¿QUE ES UN MANOMETRO? DEFINICION Y TIPOS DE MANOMETROS

Para controlar la presión en una línea o en un proceso, lo primero que se debe hacer es medirla. Un manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de gases o líquidos contenidos en recipientes o tuberías.  Los manómetros son indicadores de presión y pueden mostrar: presión manométrica, diferencial o absoluta. 

Este artículo hace mención de los manómetros que tienen un elemento elástico como elemento de medición: tubo Bourdon, diafragma o fuelle (Figura 1). Según la ley de Hook "un elemento elástico sometido a una fuerza, sufre alargamientos proporcionales a la fuerza aplicada".

Figura 1.

El sensor de fuelle es un elemento elástico en forma de “acordeón”, con la base y cubierta rígidas. Los cambios de presión en el proceso hacen que se expanda o contraiga. Este movimiento es predecible y se puede usar para operar un mecanismo con un puntero y una carátula en indicadores locales. Los fuelles se usan en un rango de presiones que va de pequeños vacíos a presiones de unos 5 kg/cm2. 

La Figura 2 muestra un manómetro de presión absoluta basado en fuelles opuestos. La presión de los elementos a medir se compara contra una referencia de presión, que, a la vez, es el cero absoluto. Para este propósito se da un vacío absoluto como presión de referencia, en una cámara de referencia, en el extremo del elemento de medición no sujeto a presión. Esta función se consigue sellando la cámara de medición apropiada o la carcasa que la rodea.

 

Figura 2. 

Los diafragmas son membranas circulares muy delgadas y flexibles que cambia de forma cuando la presión del proceso cambia. La presión del proceso ejerce una fuerza sobre un lado del disco y la parte central del disco se mueve hacia adentro por esta acción y este movimiento mueve el puntero del indicador sobre una escala para indicar la presión. Se fabrican de acero inoxidable, latón, bronce, monel, entre otros materiales. 

Con el diafragma se puede formar una capsula. Esta consta de dos diafragmas unidos con soldadura por el borde exterior. El interior de la cápsula se conecta al proceso y la presión externa se utiliza como referencia. Los actos de presión en el interior de la cápsula y el movimiento que genera es mostrada por la aguja como medida de la presión ejercida (Figura 3). Los manometros de fuelle se usan en un rango de presiones que va de pequeños vacíos a presiones de unos 2 kg/cm2. 

 

Figura 3.

El tubo Bourdon es llamado así por Eugene Bourdon, un cientifico francés, quien lo inventó en 1847 y consiste en un tubo metálico, elástico, aplanado y curvado en forma de “C”. Sin embargo, también hay formas en espiral y helicoidal (Figura 4). Los tubos de Bourdon se construyen en diferentes materiales, dependiendo de las presiones y fluidos con los que han de trabajar. Los más utilizados son de bronce fosforoso, aleaciones de acero, aceros inoxidables, monel y cobre-berilio.

Figura 4.

Con el tubo Bourdon en forma de C se construyen la mayoría de los manómetros de carátula circular y miden varios rangos de presión que van desde 0 hasta 2000 kg/cm2. La Figura 5, muestra un manómetro con tubo Bourdon.  La sección transversal del tubo es de forma ovalada. El tubo Bourdon se desvía al recibir presión, esta deflexión se comunica al engranaje sector mediante una biela, la cual une el extremo libre cerrado del tubo Bourdon. El engranaje de sector a su vez engrana con el piñón (pinion) que está conectado con el eje de la aguja indicadora o puntero. La posición del tornillo que une la biela al pasador del engranaje sector es ajustable, y se utiliza para la calibración del manómetro.

Figura 5.

Para incrementar la sensibilidad del tubo Bourdon, y lograr que se detecten con precisión pequeños cambios de presión, se ideó extender el tubo usado en el tipo C y enrollarlo en forma vertical 4 o 5 vueltas lográndose  una unidad compacta fácil de construir y de instalar (Figura 6)). Este diseño es llamado helicoidal y se pueden medir presiones de hasta 5000 kg/cm2. 

 

Figura 6.

El tubo de Bourdon tipo espiral se ideó en un tubo enrollado en forma espiral (Figura 7). La espira se desenrolla al tiempo que la presión interior se incrementa y aunque el tubo enrollado produce menos movimientos de la punta que las otras dos formas, es muy fuerte, compacto y ligero de peso. Es un excelente instrumento de presión para usarse en condiciones severas donde la sensibilidad no es tan importante como la durabilidad. Se pueden medir con este tipo de Bourdon presiones de hasta 2500 kg/cm2. 

 

Figura 7.

En ocasiones ninguno de los materiales convencionales puede utilizarse debido a la naturaleza corrosiva del fluido. Como respuesta a las exigencias de estos casos, se dispone de los llamados manómetros químicos o sello químico (Figura 8). Este sistema consta de un diafragma y un tubo capilar. El sistema está lleno de algún liquido neutro como, por ejemplo, aceite mineral o glicerina, lo cual le da la cualidad de transmitir la presión de un punto a otro. Este sistema también es de utilidad en el caso en que se corra el riesgo de que el fluido pueda solidificarse en el interior del tubo de Bourdon, o en el caso de que sea tan viscoso que pueda taponarlo. 

Figura 8.

REFERENCIAS:

Cable M. (2005). Calibration: A technician´s Guide. ISA Techician.

Villalobos, O. G. et al.  (2006). Medición y control de procesos industriales. Instituto Politécnico Nacional. 

Wika (2010). Manómetros con elementos elásticos. Información técnica. DS_IN0001_ES_1365.