Introducción

La medición de la presión es una de las tareas más fundamentales de la ingeniería industrial, y elegir el manómetro adecuado es fundamental para la precisión, la seguridad y la eficacia. Hoy en día existen muchos tipos diferentes de manómetros, desde el tradicional manómetro de tubo de Bourdon hasta los avanzados manómetros digitales e iónicos. Cada tipo de manómetro tiene características, principios de funcionamiento y escenarios de aplicación únicos. Tanto si se trata de manómetros de gas como de tipos de manómetros de aceite, o si necesita comprender los componentes de los manómetros que los hacen funcionar, la selección del instrumento correcto puede marcar la diferencia en el rendimiento de su sistema. En este artículo, exploraremos 4 tipos de manómetros y otros manómetros o manómetros especializados, incluidos los modelos de manómetro bourdon, manómetro de engranajes y de diafragma, ayudándole a comprender los tipos de manómetros disponibles y cómo seleccionar el más adecuado para su aplicación.

Manómetros mecánicos tradicionales

En mi carrera, he entrado en contacto con muchos manómetros, pero los más básicos y extensos son estos manómetros mecánicos. No son tan magníficos como muestran los números, pero son estables y fiables.

Manómetros de tubo Bourdon

Principio: Cuando se habla de manómetros mecánicos, lo primero que viene a la mente es el tubo de Bourdon. Su principio de funcionamiento es en realidad bastante ingenioso: cuando la presión del medio entra en el interior del tubo de Bourdon curvado, el tubo se deformará debido a la diferencia de presión entre el interior y el exterior. Esta deformación pasa a través de un conjunto de mecanismo de enlace preciso, y finalmente impulsa la aguja de la esfera. Indica el valor de la presión. Es como apretar una tubería de agua y que se abombe, salvo que la deformación del tubo de Bourdon está cuidadosamente diseñada para medir con precisión la presión.

Clasificación: Los tubos de Bourdon también se dividen en varios tipos, el más común es el tubo de Bourdon tipo C, que es el tipo más familiar de tubo de arco. Además, hay tubos de Bourdon de tipo espiral y bobina, que se suelen utilizar para presiones más altas o requisitos de espacio especiales. Personalmente, creo que la estructura del tubo de Bourdon de tipo C es la más intuitiva y fácil de entender.

Escenario de aplicación: El rango de aplicación del manómetro bourdon es realmente muy amplio, cubriendo casi todas las ocasiones industriales generales. Desde el equipo de tratamiento de agua común en nuestra vida cotidiana hasta el sistema hidráulico y el sistema neumático en la fábrica, podemos verlo. Son estables y duraderos y son la primera opción de muchos ingenieros.

Ventajas e inconvenientes: Sus ventajas son evidentes: alta rentabilidad y amplio rango de medición. Ya se trate de unos pocos kilogramos de baja presión, o miles de kilogramos de alta presión, hay manómetro de tubo de Bourdon adecuado. Pero la desventaja no es sin, es susceptible a la vibración y la pulsación, en algunas condiciones de vibración severa, la lectura puede ser menos estable. Sin embargo, muchos manómetros de tubo de Bourdon están ahora llenos de líquido amortiguador para mejorar este problema.

Manómetros de membrana

Principio: El principio de funcionamiento del manómetro de diafragma es algo diferente al del tubo de Bourdon. Utiliza un diafragma elástico delgado, cuando la presión sobre el diafragma, el diafragma se doblará deformación. Esta deformación es también a través del mecanismo de enlace, conducir el puntero para indicar la presión. Se puede imaginar como un tambor. Cuanto mayor sea la presión, más se presiona la superficie del tambor.

Características: La característica más destacada de este manómetro es que es adecuado para la medición de medios corrosivos, medios viscosos o medios fáciles de cristalizar. Debido a que el diafragma puede estar en contacto directo con el medio, la parte del cuerpo puede estar hecha de material resistente a la corrosión. Además, llenando el fluido espaciador bajo el diafragma, se puede evitar eficazmente que el medio obstruya o corroa el sistema de medición.

Escenario de aplicación: Debido a su resistencia a la corrosión, los manómetros de diafragma son los preferidos en las industrias química, farmacéutica y de alimentación y bebidas. Especialmente en la necesidad de sello de diafragma, como la medición de ácido fuerte y álcali o líquido que contiene partículas, manómetro de diafragma es casi la única opción.

Ventajas e inconvenientes: Sus ventajas son una buena resistencia a la corrosión y una fuerte protección contra sobrecargas. Incluso bajo presiones extremas, el diafragma puede proporcionar cierta protección. Sin embargo, su precisión de medición es relativamente baja, especialmente cuando se mide en rangos pequeños, y puede no ser tan precisa como otros tipos de manómetros.

Manómetros de fuelle

Principio: El manómetro de fuelle utiliza la deformación telescópica del fuelle para medir la presión. El fuelle es como una estructura tubular telescópica. Cuando actúa la presión, se estirará o comprimirá como un acordeón. Esta deformación también accionará el puntero a través de un dispositivo de transmisión mecánica.

Características: Si desea medir la presión muy baja, como la presión del viento o algunos micro presión negativa, a continuación, fuelle manómetro es definitivamente su primera opción. Tiene alta sensibilidad y puede capturar cambios sutiles de presión.

Escenarios de aplicación: Los manómetros de fuelle se suelen utilizar para medir presiones bajas, como en equipos de combustión de gas, sistemas de ventilación y gasoductos de baja presión. Su rendimiento es muy bueno en estas ocasiones sensibles a la presión pero cuyo valor de presión no es elevado.

Ventajas e inconvenientes: Sus ventajas son la alta sensibilidad y la capacidad de medir con precisión pequeñas presiones. Pero las desventajas también son obvias: el rango de medición es limitado, generalmente no es adecuado para la medición de alta presión, y susceptible a los cambios de temperatura, las fluctuaciones de temperatura pueden conducir a errores de lectura. Por lo tanto, a la hora de seleccionarlos debe prestarse especial atención a la estabilidad de la temperatura de las condiciones de trabajo.

Manómetros especializados para aplicaciones específicas

Manómetros diferenciales

Es la diferencia de presión entre dos puntos. Recuerdo una vez que nuestro taller necesitaba controlar con precisión la obstrucción de un filtro. Si utilizábamos un manómetro convencional, teníamos que instalar dos, y luego calcular la diferencia manualmente. Si no hablamos de problemas, la precisión y el rendimiento en tiempo real se verían muy reducidos. En este momento, el manómetro diferencial es especialmente importante.

• Principio: En pocas palabras, su estructura interna está ingeniosamente diseñada para sentir y mostrar directamente la diferencia de presión entre dos puntos diferentes (como aguas arriba y aguas abajo de la tubería).
• Escenario de aplicación: Además del control de la obstrucción de filtros que acabo de mencionar, se trata simplemente de "C-bit" en la medición de caudal, como la medición indirecta del caudal de fluido con placa orificio o tubo venturi. También está la medición del nivel de líquido, especialmente el nivel de líquido de un recipiente cerrado, que se calcula midiendo la diferencia de presión entre el fondo y la parte superior del recipiente o un punto de referencia. Este es realmente el "versátil" en el control industrial ".

Vacuómetros

Cuando hablamos de "vacío", no se trata simplemente de estar por debajo de la presión atmosférica, a veces es muy poca presión. El grado de vacío está graduado, y los distintos niveles de vacío requieren distintos tipos de vacuómetros.

• Principio: Medir la presión por debajo de la presión atmosférica. Esto parece sencillo, pero es mucho más complicado de poner en práctica, porque cuanto menor sea la presión, más difícil será la medición.
• Clasificación: Los más comunes son los vacuómetros mecánicos, como los de tipo tubo Borden, que son adecuados para vacío medio y bajo. Una mayor precisión requiere vacuómetros electrónicos, como los Gauges y los Pirani Gauges, que se utilizan habitualmente Los termopares miden la conductividad térmica de los gases para calcular la presión. Por supuesto, si lo que busca es el vacío ultraalto (UHV) o incluso el vacío extremadamente alto (XHV), sólo puede optar por los Ionómetros. Su precisión es aterradora, pero también requiere un entorno operativo elevado.
• Escenarios de aplicaciónbombas de vacío, hornos de vacío, fabricación de semiconductores, equipos de revestimiento, etc., que son inseparables de la mesa de vacío. Sin ellas, muchos procesos de precisión sencillamente no serían posibles.

Manómetros de alta/baja temperatura

En entornos extremos, los manómetros normales simplemente no resisten. Recuerdo que teníamos la caldera de un cliente, la temperatura era tan alta que el dial regular falló pronto.

• Características: Estos manómetros especiales han realizado artículos sobre selección de materiales y diseño estructural, como el uso de aleaciones resistentes a altas temperaturas, diafragmas de aislamiento, etc., para garantizar que la precisión y la estabilidad puedan seguir manteniéndose a temperaturas extremas.
• Escenarios de aplicación: Además de las calderas mencionadas, también son indispensables en los equipos de refrigeración y los procesos criogénicos (como los tanques de almacenamiento de nitrógeno líquido). Como puedes imaginar, si el manómetro de un tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido se congela y se agrieta a baja temperatura, tendrá un gran problema.

Manómetros de aceite

• Características: El interior de su esfera está lleno de glicerina u otro líquido viscoso. No subestimes esta capa de aceite, es un "amortiguador".
• Tipos de manómetros de aceite y escenario de aplicaciónen entornos con fuertes vibraciones y frecuentes pulsaciones de presión, como estaciones de bombeo, compresores de aire y sistemas hidráulicos, la aguja de los manómetros ordinarios siempre temblará, lo que imposibilita una lectura precisa, y el desgaste mecánico es rápido. En este momento, la tabla de llenado de aceite puede desempeñar un papel. Esa capa de líquido puede amortiguar eficazmente la vibración, por lo que el puntero tan estable como una montaña, la lectura clara. Al mismo tiempo, el líquido también puede lubricar los componentes internos y prolongar la vida útil del instrumento.
• Ventajas e inconvenientes: Personalmente, creo que el buen rendimiento antivibraciones y la mayor vida útil son sus mayores ventajas. Por supuesto, también hay desventajas. Por ejemplo, a temperaturas extremadamente bajas, el líquido de llenado puede volverse más viscoso y la velocidad de respuesta puede ser ligeramente más lenta, pero esto es aceptable en la mayoría de los escenarios en los que se necesita.

Manómetros digitales e inteligentes

La ola de digitalización ha barrido todas las industrias, y el campo de la medición de presión no es una excepción. Cuando hablamos de medición moderna de la presión, no podemos dejar de mencionar los manómetros digitales.

Manómetros digitales

• Principio: Los manómetros tradicionales indican la presión mediante deformación mecánica, mientras que los manómetros digitales son completamente diferentes. Su núcleo son los sensores de presión, que obedientemente convierten las señales físicas de presión en señales eléctricas. Imagínese que es como "traducir" la presión a un lenguaje que pueda entender un ordenador, y luego estas señales eléctricas se procesan para mostrar claramente los números en una pantalla LCD. Personalmente, creo que este cambio es un salto cualitativo.
• Características: He manejado innumerables proyectos y conozco la importancia de la precisión para la medición. Uno de los aspectos más destacados de los manómetros digitales es su alta precisión, especialmente en el laboratorio y en ocasiones de medición de precisión, que puede proporcionar lecturas más fiables que los relojes mecánicos. Además, su legibilidad es simplemente "la bendición de la vejez": gracias a la brillante pantalla digital, ya no tendrá que entrecerrar los ojos para adivinar hacia dónde apunta la aguja. Algunos modelos avanzados pueden incluso estar equipados con funciones de grabación de datos y comunicación, lo que supone un golpe mágico para escenarios que requieren un seguimiento a largo plazo o el análisis de datos.
• Escenario de aplicación: Creo que los manómetros digitales son los más adecuados para situaciones en las que la precisión es fundamental. Por ejemplo, al hacer experimentos en el laboratorio, o cuando se requiere la calibración de precisión de los equipos de campo, es mi primera opción. Por supuesto, algunos de los cambios instantáneos de presión sensibles enlaces de proceso, también es más tranquilizador que la tabla tradicional.

Transmisores de presión inteligentes

Si los manómetros digitales son digitales, los transmisores de presión inteligentes son inteligentes. No se trata de una simple pantalla digital, es más bien un dispositivo de medición de presión con "cerebro".

• Características: Lo más sorprendente de los transmisores de presión inteligentes es que integran un microprocesador. Esto significa que no es sólo un sensor, sino un "pequeño ordenador" que puede realizar el procesamiento de señales, autodiagnóstico e incluso la comunicación a distancia ". Piense en ello, puede juzgar si hay un fallo, sino también a través de protocolos HART o Modbus como los datos directamente a la sala de control, que en el pasado es impensable. No es sólo para la medición, sino también para el control y la gestión.
• Diferencia con el manómetro tradicional: La función principal de un manómetro tradicional es mostrar la presión, eso es todo. Pero los transmisores de presión inteligentes son "versátiles". No sólo puede mostrar la presión, lo que es más importante, puede emitir una señal de corriente estándar de 4-20 mA o una señal digital. Esto significa que puede conectarse directamente al sistema de control automático para realizar la supervisión y el control remotos. Por ejemplo, si la presión supera un determinado umbral, el sistema puede emitir automáticamente una alarma o incluso tomar medidas, lo que es realmente inteligente. No es sólo "ver", sino "pensar" y "actuar".
• Escenario de aplicación: En mi opinión, los transmisores de presión inteligentes están hechos a medida para los sistemas de control automatizados y el Internet industrial de las cosas (IIoT). En las grandes fábricas, es necesario supervisar cientos de puntos de medición en tiempo real. Si todos los contadores se leen manualmente, es sencillamente imposible. Con ella, todos los datos pueden recopilarse en una sala de control central, y los ingenieros pueden sentarse frente al ordenador para controlar la situación general. La industria del futuro está destinada a ser inteligente, y los transmisores de presión inteligentes son una parte clave de ella. Por supuesto, en algunas áreas peligrosas que requieren una seguridad y fiabilidad extremadamente altas, también tiendo a recomendar este dispositivo inteligente. Al fin y al cabo, tiene su propia función de diagnóstico y puede detectar posibles problemas a tiempo.

Cómo elegir el manómetro adecuado

Tipo de medio

Esta es la principal consideración. Si el medio que desea medir es agua, aire, etc., la elección es muy amplia. Pero si el medio es corrosivo, como el ácido o el álcali, o contiene partículas sólidas, como el lodo, o incluso medios muy viscosos, como el petróleo pesado, entonces hay que prestar especial atención al material del manómetro. El acero inoxidable es una elección común, pero el grado específico depende del grado de corrosión; para medios muy corrosivos, pueden ser necesarias aleaciones especiales o juntas de diafragma. No subestime este punto. Si elige el material equivocado, el instrumento se dañará y el accidente de seguridad será grave. La temperatura también es un punto clave, los medios de alta temperatura necesitan considerar la disipación de calor o el esquema de transmisión remota.

Intervalo de medida

Mucha gente pensará que cuanto mayor sea el alcance, mejor, ya que se puede medir de todas formas. Craso error. Mi experiencia me dice que hay que asegurarse de que la presión de trabajo esté entre 25% y 75% del rango de medición. Esto no sólo garantiza la mejor precisión de medición, sino que también prolonga la vida útil del instrumento. Si a menudo deja el medidor en el límite superior o inferior del rango, su vida útil se reducirá definitivamente en gran medida, y la lectura puede no ser exacta. Por ejemplo, un medidor de presión de 2.5MPa, si su presión normal de trabajo es de 2.4MPa, entonces cada operación de sobrecarga causará daños a su tubo de resorte.

Requisitos de precisión

Las exigencias de precisión varían según las aplicaciones. Por ejemplo, para la investigación de precisión en el laboratorio, puede necesitar un 0,1 por ciento o más de precisión; en algunos controles industriales no críticos, un 2,5 por ciento de precisión puede ser suficiente. No es necesario invertir costes innecesarios en busca de una precisión excesiva, pero tampoco hay que sacrificar la precisión necesaria para ahorrar dinero.

Condiciones medioambientales

La influencia del entorno de trabajo en el manómetro es enorme. Si hay vibraciones severas o pulsaciones de presión en sus condiciones de trabajo, como la salida de la bomba, entonces el manómetro lleno de aceite será una mejor opción. Puede amortiguar eficazmente estos choques, prolongar la vida útil del instrumento y hacer que la lectura sea más estable. Si la temperatura es demasiado alta o demasiado baja, la humedad es demasiado alta, e incluso polvo o gases inflamables y explosivos, es necesario seleccionar el nivel de protección correspondiente del instrumento, como el tipo a prueba de explosiones.

Conexión a proceso

Esta parte suele ser más fácil de ignorar, pero es igual de importante. El tamaño, el tipo de rosca y el método de instalación deben coincidir con la tubería de su equipo. Rosca G común, rosca NPT, etc., así como conexión por brida. No subestime una unión, la elección equivocada puede provocar dificultades de instalación, o incluso fugas.

Consideraciones de seguridad

La seguridad es siempre lo primero. En el caso de medios a alta presión, inflamables, explosivos o tóxicos, deben tenerse en cuenta los requisitos de protección contra sobrepresiones y a prueba de explosiones. Por ejemplo, manómetros con orificios limitadores de caudal o de alivio de presión, e instrumentos que cumplan normas antideflagrantes como ATEX o IECEx. He visto manómetros reventar por sobrepresión, así que esto no debe ser ambiguo.

Presupuesto

El último factor, pero igualmente realista, es el presupuesto. Hay que encontrar un equilibrio entre coste y rendimiento. A veces, sacrificar un poco de precisión no esencial por una solución más económica es perfectamente aceptable. Pero tenga en cuenta que la seguridad y el rendimiento crítico no deben verse comprometidos para ahorrar dinero.

Para que todo el mundo lo entienda de forma más intuitiva, he hecho una tabla comparativa simplificada para comparar 4 manómetros comunes: Manómetros de tubo de Bourdon, manómetros de membrana, manómetros digitales y manómetros rellenos de aceite.

Característica / Tipo de manómetro	Manómetro de tubo Bourdon	Manómetro de membrana	Manómetro digital	Manómetro lleno de líquido
Tipo de medio	Limpio, no corrosivo	Corrosivo, viscoso, partículas	Ancho, depende del sensor	Limpio, no corrosivo
Intervalo de medida	Presión media a alta	Baja presión, micropresión	Amplia gama	Presión media a alta
Requisitos de precisión	0,6% - 2,5%	1,0% - 2,5%	0,05% - 1,0%	1,0% - 2,5%
Condiciones medioambientales	Entorno estable	Corrosivo, viscoso	Necesita protección contra el polvo y el agua	Vibración, pulsación
Conexión a proceso	Roscado, embridado	Roscado, embridado	Roscado, embridado	Roscado, embridado
Consideraciones de seguridad	Común	Aislamiento de diafragma	Seguridad de la batería	Amortiguación de pulsaciones
Presupuesto	Bajo - Medio	Media - Alta	Alta	Medio

Por supuesto, esta tabla es sólo una referencia general, la elección específica también debe combinarse con la situación real para un análisis más detallado.

Preguntas frecuentes sobre Manómetros

1. ¿Cuáles son los distintos tipos de manómetros?

Existen varios tipos de manómetros, como los de tubo de Bourdon, los de diafragma, los de fuelle y los digitales. Los tipos especializados, como los manómetros rellenos de aceite, los manómetros iónicos y los manómetros de engranajes, se utilizan para condiciones industriales o ambientales específicas.

2. ¿Para qué sirve un manómetro de tubo de Bourdon?

Un manómetro Bourdon se utiliza ampliamente en sistemas industriales para medir la presión media a alta de fluidos o gases limpios y no corrosivos. Es fiable, rentable y uno de los tipos más comunes de manómetro en aplicaciones generales.

3. ¿Cuáles son los principales componentes de un manómetro?

Los componentes típicos de un manómetro son el elemento sensor (como un tubo de Bourdon o un diafragma), el movimiento o mecanismo de engranaje, la aguja, la esfera y la caja. Estas piezas trabajan juntas para convertir la presión en movimiento mecánico legible.

4. ¿Para qué se utilizan los manómetros de aceite?

Los manómetros rellenos de aceite están diseñados para entornos con fuertes vibraciones o pulsaciones, como compresores y sistemas hidráulicos. El aceite interno de glicerina o silicona estabiliza la aguja y protege el movimiento de posibles daños.

5. ¿Cómo mide la presión un medidor de iones?

Un medidor de iones se utiliza para medir presiones extremadamente bajas o altos niveles de vacío. Funciona ionizando moléculas de gas y midiendo la corriente resultante, que se correlaciona con la presión de vacío. Esto lo hace ideal para campos de alta tecnología como las industrias de semiconductores y revestimientos.

6. ¿Cuál es la diferencia entre un manómetro y un manómetro?

Los términos manómetro y manómetro significan lo mismo. "Gage" es una grafía más antigua o estadounidense, mientras que "gauge" es de uso más común internacionalmente.

Conclusión

Conocer los distintos tipos de manómetros permite a ingenieros y técnicos tomar decisiones más inteligentes a la hora de diseñar o mantener sistemas de presión. Desde la fiabilidad de los manómetros de tubo de Bourdon hasta la precisión de los manómetros digitales e iónicos, cada tipo de manómetro tiene una función específica en función del tipo de medio, el rango de medición y las condiciones ambientales. Tanto si trabaja con manómetros de gas como con manómetros de aceite o manómetros de engranajes de alto rendimiento, es esencial adaptar los componentes de sus manómetros a los requisitos de proceso y seguridad adecuados. Si domina las características de estos manómetros, podrá garantizar la precisión, estabilidad y seguridad a largo plazo en cualquier entorno industrial o de laboratorio.

Sobre el autor

Alex Chen es ingeniero superior de instrumentación con amplia experiencia en manómetros, transmisoresy sistemas de medición industrial. Está especializado en diferentes tipos de manómetrosDesde manómetros Bourdon y de diafragma hasta manómetros digitales e iónicos, que ayudan a las industrias a conseguir una supervisión precisa y fiable de la presión.