La falla de un manómetro puede producirse debido a una o más de estas posibles causas como pueden ser: uso inadecuado, pulsaciones, vibraciones mecánicas, temperatura extrema, sobrepresión, picos de presión, corrosión, y obstrucción.Los manómetros son sistemas integrales que sirven de control o alerta en determinados procesos industriales, al valorar constantemente la presión, estos equipos permiten a los usuarios llevar el respectivo seguimiento. Los manómetros son instrumentos de alta durabilidad que pueden operar en condiciones extremas.
Es de saber que a pesar de esta resistencia pueden experimentar fallos si no fueron diseñados para una determinada aplicación o condición específica.En RyL S.A.S con los años de experiencia en estos equipos y de ofrecer el mantenimiento de los mismos, hemos observado algunos de los fallos más comunes e importantes que llevan al daño total o parcial de los manómetros.
Funcionamiento de un Manómetro
Antes de hablar de los fallos de los manómetros y de cómo solucionarlos, es necesario entender el funcionamiento interno de estos equipos, cuyo mecanismo más común y utilizado es el tubo tipo Bourdon.
El tubo tipo bourdon es un muelle elástico en forma de C con un interior hueco sellado por uno de sus extremos, el cual está dentro de una caja; de acuerdo a la presión que se va ejerciendo en dicho tubo según el fluido que ingresa a este, tiende a desdoblarse y colocarse recto. Este movimiento es transmitido a un sin fin corona, la cual se encuentra unida al tubo Bourdon que va a trasmitir el movimiento a la aguja, la cual va indicar la presión en un dial con una escala definida de acuerdo a normas y escalas internacionales (psi, bar kilopascales, pulgadas de mercurio o pulgadas de agua en sistemas de unidades de presión).
Causas de falla en los manómetros:
1. Mal empleo de los manómetros:
Los manómetros parecen robustos, especialmente los medidores de proceso más grandes, pero no están diseñados para ser puntos de apoyo.
Durante las visitas a las diferentes industrias, hemos observado el maltrato de estos equipos por los operadores donde se sujetan al manómetro en su instalación por la caja para ajustarlos sin utilizar las herramientas adecuadas para el ajuste en el punto de montaje; otra practica es usarlos como apoyos y los pisan para subirse a una estructura. Esta práctica no sólo es insegura, sino que aumenta las posibilidades de daños y fallos en los medidores.
Signos de mal empleo:
· Caja agrietada.
· Mirilla rotaPérdida del líquido de relleno en la caja.
· Manómetro o conexión del proceso torcidos.
Riesgos que supone el mal empleo:
· Pérdida de funcionalidad.
· Perdida de exactitud o malas lecturas.
· Perdidas en calidad de un producto ya terminado por errores en lecturas.
Soluciones para el mal empleo:
La formación es la mejor prevención. Los operarios deben ser conscientes de los peligros del mal uso de los manómetros.
También deben aprender cómo conectarlos correctamente. Por ejemplo, al conectar el medidor al proceso, algunas personas lo ajustan con la mano, lo que conlleva el riesgo de torcer la caja y generar roces en el mecanismo interno; dependiendo de la conexión, NPT o Gas(nps), se debe revisar el ajuste, también disponer de una superficie plana y utilizar una llave adecuada para ajustar el manómetro.
CORRECTO
INCORRECTO
2. Pulsación:
Se define como la oscilación irregular de la entrada de un fluido dentro del sistema con presión variable en las que las partes mecánicas sufren impactos y movimientos bruscos que ocasionan un rápido deterioro en los puntos de apoyo y los engranajes del sin fin corona haciendo perder la precisión y ajuste de los instrumentos.
Signos de Pulsación:
· Aleteo del indicador
· Indicador suelto o, en casos extremos, roto
· Agujas de lectura sueltas
· Presencia de partículas sueltas de limilla de las partes internas
· Suciedad en el líquido de relleno
· Fugas por el tubo bourdon roto o liquido dentro de la caja
· Destrucción total del instrumento.
Riesgos de la Pulsación:
· Dificultad para obtener una lectura precisa
· Desgaste de los componentes internos
· Pérdida de precisión y funcionalidad
· Fallo del sistema de presión.
Soluciones para evitar las pulsaciones:
De igual manera que con la vibración mecánica, la solución más sencilla es llenar su caja con glicerina o aceite de silicona; otras soluciones pueden ser la implementación de válvulas y dispositivos de protección como un restrictor socket. Este dispositivo tiene un pequeño orificio que permite reducir y retardar la presión del medio antes de que se encuentre con el manómetro. En los casos más extremos se pueden implementar amortiguadores de pulsación o una válvula de aguja.
3. Vibraciones Mecánicas:
Varios estudios han demostrado que la vibración es considerada como la principal causa de error de un manómetro en un proceso industrial. La vibración genera un impacto negativo en la precisión del manómetro de dos formas:
1. Es difícil leer la aguja de una caratula cuando el manómetro está vibrando.
2. El daño generado en el mecanismo de la aguja por la vibración puede descalibrarla, produciendo lecturas inexactas.
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Signos de vibraciones mecánicas:
· Desprendimiento de las partes por agitación severa
· Limadura / polvo de metal, como un halo dentro de la caratula secundario al desgaste del piñón y de los segmentos de engranaje.
Problemas que ocasiona las vibraciones mecánicas:
· Desgaste de los componentes internos
· Pérdida de precisión y funcionalidad
· Fallo en el sistema de presión
· Acorta la vida útil del instrumento.
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Soluciones para evitar el daño por las vibraciones mecánicas:
En la mayoría de casos, llenar la caja del manómetro con un líquido como la glicerina, o el aceite de silicona es la forma más conveniente y rentable de proteger los manómetros de la vibración, dado que se comportan como un amortiguador además de ayudar a lubricar el piñón y el segmento de engranaje, reduciendo así el desgaste y alargando la vida útil del manómetro.
La segunda opción es alejar el manómetro de la fuente de la vibración por medio de un separador de membrana tipo célula-sándwich (entre bridas). El cual va a proteger al manómetro de la vibración mecánica.
La tercera colocar un tubo capilar que aislé el instrumento de la fuente de vibración
En el siguiente video pueden ver nuestra tecnologia ShockZero, usada en las lineas de proceso donde la vibración es muy alta:
4. Temperatura extrema:
Por lo general todos los manómetros tienen una tolerancia para las temperaturas de procesos de hasta 65°C y temperaturas ambiente de hasta 60°C. Estos equipos hay que cuidarlos cuando están en puntos gélidos del planeta o alrededor de un simple horno o en las temperaturas del medio del proceso industrial donde esté siendo empleado, esto puede afectar la medición y la precisión del instrumento.
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Signos de temperatura extrema:
· La cáratula o el líquido de relleno están descoloridos o de color amarillo, naranja, marrón o negro.
· La cáratula, caja y el visor se deterioran porque el medio es demasiado caliente.
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Riesgos de una temperatura extrema:
· Pérdida de precisión / funcionalidad
· Dificultad para obtener una lectura precisa
· Fallo del sistema de presión
· Perdida de líquido de relleno por los empaques de sellado.
Soluciones para Temperaturas Extremas:
Un separador con brida permite que la medición de presión ocurra a distancia de las temperaturas extremas del ambiente o del medio. Cuanto más largo es el recorrido, más calor se disipa antes de que la presión llegue al manómetro. También otra alternativa son las torres de enfriamiento, estas torres con múltiples aletas permiten aumentar el área de superficie, lo que ayuda a irradiar y disipar el calor.
Los diferentes tipos de sifones como por ejemplo en U o cola de marrano también permiten disminuir el exceso de temperatura para obtener una adecuada medición.En el caso de temperaturas muy altas que pueden oscilar entre los 600°C del proceso se recomiendan sifones de múltiples vueltas ,ellos permiten disipar eficientemente la temperatura logrando que el instrumento pueda registrar correctamente.
La glicerina es el fluido de llenado comúnmente empleado en los manómetros. Cuando se emplean a temperaturas ambiente extremadamente frías o calientes, el aceite de silicona es la mejor opción, ya que, con el paso del tiempo, no se decolorará por el calor ni se congela en ambientes bajo cero.
5. Sobrepresión:
Esta situación que se presenta por la elección de un instrumento justo al tope del máximo rango permitido, que por lo general es dado por los fabricantes y este oscila entre el 115 y el 120% del rango total, por lo tanto se sugiere que los instrumentos trabajen entre el 25 y el 75 % de su rango para prevenir el daño al instrumento a causa de una sobrepresión.
Se deben cuidar los picos de presión que se pueden presentar en fluidos densos o con efectos de formación de pastas o masas como por ejemplo las margarinas, pastas de tomate o frutos, lechadas de cemento, pegamentos o fluidos que al enfriar se sedimentan.
La sobrepresión es una de las principales causas de perdida de instrumentos, esta causa que el tubo de Bourdon se deforme y se rompa. Esto es un gran problema ya que con la ruptura se producen fugas que contaminan el medioambiente o pueden contaminar productos, y en el manejo de fluidos corrosivos, gases o productos peligrosos o inflamables ocasionan grandes tragedias y hasta pérdidas humanas.
Signos de Sobrepresión:
· Indicador hundido bajo el perno de tope
· El Indicador desplaza el perno de tope
· Caja llena de liquido del proceso
· Aguja adelantada del cero.
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Riesgos de la Sobrepresión:
· Aumento del desgaste por movimiento de los componentes
· Pérdida de precisión
· Tubo Bourdon roto con fuga de medios.
· Fallo del sistema de presión
· Pérdidas de producto en el proceso de producción.
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Riesgos de la Sobrepresión:
· Desgaste por movimiento de los componentes
· Pérdida de precisión
· Tubo Bourdon roto con fuga de medios.
· Fallo del sistema de presión
· Pérdidas de producto en el proceso de producción.
Los picos de presión se producen, cuando esta aumenta bruscamente y luego cae repentinamente, lo que provoca todo tipo de problemas en los manómetros que no están diseñados para esta condición.
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Signos de picos de presión:
· Indicador doblado, como una cola de pescado o un anzuelo, resultado de la frecuente percusión sobre perno de tope.
· Indicador roto o golpeado demasiado fuerte en el tope.
· Perno de tope destruido.
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Riesgos que conllevan los picos de presión:
· Aumento del desgaste por movimiento de los componentes
· Pérdida de precisión
· Tubo Bourdon fracturado, liberando fluidos al medioambiente
· Fallo del sistema de presión o parada del sistema.
Soluciones para los picos de presión:
Una buena solución para amortiguar los efectos de los picos de presión es utilizar un manómetro lleno de líquido o accesorios como restrictores, amortiguadores, válvulas de aguja o un separador de membrana con conexión bridada. Otra forma de evitar que se dañen los manómetros y sus partes internas es remplazar por un manómetro que tenga un rango de presión más alto. Una buena regla empírica es elegir un manómetro que pueda operar con el doble de la presión máxima esperada
Para asegurarse aún más de que un manómetro nunca exceda cierto máximo, se debe colocar un protector de sobrepresión en el instrumento o válvula limitadora de presión. Esta opción única permite al usuario ajustar la presión máxima. Si la presión alguna vez alcanza dicho valor, la válvula de pistón con muelle de carga se cerrará automáticamente, evitando que el manómetro experimente el pico. Cuando la presión del sistema cae aproximadamente un 25% por debajo del máximo preestablecido, la válvula se vuelve a abrir automáticamente.
7. Corrosión:
En muchos de los procesos industriales se trabaja con productos químicos agresivos como, por ejemplo: ácido fluorhídrico en las refinerías, floculantes y cloro para el tratamiento de aguas residuales, gases clorados en la producción de fibra óptica, y muchos más.
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Signos de corrosión:
Decoloración y deterioro de la caja del manómetro, la aguja, la conexión o carátula.
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Riesgos de la corrosión:
· Pérdida de precisión
· Fallo del sistema de presión
· Corrosión del manómetro en partes internas como externas
· Contaminación del medio ambiente.
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Soluciones para ambientes corrosivos:
Aislar el medidor de los productos químicos agresivos utilizando un separador de membrana hecho de materiales resistentes a la corrosión apropiados como en PVC, aceros inoxidables 304, 316 y 316L, Hastelloy, Monel, Inconel, tántalo y titanio.
Los metales pueden dejarse tal cual o, para mayor protección, revestidos de Teflón u oro. Para decidir el material del separador de membrana, elija el mismo del que estén hechas las partes en contacto con el medio existente.
8. Obstrucción
La obstrucción es un problema evidente para el elemento sensor de presión, el cual es observado en fábricas de papel, plantas de tratamiento de aguas residuales, farmacéuticas y otras industrias como fábricas de ladrillos, cemento y manejo de lechadas de cemento o concreto a presión, ya que los medios lodosos, viscosos y con alto contenido de partículas se pueden adherir al sistema.
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Signos de obstrucción:
Cuando el sistema está en funcionamiento, el indicador está en 0 o cerca del cero o se queda presurizado.
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Riesgos de la obstrucción:
· Pérdida de precisión / funcionalidad
· Posibilidad de sobrepresión
· Perdida de la capacidad de medición.
Soluciones para medios obstructivos:
Utilizar un separador de membrana es lo correcto, cuando existen estos medios complejos que trasmiten la presión a través de una membrana y un fluido de relleno, que montado al vacío libre de partículas de aire trasmite la presión con buena precisión. Existe disponibilidad de membranas electrosoldadas, membranas intercambiables o membranas que se pueden reparar, con un puerto de descarga. Este componente permite a los operadores limpiar el medio cuando se produce una obstrucción o durante el mantenimiento regular.
Otra solución es el separador de membrana aflorante que tiene paredes lisas para un flujo completo, eliminando las zonas muertas, sin riesgo de acumulación de partículas o separadores tipo sanitario en el caso de alimentos o farmacéuticas.
En RyL S.A.S, tenemos la experiencia y contamos con el personal competente y preparado para diagnosticar las causas de fallo de los manómetros, y poder ofrecer soluciones para que estos equipos extiendan su vida útil. Cuando se presenten fallas ofrecemos el servicio de mantenimiento y diagnostico en todo tipo de manómetros, al igual que soporte técnico para la instalación de productos eficientes y seguros en los procesos industriales.
LUIS EDUARDO ROCHA MUÑOZ
ING.ELECTROMECÁNICO · ROCHA Y LONDOÑO SAS.