Selección de manómetros de presión
Jan 08, 2016
¿Qué es un manómetro de presión?
• Es un instrumento diseñado para medir los cambios en una presión y convertir estos cambios en un movimiento mecánico, indicándolos sobre una escala graduada (carátula).
• Los elementos de medición de presión tipo tubo bourdon son los más comúnmente usados para medir un amplio rango de presiones.
¿Qué es un manómetro de presión?
Fluido a presión
0
14
28Kg/cm2
7 21
Escala graduada
Puntero
Conexión para entrada de presión
¿Cómo trabaja un manómetro de presión?
• El elemento de medición o tubo bourdon esta hecho de un tubo de pared delgada, doblado en forma de semicírculo (tipo C) o enrollado en un espiral (tipo helicoidal). • Cuando la presión es aplicada al sistema de medición a través del puerto de presión o conexión, la presión causa que el tubo de bourdon intente enderezarse, causando que el tip se desplace.
¿Cómo trabaja un manómetro de presión?
• El movimiento del tip es transmitido a través del eslabón al movimiento, el cual convierte el movimiento lineal del tubo bourdon en un movimiento de rotación que causa que el puntero se mueva e indique la medición de la presión en la carátula.
Usos de un manómetro de presión.-
• Proveer información de operación.
• Proveer datos de prueba.
• Medición de cantidades.
• Indicar eficiencia operacional. • Medición de fuerzas.
Selección de un manómetro de presión.-
Cuando se selecciona un manómetro depresión, es importante considerar los siguientes factores:
1.- Rango de presión (unidades de medida)
2.- Rango de temperatura
3.- Condiciones que afectan al instrumento
4.- Composición del fluido
5.- Temperatura del fluido
6.- Condiciones ambientales
7.- Método de instalación
8.- Exactitud requerida
9.- Venteo de cajas
Selección de un manómetro de presión.-
Rango de presión.-
• Generalmente se recomienda un rango para el manómetro de dos veces la presión de trabajo para máxima exactitud, seguridad y para extender la vida del instrumento. La presión de operación deberá estar siempre limitada al 75% del rango máximo del manómetro.
• Cuando se tienen presentes presiones pulsantes, la presión de operación deberá ser limitada a 2/3 del rango máximo del manómetro.
0
14
28Kg/cm2
7 21
Presión
Límite de operación general= 75% del rango para 28 Kg/cm2 es 21 Kg/cm2
0
14
28Kg/cm2
7 21
Presión
Límite de operación en presiones pulsantes= 2/3 del rango para 28 Kg/cm2 es 18.6 Kg/cm2
Rango de temperatura.-
• El rango de temperatura ambiente en donde la operación de un manómetro es adecuada es la siguiente:
- Manómetros soldados con soldadura de plata, - 40 ºC a 50 ºC (-40 ºF a 120 ºF)
- Manómetros soldados con Tig, - 40 ºC a 88 ºC (-40 ºF a 190 ºF)
-Manómetros llenos de líquido, - 18 ºC a 60 ºC (0 ºF a 140 ºF)
Condiciones que afectan al Instrumento.-
• En aplicaciones donde se involucran fluctuaciones severas de presión, vibraciones y/o pulsaciones, el uso de restrictores es recomendado. También, un manómetro lleno de líquido debe considerarse.
• El líquido de llenado lubrica el movimiento y reduce la fricción y el desgaste. El líquido de llenado también previene de la afectación por la humedad y atmósferas corrosivas a las partes internas.
Condiciones que afectan al Instrumento.-
El líquido de llenado más común es la glicerina.
El silicón puede ser utilizado en aplicaciones donde se esperan temperaturas extremas
Composición del fluido a presión.-
• Debido a que el elemento sensor de un manómetro puede estar expuesto directamente al fluido a medir, es necesario considerar las características de este fluido.
• Este fluido puede ser corrosivo, puede ser un gas o líquido, puede solidificar a diferentes temperaturas o puede contener sólidos que dejen depósitos dentro del elemento sensor.
Composición del fluido a presión.-
• Para fluidos a presión que no solidifican bajo condiciones normales o dejan depósitos, un manómetro de tubo bourdon es aceptable.
• Debe considerarse el uso de Sellos químicos cuando las partes del elemento sensor no sean compatibles con el fluido a presión.
• Consultar la Tabla de Compatibilidad Química para seleccionar el material adecuado.
Temperatura del fluido a presión.-
• Vapor u otros fluidos calientes pueden elevar la temperatura de los componentes del manómetro por encima de los límites de trabajo seguro de las uniones soldadas.
• En este caso, es recomendado que un sello químico o un sifón sea usado en conjunto con el manómetro.
• Sellos químicos o un capilar remoto puede ser considerado para estos casos.
Condiciones ambientales.-
• El rango de temperatura ambiente normal de trabajo para manómetros uso estándar es de - 40 ºC a 50 ºC (-40 ºF a 120 ºF),
• Para manómetros de proceso es de - 40 ºC a 88 ºC (-40 ºF a 190 ºF), y
• Para manómetros llenos de líquido es de - 18 ºC a 60 ºC (0 ºF a 140 ºF)
Condiciones ambientales.-
• El error causado por los cambios de temperatura es aproximadamente +/- 1% por cada 10 ºC (50 ºF). La temperatura de referencia es 24 ºC (75 ºF).
• Montaje remoto del manómetro utilizando un sello químico es una alternativa para aplicaciones que involucran temperaturas ambiente extremas.
Condiciones ambientales.-
• La humedad y los efectos del clima deben ser considerados. Los manómetros llenos de líquido pueden prevenir condensación interna.
• Para uso en exteriores, es recomendado el uso de manómetros con caja de acero inoxidable, latón o plástico.
• Choques mecánicos, vibración, polvo y humedad son aspectos que se deben tomar en cuenta al seleccionar un manómetro.
Método de Instalación.-
• La mayoría de los manómetros están disponibles en conexión inferior y conexión posterior, ya sea centrada o abajo, en conexión roscada NPT. Otros tipos de roscas y conexiones especiales son factibles de fabricar.
• Los manómetros Metron se calibran en posición vertical y en esa posición deben ser instalados. Para aplicaciones donde el manómetro se instala horizontalmente, o vertical invertido, debe ser recalibrado en la posición en la que sera usado.
Exactitud requerida.-
• Los manómetros Metron son fabricados con exactitudes de 2% hasta 0.5% a escala completa.
• Generalmente, entre mayor exactitud tenga un manómetro, tendrá un diámetro de carátula más grande y será más costoso.
Venteo en manómetros llenos de líquido.-
• Los manómetros llenos de líquido generalmente tienen un tapón de llenado/venteo, de material elastómero, el cual puede facilmente cortarse o desprenderse después de la instalación para permitir el venteo de la caja.
• Esto se recomienda para todos los manómetros llenos de líquido, especialmente aquellos con rango máximo de 7 kg/cm2 (100 psi) o menos. Esto compensa los cambios atmósfericos que pueden afectar la calibración del manómetro.
Tapón de venteo
Terminología.-
• Conexión: Es el principal componente y sirve de soporte al ensamble completo del manómetro; es donde está soldado el elemento sensor de presión y es el medio de conexión a la línea de presión que se quiere medir.
• Tubo bourdon: Es un tubular elástico; es el elemento sensor de presión. Puede tener forma tipo “C”; helicoidal, o espiral.
Movimiento: Es el componente que convierte el movimiento del elemento sensor en movimiento rotatorio del puntero.
Terminología.-
Terminología.-
• Calibración: Es el proceso de ajustar el mecanismo y hacer que la lectura indicada por el manómetro esté dentro de los límites de exactitud especificados.
• Caja: Es la carcaza que soporta, protege y cubre los elementos internos del manómetro.
Terminología.-
• Manómetro compuesto: Es un manómetro que indicatanto presión positiva como presión negativa.
• Condiciones ambientales: Las condiciones externas al manómetro, incluyendo clima, temperatura, humedad, atmósfera salina, vibración, atmosfera corrosiva y condiciones similares que pueden afectar el desempeño del manómetro.
Terminología.-
• Falla por fatiga: Es la falla del elemento elástico como resultado de repetidas aplicaciones de esfuerzos.
• Error por fricción: Es la diferencia entre lecturas antes y despues de que el manómetro ha sido ligeramente golpeado.
Terminología.-
• Error de hysteresis: Es la diferencia entre lecturas de presiones crecientes y presiones decrecientes en cualquier punto de la escala, obtenidas durante un ciclo de presión, después de eliminar el error por fricción.
• Condiciones normales de operación: Son las condiciones ambientales en las cuales la exactitud especificada aplica.
Terminología.-
• NPT: American Standard Taper Pipe Threads. Norma americana para roscas cónicas de tubo.
• Presión de operación: La presión a la cual el manómetro es normalmente operado.
• Sobrepresión: La aplicación de una presión más alla del rango de la escala completa.
• Falla por sobrepresión: Falla del elemento elástico causada por la aplicación de una presión en exceso de lapresión especificada para el elemento.
• Puntero:Componente que en conjunto con la carátulaindican la lectura de presión.
Terminología.-
Terminología.-
• Tapón de desfogue: Es un tapón insertado en la caja del manómetro que en caso de un evento de fuga del elemento desfoga la presión, previniendo una falla mayor en la estructura del manómetro.
• Pulsación: Es un incremento periódico de presión.
Tapón de venteo o desfogue
Terminología.-
• Restrictor: Es un accesorio que restringe el flujo del fluido entre la fuente de presión y el manómetro.
• Repetibilidad: La máxima diferencia entre dos o más lecturas consecutivas de la misma para la misma presión aplicada bajo las mismas condiciones de operación.
Construcción.-
Caja
Movimiento
Eslabón
Tubo Bourdon(elemento elástico)
Aguja
bisel
Mirilla
CarátulaConexión
Elemento de tope
Escala
Tip
Manómetro ensamblado
Exactitud.-
• Es la conformidad de la indicación de un instrumento respecto a su valor verdadero.
• Es la diferencia (error) entre el valor verdadero y la indicación del instrumento y está expresada como un porcentaje del alcance máximo de la escala.
• El error de exactitud incluye los errores de hysteresis y de repetibilidad y no incluye el error de fricción.
Grados de Exactitud (ASME B40.100).-
Error permisible en ±% del alcance máximo de la escala
Grado 0-25% span 25-75% span 75-100% span
4A
3A
2A
1A
A
B
C
D
0.1
0.25
0.5
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
0.1
0.25
0.5
1.0
1.0
2.0
3.0
5.0
0.1
0.25
0.5
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Uso recomendado.-
Error permisible en ±% del alcance máximo de la escala
Grado 0-25% span 25-75% span 75-100% span
4A3A
2A1AA
B
CD
0.1
0.250.51.02.0
3.0
4.0
5.0
0.1
0.250.51.01.0
2.0
3.0
5.0
0.1
0.250.51.02.0
3.0
4.0
5.0
Equipo de laboratorio
Equipo para prueba
Patrón y proceso
Instrumentación
Medidor de presión
Indicador de presión