Para comenzar es importante definir que los transductores y sensores de presión son instrumentos compuestos por elementos detectores de presión con los que se determina la fuerza ejercida por un líquido o gas sobre una superficie a partir de distintos principios de funcionamiento y con otros componentes que se encargan de convertir la información obtenida en señal de salida. El sensor o transductor mide la magnitud física de la presión y la transforma en señal eléctrica u óptica, según las características del instrumento en cuestión. Para su funcionamiento, los sensores emplean distintas tecnologías que les permiten ofrecer resultados precisos y entre las principales se encuentran las siguientes:
Tecnología de galgas extensométricas
Los sensores de galgas extensométricas cuentan con elementos de detección al que se le aplican galgas de película estrecha mediante un proceso de pulverización o galgas extensométricas metálicas. Estas pueden ser membranas o cuerpos de medición de lámina metálica o un elemento de tipo tubular monolítico que aumenta la rigidez del sensor y su capacidad para medir presiones muy elevadas, de hasta 1,500 bar. En estos sensores se establece conexión eléctrica por un puente de Wheatstone para la amplificación de la señal y mediciones precisas y constantes.
Tecnología de presión capacitiva
Los sensores de presión capacitivos funcionan por una cavidad de presión y una membrana con las que se forma un condensador variable. En su funcionamiento, la membrana se deforma al momento en que se aplica la presión y su capacidad es reducida proporcionalmente. Por su diseño, el cambio de la capacidad se mide eléctricamente y se correlaciona con la presión que le fue aplicada. Es importante considerar que los sensores de presión capacitivos resultan únicamente útiles para el trabajo a presiones bajas, alrededor de 40 bar.
Tecnología piezorresistiva
Los sensores de presión piezorresistivos se componen de una membrana de silicio y cuentan con galgas extensométricas, las que detectan las deformaciones por presiones aplicadas. Al formar un puente de Wheatstone, las galgas extensométricas reducen la sensibilidad y aumentan la potencia de salida del instrumento. Por el tipo de materiales empleados en los sensores piezorresistivos, son útiles para trabajar con presiones altas, alrededor de los 1,000 bar.
Tecnología resonante
Los sensores de presión resonantes la miden por los cambios de frecuencia de resonancia en un mecanismo de detección del esfuerzo ocasionado por la presión que se le aplique. El principio de funcionamiento de estos sensores está basado en la deflexión del cuerpo de medición y, según su diseño, el elemento puede encontrarse expuesto y la frecuencia de resonancia depende de la densidad del medio. Sin embargo, hay que considerar que en algunos casos los sensores resultan sensibles a los impactos y vibraciones.
Es posible emplear distintas propiedades para hacer la clasificación de los sensores de transmisor de presión, como el intervalo de presión que miden, el rango de temperatura al que trabajan o el tipo de presión que miden, la que puede ser absoluta, manométrica, relativa normalizada o diferencial. Los de absoluta miden la presión en relación con una cámara de referencia que se encuentra cercana al vacío, los de manométrica o relativa se usan para medir la presión en relación con la atmosférica al momento de realizar la medición; los sensores de presión relativa normalizada o de referencia constante miden la presión en relación con una presión fija; los de diferencial miden la diferencia entre dos presiones y por ello se emplean para medir caídas de presión, niveles de caudales y fluidos.
Para numerosas aplicaciones la mejor opción puede ser usar un sensor de presión absoluta, cuya medición no se ve afectada por los cambios que se presenten en la presión atmosférica ni sufre importantes variaciones por los cambios de temperatura, ya que siempre miden en relación con el vacío o la de referencia.
Otro parámetro para clasificar los distintos tipos de transductor de presión es el tipo de salida eléctrica que presentan; encontramos así los de salida en milivoltios, de salida de voltaje y de salida de 4 a 20 mA. Los sensores de salida en milivoltios presentan un valor nominal alrededor de los 30 mV que es directamente proporcional a la energía de entrada del transductor, en caso de que la excitación de presión se modifique, la salida también cambia, por lo que depende de este nivel.
La señal de salida de estos transductores es muy baja, razón por la que se recomienda evitar colocarlos en entornos ruidosos eléctricamente y mantener distancias cortas entre el transductor y el instrumento. Por otro lado, los de salida de voltaje cuentan con un acondicionador de señales para una salida más alta en comparación con los de milivoltios. La salida de este tipo de sensores por lo regular es de 0-5 VCC o 0-10 VCC y su función no es directa a la excitación, además no son tan susceptibles al ruido eléctrico, lo que permite una aplicación en más entornos industriales. Por último, los transductores de presión de salida 4 a 20 mA, son menos afectados por el ruido eléctrico, lo que los vuelve una excelente opción para transmisión en distancias grandes, por ejemplo, en aplicaciones en que se debe tender alambre a distancias de 1,000 pies o más.
Estas son sólo algunas de las características del funcionamiento de los sensores de presión que conviene valorar antes de elegir uno para las aplicaciones específicas que se les dará. En nuestro archivo de blog encontrarán más información sobre este y otro tipo de instrumentos de medición para monitoreo, control y registro, como un data logger que ponemos a su alcance en JM Industrial.
Para conocer más acerca de nuestros equipos los invitamos a contactarnos vía telefónica al (55) 7160 0229 y (55) 7160 0138 para asesoría de nuestros especialistas; en JM Industrial con gusto los atenderemos y brindaremos la mejor solución en transductor de presión que se adapte a sus necesidades.