Existen diferentes instrumentos de medición en el mundo que podemos utilizar en las sustancias líquidas, ya sea para medir su volumen, su densidad, su presión, entre otros.
Es importante conocer un instrumento que es muy utilizado para los físicos en la medición de presión de los líquidos, el manómetro. También nombrado como mancómetro o manómetros de presión.
Cuando hablamos de instrumentos que miden la presión, se sabe que en su mayoría hacen uso de la presión atmosférica para valores de referencia y comparan la presión absoluta o real con la atmosférica.
Este valor que da como resultado de la presión es también denominado como presión manométrica. Además, existen instrumentos que pueden medir presiones negativas y son denominados vacuómetros.
Sin embargo, hay una gran variedad de tipos de manómetros que tienen función específica, entre estos tenemos el manómetro para la medición de la presión de los líquidos y en manómetro que mide la presión de los gases.
Índice del Artículo
¿Qué es un manómetro?
Principalmente, debemos conocer la definición de la presión, la cual se menciona como la fuerza por unidad de superficie que una sustancia líquida o gaseosa puede ejercer en forma perpendicular a la superficie.
El manómetro es definido como un instrumento que se utiliza para medir la presión de diferentes fluidos o gases que se encuentran dentro de recipientes o envases cerrados.
También puede ser definido como un indicador analógico que sirve para medir la presión de una sustancia, ya sea gaseosa o líquida, como por ejemplo el aire, el agua o el aceite.
Como el valor de referencia de este instrumento es la presión atmosférica, la presión manométrica arroja un resultado que puede estar por encima o por debajo de ese nivel referencial.
En resumen:
Un manómetro es un instrumento implementado para medir la presión de ciertos fluidos, sean líquidos o gases, en distintos contenedores, circuitos o recipientes cerrados.
Estos fluidos al encontrarse en un recipiente (se encuentren en un estado de compresión o no), generalmente tienen una presión absoluta distinta a la presión atmosférica; la diferencia entre estas presiones es lo que mide el manómetro.
Etimología de la palabra
La palabra viene del griego μανός que significa ligero y μέτρον que se refiere a medida. Y hacen uso de los principios que están basados en los barómetros de aneroides y de mercurio.
¿Quién inventó el manómetro?
La medición de presión dentro de un recipiente se remonta desde muchísimo tiempo atrás, hasta los tiempos de Galileo Galilei, que realizo una diversidad de experimentos con aparatos de bombeo por presión.
Robert Boyle
Principalmente, se ve a Robert Boyle, quien usó un tubo que tenía forma de “J” que estaba cerrado en un extremo con el objetivo de estudiar las relaciones que hay entre el volumen y la presión de un gas.
Esto dio origen a la Ley De Boyle determinando los valores P como presión, V como volumen y K que es la constante o presión atmosférica. Se entiende que el aumento de alguno de estos términos podría disminuir el otro.
Cabe destacar que, que dicha ley se cumple siempre y cuando se mantenga invariable otro valor de la fórmula que es muy importante, la Temperatura.
Eugene Bourdone
Pero fue Eugène Bourdon, un relojero e ingeniero parisino, quien fue el inventor, diseñador y desarrollador del Manómetro Bourdon una herramienta utilizada para la medición de presión, y este manómetro es el que se sigue usando hoy en día.
Eugène Bourdon es fundador y creador Bourdon Sedeme Company, la cual uso para la creación y desarrollo de su manómetro.
Sin embargo, el primer indicio de un manómetro se dio con Evangelista Torricelli con su experimento que utilizó para la medición de la altura de la columna donde contenía el mercurio.
¿Cuándo se inventó el manómetro?
Tomando en cuenta la fecha en que Evangelista Torricelli presentó su experimento de medición de la presión, el cual será detallado más adelante, fue en el año de 1648.
Y Si tomamos en cuenta la fecha en que Robert Boyle utilizó los tubos para su experimento en el año de 1661, postulando seguidamente la Ley.
El manómetro tiene su origen como instrumento de medición conocido, aproximadamente a mediados del siglo XIX, específicamente en 1849, llamándose manómetro o tubo de Bourdon, por ser el primer nombre que se le otorga tras su invención.
Este aparato nace de una necesidad, la cual es conocer la medida exacta de presión que tienen ciertos fluidos en un momento determinado y bajo circunstancias específicas.
Historia del manómetro
Todo surge de una idea original la cual reza, que se tiene una manguera, la cual uno de sus lados está unido a un contenedor con algún fluido (el agua, por ejemplo), y el otro extremo se encuentra libre, en dirección vertical hacia arriba.
Una vez que se tiene esto, se succiona el aire por el extremo libre de dicha manguera e inmediatamente el agua empieza a subir obviamente por la fuerza del vacío que era una idea horrorosa en los tiempos de Aristóteles.
La primera persona en darse cuenta del efecto de la presión atmosférica sobre la presión verdadero o total de un líquido fue Viviani, un discípulo de Galileo Galilei, quien se planteó la interrogante de cuál era el promedio de la medida de presión especifica.
Pioneros en los estudios de la presión
En el año de 1594, Galileo Galilei adquiere una máquina especializada para el bombeo de agua. El centro de dicho bombeo era una especie de jeringa.
Uno de sus descubrimientos fue que 10 metros era la altura límite en la que posiblemente podría llegar el agua que se succionó con la jeringa. Sin embargo, no indagó en la explicación profunda de este fenómeno.
Después, muchos químicos y físicos experimentaron con estas presiones pero fue el experimento de Torricelli, el que dio a conocer el primer manómetro de la historia.
En 1644, Evangelista Torricelli realizó un llenado en un tubo de aproximadamente un metro de largo que se encontraba herméticamente sellado con mercurio, el cual fue posicionado verticalmente con una parte extrema abierta.
Dicha abertura llegaba hasta un recipiente que contenía mercurio. Se observaba que la columna de mercurio empezaba a bajar unos 760 mm, pero dejando un espacio donde no había nada encima de este nivel.
Evangelista concluyó que este fenómeno se daba a causa de una fuerza que se encontraba en la superficie, pero sin conocer su procedencia. Y también denominó la parte superior que se encontraba vacía como vacío.
En 1648, Blaise Pascal comenzó a investigar acerca de los experimentos que realizaron Galileo y Torricelli. Con esto pudo concluir que la fuerza que hablaba Evangelista es el peso del aire de encima, representado en 760 mm.
Además, logró predecir que disminuiría el alto de la columna, lo cual fue demostrado con los experimentos presentados en el monte Puy-de-Dome, Francia. A partir de esa disminución, es posible calcular cuánto pesa el aire.
Pascal denominó esta fuerza como presión hidrostática, la cual tiene un mecanismo de acción de forma uniforme.
Todo esto nos lleva al siglo XIX donde Eugène Bourdon empieza a realizar los experimentos utilizando el tubo de bourdon para medir las diferencias entre las presiones de los fluidos y de la presión atmosférica común y así nació el manómetro.
Partes de un manómetro
Uno de los instrumentos de medición más sencillos que existe es el manómetro, debido a que se basan en un principio muy simple, el principio del tubo de Bourdon.
Una vez establecido esto, podemos nombrar sus partes; el centro funcional de un manómetro, es un tubo largo enrollado en espiral, con un extremo abierto y un extremo cerrado.
El extremo abierto se conecta a una boquilla, la cual ira directamente a donde está el fluido, y el otro extremo estará conectado y moverá una aguja que va a ser la que indique la presión que pueda realizar el fluido.
Este tubo está protegido por una especie de estuche en forma de cilindro y cubierto por una platina estampada con distintos colores o números, que será donde se reflejara todo lo que deba indicar el manómetro.
Generalmente, el manómetro se encuentra constituido en su estructura por las siguientes partes:
- La aguja
- Muelle o tubo de Bourdon que es en forma semicircular
- Piezas externas
- Una conexión
- Cuadrantes
- Los movimientos
- La unión con la conexión de la presión
- Un dial, generalmente, giratorio
- Puntero metálico
- De ser de aneroide, en su estructura contiene una caja que la mantiene.
- Dos extremos, uno cerrado y otro que conecta con la fuente que contiene la presión.
¿Cómo funcionan el manómetro?
Es un instrumento que debe ser usado cuando se necesite una medición exacta de los líquidos o fluidos en un contenedor para poder darle uso o disponer de ella de la manera que sea necesaria o en la que se vaya a utilizar.
Se debe saber que por lo general, los manómetros realizan sus mediciones de la diferencia que hay entre la presión local o atmosférica y la presión fluido que se desea medir.
El manómetro funciona de la siguiente manera; ya establecimos que tenemos un tubo largo enrollado (tubo de Bourdon) que tiene un extremo abierto y el otro cerrado.
En el extremo abierto de dicho tubo ira el fluido (líquidos o gases), estos fluidos ejercerán cierta cantidad de presión sobre el tubo, el lado cerrado de este tubo a su vez moverá una aguja que nos indicara la cantidad exacta de presión.
Y de esta forma se determina la cantidad precisa de presión ejercida sobre el manómetro o sobre cualquier recipiente del cual se esté realizando la medición.
Consideraciones de las medidas del manómetro
Si la sustancia líquida que se está midiendo se encuentra nivelada por los laterales del tubo, se dice que el gas tiene el mismo valor de la presión atmosférica.
Pero, si la sustancia líquida se encuentra más elevada hacia la parte sellada del tubo, la presión atmosférica sería mayor a la presión que posee la sustancia gaseosa.
De tener una presión aplicada, en el extremo abierto del tubo, éste tiene tendencia a enderezarse. Dicho movimiento es pasado a la aguja que se comenzará a mover proporcionalmente a la presión que se encuentra en el tubo.
De verse expresao un valor negativo de la presión medida por el manómetro, hablamos del denominado vacío parcial.
Lectura de las unidades de las mediciones del manómetro
El manómetro muestra los resultados en libras por pulgada cuadrada en el momento de hacer la medición. Dicho valor es denominado como PSI o Pound per square inches, lo cual quiere decir Libras por pulgada cuadrada.
La presión en general se mide en atm (atmósferas); cuando se usa el SI (sistema internacional de unidades), se representa en Newtons (N) por metro cuadrado.
¿Cómo usar el manómetro?
La forma de usar el manómetro es muy sencilla. Simplemente, se deben de seguir los siguientes procedimientos:
- Se introduce una sustancia líquida por el tubo, generalmente que sea sencillo, así como lo es el mercurio, el cual tiene una estabilidad en la presión.
- Seguidamente, uno de los extremos del tubo que tiene forma de “U” se utiliza para introducir la sustancia gaseosa que se desea medir. Por lo general, tiene un recorrido dentro del tubo para posteriormente ser sellado.
- El otro extremo que contiene el tubo se debe de dejar abierto para poder tener un nivel adecuado presión externa local. En el extremo inferior se realiza el balance del líquido, tomando en cuenta la fuerza que ejerce la presión del gas.
- El líquido es empujado por la presión atmosférica dentro del tubo dirigiéndose hacia el extremo que se encuentra cerrado.
- El gas que se encuentra en el extremo cerrado a su vez, desplaza el líquido hacia el extremo que está abierto. Es así como se puede medir para determinar la fuerza con la que ha sido empujada la sustancia gaseosa al extremo cerrado.
Se puede tomar en cuenta la medición, por el punto del líquido hacia el extremo que está abierto ya sea por debajo o por encima de éste.
Para determinar la presión absoluta, se debe hacer una sumatoria entre la atmosférica y la manométrica.
¿Para qué sirve el manómetro?
Principalmente, el manómetro sirve para realizar mediciones de la presión de los fluidos o los gases, como el aire. Se encuentran determinando la diferencia que hay entre el fluido y la presión atmosférica.
Este instrumento de medición de la presión es también muy utilizado en diferentes áreas o campos. Por ejemplo, para el monitoreo de la presión que posee un circuito hidráulico o neumático.
Además, sirve para el monitoreo de la presión que tiene la liga de frenos en un auto, el aire acondicionado, la ventilación y en la calefacción que viene incluida en muchos de los autos que están en el mercado.
Tipos de manómetros
Hay una gran variedad de tipos de manómetros, pueden clasificarse como manómetros analógicos o digitales; comerciales; de uso general; para procesos industriales; de baja presión; tipo T; o diferenciales.
Además, se podrían clasificar como manómetros de vidrio con forma de U, manómetro de tubo y manómetros digitales.
Sin embargo, hay otros tipos de manómetros que pueden ser clasificados de la siguiente manera:
De dos ramas abiertas
Este instrumento es utilizado para la medición de la presión positiva y pueden tener diferentes escalas. Sencillamente, el manómetro está conformado por tubo hecho de vidrio que tiene un doblez formando una “U”.
Dentro de este tubo se encuentran las sustancias apropiadas al instrumento, tales como el mercurio, el aceite, el agua, entre otros líquidos. Fundamentalmente, una de las ramas del instrumento se encuentra abierta.
Esta abertura es para dirigirse a la atmósfera. También posee otra rama que está conectada con el almacén que tiene la sustancia que se quiere determinar la presión.
Manómetro truncado
Este manómetro sirve para hacer pequeñas mediciones de presión en sustancias gaseosas. Consta de un barómetro hecho de sifón que está estructurado con dos cortas ramificaciones.
Al contrario del manómetro anterior, en la rama cerrada se formará una estructura llamada vacío o cámara barométrico y la otra unida igualmente al depósito donde está la sustancia a medir.
Cabe destacar que, éste mide presiones absolutas, por lo que no es tomado como un manómetro como tal.
El Tubo de Bourdon
Este tipo de manómetro es considerado como el más común. Éste consiste de un tubo hecho de metal, hermético, aplanado, se encuentra cerrado en una de sus partes extremas y se enrolla formando un espiral. Posee elementos estáticos y móviles respectivamente.
Metálico o aneroide
Son también denominados como barómetros modificados que están fabricados con metales. Se encuentran dentro de una caja donde ejercerá la presión que se desconoce y se quiere medir; y en el exterior la atmosférica.
Existen otro tipo de manómetros denominado Detectores de Vacío, los cuales son sensores que están calibrados para usarse en las mediciones de la presión inferior a la atmosférica dentro de un conjunto o sistema.
Importancia del manómetro
Los manómetros tienen una importancia mecánica en cuanto a la medición de la presión de los neumáticos que poseen los autos, motos, bicicletas, entre otros. Lo cual debe ser medido con frecuencia.
El manómetro es un utensilio de medición muy importante en la actualidad, sin él, no sería posible obtener mediciones precisas sobre las presiones de los distintos materiales y sustancias para realizar diversos trabajos.
Desde aplicaciones en el área de la salud, hasta el área ferretera, del área de contratistas y la industria aérea.
También tiene impacto en la fabricación de alimentos en lata, ya que éstos son capaces de medir el vacío que hay dentro de ella con el alimento dentro. Esto es mayormente observado con el uso de los manómetros detectores de vacío.
Importancia del manómetro en otras áreas
Uso domestico
Uno de sus usos que más pasamos por alto en la vida cotidiana, es en la cocina, para poder usar por ejemplo, una olla de presión de manera segura, es necesario conocer la presión exacta o al menos aproximada.
Para poder evitar un accidente por ejemplo en una planta de llenado de gas, es necesario tener un conocimiento exacto de las tensiones o presiones bajo las que se encuentran las distintas tuberías para evitar cualquier evento no deseado.
Medicina
La importancia del manómetro en la medicina, lo cual sirve a la hora de realizar mediciones en las actividades de los músculos en su interior, mediante los registros hidroneumocapilares, como en la manometría esofágica.
Frigoríficos
Para la industria de los frigoríficos, este instrumento de medición es muy importante porque tiene como función el mantenimiento y control de la presión que posee el líquido refrigerante, el cual es el que se desplaza en la bomba.
Estudios espaciales
En los viajes de la NASA, es necesario que haya un manómetro, para mantener a los pilotos informados sobre las presiones dentro del transbordador para que no haya pérdida de presión que pase desapercibida y comprometa a la tripulación
Industria automotriz
Incluso en la industria automotriz, se necesita conocer la presión de las distintas partes o compartimientos de un auto para mantener el equilibrio y la seguridad al usar este medio de transporte.
Buceo o Diving
Finalmente, en el buceo también tiene una gran importancia, debido a que es un instrumento vital que necesita para poder determinar la falta de aire que posee el tanque de oxígeno durante una inmersión para saber si continuar o no.
De esta manera, resumimos que la importancia de esta herramienta es extremadamente grande, se ha vuelto algo tan indispensable e intrínseco en nuestro modo cotidiano de vivir.
En conclusión, el manómetro es un importante instrumento para las mediciones de presión que abarca muchas áreas y campos en la vida cotidiana. Además, sirve para la identificación de amenazas en diferentes circunstancias.
