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Qué es el manómetro: funcionamiento, tipos y aplicaciones

El manómetro es un instrumento utilizado para medir la presión de fluidos y gases dentro de un sistema cerrado. Los manómetros industriales son fundamentales para el control y la seguridad de las instalaciones, ya que permiten verificar que la presión se mantenga dentro de unos límites de funcionamiento correctos.

Estos instrumentos se emplean en numerosos sectores, entre ellos la industria química, la ingeniería de instalaciones, la oleodinámica, el aire comprimido y los sistemas de distribución de gas.

Existen diferentes tipos de instrumentos en función de la tecnología, de las presiones y de lo que se debe medir.

Un poco de historia

En 1644 Evangelista Torricelli concibió el principio del barómetro, construyendo lo que hoy se llama tubo de Torricelli e identificando el vacío torricelliano. Torricelli y Viviani demostraron que el vacío puede existir en la naturaleza y que el aire tiene peso. La unidad preferida por las normas europeas es el bar para los países con sistema métrico y el psi para los países anglosajones. Una unidad de medida de la presión fue llamada torr en su honor, mientras que la unidad de medida del Sistema Internacional es el Pa, en honor a otro ilustre físico, Pascal, que profundizó y mejoró la teoría de la presión atmosférica descrita por Torricelli. La palabra barómetro, acuñada por Boyle en 1667, hoy está casi siempre asociada al nombre de Torricelli, que figura así entre los científicos italianos más célebres del mundo. Eugène Bourdon (París, 8 de abril de 1808 – París, 29 de septiembre de 1884) fue un ingeniero y relojero francés. En 1849 inventó el manómetro Bourdon, un instrumento de medición de presión todavía en uso hoy en día. El manómetro Bourdon, en aquella época, podía medir presiones de cientos de atmósferas, algo impensable hasta entonces, y su introducción aportó una notable contribución a la seguridad de los generadores de vapor. Para explotar la patente fundó la sociedad Bourdon Sedeme.

Para qué sirve un manómetro

La presión es uno de los parámetros fundamentales en los procesos industriales. Los manómetros industriales permiten controlar y regular el funcionamiento de instalaciones y maquinaria, evitando anomalías operativas.

Seguridad de las instalaciones. El control de la presión es esencial para prevenir sobrepresiones que podrían causar daños o situaciones peligrosas, para verificar que las instalaciones estén en presión (ejemplo: sistemas contra incendios), o bien para comprobar que una máquina esté en funcionamiento (ejemplo: compresores), o para verificar el correcto sellado de un circuito (ejemplo: instalaciones de climatización). Por este motivo, los manómetros para instalaciones industriales son componentes fundamentales en los sistemas de seguridad.

El control de los procesos industriales; la presión es a menudo fundamental para el correcto resultado del producto que queremos fabricar; morteros cementosos, pastas alimentarias, adhesivos, etcétera, están ligados a la presión. El buen resultado del producto está condicionado por la gestión de la presión, parámetro fundamental en los procesos productivos industriales:

Aplicaciones

Los manómetros industriales se utilizan en numerosos ámbitos:

• aire comprimido (link https://www.bart-e.com/es/manometri/cassa-metallica.php)
• instalaciones hidráulicas (link https://www.bart-e.com/es/manometri/a-bagno-glicerina.php)
• instalaciones de gas (Link https://www.bart-e.com/es/manometri/capsula.php)
• industria química (Link https://www.bart-e.com/es/manometri/tutto-inox-atex.php)
• industria alimentaria (Link https://www.bart-e.com/es/manometri/separatori.php)
• instalaciones energéticas (Link https://www.bart-e.com/es/manometri/digitali.php)

Cómo funciona un manómetro

El funcionamiento de un manómetro se basa en la transformación de la presión del fluido en movimiento mecánico o señal electrónica.

En los manómetros industriales más comunes, la presión actúa sobre un elemento elástico (como un tubo Bourdon o una membrana) que se deforma proporcionalmente a la presión aplicada.

El movimiento generado por la deformación se transmite a una aguja mediante un mecanismo de relojería o de cremallera que indica el valor de la presión sobre una escala graduada.

Tipos de manómetros

Los diferentes tipos de manómetros están diseñados para adaptarse a condiciones específicas de uso y rangos de presión.

Manómetros de tubo Bourdon

Los manómetros de tubo Bourdon son los más difundidos entre los manómetros industriales.

Características:

• amplio rango de presión
• robustez
• gran fiabilidad

Se caracterizan por un muelle curvado en forma de C o helicoidal que, sometido a presión, tiende a enderezarse. El mecanismo de relojería traduce este alargamiento en un movimiento del índice sobre la esfera. Se utilizan en la mayor parte de las instalaciones industriales y en las aplicaciones técnicas.

Este tipo es el más difundido por su robustez, la rapidez de lectura, la seguridad y la amplia gama de escalas seleccionables. Pueden estar fabricados con diferentes materiales para aplicaciones en contacto con distintas sustancias (véase tabla de compatibilidad química (Link https://www.bart-e.com/es/download/compatibilita-chimicha-ITA.pdf ) y pueden equiparse con separadores, contactos eléctricos, índices de referencia, diferentes tipos de conexión (véase tabla de roscas Link https://www.bart-e.com/es/filettature.php ) y así sucesivamente. También pueden llenarse con líquido amortiguador (normalmente glicerina), que evita la “desaparición” de la aguja debida a las vibraciones y protege frente a continuas variaciones de presión y golpes de ariete.

Manómetros de membrana

Los manómetros de membrana se utilizan cuando es necesario medir bajas presiones o cuando el fluido puede ser agresivo o contaminado.

Aplicaciones típicas:

• industria química
• instalaciones de filtración
• sistemas de vacío

Son manómetros cuyo movimiento es una cremallera conectada directamente a una membrana. No tienen una amplia gama de presiones, pero se utilizan mucho en bajas presiones, también en presencia de glicerina o contactos eléctricos, y cuando se quiere separar el proceso de las partes internas del manómetro.

A menudo se fabrican en material anticorrosivo, convirtiéndose así en manómetros inoxidables adecuados para ambientes corrosivos. (vedi link https://www.bart-e.com/es/manometri/membrana.php )

Manómetros de cápsula

Se utilizan para bajas presiones. Normalmente para gas metano, ventilación, aspiración abierta.

En este caso las dos membranas están conectadas entre sí creando un pequeño “pulmón” que se infla y/o desinfla. Esta dilatación se traduce mediante un movimiento en una rotación de la aguja sobre la esfera.

Manómetros de columna líquida

Los manómetros de columna líquida se utilizan para medidas muy precisas, principalmente en:

• laboratorios
• calibraciones
• aplicaciones científicas

Aunque hoy se utilizan poco, siguen estando entre los instrumentos más fiables por su simplicidad. Están constituidos por un tubo (normalmente transparente) curvado en U y lleno de un líquido. Un extremo del tubo se deja abierto a la atmósfera, mientras que el otro está conectado directamente al proceso que se debe medir. La altura del líquido dará la presión en columna indicada en una escala graduada. Véase también la tabla de conversión. (link https://www.bart-e.com/es/scale.php )

Vea la ficha de nuestro producto https://www.bart-e.com/es/manometri/particolari/Metal-U-manometer.php

Manómetros digitales

Los manómetros digitales utilizan sensores electrónicos de presión y ofrecen:

• lectura en pantalla
• alta precisión
• posibilidad de registro de datos

Se utilizan cada vez más en los sistemas de control modernos por su versatilidad y la posibilidad de aplicar funciones y controles automáticos. Sus funcionalidades pueden transferirse y conectarse a software de gestión de procesos. (vedi link https://www.bart-e.com/es/manometri/digitali.php )

Manómetros con glicerina

Los manómetros Bourdon y de membrana pueden llenarse con glicerina. La glicerina es un aceite vegetal que actúa como “amortiguador” del movimiento y de la aguja. Los manómetros con glicerina (vedi link https://www.bart-e.com/es/manometri/a-bagno-glicerina.php ) también pueden llenarse con aceite de silicona, que se adapta mejor a temperaturas extremas..

El llenado con aceite permite:

• reducir las vibraciones de la aguja
• mejorar la estabilidad de la lectura
• proteger el mecanismo interno

Por este motivo se utilizan mucho en entornos industriales con vibraciones, como:

• compresores
• bombas
• instalaciones oleodinámicas.

¿Por qué hay una burbuja de aire en la glicerina?

La glicerina (u otros líquidos de relleno), como ya se ha dicho, sirve para amortiguar las vibraciones, proteger el mecanismo interno y mejorar la legibilidad de la aguja. Pero la glicerina se expande con la temperatura. Si el manómetro estuviera lleno al 100 %: cuando la temperatura aumenta, la presión interna crecería, lo que provocaría errores de medición o incluso daños (deformaciones, fugas). La burbuja de aire actúa como «cámara de compensación» para esta expansión.

¿Según qué regla se llena?

No existe un «porcentaje único» válido para todos, pero se sigue una norma técnica consolidada (normas + prácticas de fabricación) que es de aproximadamente un 80-90 % de líquido con un 10-20 % de aire. Esto varía en función del diámetro del manómetro, el tipo de líquido (glicerina, silicona, etc.) y el rango de temperatura previsto.

La norma principal es la EN 837-1. No indica un porcentaje preciso, pero establece que el manómetro debe garantizar precisión y seguridad, y que el llenado debe evitar sobrepresiones internas debidas a la temperatura.

Por lo tanto, la presencia de la burbuja es una consecuencia técnica necesaria para cumplir con la norma.

Accesorios

A los manómetros se les pueden aplicar contactos eléctricos (VEDI Link https://www.bart-e.com/es/manometri/contatti-elettrici.php ) o separadores de fluido para evitar que el proceso entre en el interior del elemento elástico, que perdería su función (VEDI Link https://www.bart-e.com/es/manometri/separatori.php ).

Además, se pueden aplicar válvulas para aislar el manómetro y protegerlo y/o sifones para alejarlo de fuentes de calor (VEDI link https://www.bart-e.com/es/manometri/porta-manometri.php )

Componentes de un manómetro

Un manómetro industrial está compuesto por varios elementos fundamentales.

La caja protege los componentes internos. Puede ser de ABS, metálica o de acero inoxidable. Normalmente la caja inox prevé estanqueidad para exterior o ambientes agresivos.

El elemento elástico que, como hemos visto, puede ser un tubo Bourdon, un tubo helicoidal, una membrana o una cápsula, y que transforma la presión en movimiento mecánico.

El mecanismo que traduce el movimiento mecánico lineal en un movimiento circular.

La esfera, que es la superficie graduada sobre la que se indica la presión.

La aguja, que indica el valor de la presión en la escala.

La conexión, que puede ser roscada, bridada, clamp y permite la conexión del manómetro a la instalación o a la tubería.

Cómo elegir el manómetro correcto

La elección del manómetro correcto depende de varios factores. ¿Qué preguntas debo hacerme?

La primera es el rango de medida. En general, los manómetros no deben superar el 75 % del valor de fondo de escala con presiones estáticas y el 60 % del fondo de escala para presiones pulsantes.

La segunda es el entorno de uso. Para ambientes agresivos o industrias químicas se utilizan manómetros inoxidables, así como para la industria farmacéutica y la industria alimentaria. Para todos los demás casos, el latón puede ser adecuado.

Tercera, ¿cómo lo conecto a la presión? La conexión suele ser roscada de 1/8”, 1/4”, 3/8”, que se está volviendo obsoleta, y 1/2”, pero también pueden ser bridadas y clamp. Además, hay que decidir dónde quiero la conexión. Si me va bien abajo es radial, detrás es posterior; si lo quiero fijar en un panel tengo dos posibilidades: con la brida de tres agujeros, cuya ventaja es la aplicación frontal sin necesidad de acceder a la parte posterior del panel, o con el soporte, que tiene una estética mejor, ocupa menos espacio, pero solo puede montarse desde la parte posterior del panel.

Cuarta pregunta: el tamaño. Debe evaluarse claramente en función del espacio disponible y de la distancia respecto al operador. El diámetro de la esfera influye en la legibilidad del instrumento. Si es pequeño ocupa poco espacio; si es grande se ve mejor.

Los diámetros son 25, 40, 63, 80, que se está volviendo obsoleto, 100, 150, 200, 250. Existía un 125/130 pero está obsoleto.

En caso de vibraciones o choques mecánicos es mejor utilizar manómetros con glicerina.

Nota en relación con el tamaño. Tener un manómetro grande porque está lejos, con llenado de glicerina, no tiene mucho sentido; si está lejos, también puedo colocarlo alejado de las vibraciones.

Cómo leer un manómetro

La esfera presenta una escala graduada que indica la presión. La tolerancia de la lectura depende de la clase de precisión y del tipo de aguja. En los manómetros de precisión, los manómetros patrón primarios, la aguja es de cuchilla y la esfera con espejo antirreflejo facilita la mejor lectura posible.

La mayoría de los manómetros milen la presión relativa, es decir, la presión creada dentro de un circuito cerrado sin considerar la presión atmosférica.

Si se quiere considerar la presión atmosférica, se habla de manómetro absoluto que, en reposo, parte de 1 (+- la presión atmosférica) y donde 0 (cero) es el vacío absoluto, que puede medirse con manómetros específicos (vedi Link https://www.bart-e.com/es/manometri/particolari/assoluto.php)

Las unidades más comunes son BAR (citada como preferida por la norma EN 837) para los países con sistema métrico decimal y PSI para los países anglosajones. El Pa ha intentado abrirse camino desde la instauración del sistema internacional en 1960, mas al ser muy pequeño ha encontrado poco espacio salvo en sus múltiplos.

Normativas y estándares de los manómetros

Los manómetros industriales deben cumplir estándares técnicos específicos y son citados en diversas normas.

La norma EN 837 es la encargada de definir los requisitos técnicos de los manómetros mecánicos, entre ellos :

• características constructivas
• seguridad
• clases de precisión
• campos de medida

La clase de precisión indica la tolerancia con respecto a la presión de referencia expresada en porcentaje referido al valor de fondo de escala (o de la amplitud total). El resultado es el error máximo permitido.

Aplicaciones industriales de los manómetros

Los manómetros industriales encuentran aplicación en numerosos sectores.

Manómetros para aire comprimido

Utilizados en compresores y redes neumáticas para controlar la presión del aire.

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/cassa-metallica.php

Manómetros para instalaciones hidráulicas

Utilizados para controlar la presión del agua u otros fluidos en circuitos hidráulicos.

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/a-bagno-glicerina.php

Manómetros para gas

Utilizados en los sistemas de distribución y almacenamiento de gases técnicos e industriales.

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/capsula.php

Manómetros para industria química

En ambientes químicos se utilizan a menudo manómetros inoxidables o instrumentos con separador para resistir fluidos corrosivos.

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/tutto-inox-atex.php

Manómetros digitales

Alta precisión y versatilidad

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/digitali.php

Registradores de presión

Manómetros para registrar la presión a lo largo del tiempo.

Link https://www.bart-e.com/es/manometri/registratori.php

Preguntas frecuentes sobre los manómetros

Qué diferencia hay entre manómetro y barómetro

El manómetro mide la presión de un fluido en un sistema cerrado, mientras que el barómetro o manómetro absoluto mide la presión atmosférica.

Cómo se calibra un manómetro

La calibración se realiza comparando el instrumento con un patrón de referencia certificado. Este control puede ser realizado por un laboratorio ACCREDIA (LAT) o por nosotros con trazabilidad Accredia.

Cuándo debo cambiarlo

Los manómetros industriales deben verificarse periódicamente y sustituirse si la precisión ya no entra dentro de las tolerancias previstas.

Cada cuánto debo controlarlo

¡Decídalo usted!

La norma ISO 9001 dice [...] Cuando el seguimiento o la medición se utilizan para verificar la conformidad de los productos y servicios con los requisitos, la organización debe determinar y poner a disposición los recursos necesarios para asegurar resultados válidos y fiables [...].

En el caso de un certificado de calibración, la frecuencia se entiende como una evaluación del riesgo de que este instrumento deje de ser fiable. Su verificación y su seguimiento deben indicarse en los procedimientos de cada empresa (organización).

Dos ejemplos extremos :

el manómetro está en una furgoneta/taller, controla instalaciones y equipos todos los días, con distintos operadores; su integridad está en riesgo diariamente. Su verificación debería ser muy frecuente.

Otro compra un instrumento porque, en caso de necesidad, debe poder demostrar que la instalación o el equipo es eficaz. No lo usa nunca. En ese caso puede controlarse raramente.

La práctica más habitual es 1 vez al año, como las auditorías de los organismos certificadores.

Qué certificados puedo solicitar

Hablar de certificados abre todo un mundo. La conformidad con las normas técnicas es la base y la encontrará gratuitamente en la ficha del artículo (aquí un ejemplo link https://www.bart-e.com/es/download/Dichiarazione_CE_Manometri_150.pdf) .

Si la quiere con su referencia de pedido, código de artículo, debe solicitarse como fecha límite en la fase de pedido. Lo mejor es pedir todas las certificaciones que desee en fase de oferta: algunas pueden ser de pago y otras no están dentro de los reglamentos que seguimos nosotros.

¿Por qué se usa el bar?

Aunque el Sistema Internacional utiliza el pascal, en la práctica técnica (instalaciones, manómetros, oleodinámica, neumática) se usa casi siempre el bar. La razón es muy simple: el pascal es demasiado pequeño.

El relación es un múltiplo exacto de 10 (1 bar = 100.000 Pa oppure 10 Mpa)

Ejemplo típico : presión atmosférica ≈ 101 325 Pa. Escribirlo en pascales es poco práctico. Con el bar se convierte en: presión atmosférica ≈ 1,013 bar. Mucho más sencillo de leer en instrumentos y esquemas.

En la instrumentación industrial, el bar es perfecto para las escalas de medida :
Agua doméstica entre 2 y 5 bar ; aire comprimido entre 6-10 bar, instalaciones hidráulicas entre 10 e 200 bar ; en oleodinámica entre 200 y 400 bar.

Si se utilizaran los pascales, la escala sería menos legible en un instrumento.