Mi manometro casero

Materiales:

- Una botella pequeña de plástico con su tapa.
- Un globo.
- Pajitas o tubos delgados de plástico de diferentes tamaños.
- Agua coloreada.
- Silicona para sellar.
- Cinta adhesiva.
- Pequeño tapón de goma con agujero en el medio (de los que se usan en laboratorios).
- Cinta métrica.

Montaje del manómetro

Para construir nuestro manómetro, empezaremos haciendo dos agujeros en la tapa de la botella, de tal manera, que las pajitas o los tubos delgados de plástico puedan entrar en dichos agujeros. Utilizamos una pajita larga o tubo delgado de plástico largo, que llegue casi hasta el fondo de la botella y que sobresalga aproximadamente unos 40 cm de la tapa.
En el otro agujero colocamos una pajita flexible. Una vez colocadas ambas pajitas, sellamos la tapa con silicona, por arriba y por abajo, para que al cerrar la botella esta quede herméticamente cerrada. Luego de sellada la tapa, llenamos la botella con agua coloreada hasta una altura por debajo de la mitad de la botella y colocamos la tapa que, previamente, hemos sellado con las pajitas.

Seguidamente, colocamos una pajita o tubo de plástico con diámetro ligeramente mayor, en el extremo de la pajita flexible, para culminar el montaje de nuestro manómetro.

Puesta en marcha

Ahora, marcamos o medimos con una cinta métrica la altura del agua coloreada dentro de la pajita grande, anotándolo en un cuaderno. Luego, colocamos la tapa de goma en la boca del globo (utilizando cinta adhesiva para evitar pérdidas de aire), llenamos el globo con aire, tapamos con un dedo y colocamos el extremo libre de la pajita o el tubo de plástico en el globo, y veremos hasta donde sube el agua coloreada en la pajita grande. Marcamos la altura y ya tendremos nuestra medida de presión.

Cómo funciona

La presión se define como la fuerza ejercida por una columna de fluido sobre un área determinada. Las medidas manométricas son consecuencia de la fuerza ejercida por el fluido (gas o líquido) sobre un líquido de gravedad específica conocida (el agua coloreada). Esto creará una diferencia de altura (altura final de la columna de agua – altura inicial de la columna de agua) que al ser multiplicada por la gravedad específica del líquido, ó por un factor dado por la aceleración de la gravedad y por la densidad del líquido, nos dará la presión relativa del gas que se encuentra dentro del globo. La ecuación para calcular esta presión es la siguiente:

P = ρxgxΔh

Donde:
P: Presión (Pa)
ρ: Es la densidad del agua (Kg/m³).
g: Aceleración de la gravedad (m/s²).
Δh: Diferencia de altura o altura de la columna de agua (m).

Manómetro

Los manómetros son los instrumentos utilizados para medir la presión de fluidos (líquidos y gases). Lo común es que ellos determinen el valor de la presión relativa, aunque pueden construirse también para medir presiones absolutas.

Todos los manómetros tienen un elemento que cambia alguna propiedad cuando son sometidos a la presión, este cambio se manifiesta en una escala o pantalla calibrada directamente en las unidades de presión correspondientes.

Cuando el aparato de medición sirve para medir presiones que cambian muy rápidamente con el tiempo como por ejemplo, dentro del cilindro del motor de combustión interna, recibe el nombre de transductor (que no será tratado aquí), reservándose el nombre de manómetro para aquellos que miden presiones estáticas o de cambio lento.

Hay muchas maneras de convertir los valores de presión en otra magnitud cambiante que pueda convertirse en el movimiento de una aguja indicadora o en un número en una pantalla digital pero los mas comunes son:

Manómetros de tubo U

La figura 1 muestra un esquema del manómetro de tubo U. Está formado por un tubo de vidrio doblado en forma de U lleno parcialmente con un líquido de densidad conocida, uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere medirse la presión, y el otro se deja libre a la atmósfera. La presión ejercida en el lado de alta presión, produce el movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce en una diferencia de nivel marcado como h. Esta altura h dependerá de la presión y de la densidad del líquido en el tubo, como la densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U calibrada ya en unidades de presión. De este tipo de manómetro surgieron las unidades donde la presión se caracteriza por una unidad de longitud (el valor de h) seguido de la naturaleza del líquido utilizado, por ejemplo, milímetros de agua, pulgadas de mercurio etc.

Manómetros de tubo de Bour

Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico, aplanado y curvado de forma especial conocido como tubo de Bourdon tal y como se muestra en la figura 2 en rojo. Este tubo tiende a enderezarse cuando en su interior actúa una presión, por lo que el extremo libre del tubo de Bourdon se desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica directamente la presión en la escala. Manómetros de fuelle Los manómetros de fuelle tienen un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora como se muestra en la figura 3 de manera esquemática. Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro de diafragma, en este caso la presión actúa sobre un diafragma elástico el que se deforma y la deformación se convierte en el movimiento del puntero indicador. La figura 4 muestra un esquema mas terminado de un manómetro donde una cápsula elástica funciona como elemento sensor de la presión.