¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento de los manómetros?

Este artículo se publicó originalmente el 9 de febrero de 2022 y se actualizó el 3 de abril de 2024.

Los manómetros se utilizan a menudo en entornos difíciles donde podrían estar expuestos a temperaturas extremas que podrían dañarlos o afectar a su precisión.

Estas temperaturas extremas pueden proceder de diversas fuentes, como el entorno (temperatura ambiente) o la temperatura del medio de proceso que se está midiendo (temperatura del medio).

¿Cómo minimizar los efectos de la temperatura en los instrumentos y proteger los manómetros de posibles daños?

Siga leyendo para conocer los efectos que la temperatura puede tener sobre los manómetros y su rendimiento. Además, obtendrá información sobre cómo solucionar estos problemas para que su manómetro siga funcionando al máximo rendimiento. 

Efectos de la temperatura en los manómetros

Los manómetros están diseñados para utilizarse en un rango de temperatura específico. El uso de manómetros a temperaturas fuera de su rango puede provocar daños, dependiendo de su diseño y construcción.

Puede producirse decoloración de la esfera y endurecimiento de la junta cuando las temperaturas ambiente o de proceso superan los 150 °F. Los manómetros no rellenos de líquido con ventanas de vidrio estándar pueden soportar temperaturas de funcionamiento continuo de hasta 121 °C (250 °F).

Los manómetros rellenos de líquido pueden soportar 93 °C (200 °F), pero el relleno de glicerina y las ventanas acrílicas tenderán a amarillear. Los manómetros con juntas soldadas soportan 400 °C (750 °F), y los que tienen juntas soldadas con plata soportan 232 °C (450 °F ) durante breves periodos de tiempo sin romperse, pero otras partes del manómetro pueden destruirse y perderse la calibración.

Para uso continuo y para temperaturas de proceso o ambiente superiores a 121 °C (250 °F), se recomienda un sello de diafragma, capilar o sifón. Un manómetro seco estándar puede experimentar una ralentización del tiempo de respuesta puntual a bajas temperaturas.

Temperatura ambiente

La temperatura ambiente es la temperatura del aire que se mide alrededor del medidor o instrumento. Un medidor o instrumento montado junto a una fuente de calor, como un horno, es un buen ejemplo de lugar en el que puede producirse una temperatura ambiente elevada.

O, si un instrumento se monta al aire libre en Siberia en invierno, puede alcanzar temperaturas de hasta -61 °C (-78 °F). Ambos extremos deberían ser una llamada de atención para proteger el instrumento.

Temperatura de proceso

La temperatura de proceso es la temperatura del medio en contacto directo con las partes húmedas del instrumento. Con un manómetro que incluye la conexión de proceso y, en la mayoría de los casos, el tubo de Bourdon y la punta.

En el caso de un producto electrónico como un transductor, esto suele afectar a la conexión de proceso y al elemento sensor. Al igual que ocurre con las temperaturas ambiente extremas, las temperaturas superiores a las recomendadas por el proveedor deberían ser una señal para tomar medidas para proteger el instrumento.

Temperatura de almacenamiento

Siempre debe adherirse a las recomendaciones de temperatura de almacenamiento del fabricante. Los instrumentos Ashcroft deben almacenarse en interiores, en un área limpia, seca y bien ventilada, evitando la condensación y la humedad. Los límites de temperatura de almacenamiento pueden oscilar entre -40 °F y 250 °F (-40 °C y 121 °C), dependiendo de la configuración.

La figura 1 a continuación proporciona orientación sobre los límites de temperatura para manómetros Ashcroft. Consulte la hoja de datos del producto para las variaciones a esto.

Figura 1: Límites mínimo y máximo de temperatura.

Compensación de temperatura

Cuando las temperaturas altas o bajas afectan a los instrumentos de presión, los fabricantes pueden utilizar la compensación de temperatura para contrarrestar los efectos. Este proceso difiere en función del instrumento que se utilice:

Manómetros mecánicos

Los manómetros de frente sólido suelen compensar la temperatura con un diafragma elastomérico flexible o una vejiga. Esto permite que la presión interna de la caja se expanda o contraiga dentro del manómetro.

Para los manómetros de frente sólido con diafragma/vejiga con compensación de temperatura, la precisión a temperaturas superiores o inferiores a la temperatura ambiente de referencia de 20 °C (68 °F) se verá afectada en aproximadamente un 0,4% por cada 25 °F.

Cuando se requiere una compensación adicional, un movimiento compensado por temperatura reduce aún más el error por temperatura. El compensador de temperatura reduce los errores causados por la temperatura a menos de 0,005% por grado Fahrenheit de cambio de temperatura. Consulte la hoja de datos del medidor de prueba Ashcroft 1082 para obtener más información.

Consulte ASME B40.100-2013 para obtener más información sobre las cajas de manómetros selladas y el error de temperatura.

Instrumentos electrónicos de presión

El proceso de compensación de temperatura de los instrumentos electrónicos de presión consiste en medir la temperatura interna y compensar la señal de salida para contrarrestar los efectos de la temperatura.

En las aplicaciones en las que los cambios de temperatura duran mucho tiempo (horas, días), aunque sean muy grandes, es mucho más probable que se consiga un perfil de temperatura constante e igualado, y que la compensación de temperatura funcione bien.

En aplicaciones con grandes cambios en la temperatura del medio que se producen rápidamente mientras el entorno permanece invariable, diversas soluciones pueden mitigar los efectos de las temperaturas extremas.

Mitigación de los efectos de la temperatura

Existen varias soluciones comunes para los problemas de los instrumentos derivados de temperaturas excesivamente altas o excesivamente bajas:

Montaje remoto del instrumento

Puede instalar el instrumento lejos del medio de proceso o lejos de una fuente de calor ambiental con un capilar para protegerlo de temperaturas altas o bajas. Un soporte de montaje en tubería del manómetro es una cómoda opción disponible cuando se monta el manómetro a distancia.

El capilar Ashcroft® 1115 está clasificado para temperaturas de -300 °F a 750 °F (-184 °C a 399 °C). Una simple longitud de 5 pies de capilar entre el instrumento y el proceso es muy eficaz para aumentar las bajas temperaturas y disminuir las altas temperaturas.

Un capilar ayuda a reducir (o aumentar) la temperatura del medio minimizando su volumen y maximizando la superficie expuesta a la temperatura ambiente.

Unos pocos centímetros pueden devolver la temperatura del medio a un rango de funcionamiento seguro. 

Figura 2: Tabla de Disipación de Calor Capilar Ashcroft® Tipo 1115.

Montaje directo del instrumento

A menudo, el montaje directo de un manómetro o instrumento es más conveniente que el montaje remoto. El montaje directo elimina la tarea de asegurar y montar el instrumento a distancia.

El MicroTube™o sifón aleteado Ashcroft® son dispositivos rígidos montados directamente al instrumento y al proceso por lo que no hay necesidad de considerar cómo montar el instrumento si fuera montado remotamente. El sifón MicroTube™ ha sido diseñado para presiones de proceso de hasta 5.000 psi y temperaturas de proceso de hasta 800 °F (427 °C).

El sifón de aletas está diseñado para presiones de hasta 3.000 psi y temperaturas de proceso de hasta 700 °F (371 °C). Ambos dispositivos son buenos disipadores de temperatura.

Los sifones de espiral o de coleta, cuando se acoplan al instrumento, pueden reducir la temperatura en aplicaciones de vapor. Un sifón en espiral se utiliza para montaje vertical, mientras que un sifón en espiral se utiliza para montaje horizontal.

Antes de la instalación, el bucle de sifón debe llenarse de agua. El agua actúa como barrera para proteger el instrumento de la temperatura elevada y los efectos nocivos del golpe de ariete, típico de las aplicaciones de vapor.

Juntas de diafragma

Las juntas de diafragma o los aislantes, cuando son necesarios, también pueden disipar la temperatura del proceso.

Véase la figura 3:

Figura 3: Disipación del calor del sello de diafragma.

¿Quiere saber más?

Ahora que conoce el impacto que la temperatura del medio puede tener en su instrumentación de medición, puede buscar la solución más adecuada para su aplicación con el fin de garantizar la protección de sus equipos.    

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• ¿Cómo afecta la temperatura del medio al rendimiento del transductor de presión?
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