Instrumentación esencial de presión: manómetros, presostatos, transmisores y placas de orificio

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1. Manómetros (indicadores de presión)

1.1. Función y tipos más comunes

• El más típico en industria: manómetro de tubo Bourdon, indicador analógico.

• Sirve para tener una referencia local rápida de presión, aunque el lazo principal esté en transmisor.

Regla práctica de selección:

• Rango nominal ≈ 1.5 a 2 veces la presión normal de trabajo.

  • Si trabajas a 6 bar normales → elige escala de 10 bar.

1.2. Instalación correcta

Buenas prácticas:

1. Válvula de aislamiento bajo el manómetro (llave de aguja o esfera).

   • Permite retirar el instrumento sin vaciar la línea.

2. Sifón o “pigtail” en vapor.

   • Se llena de condensado y protege el manómetro de la temperatura elevada.

3. Amortiguador de pulsaciones (snubber) en líneas con golpes de presión o bombas de pistón.

   • Evita que la aguja vibre y se dañe.

4. Montaje:

   • De preferencia vertical (como viene calibrado de fábrica).

   • Evitar vibración directa (usar manguera capilar corta si la línea vibra mucho).

1.3. Calibración básica

Objetivo: verificar que lo que indica el manómetro se aproxima a un patrón conocido.

Pasos simplificados:

1. Conectar el manómetro y un patrón de referencia (manómetro patrón o calibrador) a la misma fuente de presión.

2. Aplicar puntos de prueba:

   • 0 %, 25 %, 50 %, 75 %, 100 % del rango.

3. Comparar lectura del instrumento bajo prueba con el patrón:

   • Si el error es constante en todo el rango → ajustar cero.

   • Si el error cambia con la escala → ajustar span (si el manómetro tiene ajuste, muchos no traen).

4. Si el error supera la tolerancia (ej. más de 1 o 2 % según clase) y no se puede ajustar: retirar o relegar a uso no crítico.

1.4. Diagnóstico rápido

Síntomas típicos:

• Aguja vibrando mucho → falta snubber, presión pulsante, bomba cercana.

• Aguja no vuelve a cero sin presión → tubo Bourdon deformado (sobrepresión pasada).

• Manómetro “pegado” en un valor alto → sobrepresión severa o daño mecánico interno.

Acción:

• Verificar si la línea está realmente presurizada con otro instrumento.

• Revisar válvula de aislamiento, sifón, obstrucciones.

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2. Presostatos (interruptores de presión)

2.1. Función

• Dispositivo que abre o cierra un contacto eléctrico cuando la presión supera o baja de un valor ajustado.

• Muy usados como:

  • Protección (baja presión, alta presión).

  • Comando directo de arrancar/parar bombas y compresores.

Conceptos clave:

• Setpoint: presión de disparo.

• Diferencial / histéresis: diferencia entre punto de disparo y punto de rearme.

2.2. Instalación

• Roscar en un punto representativo de la presión del sistema, no en un punto muerto.

• Siempre con válvula de aislamiento.

• En vapor/alta temperatura: usar sifón o línea de enfriamiento.

• Evitar vibraciones fuertes; si hay muchas, usar tramo de tubo flexible.

2.3. Calibración básica

Pasos:

1. Conectar el presostato y un manómetro patrón a la misma fuente de presión (bomba manual de prueba).

2. Subir la presión lentamente y observar en qué punto actúa el contacto (con probador de continuidad o lámpara testigo).

3. Ajustar el setpoint (tornillo de ajuste) para que la presión de disparo coincida con el valor deseado.

4. Bajar la presión y observar el punto de rearme; verificar que el diferencial sea adecuado.

5. Repetir varias veces para confirmar repetibilidad.

2.4. Diagnóstico rápido

Fallas típicas:

• No conmuta nunca → membrana dañada, resorte roto, mecanismo trabado o sin presión real.

• Conmuta a presiones aleatorias → vibración, suciedad interna, contactos fatigados.

• Falsos disparos → presión real muy cerca del setpoint, histéresis muy pequeña.

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3. Transmisores de presión y presión diferencial

3.1. Transmisores de presión (P)

• Entregan señal 4–20 mA o 0–10 V proporcional a la presión.

• Se usan en lazos de control y registro continuo (SCADA, SDCD).

3.2. Transmisores de presión diferencial (ΔP)

• Miden diferencia de presión entre dos puntos.

• Aplicaciones típicas:

  • Caudal (con placa de orificio, Venturi, tobera).

  • Nivel en tanques presurizados.

  • Caída de presión en filtros.

3.3. Instalación para presión simple

Reglas generales:

1. Líquidos

   • Transmisor debajo o al mismo nivel de la línea para evitar bolsas de aire.

   • Colocar válvula de aislamiento y, si es necesario, válvulas de dren.

2. Gases

   • Transmisor por encima de la línea, para que el líquido de condensación drene hacia el proceso.

   • Poner venteos en puntos altos.

3. Vapor

   • Usar sifones o cámaras de condensado para proteger el transmisor de la temperatura.

   • Asegurar que la columna de condensado en las líneas de impulso sea estable y simétrica si es un ΔP.

Siempre:

• Usar un manifold de válvulas (al menos de 2 vías para presión simple) para:

  • Aislar

  • Ventear

  • Conectar al calibrador sin desmontar.

3.4. Instalación de transmisores ΔP (manifold 3 o 5 vías)

Clásico con placa de orificio o medición de nivel:

• Manifold de 3 vías (alta, baja, equalize) o 5 vías (alta, baja, equalize + venteos/drenes).

Reglas clave:

1. Durante la puesta en servicio:

   • Cerrar alta y baja.

   • Abrir equalize → transmisor ve ΔP = 0.

2. Para medir:

   • Cerrar equalize.

   • Abrir alta y baja.

Se minimizan golpes de presión y se facilita la calibración.

3.5. Calibración básica (zero/span)

Antes de meterse al proceso:

1. Aislar el transmisor (cerrar válvulas de proceso).

2. Conectar calibrador de presión al manifold.

3. Zero:

   • Para presión simple: aplicar 0 bar (atmósfera) o la presión de referencia que corresponda.

   • Para ΔP: abrir equalize (ambos lados igual) → ΔP = 0.

   • Ajustar para que la señal sea 4.00 mA (o el valor mínimo especificado).

4. Span:

   • Aplicar la presión final del rango (ej. 10 bar, 100 inH2O, etc.).

   • Ajustar para que la señal sea 20.00 mA.

5. Verificar puntos intermedios (25 %, 50 %, 75 %).

6. Ajustar linealidad si el transmisor lo permite o documentar el error.

3.6. Diagnóstico rápido

Síntomas:

• Lectura clavada en 4 mA o 20 mA

  • Líneas de impulso obstruidas, válvulas cerradas, sensor dañado.

• Lectura que deriva lentamente

  • Aire o gas atrapado en línea de líquido, o líquido en línea de gas.

  • Cambio en la columna de condensado (en vapor).

• Lectura muy inestable

  • Burbujas de aire, vibración mecánica, proceso muy pulsante (a veces se requiere “damping” o filtrado).

Acciones típicas:

• Purgar líneas de impulso (drenes y venteos).

• Revisar manifold (que no haya equalize abierto por error).

• Comparar con manómetro mecánico cercano.

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4. Placas de orificio (medición de caudal por ΔP)

4.1. Principio

La placa de orificio genera una caída de presión al estrangular el flujo.
La relación entre ΔP y caudal, para flujo turbulento, es aproximadamente:

• Caudal ∝ √(ΔP)

Transmisor de ΔP mide esa diferencia y el sistema calcula caudal.

4.2. Elementos del sistema

• Placa de orificio (diámetro interno definido, con bisel).

• Bridas portaplaca con tomas de presión (flange taps, corner taps, etc.).

• Líneas de impulso hacia el transmisor de ΔP (alta y baja).

• Manifold de 3 o 5 vías.

• Transmisor de ΔP escalado a rango de proceso.

4.3. Instalación correcta

Puntos importantes:

1. Orientación de la placa

   • El bisel casi siempre va hacia el lado de baja presión (depende de norma, pero es el estándar).

   • Una marca o flecha indica el sentido correcto de flujo.

2. Tramos rectos

   • Necesitas longitud mínima de tubería recta aguas arriba y aguas abajo, según diámetro y accesorios cercanos (codos, válvulas, reducciones).

   • Esto reduce turbulencias y mejora la exactitud.

3. Posición de tomas de presión

   • Deben estar limpias y en la posición definida (1D, 0D, esquina, etc.).

   • Evitar que sedimentos o burbujas se acumulen.

4. Líneas de impulso

   • Deben ir inclinadas correctamente:

     • Para gases: hacia arriba hacia el transmisor.

     • Para líquidos: hacia abajo hacia el transmisor.

     • Para vapor: normalmente con “seal pots” y simetría de columnas de condensado.

4.4. Calibración básica del lazo de caudal

La placa en sí no se “calibra” en campo; se verifica:

• Diámetro, espesor, β (beta = d_orificio / D_tubería).

• Que no esté deformada ni erosionada.

El transmisor de ΔP sí se calibra:

1. Confirmar rango de ΔP (ej. 0–100 inH2O).

2. Aplicar 0 y span de ΔP, ajustar 4–20 mA como en un transmisor normal.

3. En el sistema de control (PLC/SCADA/DCS), verificar:

   • Que la ecuación de caudal y los factores (densidad, coeficiente de descarga, etc.) estén correctamente configurados.

   • Hacer prueba de simulación: inyectar valores de ΔP y comprobar el caudal calculado.

4.5. Diagnóstico típico

Problemas comunes:

• Lectura de caudal muy baja:

  • Placa sucia, incrustada, parcialmente bloqueada.

  • Tomas de presión tapadas.

  • Transmisor con rango muy alto para el flujo real.

• Lectura de caudal siempre alta:

  • Diámetro de orificio equivocado (placa mal instalada o cambiada).

  • Datos de configuración (densidad, β, etc.) incorrectos.

• Lectura inestable:

  • Flujo con régimen muy turbulento, válvula de control muy cercana.

  • Vibración o burbujas en líneas de impulso.

Acción típica:

• Inspeccionar placa (diámetro, orientación, desgaste).

• Limpiar tomas de presión y líneas.

• Confirmar parámetros en el sistema de control.

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5. Tabla resumen rápida para mantenimiento

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6. Cierre

La lógica general es:

1. Instalar bien (posición, válvulas, protección térmica y mecánica).

2. Calibrar con patrón simple (zero/span y algunos puntos intermedios).

3. Diagnosticar siempre en este orden:

   • Proceso (¿realmente hay presión/flujo?)

   • Líneas de toma (tapadas, aire, líquido)

   • Instrumento (ajuste/daño)

   • Configuración en PLC/SCADA.