Contribución de la metrología de presión a la sostenibilidad

Jorge C. Torres Guzmán
Centro Nacional de Metrología (México)

Introducción

La medición de presión en el ámbito industrial es muy amplia y cubre campos diversos como la medición de la presión barométrica en el campo de la meteorología, la medición de presión diferencial en cuartos estériles o la medición de presión en autoclaves para el proceso de esterilización dentro de la industria farmacéutica, bioquímica o alimenticia, la medición de vacío en los procesos de liofilización de alimentos o medicamentos, en la producción de diamante sintético para la fabricación de máquinas herramientas, para el control de nivel de líquidos en tanques de abastecimiento, o la medición de presión como una propiedad termodinámica en centros de investigación. En términos generales podemos decir que la presión es una de las magnitudes más necesarias y utilizadas en la industria, presentando una gran diversidad de alcances de medición, clases de exactitud, tipos de sensores e inclusive una gran cantidad de unidades utilizadas frecuentemente por su aplicación.  

En la búsqueda de un desarrollo sostenible, la metrología de presión emerge como un componente esencial en la promoción de prácticas industriales y ambientales responsables. La medición precisa y confiable de la presión en una amplia gama de aplicaciones desempeña un papel crucial en la eficiencia energética, la reducción de emisiones, la conservación de recursos y la garantía de la seguridad y fiabilidad de los procesos y sistemas. En este artículo se presenta cómo la metrología de presión contribuye de manera significativa a la sostenibilidad, tanto en el ámbito industrial como en el medioambiental, a través de su impacto en diversos sectores y aplicaciones. Desde la prevención de fugas en sistemas de distribución de agua hasta la optimización de la producción de energía renovable, la metrología de presión desempeña un papel fundamental en la promoción de prácticas sostenibles que benefician a las generaciones presentes como a las futuras. (1, 2, 3, 4, 5) 

1. Eficiencia energética 

Los instrumentos de medición adecuados y calibrados correctamente pueden ayudar a garantizar que los sistemas de control de presión en procesos industriales, como la producción de energía, funcionen de manera óptima (ver fig. 1). Esto puede conducir a una mayor eficiencia energética y a una reducción en el consumo de recursos. (6, 7) 

1. Industria de Procesos: en la industria de procesos, como la petroquímica, la alimentaria o la farmacéutica, los sistemas de medición de presión son esenciales para controlar y regular procesos que implican el flujo de fluidos a través de tuberías y conductos. La calibración precisa de los instrumentos de medición de presión garantiza que estos procesos se realicen con la cantidad óptima de presión, evitando el uso excesivo de energía para bombear o comprimir los fluidos. 
2. Producción de Energía: en la producción de energía, ya sea mediante centrales eléctricas, plantas de energía renovable o procesos de generación de vapor, la medición precisa de la presión es esencial para controlar el flujo de fluidos y gases a través de sistemas de tuberías y equipos como turbinas y calderas. Una calibración precisa de los instrumentos de medición de presión puede ayudar a optimizar el rendimiento de estos sistemas, reduciendo así el consumo de combustible y la emisión de gases de efecto invernadero. 
3. HVAC (Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado): en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, los dispositivos de control de presión, como los sensores y transmisores de presión, son críticos para mantener condiciones ambientales cómodas y eficientes en edificios comerciales y residenciales. Una calibración precisa de estos dispositivos garantiza que los sistemas de HVAC funcionen de manera óptima, utilizando la cantidad justa de energía para mantener temperaturas y niveles de humedad adecuados. 
4. Transporte de Fluidos: en sistemas de transporte de fluidos como oleoductos, gasoductos y redes de distribución de agua, la medición precisa de la presión es esencial para garantizar un flujo eficiente y seguro de los fluidos a través de largas distancias. Una calibración precisa de los instrumentos de medición de presión en estos sistemas puede ayudar a minimizar las pérdidas por fricción y evitar fugas, reduciendo así el consumo de energía necesario para mantener la presión y el flujo adecuados. 

La metrología de presión desempeña un papel crucial en la eficiencia energética al garantizar que los sistemas y procesos que involucran el flujo de fluidos operen de manera óptima, minimizando así el consumo de energía y reduciendo el impacto ambiental asociado con su funcionamiento. 

2. Reducción de emisiones 

Al garantizar mediciones precisas de presión en procesos industriales, se pueden evitar fugas y desperdicios de gases, líquidos o vapores a alta presión. Esto puede contribuir a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes atmosféricos. 

1. Prevención de fugas: los sistemas industriales que manejan gases a presión, como los utilizados en la producción de petróleo y gas, la industria química y la fabricación de productos electrónicos, pueden experimentar fugas si no se controla adecuadamente la presión. Estas fugas no solo representan una pérdida económica, sino que también pueden liberar gases de efecto invernadero y otros contaminantes a la atmósfera. La metrología de presión asegura la calibración precisa de los dispositivos de control de presión, lo que ayuda a prevenir fugas y reducir las emisiones asociadas. 
2. Eficiencia en la combustión: en procesos de combustión, como los utilizados en centrales eléctricas, calderas industriales y motores de combustión interna, mantener la presión adecuada es crucial para garantizar una combustión eficiente y completa. Los instrumentos de medición de presión precisos permiten controlar y ajustar los sistemas de combustión para optimizar la eficiencia y reducir las emisiones de gases nocivos, como el dióxido de carbono (CO2), el monóxido de carbono (CO) y los óxidos de nitrógeno (NOx). Ver fig. 2. 
3. Control de emisiones en procesos industriales: en numerosos procesos industriales, como la fabricación de cemento, acero, vidrio y productos químicos, el control de la presión es crucial para minimizar las emisiones de gases y partículas contaminantes. Los instrumentos de medición de presión precisos y confiables ayudan a controlar y regular estos procesos para garantizar que se mantengan dentro de los límites legales y ambientales establecidos, reduciendo así su impacto en la calidad del aire y el cambio climático. 
4. Optimización de sistemas de captura y almacenamiento de carbono: en el contexto de la mitigación del cambio climático, la metrología de presión desempeña un papel importante en la optimización de los sistemas de captura y almacenamiento de carbono (CCS). Estos sistemas capturan las emisiones de dióxido de carbono (CO2) producidas por fuentes industriales y las almacenan de forma segura bajo tierra o en reservorios geológicos. La medición precisa de la presión en estos sistemas es crucial para garantizar su eficacia y seguridad a lo largo del tiempo. 

La metrología de presión contribuye significativamente a la reducción de emisiones al prevenir fugas, optimizar la combustión, controlar las emisiones en procesos industriales y mejorar la eficiencia de los sistemas de captura y almacenamiento de carbono. Esto ayuda a mitigar el cambio climático y a proteger la calidad del aire y el medio ambiente. 

3. Conservación de recursos

Una medición precisa de la presión en sistemas de distribución de agua y gas puede ayudar a detectar y prevenir pérdidas y fugas, lo que a su vez contribuye a la conservación de recursos naturales como el agua y el gas. Ver fig. 3. 

1. Detección y prevención de fugas: en sistemas de distribución de agua, gas y otros fluidos a presión, las fugas son una fuente importante de desperdicio de recursos. La metrología de presión proporciona instrumentos de medición precisos que permiten detectar fugas de manera temprana y precisa. Al identificar y reparar las fugas de manera oportuna, se puede evitar el desperdicio de recursos naturales como el agua y el gas, conservando así estos recursos limitados y reduciendo los costos asociados con su tratamiento y suministro. 
2. Optimización de sistemas de riego y agricultura: en la agricultura, el agua es un recurso crítico y su uso eficiente es fundamental para la sostenibilidad ambiental y económica. Los sistemas de riego modernos utilizan dispositivos de control de presión para garantizar un suministro uniforme y eficiente de agua a los cultivos. La metrología de presión asegura que estos dispositivos estén calibrados correctamente, lo que permite una distribución precisa del agua y una optimización del uso de este recurso vital. 
3. Control de procesos industriales: en la industria, el agua y otros fluidos son utilizados en numerosos procesos, desde la fabricación de productos químicos hasta la producción de alimentos. La metrología de presión garantiza la calibración precisa de los instrumentos de medición utilizados en estos procesos, lo que ayuda a controlar el flujo y la presión de los fluidos de manera eficiente. Esto reduce el consumo de agua y otros recursos, y también minimiza la generación de efluentes y residuos, contribuyendo así a la conservación de recursos naturales y a la protección del medio ambiente. 

4. Desarrollo de tecnologías de energía renovable 

En el contexto de las energías renovables, como la energía eólica y la energía solar, la metrología de presión desempeña un papel importante en el desarrollo y mantenimiento de equipos y sistemas de generación de energía. Los instrumentos de medición de presión se utilizan para monitorear y controlar la presión en sistemas hidráulicos, neumáticos y de refrigeración asociados con estas tecnologías. Una calibración precisa de estos instrumentos ayuda a garantizar un funcionamiento eficiente y confiable de los sistemas, contribuyendo así a la conservación de recursos naturales y a la mitigación del cambio climático. 

La metrología de presión apoya la conservación de recursos naturales al detectar y prevenir fugas, optimizar el uso de agua en la agricultura e industria, controlar los procesos industriales para minimizar el desperdicio de recursos, y facilitar el desarrollo de tecnologías de energía renovable más eficientes y sostenibles, ver fig. 4. Contribuye a preservar recursos naturales para las generaciones futuras y promover un desarrollo más sostenible y equitativo. 

1. Energía Eólica: en la energía eólica, la metrología de presión desempeña un papel crucial en el desarrollo, operación y mantenimiento de turbinas eólicas. Los instrumentos de medición de presión se utilizan para monitorear y controlar la presión del aire dentro de las palas de la turbina, así como en los sistemas hidráulicos y neumáticos asociados. Una medición precisa de la presión es fundamental para optimizar la eficiencia y la producción de energía de las turbinas eólicas, así como para garantizar su seguridad y fiabilidad durante su operación. 
2. Energía Solar: en la energía solar, la metrología de presión se utiliza en la fabricación y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos y térmicos. Los instrumentos de medición de presión se utilizan para controlar y regular la presión en los sistemas de refrigeración, como los utilizados en los paneles solares fotovoltaicos, y en los sistemas de transferencia de calor, como en los colectores solares térmicos. Una calibración precisa de estos instrumentos garantiza un funcionamiento eficiente y confiable de los sistemas solares, contribuyendo así a la generación sostenible de energía solar. 
3. Energía Hidroeléctrica: en la energía hidroeléctrica, la metrología de presión es esencial para el diseño, operación y mantenimiento de presas, turbinas y sistemas de control hidráulico. Los instrumentos de medición de presión se utilizan para monitorear y controlar la presión del agua en los sistemas de tuberías, válvulas y compuertas, así como en los sistemas de control de velocidad y carga de las turbinas hidroeléctricas. Una medición precisa de la presión es fundamental para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente de las instalaciones hidroeléctricas, y maximizar la producción de energía. 
4. Otras tecnologías renovables: además de la energía eólica, solar e hidroeléctrica, la metrología de presión también es importante para el desarrollo de otras tecnologías de energía renovable, como la energía geotérmica, la biomasa y la energía de las mareas y corrientes marinas. Los instrumentos de medición de presión se utilizan en diversas aplicaciones, como la monitorización de la presión en los sistemas de vapor y fluidos geotérmicos, la medición de la presión en los sistemas de digestión anaeróbica de biomasa, y en los sistemas de conversión de energía de las mareas y corrientes marinas. 

La metrología de presión es fundamental para el desarrollo de tecnologías de energía renovable al garantizar un funcionamiento eficiente, confiable y seguro de las instalaciones y sistemas asociados con la energía eólica, solar, hidroeléctrica y otras formas de energía renovable. Proporciona los instrumentos de medición precisos y confiables necesarios para monitorear y controlar la presión en estos sistemas, contribuyendo así a la transición hacia un futuro más sostenible y limpio. 

5. Seguridad y fiabilidad 

La metrología de presión es fundamental para garantizar la seguridad y fiabilidad de numerosos procesos y sistemas, desde la producción de alimentos hasta la fabricación de productos farmacéuticos. Mediciones precisas de presión pueden ayudar a prevenir accidentes y minimizar riesgos para la salud humana y el medio ambiente. La metrología de presión juega un papel crucial en garantizar la seguridad y la fiabilidad, ver fig. 5. 

Aquí hay una explicación más detallada sobre cómo contribuye en este aspecto: 

1. Seguridad en procesos industriales: en numerosas industrias, como la química, petroquímica, farmacéutica y de alimentos, los procesos que involucran fluidos a presión pueden ser peligrosos si no se controlan adecuadamente. La metrología de presión proporciona instrumentos de medición precisos y confiables que permiten monitorear y controlar la presión en tiempo real. Esto ayuda a prevenir situaciones peligrosas, como sobrepresiones que podrían provocar fugas, explosiones o daños en los equipos, garantizando así la seguridad de los trabajadores y la integridad de las instalaciones industriales. 
2. Fiabilidad en sistemas de transporte de fluidos: en sistemas de transporte de fluidos como oleoductos, gasoductos y redes de distribución de agua, la seguridad y la fiabilidad son de suma importancia para evitar fugas y derrames que puedan tener consecuencias ambientales y económicas graves. La metrología de presión proporciona instrumentos de medición precisos que permiten monitorear la presión en estos sistemas y detectar cualquier anomalía o fluctuación que pueda indicar un problema potencial. Esto permite tomar medidas correctivas de manera oportuna para evitar accidentes y garantizar un funcionamiento seguro y confiable de los sistemas de transporte de fluidos. 
3. Calidad y seguridad en la fabricación de productos: en la fabricación de productos que requieren presiones específicas, como envases a presión, equipos médicos y dispositivos electrónicos, la metrología de presión es fundamental para garantizar la calidad y la seguridad de los productos finales. Los instrumentos de medición de presión se utilizan para calibrar y verificar que los productos cumplan con los estándares de presión y rendimiento requeridos, lo que ayuda a prevenir defectos y fallos que podrían poner en peligro la seguridad de los usuarios. 
4. Mantenimiento de la seguridad en sistemas de HVAC y refrigeración: en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y sistemas de refrigeración, el control preciso de la presión es esencial para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente. La metrología de presión proporciona instrumentos de medición precisos que permiten monitorear y controlar la presión en estos sistemas, ayudando a prevenir situaciones peligrosas, como sobrepresiones o fallos en los sistemas de seguridad, que podrían afectar la salud y el confort de las personas. 

La metrología de presión es fundamental para garantizar la seguridad y la fiabilidad en una amplia gama de aplicaciones y sectores, desde la industria hasta la fabricación de productos y el mantenimiento de sistemas de HVAC y refrigeración. Proporciona los instrumentos de medición precisos y confiables necesarios para monitorear y controlar la presión de manera efectiva, ayudando a prevenir accidentes, garantizar la calidad de los productos y mantener un funcionamiento seguro y eficiente de los sistemas y procesos. 

Conclusiones

La metrología de presión desempeña un papel crucial en una amplia gama de aplicaciones y sectores, garantizando mediciones precisas y confiables de la presión en sistemas y procesos críticos. Es por esto por lo que la metrología de presión contribuye significativamente a la sostenibilidad al mejorar la eficiencia energética, reducir las emisiones, conservar los recursos naturales y garantizar la seguridad y fiabilidad de los sistemas y procesos. 

1. La calibración precisa de los instrumentos de medición de presión ayuda a optimizar el rendimiento de sistemas y procesos, reduciendo así el consumo de energía y los costos asociados. Eficiencia energética. 
2. Al prevenir fugas y optimizar la combustión y otros procesos industriales, la metrología de presión ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes atmosféricos. Reducción de emisiones. 
3. La detección y prevención de fugas, junto con el uso eficiente del agua y otros recursos en la industria y la agricultura, contribuyen a conservar recursos naturales como el agua y el gas. Conservación de recursos. 
4. La metrología de presión garantiza un funcionamiento seguro y confiable de sistemas críticos en industrias, transporte de fluidos, fabricación de productos y sistemas de HVAC y refrigeración. Seguridad y fiabilidad. 

En resumen, la metrología de presión es crucial en la búsqueda de un desarrollo más sostenible y equitativo para las generaciones futuras. 

Referencias

1. Jorge C. Torres Guzmán. Balanzas de Presión. Publicación Técnica CNM–MMF–PT–003. 3^era Edición. Los Cués, Querétaro, México. Septiembre 2010. 

2. Jorge C. Torres Guzmán, Manómetros de Columna de Líquido. Publicación Técnica CNM–MMF–PT–001. 3^era Edición bis. Los Cués, Querétaro, México. Septiembre 2005/2010. 

3. Jorge C. Torres Guzmán, Luis Santander, David Jacobo Obregón, Fabiola Muñoz Roldán, Francisco Mendiola Ortiz, Omar Corro Fuentes. Guía técnica sobre trazabilidad e incertidumbre en los servicios de calibración de manómetros, transductores y transmisores de presión de elemento elástico. EMA/CENAM. México, Abril 2008 (1^era revisión, de versión original 2004). 

4. Jorge C. Torres Guzmán, Pablo Olvera. Manómetros Secundarios. Publicación Técnica CNM–MMF–PT–005. 1^era Edición. Los Cués, Querétaro, México. Diciembre 2005. 

5. Jorge C. Torres Guzmán, Pablo Olvera Arana, Pablo Moreno. Guía técnica sobre trazabilidad e incertidumbre en la medición de presión con manómetros. EMA/CENAM. México, Junio 2004.  

6. Lira, A. Introducción al concepto de sostenibilidad. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAED/Facultad de Arquitectura-UNAM. 2018. 

7. Munier, N. Introduction to Sustainability-Road to better future. Springer. 2005.