Midiendo la presión diferencial, los usuarios pueden de modo sencillo y con exactitud, monitorizar filtros, medir el nivel en depósitos cerrados, medir el caudal dentro de tuberías e incluso el par de salida de motores hidráulicos.
Existen tres métodos para medir la presión. El más común es el de la presión relativa, respecto a la presión atmosférica. Se trata de cualquier presión aplicada al sistema sobre la presión atmosférica, también conocida como presión ambiente. Un ejemplo claro de este método sería al medir la presión de los neumáticos de un coche.
La presión absoluta, respecto al vacío total, mide la presión independientemente de los cambios en la presión atmosférica. La medición de la presión absoluta se utiliza en aplicaciones en las que es fundamental controlar el pico de vacío. Este segundo método se precisa en laboratorios, en meteorología, aviación y otros campos.
Conceptos básicos de la presión diferencial y de los manómetros DP
Δp = p1 – p2
La presión diferencial, tercer método de medición de presión, es simplemente la diferencia entre dos presiones aplicadas, a menudo denominada delta p (Δp). En el ejemplo, Δp = p1 – p2..
Pero, ¿por qué deberíamos utilizar un manómetro diferencial (DP)? ¿Por qué no colocar un manómetro estándar en los puntos de medición p1 y p2 y hacer que un técnico calcule la diferencia? Además del tiempo y esfuerzo adicionales que requieren los cálculos manuales, el manómetro DP es mejor por varias razones:
- Sensibilidad. Los manómetros diferenciales están diseñados para detectar diferencias mínimas que el ojo humano es incapaz de ver. Por ejemplo, si pusiéramos uno al lado de otro, dos manómetros estándar cuyos punteros indicaran 100 psi, el manómetro DP sería lo suficientemente sensible como para captar una diferencia de tan solo 10″ H2O (pulgadas columna de agua), o 0,36 psi. Un manómetro diferencial indica sólo la Δp; básicamente elimina todo lo «superfluo».
- Rango. El rango de un manómetro diferencial puede llegar a ser tan reducido como 0,2″ H2O para sistemas de tratamiento de aire y tan amplio como de 15.000 psi, en un manómetro DP con tubo bourdon. Incluso en rangos de presión diferencial muy bajos, el manómetro DP debe ser lo suficientemente resistente para soportar presiones de servicio muy altas.
- Presión de servicio. Además del rango de presión diferencial, la presión máxima de servicio es de vital importancia. Si desconocemos la presión de servicio, no es posible determinar cuál es el manómetro DP adecuada para cada aplicación. La presión de servicio en casi todas las aplicaciones DP es significativamente mayor que el rango DP real.
- Opciones. En aplicaciones menos comunes se suelen requerir puntos de toma de presión diferentes, tomas de presión adicionales y conexiones a proceso distintas de la típica rosca macho de ¼» o ½» NPT utilizada en manómetros estándar. Para mediciones de nivel de líquido, lo habitual suele ser una conexión combinada superior/inferior (con cuatro tomas de presión) en conjunto con una rosca hembra NPT de ¼». En aplicaciones de filtrado, lo usual son las conexiones en línea (también conocidas como conexiones finales), y para medir la baja presión en sistemas de tratamiento de aire, lo más utilizado es la conexión de manguera.
También hay muchas opciones de unidades de medición, aparte de psi, bar y pulgadas columna de agua. En aplicaciones de nivel de líquido, los usuarios pueden elegir balanzas que muestren los valores de medición en libras, kilogramos o galones. En aplicaciones de caudal, los manómetros diferenciales suelen leer en SCFM (pies cúbicos estándar por minuto), GPM (galones por minuto), m³/s (metros cúbicos por segundo), etc. Y en la aviación, utilizando tubos de Pitot, un manómetro diferencial mide la velocidad del aire en nudos o millas..
Cuatro aplicaciones con medición de presión diferencial
La medición de presión diferencial va más allá de una medición de presión normal. De hecho, con este tipo de medición de presión, muchas industrias llevan a cabo la monitorización de filtros, la medición del nivel de líquidos, medición de caudal y la salida de par.
Manómetro de presión diferencial, modelo 700.01
1. Monitorización de filtros
Esta es la aplicación más común con medición de presión diferencial, utilizada en aplicaciones industriales de filtros de aceite, monitorización de filtros de aire en turbinas de gas y monitorización de filtros, como la detección de membranas, en instalaciones de agua/aguas residuales. Los manómetros DP para estas industrias incluyen los modelos 700.01, 732.14 y 732.51. Para detectar presiones muy bajas en sistemas comerciales e industriales de climatización, los productos de la serie air2guide de WIKA, como el A2G-10, son excelentes opciones, así como el 716.11.
Cuando el filtro se obstruye, la presión diferencial aumenta. Para mayor comodidad y rendimiento, elija un manómetro DP con señal de salida, como el A2G-15, para controlar a distancia el estado de un filtro..
2. Medición de nivel de líquido
Medición de nivel de líquido en un depósito cerrado
En un recipiente abierto en el que no hay nada presurizado, basta con un simple manómetro para calcular el nivel de líquido. Pero en un depósito cerrado con fases líquidas y gaseosas, la única forma de controlar ese nivel de líquido es deduciendo el lado de baja presión (gas o vapor) del lado de alta presión (líquido).
WIKA dispone de una docena de tecnologías para medir el nivel de depósitos. Las opciones incluyen el Cryo Gauge para tanques de gas líquido, que se puede complementar con transmisores de nivel de líquido y de presión de servicio para utilizar la señal de salida en un sistema de telemetría. Para monitorizar remotamente el nivel del depósito de su cliente y desplegar una recarga cuando sea necesario, se utiliza dicho dispositivo de transmisión de datos.
Medidor de caudal FlowPak
3. Medición de caudal
Un elemento primario de caudal, como una placa de orificio, una tobera de caudal, un tubo Venturi, una tobera Venturi o nuestro FlowPak (FLC-HHR-FP) de elevada exactitud, crea una constricción desde un diámetro mayor aguas arriba (punto 1) hasta un diámetro menor aguas abajo (punto 2). Esta constricción en una tubería provoca una caída de presión que es proporcional al cuadrado del caudal. Mediante la ecuación de Bernoulli, se puede relacionar la presión diferencial del fluido con su velocidad de circulación. Así, la combinación de un manómetro diferencial y un elemento primario de caudal crea un caudalímetro fiable.
4. Monitorización del cabezal de perforación
En los sistemas hidráulicos, se puede utilizar un manómetro DP con tubo bourdon para medir el par de salida de los motores de desplazamiento positivo. El manómetro mide la caída de presión del motor que acciona la caja de cambios midiendo simultáneamente la presión en los lados de presión y retorno del equipo durante el funcionamiento. Al medir la caída de presión, el manómetro DP calcula la cantidad de par que genera el motor hidráulico.
Cómo seleccionar un manómetro de presión diferencial
Al igual que en la selección de un manómetro estándar, la selección de un manómetro DP se basa en varios criterios. A continuación se exponen algunas preguntas que hay que plantearse a la hora de elegir un manómetro de presión diferencial:
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¿Qué rango de presión diferencial requiere la aplicación? Esta es la diferencia de presión que se desea que lea la escala.
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¿Cuál es la presión máxima de servicio del proceso? Es la presión máxima a la que el sistema es capaz de funcionar durante un período sostenido.
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¿Con qué medio estarán en contacto las partes en contacto con el medio? Las partes en contacto con el medio de un manómetro normal son básicamente el tubo bourdon y la conexión a proceso. A veces, un manómetro diferencial tiene dos cámaras; en una de ellas, hay más partes que pueden entrar en contacto con el medio: el movimiento, la aguja, la esfera, la mirilla y la junta. Con medios corrosivos deberían ser de acero inoxidable o de un material especial.
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¿Cuál es la aplicación? La elección del manómetro DP suele depender de si se utiliza para la monitorización de filtros, medición de nivel de líquido, medición de caudal o la monitorización del cabezal de perforación.
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¿Existen requisitos especiales? WIKA fabrica manómetros DP para industrias específicas como manómetros que cumplen con la norma NACE para aplicaciones con gas ácido (sulfuro de hidrógeno) o manómetros limpios para aplicaciones con oxígeno.
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¿Qué tipo de montaje necesita el manómetro? El montaje puede variar mucho según la industria al que va destinado. Además, algunos manómetros DP pueden ser muy voluminosos y pesados, con un peso de hasta 13,6 kg (30 lb). Aparte de una brida delantera o trasera, el cliente puede elegir otros tipos de soporte: para montaje en tuberías, soportes Barton, soportes en forma «H» o «C» para la medición de nivel de líquido, etc.
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Y ¿otras opciones? Los manómetros diferenciales de WIKA se pueden dotar con interruptores para automatizar procesos, señales de salida para una monitorización remota y manifolds que incluyen válvulas de cierre y de bypass para igualar la presión.
El hecho diferencial de WIKA en la medición de la presión diferencial
WIKA es líder mundial en soluciones de presión, y la medición de la presión diferencial no es una excepción. Lo que nos distingue de nuestra competencia es nuestra gran variedad de productos. Muchos de nuestros competidores se especializan en una o dos tecnologías. Nosotros tenemos ocho tipos diferentes de tecnologías DP:
- Con pistón
- Con pistón y membrana
- Movimiento magnético sin fricción
- Con tubo bourdon
- Con membrana simple
- Con doble membrana
- De cápsula
- Con muelle de compresión y membrana
Ofrecemos todas las tecnologías DP salvo la de fuelles debido a su susceptibilidad a los picos de presión, especialmente en aplicaciones de medición de nivel de líquido. Sería más buena elección cualquiera de las tecnologías con membrana.
Con 41 distintos modelos de manómetros diferenciales, los clientes tienen muchas opciones, lo que les puede suponer un reto seleccionar uno en concreto. Por eso, antes de realizar una compra, recomendamos que antes contacte siempre con nosotros. Los especialistas en presión de WIKA le asesorarán en la elección de los productos más adecuado para su aplicación y acordes a sus requisitos específicos.