. : Se e st.udiarjin s6 lo los procesos mas fr- ecuentement;e uti lizados enel anal isis de sistemas de abastecimiento d~ agua.

13.3. DISPOSITIVOS PARA VERIFICAR LA PRECISION DE UN MANOMBTRO13.3.1 BALANZA HIDROSTATICA TIPO pESb MUERTO13.3.1.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

La prueba del peso muerto se basa en el principio de Pascal y seesquematiza en la Figura 13.2.

13.3.1.2 BALANZA HIDROSTATICAExisten diversos modelos y tipos de balanzas hidrostdt i.cs tipopeso muerto. La balanza, descrit.a en este capitulo, esta compue sta de lassiguientes partes;


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Cuerpo en fierro fundidoCilindro en acero inoxidable con bujes de bronceRegistro tipo macho en acero inoxidableAdaptadores para instalacion del manometroPiston ac op lado al plato cilf nd r i.c o paraen acero inoxidableUn juego de pesas de 15 unidades,de disco, siendo un disco pequeno y

t PLATO

en acero inoxidablecolocaci6n de pesas

en acero cadmiado en formacatorce mas grandes.

II

PISTON- - -

C LlIO 'IO D E A CC PLEDEL MANOMETRO~~ CLINORO DELPISTON


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13.3.1.3

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P RO CE DI MI EN TO B AS IC OEn este proeeso, La presi6n real que va a indicar el man6metro es

funci6n directa de una fuerza resultante aplieada por pesos calibrados, a tra~ves de un plato con eje sobre una determinada area en contaeto con el fluidohidrriu lico ,

Estando el manometro en eontaeto con el fluido as! presurizado, sepuede hacer la ve rificac i.dn del mismo variando los pesos calibrados, hastaeubrir todo el aleanee del man6metro.

Ob s , :

13.3.1.4

Para esta evaluaei6n, se debe observar la .siguiente seeueneia:Coloear la balanza hidrostatiea en una base solida y nivelar;Instalar el adaptador apropiado para eonexi6n del man6metro a ve~rifiear;Llenar La b al.anza con aeeite bid ra u lico 0 vaselina Lf qu ida , dre-nando todo el sistema;Verifiear si el manometro marea 0 registra cero;Colocar el plato en La bal an za , g i .r- aro y anotar La presion queindica el manometro;Colocar a cont i.nuaci.dn sobre el plato, los pesos ca li.brados e iranotando los valores que indica el manometro, hasta eompletar todala esc ala del aparato;Cuando se llega al fin de La eseala, retirar los pesos paulatina-mente, anotando los valores que se obtienen, hasta que quede soloel plato;Aislar la balanza del manome tro , eerrando un registro ubieado enel euerpo de la balanza, y retirar el plato;Este proeedimiento objetiva no aplicar presion negativa en el ma-nome tro a l: momenta de retirar el plato.

OBSERVACIONES SOBRE LA VERIFICACIONDurante La rea Li z ac i.dn de La leetura, el plato debe mantenerse enm ov im ie nt o r ot at or io .La presion real aplieada en el manometro sera el peso del plato Yde ias pesas,dividido por el Ireadel ~ilindro donde son aplica-dos.


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Las balanzas hidrostaticas uti1izadas comunmente presentan 1a si-guiente correspondencia entre pesas y p res io n a p1 ic ad a:

Peso (kg) Presion Aphcada (kgf/cm")1 0. 52 1.0

NOTAS:El plato presenta un peso de 1.0 kg, correspondiendo, por 10 tan-to, la presion minima aplicada de 0.5 kgf/cm2A partir de 0.5 kgf/cm2, que es la presi6n inicial, se puedeaplicar cua1quier presion en el manometro colocando para e110 laspesas convenientes sobre e1 plato.

13.3.1.5 CURVA DE VERIFICACIONDespue s de realizar la verif i.cac i.dn, se 1evanta 1a curva de 1apresion ap1icada x 1a presion indicada en e1 manome tro , conc Luyendo se con 1a

c a l i.brac i.dn del manome tro 0 la uti1izaci6n de un factor de correcci6n en fun-ci6n del error encontrado.

13.3.2 BALANZA HIDROSTATICA TlPO COHPARACION13.3.2.1 .CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS

La ba1anza h i.do stati.c tipo comparaci6n tiene pr ac ti. ca men te l asrm.smas c ar a cte rLsti.cas constructivas de 1a b a Lanz a h Ldros tat ica tipo pesomllerto.

Se compone de las siguientes partes:Cuerpo de fierro fundidoEmbolo con manive1a para ap1icaci6n de presi6nReservorio para f1uido hidrau1icoDos tomas paraconexi6n del man6metro.

La Figura 13.3 muestra una ba1anza tipo comparacion.


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MANOMETRO QUE7SERAVERIFICADO '. TORNILLO DEL DISPOSITIVO. DEAOMISION DEL FLUIOOHIDRAULICO

FLUIDOTORNILLO DEL DISPOSITIVODE DRENA,JE EMBOLO

Fig. 13.3 Ba1anza Tipo Comparaci6n

13.3.2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO..La ve.ri.f ic ac i.dn se realiza comparando la presi6n indicada en

manometro modelo instalado en una de las tomas, con la presion indicada enman6rnetro que se este verificando. La aplicacion de presion a los dos man6mtros se rea1iza manua1mente, accionando una manive1a acoplada a un embolopresurizacion. Conforme avanza el embolo, se presuriza el cuerpo de la balaza y, para1e1amente, los manometros acoplados al mismo.

13.3.2.3 OBSERVACIONES SOBRE LA VERIFICACIONLa lectura del puntero del manometro modele debe coincidir con 1l!neas de 1a escala.La lectura de presion debe realizarse de manera que 1a l:Cneamirada sea perpendicular a1 plano del mostrador.Debe verificarse la estanquidad del circuito.Debe certificarse la precision del manometro modelo.


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13.3.2.4 CU RVA D E VE RIFI CACI ONUna vez realizada la ve r i.f i.ccidn ,

anotados, la curva de la presion indicada en elindicada 0 registrada en el manometro sometidoa

se levanta, con los valoresmanometro modelo x la presionla verificacion.

Con 1a curva obtenida de esta forma, se conc1uye con La ca Li.br-a-cion del manometro 0la utilizacion de un factor de correccion, en funcion dele rr or p re se nt ad o.

13.4 ~ffiDICIONDE PRESION A TRAVES DE PIEZO~TROS13.4.1 GENERALIDADES

Los piezometros son los elementos mas simples para 1a medicion depres10n. Se componen de tubos transparentes que son conectados a 1a tuheri'.a0recipiente donde se quiere medirla presion (Figura 13.4).

h

C or te t ra ns ve rs alde una tuberia

Fig. 13.4 Piezometro

13.4.2 CALCULO DE PRESIONESEn func iSn de La presion interna, e1 Lf qu i.do a1canza una altura h

dentro del piezcme tro , que corresponde a La presion Lnt erna en La columna deLf qu i.do ,


11/56

13.4.313.4.3.1

13.4.3.2

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Y.h, donde:presion en e1 punto Adensidad del 1iquidoaltura de la columna liquida

PROCEDIMIENTOSECCION DE MEDICIONSe debe dar una atencion especial a 1a se1ecci6n de las seccionesde medicion. La misma debera ser de preferencia un tramo recto dela tuberia, distante cinco diametros aguas arriba y dos diametrosaguas abajo de 1a seccion considerada.En 1a misma secci6n transversal deben ir varias tomas de presi6n,colocadas de modo s ime tri.co y unid as por un anillo piezome tr i. co,a1 cual se conectara 1a toma de presi6n para el aparato de medida.

TOMA DE PRESION - DIMENSIONESE1 orificio de 1a toma de presi6n en 1a pared del tubo debe tenerde 3 a 6 mm de diametro, con una longitud minima igual ados vecese se d ia me tr o.El orificio debe hacerse perpendicularmente a la pared del tubo y,para eliminar los efectos locales de velocidad, el borde internodel orificio debe ser redondeado, con un radio menor 0 igual a 1acuarta parte de su diame tro ; en caso no sea posible redondearlo,por 10 menos eliminar las rebabas.El orificio parahaber fijado, entoma de presi6n.de presion.

la toma de presion debe hacerse solo despue s dela pared externa de la tuberia, el dispositivo deLa Figura 13.5 presenta el esquema de una toma

d = 3-6 mmI 6-12 mmT' = d/4

Fig. 13.5 Toma de Presi6n


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13.5 MEDICION DE PRESION CON TUBO EN "u"13.5.1 GENERALIDADES

A fin de evitar columnas demasiado altas, se usa, en sustituci6ndel piez6metro, un tubo en "u" transparente, por 10 general de vidrio pyrex,c on te ni end o I fq uid os m an om et ri co s.13.5.2 L IQ UI DO S M AN OM ET RI CO S

Comunmente se utilizan los siguientes Ifquidos manometricos:Mercurio vivo (Hg) con una densidad igual a 13.58;Tetrabromoetano, con una densidad igual a 2.90;Tetracloruro de carbona, con una densidad igual a 1.60;Monocloruro de carbono, con una densidad igual a 1.25;Benceno, con una densidad igual a 0.6.

Para una mejor visualizaci6n de la columna, se agrega un colorantea los liquidos manometricos.El colorante utilizado es yodo resublimado; sin embargo, se puede

utilizar cualquier otro colorante, siempre que sea inmiscible en agua.

13.5.3 INSTALACION DEL TUBO EN " u "La instalaci6n debe hacerse a trave s de una manguera de cauchoflexible, con un diame tro interno de 1/4", provista de abrazade-ras, estranguladores y derivaci6n para la extracci6n de aire.Para instalar la manguera en el punto de la tomanecesario contar con adaptadores con roscas paratoma, y terminales de acoplamiento a la manguera.

de presion,fijaci6n a esla

La Figura 13.6 presenta un tubo en " u " instalado.

13.5.4 PROCEDIMIENTO PARA LA MEDICION DE PRESIONES POSITIVASVerificar si el tuba " u " esta limpio y sin agua en su interior;Colocar el l1quido manome tr i .co apropiado hasta La mitad del tubo"U";Colocar un adaptador para el enganche de la manguera en el punta as er m ed id o;


13/56

Ob s, :

13.5.5

- 308 -

Acoplar la manguera en el terminal del adaptador y sujetarla conla abrazadera;Acoplar el otro extremo de La manguera al tubo en "U" y sujetarlocon la abrazadera;Verificar si e I estrangulador de La manguera (Figura 13.6) estacerrado y abrir el punto de toma de presion;Abrir el estrangulador de la derivaci6n (N 4, Figura 13.6);Abrir ligeramente el estrangulador de la manguera y dejar salir elaire comprimido, llenando, al mismo tiempo, el ramal del tubo en"U" conectado a la manguera;Despues de retirar todo el aire aprisionado en el sistema, cerrarpaulatinamente el estrangulador de La der i .v aci.d n, verifi cando eldiferencial en el tubo en "U".

El diferencial presentado debe estar dentro de l1mites compatiblescon la longitud util del manometro U.En caso de que el diferencial presentado este fuera de esos l1mi-tes, el l1quido manomet rico debe ser sustituido a fin de que eldiferencial quede dentro de ese intervalo.

PROCEDIMIENTO PARA MEDIR PRESIONES NEGATIVASColocar el adaptador para el enganche de la manguera en el punto asermedido;Acoplar la manguera al terminal del adaptador y sujetarla con unaabrazadera;Verificar si el estrangulador de la manguera est~ cerrado y abrirel punto de toma de presion;Verificar si el tubo en "U " a ser utilizado esta limpio y sin aguaen su interior. En caso contrario, limpiarlo y retirar toda elagua;Colocar el Lf qui.do manome tr i .co apropiado hasta La mitad del tuboen "U";Acoplar el otro extremo de La manguera en el tubo en "U" y suje-tarlo con la abrazadera;


14/56

Ob s , ;

13.5.6

13.5.6.1

donde~ply =hi a=f'.hYa =d

13.5.6.2

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Cerrar e1 estrangu1ador de la derivaci6n y abrir el estranguladorde la manguera, observando la columna de 1fquido manometrico.

E1 diferencia1 presentado debe estar dentro de l!mites compatiblescon la longitud uti1 del manometro U.En caso de que el diferencial presentado este fuera de esos l!mi-tes, el Ifquido manome tr i.co debe ser sustituido a fin de que eldiferencial quede dentro de ese intervalo.

CALCULO DE LAS PRESIONES

PRESION POSITIVAConsiderando e1 nivel N- N de la Figura 13.6, se tiene;

J2_ 6h x d + h 'Ya

carga de presion (mea)altura del nivel de referencia con relacion a 1a pared del tubodesnivel del Ifquido manometrico (m)peso especifico del aguadensidad relativa del Ifquido manometrico

PRESION NEGATIVAConsiderando la Figura l3.6.a, se realiza el calculo a tr ave s de1 a e xp re si 6n :

donde;p/Ya=f'.hd

- 6h x d

carga de presion (mea)desnivel del lfquido manometricodensidad relativa del liquido manometrico


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- 310 -

2 4

p

hN

Fig. 13.6 Tubo en "U" Instalado (Presiones Positivas)

Fig. 13.6a Tubo en "U" Instalado (Presiones Negativas)


16/56

- 311 -

Las Figuras 13.7.a, b, c, y d presentan cuatro configuraciones demedicion de presion con manometros "U" (tubo "U").Obs.;

13.5.713.5.7.1

A excepcion del mercurio, para todos los otros liquidos manometri-cos se debe efectuar su correccion de densidad despues de medicio-nes, y el c~lcul0 de la presi6n se hara con e1 valor de la densi-dad real y no con la densidad nominal del 1iquido manometrico.

PRESIONES DIFERENCIALESGENERALIDADESLos tubos en "U" son amp1iamente empleados para medir presionesdiferencia1es entre dos puntos de un sistema en e1 que circu1a un f1uido.Ademas de los 1iquidos manometricos utilizados comunmente con den-sidades mayores de 1 y determinados en e1 item 13.5.2; t.ambLdn se utilizanliquidos con densidades menores como el Benzol (0.874), To1ueno (0.866), Gaso-1ina (0.7 4), etc.

13.5.7.2 CALCULO DE LA PRESION UTILIZANDO LIQUIDO MANOMETRICO CON DENSIDADMAYOR QUE LA DEL FLUIDO DEL PROCESOsi se considera e1 dispositivo de la Figura 13.8.a, la diferenciade presion entre los puntos 1 y 2 es:

siendo:PIP2Yy'K

==

=

13.5.7.3

K. Llh'

presion en e1 punto 1pres~on en e1 punto 2peso especifico del fluido del procesope so e sp ec if ieo de l l iqu id o man om et ri coeonstante manomet.r ica = _y ' - 1YCALCULO DE LA PRESION UTILIZANDO LIQUIDO MANOMETRICO CON DENSIDADMENOR QUE LA DEL FLUIDO DEL PROCESOConsiderando el dispositivo de 1a Figura 13.8.b, 1a difereneia de

presion entre los puntos 1 y 2 es;


17/56

siendo:=====

13.5.8

- 312 -

f1h -+ p] ~ P2Y =

K. f1h'

presion en el punto 1preS10n en el punto 2peso especifico del fluido del procesopeso especifico d~l liquido manometricoconstante manometrica = ( 1 _ ~ ' )COM ENTARIOS SOBRE LA UTII,.IZACION DEJ.. TUBO EN "U" EN LA M ED IC ION DEPRESIONEl tubo debe estar limpio y sin agua al momento de colocar losliquidos manometricos.Durante la mediGion, el tubo debe permanecer en la vertical 0 se-gun un apgulo conocido e invariable, para correcciones posteriores.La densidad de los 1iquidos manometriGOs se altera con las varia-ciones de temperatura; ~n vista de eso, en 10 posib1e debe perma-necer el tubo en la sombra (abrigado).

El menisco del liquido manometrico debe estar bien caracterizado,sin adherirse a las paredes del tubo.


18/56

- 313 -

CASO lid II: A A O .A A 4 ")~i)uw:umu:~

h' > 0

Obs.: En las formulas indicadas para cada caso h' y h entran en valor absoluto

Fig. 13.7 Medicion de Presi6n en Tubo en " u "


19/56

- 314 .:...

t Ah'---_ .. .... I

- r- - - r-r--

I

-r-- - - - - - } _ h _ ~ _ _ .r ; ;[;: p",/ 2

~I1 2

Fig. 13.8 Medici6n de Presi6n Diferencia1

(b)

(a)


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- 315 -

13.6 MA NOM ETRO DE R ESER VOR IO13.6.1 GENERALIDADES

En estos mancmet ros , uno de los tramos del tubo en "U" es susti-tuido por un reservorio de gran diametro transversal con relacion al tubo (verFigura 13.9).La pr'esi.on se aplica en el reservorio y el desnivel es indicadosolamente en el tramo de diametro pequeno.Cuando se aplica la presi6n en el instrumento, el l!quido descien-de H en el reservorio y sube h en el tubo.L 1 0, h did d di 0a re ac t.on H aumenta a me 1a que D isnu.nuye,La presion medida sera siempre h + H.

13.6.2 ERROR PRESENTADOCuando se considera la presi6n igual a h, se comete el siguienteerror:Los volumenes desplazados son iguales a: h

~D2H -4-

donde el volumen que desciende en el reservorio es H =que d = 10 mm y D = 100 mm, viene: H = 0.01 h. SuponiendoseEjemplo: Suponiendo que se quiera medir una presion de 100 nun de columna deagua, tendrElmos:H + h =h =H =

100 mm y99.01 mm0.99 mmEl error sera entonces de 1.0%; generalmente se utiliza una escala

que toma en cuenta un factor de cor recc Ion, permitiendo as! la lectura de hsolamente.

13.6.3 ECUA CIO N DE EQ UILI BRI O

p =

De acuerdo adada por:

[d21

y h 1+ I ) T JLa Figura 13.9, La ecuaci6n de equilibrio en esteap ara to es(sin factor de correcci6n en la'escala)

p = y h (con factor de correccion en la escala)


21/56

- 3lfi -

donde:

= peso especifico del liquido manometricodesnivel del liquido manometricoyh

=

d

Fig. 13.9 Manometro de Reservorio

13.7 MANOMETRO DE RAMAL INCLINADO13.7.1 GENERALIDADES .

El manometro de ramal inclinado es una variac ion del manometro (reservorio, en donde el ramal de diametro pequeno se presenta inclinado (Figlra 13 .10). Esto hace po sib le un mayor desplazamiento del Lfquido en las pr:siones bajas, permitiendo lecturas mas precisas.

Fig. 13.10 Manometro de Ramal Inclinado


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- 317-

13.7.2 CALCULOEn 1a Figura 13.10, se ve~h = L sen a

donde:= desnivel en la columna

lectura en la escala inclinadaangulo de inclinacion del tubo de diametro pequeno

hLa ==

La ecuacion de equilibrio para este caso sera:

p = [ d21y L 1 + ~ J senaSi la escala ya considera el factor de correccion, se tiene que P= Y L sen a.

donde:= .~pres10npeso especifico del 1iquido manomet rico

lectura en la escala inclinadaangulo de inclinacion

pyLC t

===

Reduciendo .Ct, p odem os a umen tar La longitud de L y la precision delectura. Sin embargo, la relacion entre L y h no debe exceder a 10:1.

13.8 MANOMETRO PARA MEDICION DE PRESION ATIfOSFERICA13.8.1 GENERALIDADES

El manome tro para med ir la presion atmos fdr i.c a esta constituidopor un recipiente con mercurio, al cual se acopla un tubo de vidrio con unextremo cerrado, lleno de mercurio (Figura 13.11).

El tuba invertido presentara una columna de mercurio, cuya alturaes equilibrante de la presion atmosferica.La presion local sera el desnivel h entre el mercurio del r'eca+piente y el menisco del mercurio en el tubo de vidrio.


23/56

13.8.2

- 318 -

PRECISIONLa precision de estos manome tro s es del orden de + 0.1 rom Hg, 1a

cua1 es afectada solo por e1 error de 1ectura y por e1 efect; de capi1aridaddel tubo.

Es de destacar que e1 mercurio debe estar tota1mente 1ibre de aguapara no provocar errores de indicae ion de 1a presion.

13.913.9.1

h

HG

Fig. 13.11 Manometro para 1a Medicion de la PresionA tm os fe ri ca ( Ba ro me tr o)

GENERALlDADESMEDICION DE PRESION A TRAVES DE HANmmTROS HETALICOS

Los man6metros de pr e si.on son una interfase fundamental entre losoperadores y los procesos bajo control.


24/56

- 319 -

Estos instrumentos de lectura directa son perfeccionados cons tan-temente, con el objetode simplificar 1a interpretacion visual de 1a presi6n yasegurar que las mediciones sean confiables y suficientemente correctas, a finde satisfacer las especificaciones de los usuarios.

P RI NC IP IO S DE F UN CI ON AM IE NT OUn ma nome tro tIpico , como el mo str ado enuna c oriexidn roscada que 10 conecta con la tube rf a ,

tub o Bourdon, un diafragma 0 unfuelle en el interiorse transmite por medio de conexiones mecanicas.

la Figura 13.12, tieneLa presion deforma undel manometro, la cual

La mayorfa de los mancme tros me taLi.co s utiliza como elemento demedici6n el tuho Bourdon en forma de "C"; los manometros con elementos Bourdonen forma e sp i.ra I 0 helicoidal se utilizan mas cotruinmente en mandme tro s regis-trarlores.

El tuba Bourdon tiene un extremo abierto en contacto con el fluidocuya presion se desea medir, y el otro extremo cerrado, conectado a un meca-nisT'1oque mueve un puntero.

Cuando se aplica pre sion en su interior, este se deforma tal comose indica en la Figura 13.13, provocando el desplazamiento del puntero en 1ae sc al a g ra du ad a.

HATERIALES DE FABRICACIONDependienoo del valor de la presion que se quiere medir y de las

condiciones de trabajo al que va a ser sometido, el tuba Bourdon puede cons-trl irse en los sigui.e te s m at er ia le s:

LatonBronceBronce-silicioMonel-KInconelA ce ro in oxi da bl eBro nc e fo sf or os oNi-Span (utilizado para altas presiones y tiene la ventaja deposeer un modulo de elasticidad constante).

13.9.L f PROTECCION DEL MANOMETROLos manometros metalicos trabajan muchas veCes en condiciones ad-

versas; una forma de reducir los desgastes y mantener la precision por largosperiodos de tiempo, es utilizar dispositivos de protecci6n.


25/56

- 320 -

Los mandme tros insta1adosdemodo permanertte deben utili.zr siem-pre una valvula de tres vias, interca1ada entre el man6metro y 1a toma de pre-si6n.

Fig. 13.12 Hanometro Indicador (Hetalico)

T UBO F LE X IB L E

~.

A/ AS E caO N TRANS VER SA L Pivot fijo

o Pivot fluctu9nteE NT RA DA P RE SIO N

Fig. 13.13 Tubo Bourdon en Forma de "C"


26/56

- 321 -

La Figura 13.14 muestra esquemAticamente las posibilidades de fun-cionamiento con la vAlvula de tres vias.

Este tipo de instalacion prolonga la vida del instrumento, facili-ta su mantenimiento y permite la ve rificacidn de la precision del mismo, conun manometro modelo en el punto de trabajo, sin retirarlo del proceso.

La mayoria de los manometros de presion tambien puede llenarse conaceite de silicones u otro fluido para amortiguar las vibraciones, oscilacio-nes 0pulsaciones de la presion y para proteger el mecanismo contra la corro-si6n.

13.9.5 SELECCION DEL MANOMETRO(a) Uno de los primeros aspectos que debe considerarse para La selec-

ci6n de un manometro, se refiere a su precision.Partiendo del principio de que toda med icidn debe ser confiable,los manometros utilizados deben presentarbuena precision.Los man6metros comunes tienen una precision de + 1.0% de la plenaescala.Los man6metros especiales (de precision) tienen una precision dehasta 1/4% de la plena escala.El problema de fatiga del elemento sensible tamb ien debe tenerseen cuenta en la selecci6n del man6metro.Para evitar ese problema la Norma DIN 16129 recomienda;Para presiones intermitentes, el manometro debe trabajar a 2/3 dela plena escala.Para presiones no intermitentes, el man6metro debe trabajar a 3/ftde la plena escala.

Obs.: En la aplicacion prActica, se adopta como norma que el rango idealde medicion se situa entre 35% y 75% de la plena escala.La Figura 13.15 presenta el range de presion de trabajo para un

man6metro de 0-100 mca.cc) Otro punto que debe ser considerado se refiere al d i.ametro del

man6metro.


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- 322-

l p l p l p j PPURGANDO EN OPERACION AISLANDO EL VERIFICANDO LA CALIBRACIONEL AIRE MANOMETRO DEL MANOMETRO USANDO UNPATRON

A B C DFig. 13.14 Manometro Instalado con Valvula de Tres Vias

Fig. 13.15 Manometro con Rango de Presion de Utilizacion


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- 323 -

Como este sera "leido", cuanto mas grande sea e1 visor, mas co-rrecta sera 1a 1ectura.

13.9.6 TRANS PORTE DEL MANOMETROLos manometros deben transportarse en cajas debidamente protegi-das, forradas internamente con espuma de caucho.

(b) E1 punto de 1a toma de presion del manometro , en contacto con 1aatmosfera, debe cubrir se con una tapa mientras se transport a , 0cuando no este siendo uti1izado.

13.9.7 INSTALACION DEL HANOHETRO13.9.7.1 GENERALIDADES

E1 manometro puede ser insta1ado directamente en 1a toma de pre-sion, 0 a traves de mangueras de caucho.

En los ana lisis de sistemas de abastecimiento realizados norma1-mente por los sectores de LnvestIgac idn pitometr i.ca, e1 manometro es siempreconectado a 1a toma de presion a traves de una manguera de caucho flexible,con un diametro internode 1/4", provista de abrazaderas, estrangu1adores yderivacion para 1a extraccion de aire, de acuerdo a 1a Figura 13.16.

13.9.7.2 PROCEDIHIENTOCoLoc ar un adaptador en e1 punto en quese medi.r a l a presion, conun terminal adecuado para e1 acop1amiento de 1a manguera;Acop1ar 1a manguera en e1 terminal y sujetar1a con una abrazadera;Con e1 estrangu1ador de 1a manguera (N 2, Figura 13.16) cerrado,abrir 1a toma de presion;Abrir parcia1mente el estrangu1ador de 1a manguera y e1 de 1a de-r i.vacidn (N 4, Figura 13.16), dejando salir e1 agua hasta quetodo e1 aire del sistema haya sido extraido;Acop1ar e1 extremo de 1a manguera a1 terminal del manometro y su-jetar1a con laabrazadira;Cer rar' gradua1mente e1 estrangulador de La derj.vac i.Sn y abrir to-talmente el estrangulador de 1a manguera.


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- 324 -

Fig. 13.16 Manometro Meta1ico Insta1ado

Monornetro sobre 1 0 tuberloP = Pt+h

GENERATRIZSUPERIORh

.J.}

klh

Monometro debojo de 1 0 tuberioP = PI - h

Fig. 13.17 Referencia del Punto de Medicion


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- 325 -

~3.9.8 LECTURA DE LA PRESIONLa lectura de los man6metros debe realizarse perpendicularmente a1puntero y en una misma If.neacon el mismo, a fin de evitar errores debidos alpa ra Laj e .En las mediciones de presion, asociadas a las de caudal, para ha-

c~r e1 calculo de la eficiencia de las estaciones de bombeo, de las perdidasde carga para determinar el coeficiente "C" de Hazen Williams de tuberfas, delas pruebas de presion residual, etc., se deben realizar 21 Lec turas con in-tervalos de 30 segundos.La presion utilizada en los calculos sera, entonces, el promedioaritmetico de las 21 lecturas.

REFERENCIAS DEL PUNTO DE MEDICIONEn las mediciones de presiQn en tuberias, La altura del manomet'rodebe estar referida a la generatriz superior de la tuber!a.Lapresion en ese punto sera entonces la presion Lndicada en elmanometro, restado 0 aumerrtdo del desnivel del man6metro en relaci6n a La

generatriz superior del tubo, de acuerdo a la Figura 13.17.La colocacion del manometro directamente sobre 1a generatriz supe-rior del tubo elimina mediciones complementarias.

Ob s , : Para el levantamiento de curvas de bombas en estaciones de bombeo,el punto de referencia de las presiones medidas en las bri.dasdesuccion y bombeo sera el eje de la bomba.

13.9.10 VERIFICACION DE LA PRECISION DEL MANOMETRO1~.9.l0.l GENERALIDADES

La verif i.caciSn del manometro debe realizarse antes y despues delas mediciones. Antes de las mediciones, La ver i.f icaci.Sn se rea1iza en eltaller de mantenimiento 0en otro local apropiado.Despues de las mediciones de presion, esta verificacion debe rea-liaarse en el mismo lugar de las mediciones e inmediatamente despuds de las

m 'i sma s Cuando es realizada en el mismo lugar de las mediciones debe eje-Cutarse po-rmedio de una balanza hidrostatica tipo peso muerto.


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13.9.10.2

13.9.10.3

- 326 -

PROCEDIMIENTOColoear la balanza sobre una plataforma y nivelar;Instalar el adaptador adeeuado para el aeoplamiento del mandrneteo;"Llenar la ba1anzaeon vaselina liquida 0aeeite hidraulieo;Coneetar el manometro al adaptador de la balanza sin apretar;

Coloear el eonjunto piston-plato, dejando rebosar un poco la vase-lina por la rosea del manometro para extraer el aire;Apretar el manometro con una llave de boca hexagonal adeeuada;Revisar y eomparar el nivel de la balanza y ajustar si fuera neee-sario;Girar el plato y anotar el valor indieado en el man6metro en unformulario;Coloear el disco mas pequeno, girar el eonjunto y a no ta r n ue va me n-te el valor indieado;Retirar el disco mas pe quetto y eoloear el mas grande, girar elconjunto y anotar nuevamente el valor indieado;Coloear el disco mas pequeno, girar el eonjunto y anotar el valorindieado;Retirar el -d i.sco mas pe quetto y eoloear el mas grande, g ir ar eleonjunto y anotar el valor indieado;Repetir estas operaeiones hasta el final de la eseala del manome-ttro (de 5 en 5 mea);Retirar los discos sueesivamente en orden inverso, eoloeando siem-pre el disco mas pequefto al retirar el disco mas grande, girandotodo el eonjunto y anotando los valores indicados;La Figura 13.18 presenta un modelo de formulario utilizado en laverif ieaeio n de manom etros.

R EC OM EN DA CI ON ES G EN ER AL ESEl plato debe mant ene r se girando durante la leetura de la pre si.onindieada;


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13.9.11

- 327 -

En e1 rango en que e1 manometro fue uti1izado se debe hacer mas deuna verificacion, descendiendo y subiendo en ese interva1o;Para retirar e1 plato de 1a ba1anza, se debe cerr.ar e1 registromacho de La balanza para ais1ar e1 manometro, evitando de estaforma 1a apli.cci.dn de presion negativa a1 man6metro cuando seretira e1 plato.No colocar uniones de caucho entre e1 man6metro y La ba1anza yaque 1a vase1ina provoca e1 deterioro de las mismas, corriendose elriesgo de que se obstruya e1 tubo Bourdon con pedazos de cauchoprovenientes de 1a union.

UTILIZACION DE MANOMETROS EN ESTACIONES DE BOMBEO Y REDES DE DIS-TRIBUCION - RECOMENDACIONESCuando se insta1a un manometro en 1a brida de bombeo de La bomba,puede suceder que e1 puntero quede osciLando de forma bastanteintensa; para evitar eso, se debe cerrar gradua1mente e1 estrangu-lador de 1a manguera, conforme 10 muestra 1a Figura 13.16, hastaamortiguar 1a oscilacion.Para evitar que e1 estrangu1ador de La manguera se cierre tota1-mente, se debe abrir e1 estrangu1ador de 1a derivacion y observar1a salida de agua por 1a derivaci6n. Cerrar enseguida 1a deriva-cion;Esto se pueqe constatar tambien abriendo parcia1mente e1 estrangu-1ador de 1a derivacion y cerrando10 enseguida. Si 1a presion caey no retorna aI valor inicia1, e1 estrangu1ador de 1a mangueradebe abrirse nuevamente;A traves de las curvas dadas por e1 fabricante, 0 de man6metros yaexistentes en 1a p1anta, se debe verificar anticipadamente e1 or-den de magnitud de La presi6n a ser medida, Esta verificaci6npermite se1eccionar e1 manometro adecuado a1 rango de presionexistente;Al conectar 0 desconectar los grupos motobomba, no debe tenerse elmanometro abierto para la toma de presion; primero se debe aislarel manometro, cerrando e1 estrangu1ador de 1a manguera;No uti1izar uniones de caucho entre el manometro y el adaptador,ya que estas pueden danarse y obstruir e1 tubo Bourdon;Cuando se utiliza cinta de teflon para impedir 'que el aguase fil-tre por la rosca del manometro , hacerlo con cuidado a fin de querestos de 1a misma no obstruyan e1 tubo Bourdon;


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- - - -AFORO DE MANOMETROS - UBICACION - _MANOM. N'. MARCA;ESC ALA : 0-150 - UNlOAD: Lib/puftpsj)UBICACION HECHO POR: G.P.M.FECHA:

PRESION REAL LECTURAS (psi) ERROR OBSERVACIONESmco. __Ls.~ oscenso descenso oscenso descenso- ,5 7.1 7.5 7.5 +O.If

10 14.2 14.5 ,-,14:~L -0.3------15 21.3 22.0 22.0 +0.720 28.4 29.0 29.0 +0.6f--.25 35.5 36.0 36.0 +0.5-30 4'2.7 43.5 43.5 +0.835 I 49.8 50.5 50.5 +0.740 I 56.9 58.0 58.0 +1.1t--~45 64.0 65.0 65.0 +1.050 ~.1 72.5 ,__2.5 +1.455 78.2 79.5 79.5 +1.3r' I 85.3 86. c0 .86.5 86.5 86.5 Rango +1. 2 Correcci6n G- 94 '~--9'4.05 92.4 94.0 94.0 Medida +1. 6 efectuarse..70 99.5 101. 0 101.0 +1. 575 106.6 i08.0 108.0 +1.4.., --80 113.8 i15.0 115.0 +1.2--- ---_r-" --85 120.9 122.0 122.0 +1.190 128.0 129.0 129.0 +1. 095 135.1 136.0 136.0 +0.9t-------,--. ,

100 142.2 i43.0 143.0 +0.8-"

Fig. 13 .18 Formulario para Verificaci6n de los Man6metros


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No apretar nunca el manometro a traves de su cuerpo. Hacerlo conuna llave, a traves de su parte hexagonal 0cuadrada.

13.9.12 CALIBRACION DE LOS MANOMETROS13.9.12.1 GENERALIDADES

Cuando se aplica presion en el tubo Bourdon, el pequeno movimientoaproximadamente lineal del extremo del mismo debe ser transform~do en un movi-miento de rotacion a 2700 de un puntero en torno de un eje.

Como no es posible obtener todos los tubo.s Bourdon con ident i.cascaracteristicas, es necesario que el mecanismo de transmision presente posibi-lidades de ajustes, de rnanera de que esto permita una correspondencia correctaentre el desplazamiento de la punta del Bourdon y la indicacion del puntero.

13.9.12.2 AJUSTES(a) Ajuste del Cero

Conforme se muestra en La Figura 13.19, el ajuste del cero de unmanometro se hace colocando el puntero en el valor minimo de la escala, con eltubo Bourdon en estado de reposo; es decir, que la presion interna del tuba esigual a 1a presion atmosferica.

No se recomienda esta forma de ajuste del cero en los man6metrosindic ado re s (metalicos), en donde casi La totalidad utiliza como elemento demedicion el tuba Bourdon, en forma de "C".

Este tipo de elemento, conjuntamente con los engranajes de trans-mision, presenta un range muerto bastante acentuado. En vista de eso, cuandose trata decalibrar el manometro, el puntero debe colocars~ sobre el eje ene1 momento en que se este aplicando una carga (presion) conocida en el manome~tro, fijando entonces el puntero en el valor correspondiente

PIVOT FIJOo PIVOT FLUCTUANTE

PRESION

Fig. 13.19 11anometro - Puntos de Calibracion


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- 330 -

Ejemp1o: . Ca1ibraeion de un manometro eon esca1a de 0-100 mea - proeedimien-to deajuste del cero.

Retirar e1 puntero del eje;Ap1iear en e1 manometro, a traves de una ba1anza hidrostatica,una presion de 50 mea;Manteniendo 1a presion en ese valor, co l.ocar el puntero y fi-jar10 en e1 punto eorrespondiente a 50 mca.

13.9.12.3 AJ UST E DE M UL TIP LIC AC ION 0 RANGOLa mu1tip1ieacion 0 range se ajusta variando 1a 10ngitud BC (Figu-ra 13.19) de 1a varilla dentada de 1a palanc a , Cuanto mayor es 1alongitud

Be, tanto menor sera e1 rango.

13.9.12.4 AJUSTE DE ANG ULARIDADLa angu1aridad del manome tro se a jus ta variando 1a longitud CD

( Fig ur a 13 .19 ).Ob s , : E1 cabello del manome tr o no influye en su c a lLb r a c i .o n, p er o S1

tiene 1a funcion de e1iminar e1 rango muerto debido a1 espacio quehay entre los dientes de los engranajes y pinones.La Figura 13.20, a, b , c, representa e1 esquema grafieo de los

ajustes del cero, multip1icacion y angu1aridad.

13.9.13 CALCULO DE LA PRESION REAL13.9.13.1 Al hacer e1 calcu10 de la presion real se debe considerar:

Altura del instrumento de aeuerdo a 1a Figura 13.17.Verifieacion de 1a precision del manometro de acuerdo a1 formu1a-rio eorrespondiente (Figura 13.16).

13.9.13.2 EJEMPLO DE CALCULO CON LOS DATOS DEL FORMULARIO DE VERIFICACION(a) Formula basicap = pi + AI + x, donde


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z20u 0 : :UILI-a..ooo~ILI

50 100%INDICACION REAL

o 50 100%INDICACION REAL

z20U 50 0 : :UILIC i g ;~ILI

o 50 100%INDICACION REAL

Fi~. 13.20 Esquema Grfico de los Ajustes de Cero,Multiplicaci6n y angularidad


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piAI =x =

x

- 332 -

= Presion indicada en e1 manometro - pi = 90.0 PS1Altura del Instrumento admitida como + 0.5 m AI = + 0.5 mError del manometro, de acuerdo a1 formu1ario de verificaci6n (Figura 13.18)

Verificacion del ManometroE~~l rango operado se tiene:

1.6

---- . . . .------IIII+IIII

Interpo1acion de 1a Presion Corregida

Del grafico se obtiene:92.4 85.3 90.0 - 85.3x - 1 . 2. 6 1 . 2

= 1.46 psi, 0 sea e1 instrumento esta indicando 1.46 psi (0 1 mea)mas del valor real; poi 10 tanto debe ser restado

x = - 1.0 mea


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La presion real sera:p pl. + AI + x

pl. = 90.0 psi 0 pi 63.3 meaAI ee O.~ mx = - 1.46 PSl. 6 x 1.0 me aP = 63.3 + 0.5 - 1.0P 62.8 mea

13.10 MEDIClON DE PRESION A TRAVES DE l''lANOMETROSREGISTRADORES13.10.1 GENERALIDADES

Los manome tro s registradores obede cen a los mismos pr i.ncip i .os deoperacion de los manometros meta1icos.

Ofrecen 1a posibi1idad de registrar presiones a 10 largo del ti.em-po, constituyendQ un instrumento imprescindib1e en e1 ana1isis y operaci6n des i.stema s de abastecimiento de agua ,

Se fabrican para Lnstal.arLos en pane Les 0 como Lnstr um en r o s porta"tiles.

13 .10.2 TIPOS DE INSTRUMENTOS13.10.2.1 REGISTRADORES MECANICOS CON ELEMENTOS METALICOS

Tubo Bourdon en "C";Tubo Bourdon en espiTa1;Tubo Bourdon helicoidal;C am pan a p eq uef ia ;Capsula;Fuelle;

13.10.2.2 REGISTRADORES CON ELEMENTOS ELECTRICOS DE MEDICIONStrain GaugeCapacitivos


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13.10.3 REG ISTRADORES MECANICOS CON ELEMENTOS METALICOS13.10.3.1 Los registradores con elementos meta1icos son los que mas se uti-1izan actua1mente, debido a su funcionamiento mecani.co, indepen-diente de sus fuentes externas de a1imentacion, bien sea para me-dicion, accionamiento 0 registro del grafico.

Entre los elementos metalico s, los mas utilizados actua1mente sonlos de tipo: capsular, Bourdon en "C", Bourdon espira1 y Bourdon helicoidal.

13.10.3.2 ELEMENTO CAPSULAREste e1emento se fabrica par 10 general para pres rones entre 0 y210 pS1.Entre los materia1es de fabricacion se destacan el bronce fosforo-so, acero inoxidab1e 316, y niquel - Span C.

RANG OS DE PRESION DISPONIBLESMaterial Rango de PresionMinima Maxima

Bronce fosforoso 0 - 1" H2 0 0 - 30 psiAcero inoxidable 316 0 - 2" H2 0 0 - 40 psiNique1 Span - C 0 - 4" H2 0 0 - 210 psi13.10.3.3 ELEMENTO TIPO BOURDON EN "c"

Este e1emento es para usa general, en la medicion de presioneshasta 1000 kgf/cm2Es e1 e1emento mas usado en man6metros indicadores; sin embargo,en registradores, e1 mismo tiene poca uti1izacion.

13.10.3.4 ELEMENTO TIPO BOURDON ESPIRALE1 e1emento Bourdon en espira1 es usado para medir presiones entre1 y 15 kgf/cm2Este mode10 proporciona un movimiento de mayor amp1itud, respuestamas rapida, exencion de rango muerto y, por 10 tanto, mayor precision.

13.10.3.5 ELEMENTO TIPO BOURDON HELICOIDALEste e1emento es fabricado en un rango de presion entre 0 y 15.000psi.


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Proporeiona un movimiento de mayor amp l.Lt ud , respuesta mas rap~da,mayor fuerza, exeneion de rango muerto y mayor precision.Es fabrieado en mezela de eobre berilio, acero inoxidable, niquel-Span C y Trumpet Metal.

RANG OS DE PRESION DISPONIBLESRango de P resionMaterial Minima Maxima

Trumpet Metal 0 . . . . 30 psi 0 - 500 PSl.Cobre berilio 0 - 30 pal. 0 . . . 10,000 psiAeero inoxidable 316 0 - 30 psi 0 - 1 0, 00 0 p siN iq ue l S pa n- C 0 - 30 psi 0 - 1,5 00 psi13.10.3.6 SISTEMA DE TRANSMISION Y REGISTRO

La transmision del movimiento del elemento de medici6n se realizaa travds de un sistema de linkage, el eual acciona un brazo conteniendo undispositivo de registro en el extremo, para imprimir los valores medidos.

13.10.3.7 GRAFICOSLos registradores se venden eon graficos eirculares de 200 0 300

mm ,

Presenta impresiones tipo areos eoneentricos y areos radiales.Los arcos concentricos representan las presiones determinadas segdn el rangode presion del aparato, 0 generalizados en el rango de 0 a 100% para su usoeon eualquier rango de presion.

Los areos radiales representan los tiempos (areos de los tiempos)subdivididos segun el tiempo de revolucion, en 24 horas 0 7 dias para una re-volueion eompleta.

13.10.3.8 PRESENTACION DEL APARATOEstos aparatos pueden presentarse como aparatos POrtatiles 0 paraser montados en panel. Como aparato portatil, S e presenta en caja metalica aprueba de humedad y pies regulables para su rrivelac i.dn, Como aparato de pa....nel, se presenta eon soporte defijacion de La eaja aI panel, y algunos mode+

los USan grafieo tipo rolla con aecionamiento eleetrico.


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13.10.4 SELECCION DEL REGISTRADOREl registrador debe seleccionarse en funci6n del orden de magnitud

de la presion que se desea medir. La Norma DIN 16129 recomienda:Para presiones no pulsantes, el aparato debe trabajar a no mas de3/4 de la escala;Para presiones pu Isan te s, el man6metro debe trabajar a no mas 2/3de la escala.En funci6nde estos valores, se selecciona el registrador con elTango adecuado de presion.Se debe te ne r en cuenta que, deb i.do a 'la limitada elasticidad delmaterial, estos aparatos deben usarse siempre dentro de los limites de presion'para 10s' cua le s fueronconstruidos. El sobrepasar el limite maximo superior

puede ma Logr ar eLvt.ubo vBou.rdon y, el permanecermuy abajo de ese limite signi-fica perder en sensibilidad.En las aplicaciones prjicti.cs se adopta cOmO norma que el r ango

ideal de medi~ion se situa entre 35 y 75%de la escala.

13.10.5 INSTALACioN DEL REG ISTRADOR13.10.5.1 DISPOSITIVO DE INSTALACION

La instalacion del registrador se realiza a traves de mangueras decaucho f l.exib l.es , de 1/4" de diametro interno, provistas de abrazaderas, es-tranguladores y derivacion para extracci6n de aire (ver Figura 13.21).Para instalar la manguera en el punto de toma de presion, se nece-sitan adap tado r e s con roscas para conex ion a la toma y terminales para el

acoplamiento a la manguera.

13'.10.5.2 PROCEDIMIENTO (ver Figura 13.21)Colocar el registrador en una base solida, nivelar y poner en cero;Colocar la manguera en el punto de toma de presion;Acoplar la manguera en el terminal del adaptador y sujetar conabrazader a (No 1) ;Acoplar el o t'ro ext remo de la mangue ra al r eg istr ado r y sujetarcon abrazade~~ (N 3);


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2

Fig. 13.21 Registrador de Presi6n Insta1adoCerrar e1 estrangu1ador (N 2) de 1a manguera y abrir 1a toma depresion;Abrir e1 estrangu1ador de 1a derivaci6n (N 4);Abrir 1entamente e1 estrangu1ador de 1a manguera (N 2);Dejar que e1 agua f1uya por 1a derivaci6n hasta que haya expu1sadocomp1etamente e1 aire del sistema;Cerrar 1entamente e1 estrangu1ador de 1a derivaci6n, observando eldesp1azamiento de 1a p1uma sobre e1 grafico;si 1a pluma presenta mucha osci1acion, cerrar e1 estrangu1ador de1a manguera (N 2) hasta que deje de osci1ar.

Ob s, ~ Calmar las pu1saciones y verificar si e1 f1ujd no fue completamen-te estrangu1ado con e1 siguiente procedimiento:


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Abrir 1entamente e1 estrangu1ador de 1a derivaci6n (N 4);Observar ene1 grafico 1a caida de presion;Cerrar nuevamente e1 estrangu1ador y observar 1a presi6n queindica e1 grafico;La presi6n debe regresar a1 valor anterior. En caso contra-rio, e1 amortiguamiento de las pu1saciones fue demasiado de-biendose abrir mas e1 estrangu1ador de 1a manguera (N 2).

13.10.5.3 COLOCACION Y MARCADO DEL GRAFICOCo10caci6n - Secuencia

A1ejar e1 brazo de 1a p1uma con 1a pa1anca de a1ejamiento quese encuentra en casi todos los registradores;Ubicar 1a traba articu1ada a1 eje del re10j, para1e1amente a1nu smo ;

Introducir e1 orificio central del gr af i.co en 1a traba as!ubicada;Situar e1 gr af Lco , co loc and o 1a p1uma sobre e1 arco de lostiempos re1ativo a 1a hora de insta1acion;Co10car 1a traba perpendicu1armente a1 eje del re10j, empujan-do1a en ese sentido hasta que e1 grafico quede fijo.

(b) Marcado del GraficoDespues de que'e1 grafico ha sido co10cado de acuerdo con e1 hora-

r10 de insta1aci6n, seffa1ar en e1 mismo:Hora de inicio del funcionamiento;Fecha de co10cacion;Lugar de 1a medici6n;Numero u otra indicacion que identifique e1 aparato;Nombre de 1a persona que insta16 e1 aparato;Fin de funcionamiento (hora y fecha de retiro).

13.10.5.4 USO DEL REGISTRADOR - RECOMENDACIONESCuando e1 registrador uti1iza como sistema de impresion una p1umacon deposito incorporado, verificar si 1a p1uma no esta obstruida,y 11enar de tinta e1 dep6sito;


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Cuando se utiliza el sistema de capilar, hacer tambien la verifi-cacion anterior y examinar el tubo capilar y el deposito a fin decomprobar su correcta colocacion;El sistema de impresion que mas se utiliza actualmente es el tipodesechable de pluma con punta porosa. Este tipo elimina los in-convenientes de derrames 0 borrones de tinta. Cuando se desactivala pluma, esta debe ser protegida por una tapa en la punta porosa,para evitar que se evapore la tinta 0que se reseque la punta po-rosa. Tiene una duracion aproximada de un ano;En 10 posible, cuando se opera con registr~dores portatiles, optarpor un sistema de impresion con punta porosa.Dar cuerda a I mec anismo de re l.oje r La a intervalos regulares, S1nforzar el mecanismo;Antes de colocar el grafico, verificar si el conmutador del meca-nismo de relojerfa se encuentra en la posicion deseada, de 96 mi-nutos, 24 horas 07 dfas, para una revolucion completa del grafico.

13 .10.6 VERIFICACION DEL REGISTRADOR13.10.6.1 G EN E R AL ID AD E S

La ve rificac ion de La precision del registrador debe realizarseantes y despues de las mediciones. Antes de las mediciones, esta verificacionpuede hacerse en el taller de mantenimiento, 0 en otro local conveniente quecuente con balanza hidrostatica tipo peso muerto 0 comparaC1on. Inmediatamen-te despues de las mediciones, la verificacion debe hacerse en el mismo lugar,con una balanza hidrostatica tipo peso muerto.

13.10.6.2 PROCEDIMIENTOColocar la balanza sobre una plataforma y nivelar;Insta1ar e1 adaptador adecuado para el acoplamiento de la manguera;Instalar la manguera entre la balanza y e l r eg is tr ad or ;L1enar 1a prensa con vaselina lfquida 0a ce it e h id ra ul ic o;Chequear los niveles en la balanza y ajustarlos si fuera necesario;Poner en cero el registrador;


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13.10.6.3

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Colocar elpistoncon el plato en el cilindro de la balanza;Abrir lentamente el estrangulador de 111 derivacion para extraer elaire;Cerrar el est~angulador;Girar el conjunto pi~tort-plato y mov~r el grafico en el sentido deque quede una distanci~correspondiente a 15 minutos en el graficopara 24 horasde revolllcion;Colocar el disco' 'ilIase queffo sobre el plato, girar el conjunto ymover el grafico en la misma distancia anterior;Retirar el disco mas pe quetto y colocar el mas grande, girar elconjunto y mover el grafico en la misma distancia anterior;Colocar el disco mas pequeno, girar el conjunto y m ov er n ue va men teel grcHico;Retirar el disco mas pe quetto y colocar el mas grande, girar elconjunto y mover nuevamente el grafico;Repetir estas operaciones hasta alcanzar en el aparato el final dela escala (de 5 en 5 mca);Retirar los discos sucesivamente, en orden inverso, colocandosiempre el disco mas pequefto al retirar el disco mas grande, gi-rando el conjunto y moviendoel grafico en la misma distancia ini-cial.

VERIFICACION DE LA PRECISION DEL REGISTRADOR - RECOMENDACIONESAntes de la eva Luac i.on, verificar si el linkage esta libre, sinpolvo, humedad u otro factor que impida su libre movimiento;Verificar si el b raz o con La p Luma no ejerce demasiada presionsobre el grifico;El conjunto piston-plato debe mantenerse girando durante la ver1-ficaci6n.Para el retiro del conjunto piston-plato de la balanza, se debecerrar el registro macho que a i.sLa el registrador; en caso de queno se cierre ese registro, se estara aplicando presi6n negativa alregistrador al momento de r'etirar el mismo, oc asionando con ellod an .os a l a pa ra to;. . . .


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Ob s, ; Los procedimientos referentes a los Items 13.10.6.2 y 13.10.6.3 seap1ican tambien para el uso de La b aIanz a hidrostati.c tipo pesomuerto, cuyo modelo se presenta en la Figura 13.2.

13.10.7 CALIBRACION DEL REGISTRADOR13.10.7.1 AJUSTES

Son tres los ajustes ba sicos necesar i.os para la calibraci6n de unmecan~smo transmisor de movimiento.

La Figura 13.20 presenta e1 esquema grAfico de estos ajustes, loscuales son respectivamente;

Ajuste del ceroAjuste de mu1tip1icaci6n 0rangoAjuste de angularidad

13.10.7.2 PRINCIPIO CUADRILATEROEn la Figura 13.22 se muestra un siste~a mecanico de medicion, con

Bourdon helicoidal y sistema de linkage.Los principios de calibraci6n para este caso se basan en las pro-

piedades del cuadri1atero.Los puntos ABCD forman un paralelogramo (cuadri1atero), en donde A

y D son fijos, y B Y C son fluctuantes.E1 movimiento del elemento hace que el cuadrilatero cambie su for-

rna.

Para que la pluma recorra correctamente de 0 a 100% de la escaladel instrumento, es necesario calibrar el mecanismo, variando las longitudesde los lados del cuadrilatero.

13.10.7.3 AJUSTE DEL CEROLa diferencia entre el valor real y la indicaci6n, como 10 muestra

la Figura l3.20.a, es igual para todo el rango.Este ajuste se hace por la regu1aci6n micrometrica M de la pluma,

carnbiand o solo el angulo entre la pluma y el brazo de la mis;;;-a,CD (Figura13.22). Este ajuste no influye en los demas.


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Es aconsejable que todos los ajustes se realicen de tal manera quepara la indicaci6n del cero, el tornillo micrometrico se encuentre en una po-s ic io n p ro me di o.

13.10.7.4 AJUSTE DE MULTIPLICACION 0 RANGOEn el cuadrilatero de la Figura 13.23, AB represent a el brazo del

elemento, y CD el brazo de la pluma.Si desplazamos el punto B a un punto muy proximo ~', naturalmente

el punto C tambien pasara al punto c ' .En esta sit.uaci.Sn, se tienen las siguiente-s r-el.ac i.ones entre las

longitudes AB y CD, Y los desplazamientos angulares de esos brazos.

ABCD =f/ J IT iJ donde f /J angulo BAB'

f /J I angulo CDC I

Esto significa que cuanto mayor es el brazo AB, mayor sera el re-corrido de la pluma.

La mu Lt i.pLi.c ac idn 0 range puede definirse como la raz6n de losmovimientos del elemento con relacion al de la pluma (0 puntero), y es ilus-trada en la Figura l3.20.b.

13.10.7.5 AJUSTE DE ANGULARIDADEl desplazamiento desigual de la pluma, para La masma cantidad de

incremento de la variable medida en las diferentes regiones de la escala, ca-racteri za una angularidad.

En las Figuras l3.20.c y 13.24 se dan ejemplos de angularidad.Este ajuste se hace variando la longitud del brazo (link) BC. Enel caso de la Figura 13.24, se debe aumentar la longitud del brazo BC.

13.10.7.6 PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACION(a) Aplicando una presion de 50% del. rango del instrumento, se ajusta

en angulos rectos la union de los brazos AB y BC, Y despues entreBC y CD.


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(b)

c c )(d)

(e)

(0

(g)

Ob s, :

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Lo ideal es que el cuadrilatero seaasi, desajustar los tornillos deE2 - Figura 13.22), Y recolocarlosobtener angulos rectos.

un paralelogramo. Si no fuerafijacion del elemento(El Yen la posicion adecuada para

Con presion cero, ajustar el cero por medio del micr6metro ~.Aplicando una presion del 100% del rango, observar la posicion dela pluma. Si estuviera abajo del 100% de la escala, prolongar elbrazo AB.

Repetir las operaciones a, b, c, hasta .que los angulos rectos(ajuste del 0% Y del 100%, esten correctos.Con una presion del 50% del rango, observar la posicion de la plu-rna. Si la pluma estuviera fuera del 50% de la escala, multiplicaresa diferencia por 10 Y sumar ese valor en sentido favorable alerror a trave s del ajuste de La longitud de La var ilLa Be. Porejemplo, si la pluma marca 51 mca cuando se aplica 50 mca~e pre-sion, la diferencia es + 1.0 mea.Por 10 tanto, se debe ajustar el tornillo de la varilla BC hastaque la pluma marque 51 + (+ 1 x 10) = 61 mea;Repetir las operac i.ones a, b , c, d , e, hasta cumplir todas lascondiciones.La aplicaci6n de pres10n para calibrar el registrador puede reali-zarse con una balanza hidrostatica tipo peso muerto, 0 una balanzahidrostatica tipo comparaci6n.

N.B. Todos los mecan1smos de este tipo nonecesitan lubricaci6n

CUADRILATERO

Fig. 13.22 Sistema Mecanico de Medicion con Bourdon Helicoidal


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A

s

D

Ao

a"

Fi.. 13.2 4 Ai te de A 10'i.o


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13.1113.11.113.11.1.1(a)

(a .1)

..,..345 -

MANOMETROS INDICADORES (METALICOS) - ESPECIFICACIONESESPECIFICACI0NESCONSIDERACIONES GENERALESPartes que constituyen un manometro

I

Elemento elcstico

Las cajas pueden ser de cuatro materia1es diferentes,a1eacion de aluminio, acero inoxidable, polipropi1enocon fibra de vidrio, y fenol; pr esent dndo se con frentefrente abierto.

a saber:reforzadosol i.do y

La caja de frente abierto esta construida con el mostrador entreel tubo Bourdon y el visor, contando con un disco de seguridad decaucho sint etico , el cual 1ibera las presiones internas ante laeventual ocurrencia de una fuga pequena en el Bourdon.La caja de frente solido ofrece el maximo de seguridad ya quecuenta con una so l i.da defensa entre el tubo Bourdon y el va sor ;estando toda la parte posterior del manometro cubierta con un dis-co de seguridad. Si el tubo Bourdon falla a causa de una sobre-presion, corrosion 0 fatiga, la pared dirige la formacion de pre-sion a tr ave s de la parte posterior, aLejando La del mostrador ydel visor.


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(a.2)

(a.3)

(a.4)

(a.5)

(a.6)

(a.7)

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Tubo Bourdon (Elemento Elastico 0Elemento de Presi6n)Los tubos Bourdon pueden ser de los eiguientes materiales: broncefosforoso, aleacion de acero, acero inoxidable AlS13l6, Monel yE - Brite 26-1.La seleccion conveniente del material del sistema de llenado Bour-don depende del fluido con el cual se va a traba jar , S'i,no sepuede obtener el material mas adecuado, se debe usar un sello dediafragma a fin de proteger el sistema de Bourdon, del fluido.

I nd ic ad or ( Mo st ra do r)Los mostradores son de aluminio y tienen marcas negres sobre fondoblanco, estando las rearcas recubiertes de acrilico transparente ycocidas en horno, dando a los mismos facilidades para su limpiezasin daftar tales marcas.

MovimientoLos manome tro s incluyen un movimiento rotativo de engranajes deacero inoxidable, capaz de soportar condiciones adversas de vibra-cion y pulsaci6n. Ese sistema se destina a La transmisi6n delmovimiento me c anico , Es tan dotados de un brazo de corte curvo,una articulacion con tornillo preso para facilitar la calibraci6n.PunteroSon de ajustes micrometricos.VisorLos visores son de vidrio no astillable, 0de Bcrflico.AnilloEl anillo que rodea el vidrio puede ser roecado, de enganche debayoneta, con doblez, 0de presion, siendo el mismo funcion direc-ta de la caja.


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(b) Anexos(b .1) Tabla de Escalas - Modelo

KILO PASCAL (kPa)Escalas Intervalo GraduacionNumerales Minima

o - 100 10 1o - 160 20 2o - 250 50 50 - 400 50 5o - 600 50 5o - 1000 100 10o - 1600 200 10o - 2500 500 200 - 4000 500 50o - 6000 500 50o - 10 MPa 1 0.1o - 16 MPa 2 0.1o - 25 MPa 5 0.20 - 40 MPa 5 0.5o - 60 MPa 5 0.5o - 100 MPa 10 1

(b.2) AccesoriosDispositivos LimitadoresLos dispositivos limitadores se deben usar cuando el man6metro essometi.d a variaciones bruscas de presion, que tornan dif IciI la lectura envirtud del rapido movimiento de la aguja. Semejante dispositivo reduce elimpacto de la presion disminuyendo La velocidad y la amplitud de di.chomovi-

miento.Se obtiene el efecto amortiguador instalando un limitador de orificioentre la conexion del sistema de llenado y el tubo de Bourdon.Los tipos mas comunes son: tornillos limitadores, amortiguadores depres~on, amortiguadores de pulsacion, protectores de manometros, microvalvulaCaJ11pbell,mortiguadores de fieltro, etc.


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T or ni 11 0s L im it ad or esUn orific io limitador se dimensiona basicamente, en func i.on de 1aviscosidad del 1iquido del proceso, ve10cidad de las variaciones y la magnitudde amortiguacion deseada. Un orificio mas pequeno debe usarse para viscosidad

baja, presion alta y amp1itud reducida de los movimientos de la aguja. Lostorni110s sefabrican de laton, acero 0 acero inoxidable. Cuando no se anali-zan las condiciones de servicio, e1 orificio es de 0.79 mm.

Amortiguador de Pu1sacionLimita 1a pulsacion por medio de un pinon, el cual puede introducirse

en cua1quiera de las cinco perforaciones de diametros diferentes, permitiendoas! a1 usuario variar la magnitud de la amortiguaci6n, 10 suficiente como paracubrir las necesidades.La presion pulsante mueve el pin hacia arriba y hacia abajo, estable-ciendo una ace ion de auto1impieza.

Protector de ManometroTiene una lamina de e1astomero que separa el fluido de pres10n, del

e1emento e1astico. Se insta1a un fie1tro de estrangulamiento en el sistemalleno, donde no hay La posibilidad de que tenga contacto con el fluido delproceso. Se usa normalmente de 700 kPa a 35 MPa. Si se usa silicone para e1llenado, se pueden conseguir rangos menores de 700 kPa de presi6n.

Mi cr ov alv ul a C amp be llEs una valvula de precision con obturador cdn i.co, que permite unajuste preciso del efecto amortiguador; se introduce un filtro en la valvulapara evitar ~ue penetren residuos en suspensi6n en el pequeno orificio.

Filtro Amortiguador de PresionValvula para instrumentoEs una valvula ajustable, que funciona como amortiguador.

Anillo para montaje embutidoPermite hacer montajes embutidos.


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Capilar sangrador y sangrador del BourdonPermiten remover el aire que se encuentre aprisionado en la punta del

tubo Bourdon, proporcionando aun una comunicacion entre el exterior de la cajay las partes internas del Bourdon. Puede usarse como una derivacion para pro-bar la presion del manometro sin tener que ponerlo fuera de servicio.

El sangrador de punta del Bourdon se encuentra solamente en las cajasde frente solido~ yes posibletener acceso a ~l removiendo la tapa de seguri-ian ubicada en la parte posterior de la caja.

Contactos electricos para alarmasVAlvulas de aguja d~ aceroEs un dispositivo limitador ajustable para cualquier aplicaci6n seve-

ra del man6metro, en donde no es necesaria La precision de una microva lvu La ,

SifonesSon del tipo "cola de puerco" (pig-tail), y tipo bobina (coil).

Tipo "eolo de puerco'(pig tail) Tipo IIbobina" (col I)

Calentador de manometroSe usa en el campo cuando la temperatura alcanza el punto de congela-

cion del agua , No es nada mas que un conmutador (switch) t~rmico alimentadopor nr, 0DA, cuyo voltaje es 110 V.


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Escalas con subpresionSe gradua el mo strado r a partir de una cierta presi6n d i.ferent e delcero. Ejemplo: 2000 kPa a 10 MPa.

Grifos para manometrosProporcionan conexiones para pruebas alternadas de presi6n.

HerramientasConsta de un estuche con; alicate de punta, -he r rami e nt a para fijar

la aguja, desarmador, cinco ensanchadores de tomas de presion, manopla removi-ble para ensanchadores, pinza y alicate.

Aguja roja manualSirve para indicar una presion especifica.

Aguja de maxima (de arrastre)

Indicador de sub-cargaProtege el manometro contra el vacio.Indicador de sobrecargaProtege el manometro de la sobrepresi6n.

Sellos de diafragmaSe usan para proteger los manometros cuando: el fluido pueda causar

la obstruccion del Bourdon; provocar la corrosion del tubo Bourdon; congelarseo endurecerse dentro del Bourdon; aislar el fluido del liquido del Bourdon.Los sellos se instalan directamente en el sistema de llenado de los manometros.

(b.3) Rangos de PresionLa presion maxima de trabajo no debe exceder el 75% del rango total,a fin de evitar que el tubo Bourdon trabaje muy cerca 0 que sobrepasesu limite de e l.astic i.dad, provocando con e lLo una de f ormac i.on resi-d ua l p er ma ne nt e.


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13.11.1.2 COMO ESPECIFICAR UN ~~NOMETROUna especificaci.dnadecuada y practica para manometros debe indicar10 siguiente;

(a) Tipo; Indicador; receptor; alta presion;(b) Montaje: Local, embutido, superficie;(c) Diametro del mostrador; 4 1/2"; 6", 8 1/2"; 12";(d) Color del mostrador: fondo blanco, marcas negras;(e) Material de 1a caja: feno1 negro, a1uminio fundido, a1uminio, aceroinoxidab1e pulido, po1ipropi1eno reforzado con fibra de vidrio, fie-rro fundido, nylon negro, inoxidab1e A1S1 304 0 316;(0 AniLlo e interne, de presion, inoxidab1e, polipropi1eno, de1antero yposterior, a1uminio, bronce, acero estampado, etc.;(g) To1erancia: 0.5% 0 1% de 1a presion total de 1a esca1a en todo e1rango;(h) E1emento e1astico: tuba de Bourdon;(i) Material del Bourdon: bronce, inoxidab1e A1S1 316, monel (consu1tarNorma ANSI B.40.1/1974);(j) Rango de uti1izacion;(k) Material del sistema de 11enado: laton, A1S1 316, monel, etc.;(1) Mo~imiento; acero inoxidab1e con revestimiento de teflon en las pa-redes expuestas a friccion;

Puntero: micrometrico;Visor: vidrio no asti11ab1e, vidrio contra ref1ejos, etc.;

(0) Conexion~ rosca BSP 0 1/2;(p) Anexos~ opciona1es, de acuerdo a1 item 13.11.1.1.b.

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