Quais são os diferentes tipos de manômetros usados ​​na indústria hoje?

Manômetros estão entre os instrumentos de medição mais utilizados em ambientes industriais, encontrados em caldeiras, sistemas hidráulicos, compressores, tubulações e equipamentos de laboratório. Embora todos tenham o mesmo propósito básico de indicar pressão, os mecanismos internos variam significativamente dependendo da faixa de pressão, do meio que está sendo medido e do ambiente que o manômetro deve suportar. Compreender as distinções entre esses projetos ajuda engenheiros e técnicos a selecionar equipamentos que forneçam leituras precisas e sobrevivam às condições operacionais que enfrentarão.

Manômetros Mecânicos e Seus Mecanismos Internos

Os medidores mecânicos continuam sendo o tipo mais comum na indústria em geral porque não requerem fonte de energia externa e têm um longo histórico de serviço de confiabilidade. Esses medidores convertem a pressão em movimento mecânico, que é então traduzido em uma leitura do mostrador por meio de um sistema de engrenagens e ligações.

Medidores de tubo Bourdon

Os medidores de tubo Bourdon são o design de manômetro mais reconhecível, identificável pelo tubo de metal achatado e curvo enrolado dentro da caixa. À medida que a pressão entra no tubo, ele tenta endireitar-se, e esta ligeira deflexão mecânica é transferida através de uma ligação para girar o ponteiro ao longo do mostrador. Os medidores de tubo Bourdon são normalmente usados ​​para faixas de pressão média a alta, geralmente de 15 psi a 100.000 psi, e são encontrados extensivamente em sistemas hidráulicos, linhas de vapor e aplicações de ar comprimido. Sua principal limitação é a precisão reduzida em pressões muito baixas, onde a deflexão do tubo se torna muito pequena para ser medida de forma confiável.

Medidores de diafragma

Os medidores de diafragma usam um disco fino e flexível que se deforma em resposta à pressão aplicada. Esta deformação é amplificada mecanicamente e convertida em movimento do ponteiro. Como o diafragma pode ser feito de materiais resistentes à corrosão e isola o mecanismo de medição do meio do processo, esse projeto é preferido para medir baixas pressões e para aplicações que envolvem substâncias viscosas, semelhantes a lama ou levemente corrosivas, onde um tubo Bourdon estreito pode entupir ou degradar.

Medidores de cápsula

Os medidores de cápsula consistem em dois diafragmas corrugados soldados entre si para formar uma cápsula selada. Essa configuração produz maior sensibilidade do que um único diafragma, tornando os medidores de cápsula adequados para medições de pressão muito baixa, geralmente na faixa de alguns centímetros de coluna de água até cerca de 25 psi. Eles são frequentemente usados ​​em sistemas de distribuição de gás, dutos HVAC e outras aplicações onde as mudanças de pressão são sutis, mas ainda precisam ser monitoradas com precisão.

Medidores de fole

Os medidores de fole usam uma câmara expansível tipo acordeão que se alonga ou comprime com mudanças de pressão. Este projeto fornece uma área de superfície maior para a ação da pressão em comparação com um diafragma, permitindo que os medidores de fole detectem mudanças de pressão muito pequenas com precisão. Eles são comumente usados ​​em controles pneumáticos de baixa pressão e em algumas aplicações de medição de pressão absoluta onde é necessária alta sensibilidade em baixos níveis de força.

Medidores de pressão digitais e eletrônicos

À medida que os processos industriais dependem cada vez mais do registo de dados e da monitorização remota, os manómetros eletrónicos de pressão tornaram-se padrão em muitas instalações. Em vez de depender apenas da deflexão mecânica, esses medidores utilizam elementos sensores que convertem a pressão em um sinal elétrico, que é então exibido digitalmente ou transmitido a um sistema de controle.

Transdutores de extensômetros

Os sensores de pressão baseados em extensômetros usam um elemento metálico fino ou de folha metálica ligado a um diafragma. À medida que o diafragma flexiona sob pressão, a resistência elétrica do extensômetro muda proporcionalmente, e essa mudança é medida e convertida em uma leitura de pressão calibrada. Esses sensores oferecem boa precisão em uma ampla faixa de pressões e são comumente integrados em sistemas de controle de processos onde um sinal de saída de 4 a 20 mA é necessário para monitoramento contínuo.

Sensores piezoresistivos e capacitivos

Os sensores piezoresistivos utilizam materiais semicondutores cuja resistência muda sob estresse mecânico, oferecendo tempos de resposta rápidos e alta sensibilidade, o que os torna úteis em aplicações com pressões rapidamente flutuantes, como testes de motores ou medição de choque hidráulico. Os sensores capacitivos, por outro lado, medem a mudança na capacitância entre duas placas à medida que um diafragma se move sob pressão e são valorizados pela sua estabilidade e precisão em aplicações de baixa pressão e vácuo, incluindo fabricação de semicondutores e instrumentação científica.

Classificação de medidores por referência de medição

Além do mecanismo de detecção interno, os manômetros também são categorizados de acordo com o ponto de referência em que medem. Esta classificação determina como a leitura deve ser interpretada e para quais aplicações o medidor é apropriado.

Os manômetros diferenciais merecem atenção especial porque são utilizados para inferir informações indiretamente. Ao medir a queda de pressão através de um filtro, placa de orifício ou outra restrição, os técnicos podem determinar se um filtro precisa ser substituído ou calcular a vazão do fluido sem a necessidade de um medidor de vazão dedicado. Isso torna os medidores diferenciais uma ferramenta de diagnóstico econômica em sistemas HVAC, estações de tratamento de água e configurações de filtragem industrial.

Medidores Especiais para Condições Industriais Exigentes

Os medidores mecânicos e digitais padrão funcionam bem em condições normais, mas existem diversas variantes especializadas para atender a meios de processo agressivos, vibração ou requisitos sanitários.

Medidores de vedação de diafragma para meios corrosivos ou viscosos

Quando o fluido do processo é corrosivo, abrasivo ou propenso a cristalizar dentro de tubos estreitos, uma vedação diafragma é instalada entre o processo e o medidor. A vedação isola o mecanismo interno do medidor do contato direto com o meio enquanto transmite pressão através de um fluido de enchimento inerte. Essa configuração é comum em processamento químico, tratamento de águas residuais e produção de alimentos, onde a exposição direta danificaria o medidor ou contaminaria o produto.

Medidores cheios de glicerina para resistência à vibração

Em ambientes com vibração significativa, como perto de bombas, compressores ou motores, os medidores secos padrão podem sofrer vibração do ponteiro e desgaste prematuro. Medidores cheios de líquido, normalmente usando glicerina ou óleo de silicone, amortecem essa vibração e protegem os componentes internos contra desgaste rápido, prolongando a vida útil e melhorando a estabilidade de leitura em ambientes mecanicamente ativos.

Medidores Sanitários para Alimentos, Bebidas e Uso Farmacêutico

Os manômetros sanitários são construídos com superfícies molhadas lisas e sem fendas e usam conexões tri-clamp ou diafragma embutido que permitem limpeza e esterilização completas. Esses medidores são projetados para atender aos padrões de higiene exigidos no processamento de alimentos, na produção de laticínios e na fabricação de produtos farmacêuticos, onde qualquer acúmulo de resíduos pode comprometer a segurança do produto ou violar os requisitos regulamentares.

Selecionando o medidor certo para uma determinada aplicação

A escolha de um manômetro apropriado começa com a identificação de três fatores principais: a faixa de pressão esperada, a natureza do meio do processo e as condições ambientais ao redor do ponto de instalação. Um manômetro selecionado para uma faixa de pressão muito acima da pressão operacional real produzirá leituras imprecisas, uma vez que a maioria dos manômetros são mais precisos no terço médio de sua escala. Da mesma forma, a seleção de um medidor seco padrão para uma linha de descarga de bomba de alta vibração provavelmente resultará em recalibração frequente ou falha prematura.

• Para sistemas gerais de ar comprimido, hidráulicos ou de vapor com condições estáveis, um medidor de tubo Bourdon padrão geralmente é suficiente e econômico.
• Para produtos químicos corrosivos ou fluidos viscosos, um medidor de vedação com diafragma evita que o meio do processo danifique os componentes internos.
• Para monitoramento de distribuição de gás ou HVAC de pressão muito baixa, um manômetro de cápsula ou fole oferece a sensibilidade necessária para pequenas mudanças de pressão.
• Para sistemas que exigem registro contínuo de dados ou alarmes remotos, um medidor eletrônico com um sinal de saída transmissível integra-se diretamente aos sistemas de controle existentes.
• Para processamento de alimentos, bebidas ou produtos farmacêuticos, um medidor sanitário com design de montagem embutida e limpável atende aos requisitos regulatórios e de higiene.

Em última análise, o manômetro certo é aquele que corresponde precisamente ao seu ambiente operacional, e não a opção mais avançada ou cara disponível. Reservar um tempo para avaliar a faixa de pressão, a compatibilidade do meio e os estressores ambientais antes da compra evita tempos de inatividade dispendiosos, leituras imprecisas e substituição desnecessária de equipamentos no futuro.