Los manómetros diferenciales son instrumentos especializados en la medición de la diferencia de presión entre dos puntos, un parámetro fundamental en numerosas aplicaciones industriales: ventilación e instalaciones de aire (medición del caudal de aire con sondas de Pitot, control de filtros y de salas blancas), control de nivel en depósitos presurizados, supervisión de bombas y ventiladores, control de intercambiadores de calor (pérdida de carga), industria de proceso químico y aplicaciones de climatización. Funcionan midiendo la diferencia entre una presión “+” y una presión “−”, con independencia del valor absoluto de ambas.
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Arquitectura
Los manómetros diferenciales utilizan dos entradas de presión (+ y −) conectadas a un único elemento sensible bidireccional: una membrana central que se deforma hacia un lado u otro en función de la diferencia, o dos tubos Bourdon contrapuestos, o dos celdas electrónicas con procesamiento diferencial de la señal. La presión diferencial puede ser positiva (+P > −P), negativa (+P < −P) o nula. El rango típico va de 0-25 Pa (para salas blancas de alta sensibilidad) hasta 0-100 bar (para filtros industriales de alta presión), con escalas también bidireccionales (-1000 / +1000 Pa para el control de flujos). La exactitud típica es del 0,5-2 % F.E.
Salas blancas y ambientes controlados
Una de las aplicaciones más extendidas es la vigilancia de la presurización de salas blancas y de entornos GMP farmacéuticos: la presión interior debe mantenerse constantemente positiva (5-30 Pa por encima del ambiente exterior) para impedir la entrada de contaminantes desde el exterior (cascada de presión). En todas las salas críticas se instalan manómetros diferenciales analógicos de esfera (tipo Magnehelic) o digitales, que proporcionan una lectura inmediata. Los transmisores digitales con salida de 4-20 mA se conectan al BMS de la planta para alarmas y registro automático. La norma ISO 14644-3 y el Anexo 1 de las NCF europeas establecen los requisitos.
Control de filtros
Otra aplicación importante es la vigilancia del atascamiento de filtros de aire, gas y líquidos: midiendo la pérdida de carga a través del filtro se determina cuándo este se acerca a la saturación y debe sustituirse. Para filtros de aire se emplean manómetros de baja presión (0-500 Pa o 0-1000 Pa); para filtros de gases industriales e hidráulicos, manómetros de presión diferencial elevada (0-1 bar típicamente). La integración con una alarma acústica o una señal al sistema de control permite gestionar el mantenimiento de forma automática.
Medición de caudal con sonda de Pitot
La medición del caudal de aire en conductos se realiza a menudo con una sonda de Pitot (que mide la diferencia entre la presión total y la presión estática del flujo, de la que se obtiene la velocidad mediante la fórmula de Bernoulli) conectada a un manómetro diferencial de baja presión (rango típico 0-1000 Pa). Los manómetros diferenciales para Pitot suelen integrarse directamente en los tubos de la sonda. Las aplicaciones incluyen el equilibrado de instalaciones de climatización, la verificación del caudal de campanas extractoras, los ensayos de ventiladores y el control de cabinas de pintura.
Aplicaciones de nivel
En depósitos presurizados o estancos, el nivel del líquido se mide con un manómetro diferencial: una toma de presión en el fondo y otra en el cielo presurizado; la diferencia es proporcional a la altura de líquido según h = ΔP / (ρ·g). Esta aplicación está extendida en depósitos de proceso químico, autoclaves e instalaciones de destilación, donde no son aplicables los sensores de nivel tradicionales de flotador o de radar. Los transmisores específicos disponen de celdas de alta sensibilidad (1-100 mbar) para mediciones de nivel precisas en depósitos de escasa altura.
Normas y calibración
La calibración de los manómetros diferenciales se realiza con generadores de presión diferencial de clase elevada, simulando simultáneamente las presiones + y − con una exactitud mejor que la clase del manómetro en ensayo. Para escalas de baja presión se utilizan calibradores de columna de agua o de aceite en micromanómetros. Las normas de referencia son ISO 4006 (terminología y definiciones de presión diferencial), EN 837 para manómetros mecánicos y normas sectoriales (ISO 14644-3 para salas blancas, ISO 5167 para la medición de caudal).
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