Un tablero eléctrico manifold integra elementos de medición, aislamiento, ecualización, purga y control dentro de un sistema diseñado para operar con líneas de proceso sometidas a presión y, en determinadas aplicaciones, a altas temperaturas.
En la instrumentación de medición y control, el manifold constituye una de las partes más importantes de un sistema de red de procesos, aunque no siempre recibe la misma atención que las válvulas, los transmisores y los manómetros.
Qué es un manifold de instrumentación
Los manifolds de instrumentación son un tipo de sistema de conexión en forma de bloque que está diseñado para trabajar a altas temperaturas y presiones.
Puede proporcionar aislamiento, ventilación y ecualización para varios tipos de aplicaciones de medición de presión en estaciones de flujo o de servicio.
Los manifolds de instrumentación son un conjunto de varias válvulas montadas en un mismo bloque con varias conexiones.
En un solo cuerpo, los manifolds de instrumentación ofrecen una variedad de válvulas de bloqueo y aislamiento, junto a algunas aberturas diseñadas para conexiones a la tubería mediante conexiones roscadas o bridadas.
El manifold está constituido por suficientes tuberías, válvulas y controles de flujo para recolectar de manera adecuada los fluidos producidos.
De esta manera se consiguen datos de interés para la medición y el control.
En algunos casos también cumple el papel de distribuir los fluidos inyectados como gas o agua.
Proporciona una interfaz entre la tubería de producción, la línea de flujo y la línea de proceso.
Así, ofrece alternativas para múltiples tareas.
Funciones principales del tablero eléctrico manifold
El manifold se encarga de igualar presiones, manejar presiones diferenciales, aislar manómetros, purgar tuberías de proceso, bloquear o calibrar diferentes líneas y de que todo marche sobre ruedas a la hora de realizar la medición en cada uno de los procesos.
También protege tus equipos de excesos de presión y temperatura.
Los manifolds cumplen una función más importante de lo que se suele creer.
Te permiten cerrar o equilibrar la presión que entra en el transmisor.
De esta forma se permite que sus lecturas sobre caídas de presión sean mucho más exactas.
El propósito de un manifold de instrumentación para manómetros es bloquear el flujo de procesos en el sistema para que los medios de proceso, aguas arriba y aguas abajo, puedan aislarse de la instrumentación.
También sirve como válvula de bloqueo para purgar o aislar los medios de proceso.
La finalidad es conseguir una medición mucho más exacta.
Aplicaciones del manifold en procesos industriales
La aplicación de los manifolds de instrumentación abarca una gama bastante amplia dentro de la industria en general.
- Petróleo y gas.
- Industria química.
- Industria de energía.
- Tratamiento de aguas residuales.
- Industria metalúrgica.
- Industria de la pulpa y el papel.
- Salas de bombas y sistemas hidráulicos.
En estas aplicaciones se suelen utilizar transmisores y manómetros.
Son súper útiles para instrumentos de presión que realizan mediciones en las líneas de instrumentación de proceso.
Se utilizan principalmente para aplicaciones de presión absoluta y manométrica.
Tipos de manifold según el número de vías
Manifold de una vía
Este manifold es de los más comunes.
Se pueden emplear normalmente cuando necesitamos instalar un punto de medición en el lado de la brida del proceso.
Hacemos uso de este tipo de instrumentos cuando no queremos conectarnos directamente al sensor del transmisor de presión.
El puerto de baja presión se ventila a la atmósfera y el puerto de alta presión se conecta al proceso.
Esto permite una salida limpia sin sobrepresiones en el sistema.
Manifold de dos vías
Los manifolds de dos vías se utilizan para aplicaciones de presión absoluta, manométrica y manométrica alta.
Una válvula proporcionaría el aislamiento del instrumento y la otra permitiría la calibración del drenaje de ventilación a través del puerto de prueba.
De esta manera se evita que el instrumento de medición quede cargado y ofrezca lecturas erróneas.
Estas válvulas se utilizan como barrera entre la línea de presión y el equipo de instrumentación.
Manifold de tres vías
A este tipo de instrumento se le agrega otra válvula que es la válvula ecualizadora.
Esta es útil a la hora de igualar y calibrar la presión en la línea que va hacia el transmisor.
Esto puede pasar en caso de ser desmontada y no afectar la lectura.
Este tipo de manifolds se puede usar para conectar las líneas de impulso del sistema y los transmisores.
El manifold de tres vías está compuesto por dos válvulas de bloqueo y una válvula ecualizadora.
Si necesitamos verificar el cero del transmisor de presión diferencial tenemos que cerrar la válvula de bloqueo y luego abrir la válvula de ecualización.
De esta manera nivelamos la presión del sistema.
Manifold de cuatro vías
El manifold de cuatro vías se emplea cuando se requiere el montaje directo del transmisor de presión diferencial.
Manifold de cinco vías
Podemos usar un manifold de cinco vías para transmisores de presión diferencial.
Además, están diseñados para el montaje remoto, ideal para sistemas con telemetría.
Este instrumento se compone de dos válvulas de cierre, dos válvulas de ecualización y un conjunto de ventilación y calibración en un solo conjunto.
Debido a la disposición de ecualización doble, entrada y salida, estos manifolds tienen errores de medición muy bajos.
Al emplear este instrumento podemos evitar el error de medición que podría ocurrir por la fuga del ecualizador entre las conexiones de alta y baja presión.
Por este motivo es el más indicado para aplicaciones de transferencia de custodia.
| Tipo de manifold | Configuración | Aplicación principal |
|---|---|---|
| Una vía | Conexión para un punto de medición | Presión absoluta y manométrica |
| Dos vías | Válvula de aislamiento y válvula de calibración, drenaje o ventilación | Instrumentos de presión absoluta, manométrica y manométrica alta |
| Tres vías | Dos válvulas de bloqueo y una válvula ecualizadora | Líneas de impulso y transmisores |
| Cuatro vías | Configuración para montaje directo | Transmisor de presión diferencial |
| Cinco vías | Dos válvulas de cierre, dos válvulas de ecualización y ventilación/calibración | Montaje remoto, telemetría y transferencia de custodia |
Manifold para presión diferencial
El manifold de presión diferencial permite aislar, ecualizar, ventilar y calibrar las líneas conectadas a los lados de alta y baja presión del transmisor.
El manifold de tres vías está compuesto por dos válvulas de bloqueo y una válvula ecualizadora.
Si necesitamos verificar el cero del transmisor de presión diferencial tenemos que cerrar la válvula de bloqueo y luego abrir la válvula de ecualización.
De esta manera nivelamos la presión del sistema.
El manifold de cuatro vías se emplea cuando se requiere el montaje directo del transmisor de presión diferencial.
En el caso del manifold de cinco vías, la disposición de ecualización doble permite reducir los errores de medición y evitar el error que podría ocurrir por la fuga del ecualizador entre las conexiones de alta y baja presión.
Conexiones NPT y NPS
Tanto la NPT, National Pipe Threat, como la NPS, National Pipe Straight, tienen el mismo ángulo de rosca, forma y paso de roscas por pulgada.
Aquí es importante destacar los manifolds de instrumentación con conexión NPT, porque, a diferencia de los demás, este utiliza su propia rosca para proporcionar un sello.
Durante el ensamblado, las roscas de diámetro progresivamente más grandes en la conexión se comprimen de tal manera que no queda espacio entre la cresta y las raíces de la rosca.
Esto permite formar un sello completamente de metal a metal.
Esto mejora el funcionamiento tanto para el transmisor como para el manómetro.
Los manifolds de instrumentación se conectan al proceso mediante conexiones NPT macho o hembra.
Manifold en salas de bombas y sistemas hidráulicos
En el mantenimiento y modernización de salas de bombas, se ha identificado que el manifold es uno de los componentes más críticos del sistema hidráulico.
Su correcto estado garantiza una distribución eficiente del caudal, una operación segura y una presión estable.
Cuando el manifold presenta picaduras, corrosión externa, óxido o fugas que no se solucionan con ajustes menores, es una señal clara de deterioro estructural.
Un manifold obstruido internamente por sarro, óxidos o residuos puede generar caídas de presión, vibraciones, desbalance hidráulico o cavitación en las bombas.
Cuando se agregan bombas nuevas, se cambia el caudal requerido o se moderniza el sistema con variadores de frecuencia, muchas veces el manifold original no está dimensionado para la nueva operación.
Los sistemas antiguos suelen contar con manifolds de materiales como acero negro o cobre de bajo espesor, lo que genera incrustaciones y riesgo de fugas.
Muchas instalaciones tienen intervenciones mal ejecutadas, soldaduras defectuosas o derivaciones improvisadas.
Estos puntos débiles comprometen toda la red hidráulica.
Señales de desgaste y necesidad de intervención
- Picaduras en el cuerpo del manifold.
- Corrosión externa.
- Óxido visible.
- Fugas persistentes.
- Obstrucciones internas por sarro, óxidos o residuos.
- Caídas de presión.
- Vibraciones.
- Desbalance hidráulico.
- Cavitación en las bombas.
- Soldaduras defectuosas.
- Derivaciones improvisadas.
- Dimensionamiento insuficiente después de modificar la operación.
Realizar inspecciones periódicas a la sala de bombas y considerar el cambio del manifold como parte de una renovación integral cada cierto número de años, dependiendo del uso, calidad del agua y condiciones del entorno.
Procedimiento de reemplazo del manifold
El desgaste de los manifolds es una causa común de intervención en sistemas hidráulicos.
El equipo técnico comienza asegurando el área de trabajo, cortando el suministro de energía y presión al sistema para garantizar la seguridad.
Con el sistema preparado, los técnicos desmontan el manifold desgastado.
Esto implica desconectar las líneas de entrada y salida, cuidando de etiquetar y registrar cada conexión para una instalación precisa.
Después de retirar el componente, las superficies de acoplamiento se limpian minuciosamente para asegurar un sellado adecuado.
Una vez instalado el nuevo manifold, se realizan pruebas iniciales para verificar que no existan fugas en las conexiones.
Gradualmente, se restablece la presión al sistema mientras se monitorea su funcionamiento en tiempo real.
- Asegurar el área de trabajo.
- Cortar el suministro de energía y presión.
- Desconectar las líneas de entrada y salida.
- Etiquetar y registrar cada conexión.
- Retirar el manifold desgastado.
- Limpiar las superficies de acoplamiento.
- Instalar el nuevo manifold.
- Realizar pruebas iniciales de fugas.
- Restablecer gradualmente la presión.
- Monitorear el funcionamiento del sistema en tiempo real.
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La calibración y las pruebas de funcionamiento son especialmente relevantes cuando el manifold forma parte de un sistema con transmisores, manómetros o líneas de presión diferencial.