En relación con los manómetros de tubo de Bourdon surgen a menudo dudas sobre la capacidad de los elementos sensibles de resistir sobrepresiones. Este artículo trata de los efectos causados por sobrepresiones por encima del valor máximo de un 30 %.
Si la presión a medir sobrepasa ligeramente el rango de medición del manómetro, este no «explota». Por regla general, este peligro sólo existe en contados casos si la presión excede considerablemente el valor máximo de la escala. Para aplicaciones con eventuales picos de presiones excesivas se dotan los instrumentos con dispositivos de protección para minimizar los riesgos.
Los fabricantes de manómetros están obligados a cumplir con la Directiva 2014/68/UE (Directiva de Equipos a Presión) y la EN 837-1: 1996. manómetros – Parte 1: manómetros con tubos de Bourdon. Esto se indica en la esfera con el marcado CE y la inscripción EN 837-1. Los requisitos enumerados en estos documentos son distintos, ya que la EN 837-1 es una norma no armonizada. Por lo tanto los fabricantes de manómetros deben respetar las prescripciones de las dos directivas.
Clasificación de manómetros tipo Bourdon según su resistencia a sobrepresiones
La norma EN 837-1 define en el punto 9.4 «Manómetros que no pueden ser sometidos al valor final»(1) y «Manómetros que sí que pueden ser sometidos al valor final»(2). Normalmente los manómetros del punto (1) se fabrican con elementos sensibles fabricados en cobre, mientras los manómetros más resistentes con capacidad de aguantar presiones (2) hasta su valor final son de acero inoxidable. Estas últimas versiones de mejor calidad están marcados con un triángulo negro al final de la escala para identificar el valor máximo de exposición a presión.
Triangulo negro (izqda) = capacidad de someter a presión hasta valor final de escala
Sin triangulo negro = no se puede someter a presión hasta valor final de escala
La principal diferencia entre los dispositivos es que los «manómetros de tubo de Bourdon que no pueden ser cargados hasta su valor final de escala» no deben ser operados permanentemente en el rango por encima del 75% del valor máximo de escala (FS por sus siglas en inglés). De lo contrario, pueden producirse deformaciones irreversibles del sistema de medición que puedan manifestarse con un desplazamiento permanente del punto cero.
Sobrepresión de manómetros – requisitos y normas
Los requisitos de la Directiva 2014/68/UE y la Norma Europea 837-1 establecen las definiciones y los límites. La norma EN 837-1 especifica los requisitos relativos a la precisión y resistencia (estanqueidad) tras exposición a una sobrepresión. Esta norma exige una resistencia contra sobrepresión durante 24 horas hasta 2,5 veces del valor de escala. Al otro lado la directiva 2014/68/UE solamente exige 1,43 veces la presión máxima.
La siguiente tabla resume las exigencias legales:
Leyenda:
PVfe = Valor fondo escala (Presión máxima que indica la escala del manómetro)
Pa = Presión máxima – La presión máxima indicada por el fabricante que aguanta el manómetro. Los manómetros que no pueden ser sometidos al valor máximo de escala este valor Pa=0,75 * Vfe y en las versiones que si que pueden ser sometidos al máximo este valor es Pa=PVfe
[a] en función del rango de presión
[b] La variación de la exactitud de clase se mide tras una prueba de cargas dinámicas añadida (no se detalla en este texto). No existen indicaciones sobre la variación de exactitud solamente tras someter el instrumento a sobrepresión ( es decir sin pruebas de cargas dinámicas añadidas). Los valores indicados en la tabla son valores máximos.
Como se puede ver en la tabla, los instrumentos según EN837-1 cumplen automáticamente los requisitos del ensayo de presión(3) según RL 2014/68/EU.
Ejemplos
Ejemplo 1
Manómetro de 0 – 10 bar, elemento de medición de material de cobre: Debido al material del elemento sensible este dispositivo no se puede exponer a una presión hasta final de escala completamente y debe cumplir los siguientes requisitos:
Según EN 837-1: 12 horas de carga de presión estática de 10 bar (PSEW) y 15 minutos de carga de presión estática de 12,5 bar (1,25 * valor final escala). Después de un período de pausa 1 hora tras esta sobrecarga, la desviación máxima de la pantalla no debe exceder 1,2 veces el error máximo permitido. Además, el dispositivo se almacena a una presión de 25 bar (2,5 * valor final escala) y a una temperatura exterior de 60 °C durante 24 horas. A continuación, debe seguir siendo estanco según EN 837-1 (caudal de fuga < 5 * 10-3 mbar l s-1).
Según la Directiva 2014/68/UE: El dispositivo debe someterse a una prueba de resistencia a la presión con una sobrecarga de 10,7 bar (1.43 * PS = 1.43 * 0.75 * valor final escala), sin que esto afecte a la estanqueidad.
Ejemplo 2
Manómetro 0 – 600 bar, elemento de medición acero inoxidable: Este dispositivo puede soportar una presión máxima hasta el valor máximo indicado en la escala y debe cumplir los siguientes requisitos:
Según EN 837-1: 12 horas de carga de presión estática de 780 bar (1,3 * valor final escala). Tras un período de pausa de 1 hora. Tras exposición a esta sobrecarga, la desviación de la pantalla no puede exceder un máximo de 1,2 veces la desviación de la pantalla. Además, el dispositivo se almacena a una presión de 1.500 bar (2,5 * valor final escala) y a una temperatura exterior de 60 °C durante 24 horas. A continuación, mantener su estanqueidad según EN 837-1 (caudal de fuga < 5 * 10-3 mbar l s-1).
Según la Directiva 2014/68/UE: El dispositivo debe someterse a una prueba de resistencia a la compresión con una sobrecarga de 858 bar. (1.43 * Presión máxima = 1.43 * valor final escala). La estanqueidad no debe estar afectada.
Conclusión
Al seleccionar un manómetro de tubo Bourdon, la capacidad de sobrecarga es un parámetro que se debe considerar. La capacidad de sobrecarga varía en función del diseño del dispositivo seleccionado. Los manómetros pueden soportar una sobrecarga leve y de corta duración. Por regla general, la precisión de la visualización se mantiene o se deteriora sólo ligeramente. Una elevada sobrepresión de hasta 2,5 veces del valor final de escala (FS) se manifiesta en los manómetros con un deterioro creciente de la precisión de la pantalla y un error de punto cero claramente visible. Por otra parte, los componentes que soportan la presión no estallan, el dispositivo permanece estanco.
Fuentes:
(1) EN 837-1, apdo. 9.4.1: Manómetros para una carga estática máxima de presión del 75% del valor final de escala.
(2) EN 837-1, apdo. 9.4.2: Manómetros para una carga estática máxima de presión igual al valor final de escala.
(3) Directiva 2014/68/UE, anexo 1, punto 7.4 Presión de prueba hidrostática.
Autor: Chassan Jalloul, Marketing Manager Instrumentos WIKA