Mecánica, presión, manómetro, calibración de presión, tipos de presión

Los métodos de medición de presión pueden distinguirse según los principios físicos subyacentes. Se distingue entre dispositivos de medición de presión directa e indirecta. Un manómetro directo se relaciona directamente con la definición de la magnitud física de la presión; entre ellos se encuentran, por ejemplo, los manómetros de pistón y los manómetros de líquido. Los manómetros indirectos utilizan efectos físicos secundarios y obtienen la presión a través de ellos, es decir, miden magnitudes, como las mecánicas o eléctricas, que están claramente relacionadas con la presión. Se trata, por ejemplo, de manómetros con elementos de medición elásticos (manómetros de tubo de Bourdon, manómetros de membrana, etc.) y sensores de presión.

Básicamente, se distingue entre manómetros elásticos y electrónicos. Los manómetros con elementos de medición elásticos por muelle combinan una alta calidad metrológica, un funcionamiento sencillo, robustez y adaptabilidad con las ventajas de una producción industrial y rentable. Con los elementos de medición elásticos por resorte, no es necesario recurrir a complejas alimentaciones eléctricas o neumáticas. Los manómetros electrónicos o transductores de presión son una forma muy utilizada de elemento sensor de presión. Un sensor de presión es un elemento de medición que convierte la presión física medida en una magnitud eléctrica. 

Los métodos más utilizados para los sensores son los siguientes:  

• Galgas extensométricas de película fina
• Sensor cerámico de película gruesa
• Elemento sensor piezoresistivo
• Elemento sensor piezoeléctrico
• Sensores capacitivos

Presión absoluta (p abs) 

• Presión medida por encima del cero absoluto
• Referencia: vacío ideal
• La presión de medición siempre es mayor que la presión de referencia  

Presión relativa (p rel) 

• Se compara la presión a medir con la presión atmosférica en el lugar de trabajo.
• Esto depende de varios parámetros (por ejemplo, la distancia al nivel del mar) 
• Dependiendo de si la presión medida es superior o inferior a la atmosférica se puede hablar de sobrepresión positiva y negativa 

sobrepresión positiva (manómetro) 

• Presión medida por encima de la presión atmosférica en el momento y lugar de trabajo
• Referencia: Presión ambiental
• La presión de medición siempre es mayor que la presión de referencia  

sobrepresión negativa (vacío) 

• Presión medida por debajo de la presión atmosférica en el momento y lugar de trabajo
• Referencia: Presión ambiental
• La presión de medición es siempre inferior a la presión de referencia 

Presión diferencial (Δ p)

• Se compara la presión a medir con cualquier otra presión de referencia.
• Presión de medición inferior o superior a la presión de referencia. 

La calibración de los manómetros puede realizarse según diferentes procedimientos. El procedimiento que se lleve a cabo dependerá de la clase de precisión del instrumento de medida que se vaya a calibrar. Antes de realizar una serie de mediciones, se debe realizar una precarga para garantizar la estanqueidad de todo el sistema de tuberías. Aquí se aplica presión al valor final del rango de medición del dispositivo, después de un tiempo de retención de aproximadamente 30 segundos la presión puede ser liberada completamente de nuevo. Si la presión es inestable, hay que asegurar primero la estanqueidad del sistema de tuberías; si la presión es estable, se puede iniciar la calibración. Para ello, se abordan primero varios puntos de medición (distribuidos uniformemente en el campo de medición) de abajo a arriba (en dirección ascendente) y luego también de arriba a abajo (en dirección descendente). Los tiempos de mantenimiento, los puntos de medición y el número de precargas dependen de la secuencia de calibración seleccionada (A / B / C).

 Para la calibración de los instrumentos de medición de presión se utilizan preferentemente los siguientes sistemas de medición:

• Balanzas de presión (manómetros de pistón)
• Manómetro espiral de cuarzo
• Calibradores y controladores de presión 

En nuestro laboratorio de presión distinguimos la calibración según dos referencias: Balanzas de presión y controladores de presión.   

Los reguladores de presión tienen una gran precisión, pueden automatizarse, regulan las presiones necesarias de forma independiente y, por tanto, son ideales para la calibración de sus patrones de trabajo.   

Para sus patrones de referencia, utilizamos el método más complejo de calibración mediante balanzas de presión. Una balanza de presión utiliza la propiedad física de la presión. Aquí se genera la presión necesaria con la ayuda de un disco de masa y un sistema de cilindros de pistón. Con este método, de eficacia probada, se pueden alcanzar las precisiones necesarias para la calibración de los patrones de referencia.

Calibración de la presión

Para la calibración de las llaves dinamométricas se utilizan principalmente estaciones de medición automáticas y manuales. En este caso, el transductor de par gira e introduce así los pares deseados en la herramienta de atornillado. La especificación normativa es que esto debe realizarse en tres etapas diferentes, dependiendo del equipo de prueba, y debe repetirse cinco veces en cada caso. La norma actualmente vigente DIN EN ISO6789:2017 define claramente las etapas de la prueba y cubre todo el rango de medición del equipo de prueba.   

El procedimiento de calibración de los transductores de par se aparta de esto.   

Los transductores de par se calibran continuamente, por ejemplo, para excluir las influencias debidas a la fluencia a corto plazo.   

Al calibrar los ángulos de rotación, se distingue entre sistemas de medición directa e indirecta.  

Los sistemas de medición directa miden el ángulo de giro mediante, por ejemplo, una escala de cristal. Estos sensores se instalan en el dispositivo de calibración tan libres de fuerzas y tensiones transversales como sea posible y las series de mediciones individuales se ejecutan paso a paso.  

Los sistemas de medición indirecta suelen instalarse en las llaves dinamométricas en forma de giroscopio. Para la calibración, además del ángulo de giro, debe aplicarse y mantenerse un par de torsión durante la medición.

La medición de la fuerza se realiza en una máquina de ensayos de materiales optimizada para la calibración, que tiene la rigidez necesaria y también la perpendicularidad. Las fuerzas de tracción y compresión pueden aplicarse y mantenerse por pasos mediante husillos ascendentes y descendentes. Esta calibración se caracteriza por una gran flexibilidad en la selección de los puntos de medición.  

Calibración de la fuerza