Manómetros - Conceptos básicos, tipos y función de manómetros

Estructura

Los manómetros se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluida la medición de la presión en neumáticos de automóviles, la supervisión de las condiciones de presión atmosférica en estaciones meteorológicas y la medición de la presión en tuberías de gas y agua. Dependiendo del área de aplicación y diseño, los manómetros pueden medir la presión relativa frente a la presión estática respectiva (por ejemplo, presión atmosférica de aire) o la presión absoluta frente al vacío (por ejemplo, barómetro).

Cómo funcionan los manómetros

Con respecto a los elementos que transmiten la presión al mecanismo de visualización en un sistema, la aplicación industrial esencialmente distingue entre manómetros de resorte de tubo, manómetros de diafragma y manómetros de cápsula. Una escala analógica con una aguja o una pantalla digital, en la que la presión físicamente medida se convierte en una señal eléctrica mediante sensores de presión y se muestra en la pantalla, sirve como dispositivo de visualización.

Los manómetros están diseñados para un rango de presión específico que debe tenerse en cuenta para la selección.

Manómetro de tubo de Bourdon

Un manómetro con resorte de tubo es un manómetro que funciona de acuerdo con el principio de deformación elástica. En la carcasa que lo aloja hay un resorte tubular (también llamado resorte Bourdon), que forma la conexión entre la sustancia que se va a medir y la escala de visualización. El muelle del tubo dentro del manómetro se llena con el material de medición (p. ej., agua).

Si la presión en el resorte del tubo enrollado aumenta, se deforma elásticamente e intenta desenrollarse. El motivo de esto son los efectos físicos relacionados con el diseño circular o en espiral. Este movimiento se transfiere mecánicamente desde la punta del resorte del tubo a la aguja a través de una varilla de tracción, lo que indica la presión aplicada en la escala. Los manómetros con resorte de tubo son versátiles y adecuados para una amplia gama de aplicaciones.

Sin embargo, dado que los líquidos o gases que se miden penetran directamente en el manómetro, generalmente no son adecuados para medir la presión de medios agresivos. En estos casos, deben utilizarse detectores de presión hechos de materiales especiales para lograr una separación entre el manómetro y el material de medición o para cambiar a manómetros de diafragma recubiertos.

Manómetros de diafragma

Los manómetros de diafragma transmiten la presión en un sistema al dispositivo de visualización mediante un diafragma. Junto al dispositivo de visualización hay un diafragma, que normalmente se sujeta entre dos bridas y se conecta a la aguja a través de una varilla de empuje y separa físicamente el interior del manómetro de la sustancia que se va a medir.

Si una fuerza actúa sobre el diafragma desde el exterior, se deforma a lo largo de la fuerza de acción y traduce el movimiento a través de la barra de empuje en un valor que se puede leer en la escala. Dado que el diafragma está soportado por la brida en el lado del manómetro a carga máxima, esta forma del manómetro es comparativamente resistente a la sobrecarga.

Los manómetros de diafragma pueden mostrar resultados precisos incluso a presiones muy bajas de unos pocos milibares y también pueden utilizarse para mediciones de presión en sistemas con medios agresivos con el recubrimiento adecuado del diafragma (p. ej., con PTFE u oro).

Manómetros de cápsula

Los manómetros de cápsula están diseñados para parecerse a la estructura de los manómetros de diafragma, pero tienen dos diafragmas conectados entre sí en los bordes del interior.

Se proporciona una abertura en el diafragma en el lado del material de medición, por medio de la cual el material de medición (generalmente gases secos) puede fluir directamente hacia el elemento de la cápsula. Allí, la presión de sobrepresión o vacío ejercida en condiciones de presión negativa hará que la cápsula se deforme, lo que, como resultado, provoca que se expanda o se contraiga. La deformación se transfiere al sistema de visualización a través de una conexión mecánica. Los manómetros de cápsula son adecuados para mediciones precisas de presión en el rango mbar debido a su alta precisión de medición.

Propiedades de los manómetros

La siguiente lista proporciona una descripción general de las propiedades más importantes de los manómetros.

Principio operativo y construcción

Los manómetros registran la presión en un sistema utilizando diferentes principios funcionales. Además de los principios descritos anteriormente, que son los más extendidos, existen muchas otras formas especiales de manómetros diseñados para aplicaciones especiales. Por ejemplo, los barómetros con una cápsula cerrada como forma especial de barómetros de resorte de cápsula, escalas de presión o manómetros líquidos.

Rango de visualización

El rango de visualización indica en qué rango de presión es adecuado el manómetro para la medición. La presión se especifica preferentemente en bares.

Clase de precisión

La clase de precisión de un manómetro indica lo grande que puede ser la desviación del valor mostrado en el manómetro con respecto al valor real aplicado.

Según EN 837-1, las clases de precisión están entre 0,1 y 4,0 a una temperatura de referencia de 20 °C. Las clases de precisión se indican como un porcentaje del rango de visualización. Con una clase de precisión de 1,0 y un rango de visualización de 100 bar, el límite de error de un manómetro sería, por tanto, de ± 1 bar.

Protección contra sobrecarga

La protección contra sobrecarga se refiere a la capacidad de un manómetro para soportar presiones más allá del rango de visualización. Si la presión aumenta aún más y también excede este rango de seguridad, la deformación elástica de los elementos que absorben la presión se transforma en una deformación plástica. El sistema de medición está permanentemente deformado.

Tamaño nominal

El tamaño de la pantalla del manómetro se indica como el tamaño nominal en milímetros.

Graduación de la escala

La graduación de la escala proporciona información sobre la precisión de lectura del dispositivo de visualización y denota los intervalos de la escala de visualización.

Propiedades de instalación

Además de las propiedades básicas de los manómetros mencionados anteriormente, deben tenerse en cuenta otras propiedades específicas de la instalación, como el tamaño de la rosca y la posición del tornillo de fijación, para seleccionar el manómetro correcto para la aplicación planificada. Los manómetros también se pueden llenar con un líquido (p. ej., glicerina) para amortiguar vibraciones fuertes o presiones que fluctúan rápidamente.

Cómo funcionan los manómetros diferenciales

La medición de presión diferencial es de gran importancia para el uso industrial y se utiliza, por ejemplo, para medir el nivel de llenado de los tanques llenos de líquido o para medir las velocidades de flujo y los caudales asociados.

La medición de presión diferencial es de gran importancia para el uso industrial y se utiliza, por ejemplo, para medir el nivel de llenado de los tanques llenos de líquido o para medir las velocidades de flujo y los caudales asociados.

La diferencia de presión se evalúa en función del alcance y la dirección de la deformación de esta membrana y se transfiere al sistema de visualización. Se pueden utilizar varios sensores de medición para medir velocidades de flujo, como sondas de presión dinámica o medidores/boquillas Venturi, dependiendo de la sección transversal de la tubería y las condiciones de funcionamiento.

Sensores de presión y sensores de flujo

Los sensores de presión y los sensores de flujo son formas especiales de manómetros.

Los sensores de presión se utilizan, por ejemplo, para medir el nivel de llenado de tanques o contenedores. También se utilizan en sistemas hidráulicos para controlar la presión del aceite en el sistema. Hay varios tipos de sensores de presión, como sensores piezorresistivos o sensores capacitivos.

Los sensores de flujo, por su parte, se utilizan para medir la cantidad de líquido o gas a través de un sistema de tuberías. Esto es importante para la dosificación precisa de medios en la industria química o farmacéutica, así como para los sistemas de calentamiento para comprobar el consumo de energía.

Selección del manómetro adecuado

Al seleccionar manómetros, es importante tener en cuenta las especificaciones de los componentes y materiales.

Esto puede basarse en las especificaciones DIN que están extendidas en Europa o en las especificaciones JIS que se definen en Japón. Sin embargo, es importante tener en cuenta que no todos los componentes y materiales son compatibles entre JIS y DIN.

Por lo tanto, se recomienda acordar las especificaciones de una región al seleccionar los componentes de precisión combinados.